深空电推进小行星航天器全覆盖多通道多频段测控系统技术方案

一种深空电推进小行星航天器全覆盖多通道多频段测控系统，包括：星务计算机和与其连接的若干深空应答机以及UHF中继收发信机，深空应答机又连接多工器和高稳晶振，多工器连接全向接收天线和大口径定向天线；深空应答机还通过开关阵列连接至小功率固态放大器和大功率行波管放大器的输入端，小功率固态放大器和大功率行波管放大器的输出端通过开关阵列连接至全向发射天线和低增益发射天线；UHF中继收发信机连接中继收发天线。本发明专利技术能够同时满足深空小行星航天器的全过程星地遥控、遥测、测距等要求及小行星航天器中继通信要求，并且具有可靠性高、节约资源、成本低的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及航天领域，尤其涉及一种深空电推进小行星航天器全覆盖多通道多频段测控系统。
技术介绍
深空航天器在太空中工作吋，需要地面进行遥控、遥测、测距等工作。要完成上述工作，航天器内应当配置有相应的通信系统。现有的深空航天器采用化学推力技木，飞行过程可长期保持对日定向姿态，航天器测控天线采用有限波束设计即可满足器地通信需求，并且仅包括器地通信频率。随着我国航天技术的发展，需要开展小行星伴飞附着深空航天器的研制，完成从地球到小行星飞行全过程的测控，并完成伴飞探测器与附着探測器的中继通信。由于深空航天器的各种条件限制，能够提供给测控电子设备的资源有限，且小行星航天器飞行时间长，伴飞、附着等工作模式多，采用电推进技术使得飞行过程姿态不确定性大。因此，如能够利用有限天线数量设计实现波束全覆盖，即可保证航天器全过程的器地测控通信需求。小行星伴飞附着航天器配置微型附着航天器，如能够设计实现微型附着航天器和主航天器之间的近距离中继通信，利用主航天器完成对地中继，可大大降低系统的电子设备资源需求，满足小行星航天器对测控的特殊要求。此外，国内现有的航天器只具备较短距离(距离地球150万公里以内)的测控通信能力，不具备小行星轨道最远达I. 7亿公里量级距离的测控能力，本专利技术具有拓展深空探测的测控距离能力。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种深空电推进小行星航天器全覆盖多通道多频段测控系统，以实现深空小行星航天器的测控功能，满足深空小行星航天器的全过程星地遥控、遥測、测距等要求，同时，满足小行星航天器中继通信要求，降低测控设备的资源需求，提高航天器对地通信的可靠性。最终达到降低航天器研制成本、提高小行星航天器总体可靠性等有益效果。为达到上述目的，本专利技术提供一种深空电推进小行星航天器全覆盖多通道多频段测控系统，包括星务计算机、若干全向接收天线、若干全向发射天线、低增益发射天线、大口径定向天线、多エ器、若干深空应答机、高稳晶振、若干小功率固态放大器、若干大功率行波管放大器、若干开关阵列、UHF中继收发信机和中继收发天线，深空应答机和UHF中继收发信机与星务计算机连接；多エ器和高稳晶振与深空应答机连接，全向接收天线和大口径定向天线与多エ器连接；深空应答机通过开关阵列连接至小功率固态放大器和大功率行波管放大器的输入端，小功率固态放大器和大功率行波管放大器的输出端通过开关阵列连接至全向发射天线和低增益发射天线；中继收发天线与UHF中继收发信机连接。依照本专利技术较佳实施例所述的深空电推进小行星航天器全覆盖多通道多频段测控系统，该UHF中继收发信机具体包括附着探測器UHF频段中继收发信机和伴飞探测器UHF频段中继收发信机，伴飞探测器UHF频段中继收发信机与星务计算机连接，附着探測器UHF频段中继收发信机与伴飞探测器UHF频段中继收发信机通信连接。依照本专利技术较佳实施例所述的深空电推进小行星航天器全覆盖多通道多频段测控系统，该全向接收天线与全向发射天线对称安装，且二者波束为±90°，増益不小于-5dBi。依照本专利技术较佳实施例所述的深空电推进小行星航天器全覆盖多通道多频段测控系统，该低增益发射天线波束为±60°，増益不小于OdBi。依照本专利技术较佳实施例所述的深空电推进小行星航天器全覆盖多通道多频段测控系统，该大口径定向天线采用ニ维驱动大口径定向天线，其口径I. 3m，两轴跟踪范围均为±120°，接收增益不小于38dBi，发射增益不小于39dBi。 依照本专利技术较佳实施例所述的深空电推进小行星航天器全覆盖多通道多频段测控系统，该深空应答机上行具有2个热备份异频接收通道，下行具有2个异频发射通道，且上行信号功率门限优于_155dBm。依照本专利技术较佳实施例所述的深空电推进小行星航天器全覆盖多通道多频段测控系统，该高稳晶振稳定度优于IXIO-12/天、I X 10_13/s。依照本专利技术较佳实施例所述的深空电推进小行星航天器全覆盖多通道多频段测控系统，该中继收发天线的波束为±60°，増益不小于_2dBi。依照本专利技术较佳实施例所述的深空电推进小行星航天器全覆盖多通道多频段测控系统，该小功率固态放大器输出功率不小于5W ;大功率行波管放大器输出功率不小于65W。依照本专利技术较佳实施例所述的深空电推进小行星航天器全覆盖多通道多频段测控系统，该附着探測器UHF频段中继收发信机和伴飞探测器UHF频段中继收发信机接收信号功率门限优于_125dBm，输出功率不小于2W。本专利技术的航天器在发射初期，星地距离O到150万公里，采用全向覆盖的全向接收天线和全向发射天线、深空应答机、小功率固态放大器支持航天器测控。在星地距离大于150万公里，采用全向覆盖的全向接收天线和全向发射天线、深空应答机、大功率行波管放大器支持航天器低码率应急测控。在星地距离大于150万公里，采用大驱动范围的大口径定向天线、低增益发射天线、深空应答机、大功率行波管放大器支持航天器高码率测控。由以上可以看出，本专利技术能够实现深空电推进小行星航天器O到I. 7亿公里的全程测控通信覆盖，满足航天器对地和航天器与航天器之间的不同频段通信需求，并且，上下行多通道备份，提高了系统可靠性。综上所述，本专利技术能够满足深空小行星航天器的全过程星地遥控、遥测、测距等要求，同时满足小行星航天器中继通信要求，并且，降低了测控设备的资源需求，提高了航天器对地通信的可靠性，最终达到降低航天器研制成本、提高小行星航天器总体可靠性等有益效果。因此，与现有技术相比，本专利技术能够同时满足深空小行星航天器的全过程星地遥控、遥测、测距等要求及小行星航天器中继通信要求，并且具有可靠性高、节约资源、成本低的优点。附图说明图I为本专利技术深空电推进小行星航天器全覆盖多通道多频段测控系统结构原理图。图2为本专利技术实施例的星地上行遥控射频通道通信原理图；图3为本专利技术实施例的星地下行遥测射频通道通信原理图；图4为本专利技术实施例的星间射频通道通信原理图。具体实施例方式以下结合附图，具体说明本专利技术。请參阅图1，一种深空电推进小行星航天器全覆盖多通道多频段测控系统，包括 星务计算机1、2付全向接收天线2、2付全向发射天线3、低增益发射天线4、大口径定向天线5、多エ器6、2台深空应答机7、高稳晶振8、2个小功率固态放大器9、2个大功率行波管放大器10、2组开关阵列11、UHF中继收发信机和中继收发天线12，UHF中继收发信机具体包括附着探測器UHF频段中继收发信机13和伴飞探测器UHF频段中继收发信机14，2台深空应答机7和伴飞探测器UHF频段中继收发信机14与星务计算机I连接；多エ器6和高稳晶振8与2台深空应答机7连接，全向接收天线2和大口径定向天线5与多エ器6连接；深空应答机7通过ー组开关阵列11连接至小功率固态放大器9和大功率行波管放大器10的输入端，小功率固态放大器9和大功率行波管放大器10的输出端通过另ー组开关阵列11连接至全向发射天线3和低增益发射天线4 ;中继收发天线12分别与附着探測器UHF频段中继收发信机13和伴飞探测器UHF频段中继收发信机14连接，附着探測器UHF频段中继收发信机13与伴飞探测器UHF频段中继收发信机14之间通信连接。具体地，全向接收天线2与全向发射天线3对称安装，且二者波束为±90°，增益不小于-5dBi。低增益发射天线4波束本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深空电推进小行星航天器全覆盖多通道多频段测控系统，其特征在于，包括星务计算机、若干全向接收天线、若干全向发射天线、低增益发射天线、大ロ径定向天线、多エ器、若干深空应答机、高稳晶振、若干小功率固态放大器、若干大功率行波管放大器、若干开关阵列、UHF中继收发信机和中继收发天线，所述深空应答机和UHF中继收发信机与所述星务计算机连接；所述多エ器和高稳晶振与所述深空应答机连接，所述全向接收天线和大口径定向天线与所述多エ器连接；所述深空应答机通过所述开关阵列连接至所述小功率固态放大器和大功率行波管放大器的输入端，所述小功率固态放大器和大功率行波管放大器的输出端通过所述开关阵列连接至所述全向发射天线和低增益发射天线；所述中继收发天线与所述UHF中继收发信机连接。2.如权利要求I所述的深空电推进小行星航天器全覆盖多通道多频段测控系统，其特征在于，所述UHF中继收发信机具体包括附着探測器UHF频段中继收发信机和伴飞探测器UHF频段中继收发信机，所述伴飞探測器UHF频段中继收发信机与所述星务计算机连接，所述附着探測器UHF频段中继收发信机与所述伴飞探測器UHF频段中继收发信机通信连接。3.如权利要求I所述的深空电推进小行星航天器全覆盖多通道多频段测控系统，其特征在于，所述全向接收天线与全向发射天线对称安装，且二者波束为±90°，増益不小于-5dBi。4.如权利要求I所述的深空电推进小...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞杭华，曹志宇，李金岳，方宝东，
申请(专利权)人：上海卫星工程研究所，
类型：发明
国别省市：