中国深空网:系统设计与关键技术（中） S/X/Ka三频段深空测控通信系统 epub pdf mobi txt 电子书 下载 2024

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编辑推荐

适读人群 ：中文
　　深空网是人类与深空探测器联系的桥梁和纽带，是开展月球探测乃至火星探测必须具备的前提条件，也是探月工程*具挑战性的任务之一。中国深空网由分布在我国东部、西部以及南美的三个深空站组成，于2008年开始建设，在2013年嫦娥三号探月飞行任务中首次作为主力测控通信设备成功应用，标志着我国成为国际上第四个具有独立完成深空测控任务能力的国家。
　　本套著作是首部系统介绍中国深空网的工作原理与技术实现的著作，分上中下三册，共约200万字，由中国深空网的核心研发团队撰写，内容详实，与工程实践结合紧密，反映了一系列自主创新技术成果，为航天、通信等领域的科研人员和工程技术人员提供了一套*新的具有重要参考价值的基础技术资料，对贯彻中央“军民融合”发展战略，促进我国航天测控通信技术与产业的发展具有积极的意义。

内容简介

　　本书对喀什35m S/X/Ka三频段深空测控通信系统的工作原理与技术实现进行了系统详实的描述，对Ka极窄波束条件下天线指向的热变形和阵风扰动修正、10kW 速调管功放、超低温制冷场放、微弱信号超窄带大动态接收机、氢钟等关键技术进行了深入讲解。全书共14章，第1章介绍系统总体的技术指标和设计方案等内容； 第2章至第11章分别介绍各分系统的功能与技术指标、组成及工作原理、方案设计及关键技术解决途径； 第12章至第14章介绍了系统和分系统接口设计、结构设计以及指标测试方法。
　　本书反映了我国深空测控通信领域的*新科研成果，具有系统性强、与工程实现结合紧密等特色，为我国深空网的高效运行、后续建设乃至我国未来深空探测任务的设计与实施提供了一套详实的基础技术资料，对航天测控通信及相关领域的科研人员和工程技术人员具有重要的参考价值。

内页插图

目录

第1章系统
1.1概述
1.1.1深空测控通信系统的任务
1.1.2深空探测通信的特点
1.1.3关键技术
1.2系统功能与技术指标
1.2.1主要功能
1.2.2技术指标
1.3系统组成
1.3.1天伺馈分系统
1.3.2发射分系统
1.3.3高频接收分系统
1.3.4多功能数字基带分系统
1.3.5监控分系统
1.3.6数据传输分系统
1.3.7SLE服务终端分系统
1.3.8时频分系统
1.3.9标校分系统
1.3.10自动测试分系统
1.4系统工作原理
1.4.1测距
1.4.2测速
1.4.3遥控
1.4.4遥测和数传
1.4.5跟踪测角
1.5系统工作流程
1.5.1系统信号流程
1.5.2常规测控模式捕获流程
1.5.3深空测控模式捕获流程
1.6系统工作方式
1.6.1一个目标的典型上/下行组合工作模式
1.6.2干涉测量工作模式
1.7系统指标计算分析
1.7.1系统品质因数分析
1.7.2系统EIRP分析
1.7.3测距精度分析
1.7.4测速精度分析
1.7.5测角精度分析
1.7.6遥测数传解调损失及分配
1.8系统距离零值标校
1.8.1偏馈校零
1.8.2短环校零
1.8.3分段校零
1.9系统校相
1.9.1快速校相
1.9.2射电星校相
1.9.3近场聚焦法校相
1.10系统电磁兼容设计
1.10.1系统频率设计与干扰分析
1.10.2波束波导网络中的隔离设计
1.10.3原子钟屏蔽钟房设计
1.10.4无源交调控制
1.11系统安全性设计
1.11.1功放联锁保护
1.11.2大功率极化开关的安全保护
1.11.3氢钟恒温箱安全性设计
第2章天伺馈分系统
2.1概述
2.2功能与技术指标
2.2.1主要功能
2.2.2技术指标
2.3组成及工作原理
2.3.1分系统组成
2.3.2工作原理
2.4方案设计
2.4.1天馈子系统
2.4.2天线机械结构子系统
2.4.3天线控制子系统
2.4.4角编码/时码及极化控制单元
2.4.5标校子系统
2.5关键技术
2.5.1波束波导设计技术
2.5.2波束波导馈电系统波束倾斜补偿技术
2.5.3高精度位置编码技术
2.5.4大口径天线副面调整技术
2.5.5大口径天线标校测试技术
2.5.6阵风扰动对天线的影响及补偿技术
2.5.7天线热变形及补偿技术
2.5.8波束波导镜面位置的调整方法
2.5.9天线反射体面精度测量及调整技术
2.5.10波束波导天线三轴中心位置的确定及测量方法
第3章发射分系统
3.1概述
3.2功能与技术指标
3.2.1主要功能
3.2.2技术指标
3.3组成及工作原理
3.3.1分系统组成
3.3.2工作原理
3.4方案设计
3.4.1发射分系统频率配置
3.4.2发射分系统电平分配
3.4.3S上变频器设计
3.4.4X上变频器二设计
3.4.5发射中频开关矩阵设计
3.4.6S发射射频开关网络设计
3.4.7X发射射频开关网络设计
3.4.8发射测试开关网络设计
3.4.9高功放设计
3.4.10S小环下变频器设计
3.4.11X小环下变频器设计
3.4.12分系统监控设计
3.5关键技术
3.5.1宽带大功率速调管技术
3.5.2大功率散热技术
3.5.3功率精确控制技术
第4章高频接收分系统
4.1概述
4.2功能与技术指标
4.2.1主要功能
4.2.2技术指标
4.2.3环境适应性要求
4.3组成及工作原理
4.3.1分系统组成
4.3.2工作原理
4.4方案设计
4.4.1高频接收信道频率配置
4.4.2小步进频率源设计
4.4.3接收信道增益噪温核算
4.4.4带内幅频波动分析
4.4.5常温工作模式下发阻滤波器指标要求
4.5关键技术
4.5.1超低相位噪声技术
4.5.2低温接收组件设计技术
4.5.3超导滤波器设计技术
4.5.4极低噪声测试及不确定度评估技术
第5章多功能数字基带分系统
5.1概述
5.2功能与技术指标
5.2.1主要功能
5.2.2技术指标
5.3组成及工作原理
5.3.1分系统组成
5.3.2工作原理
5.4方案设计
5.4.1测控基带
5.4.2数传单元
5.4.3视频切换单元
5.4.4基带监控软件
5.5关键技术
5.5.1极低信噪比信号捕获技术
5.5.2极窄带锁相环跟踪技术
5.5.3低损耗解调译码技术
第6章监控分系统
6.1概述
6.2功能与技术指标
6.2.1主要功能
6.2.2技术指标
6.3组成及工作原理
6.3.1分系统组成
6.3.2监控体系结构
6.3.3工作流程
6.3.4客户机/服务器工作模式
6.4方案设计
6.4.1计算机硬件环境
6.4.2计算机软件环境
6.4.3客户机应用软件设计
6.4.4服务器应用软件设计
6.5安全设计
6.5.1网络访问安全防护
6.5.2计算机平台安全防护
6.5.3设备使用安全防护
6.6自动运行设计
6.6.1自动运行模式
6.6.2TT&C;自动运行设计
6.6.3流程编辑
6.6.4自动测试设计
6.7分系统对外信息接口
6.7.1YK�睲CP接口底层传输协议
6.7.2网络组播接口底层传输协议
第7章时频分系统
7.1概述
7.2功能与技术指标
7.2.1主要功能
7.2.2技术指标
7.3组成及工作原理
7.4方案设计
7.4.1氢钟
7.4.2铷原子频标
7.4.3频率净化器
7.4.4GPS定时接收机/北斗定时接收机
7.4.5时码信号产生器
7.4.6时间信号巡检器与时间间隔计数器
7.4.7时频监控
7.4.8频率信号分配放大器
7.4.9脉冲信号分配器
7.4.10B码分配器
7.5关键技术
7.5.1GPS共视接收机工作原理
7.5.2GPS共视的条件要求
7.5.3GPS时间同步精度分析
第8章标校分系统
8.1概述
8.2功能与技术指标
8.2.1主要功能
8.2.2技术指标
8.3组成及工作原理
8.3.1分系统组成
8.3.2工作原理
8.4方案设计
8.4.1校零变频器
8.4.2联试应答机
8.4.3射频模拟源
8.4.4标校监控单元
8.4.5公共切换单元
8.5关键技术
8.5.1目标模拟源实现方案
8.5.2目标模拟源系统接入方式
第9章自动测试分系统
9.1概述
9.2功能与技术指标
9.2.1主要功能
9.2.2技术指标
9.3组成及工作原理
9.3.1分系统组成
9.3.2工作原理
9.4方案设计
9.4.1测试项目及测试点设计
9.4.2分机设计方案
9.4.3自动测试软件设计
9.5测试标校
9.5.1标校原理
9.5.2标校方法
9.5.3测试流程
第10章数据传输分系统
10.1概述
10.2功能与技术指标
10.2.1主要功能
10.2.2可靠性要求
10.2.3效率要求
10.3组成及工作原理
10.3.1分系统组成
10.3.2工作原理
10.3.3信息传输流程
10.4方案设计
10.4.1计算机硬件环境
10.4.2计算机软件环境
10.4.3应用软件设计
10.5关键技术
第11章SLE服务终端分系统
11.1概述
11.2功能与技术指标
11.2.1主要功能
11.2.2服务实例指标
11.2.3实时处理速率指标
11.2.4记录要求
11.3组成及工作原理
11.3.1分系统组成
11.3.2工作原理
11.4方案设计
11.4.1计算机硬件环境
11.4.2计算机软件环境
11.4.3应用软件设计
11.4.4时码板
11.5关键技术
第12章系统内外接口关系
12.1概述
12.2系统对外接口
12.2.1电气接口
12.2.2信息接口
12.3分系统间接口
第13章系统结构工艺及布局
13.1概述
13.2地面深空站整体布局
13.2.1天线塔基内设备机房
13.2.2塔外设备机房
13.2.3综合机房
13.2.4测站中心机房
13.3地面深空站基建工艺
13.3.1天线基础要求和整场要求
13.3.2机房通用要求
13.3.3塔基机房要求
13.3.4室外电缆沟
13.3.5防雷电要求
13.3.6接地要求
第14章指标测试方法
14.1概述
14.2系统G/T的近场聚焦法测试
14.3系统EIRP测试
14.4系统载波捕获时间测试
14.5测距捕获时间测试
14.6测速随机误差测试
14.7测距随机误差测试
14.8测距系统误差测试
14.9时频分系统测试
14.9.1频率稳定度测试
14.9.2单边相位噪声测试
14.10系统指标测试结果
缩写词
索引
参考文献

精彩书摘

　　第3章发射分系统
　　3.1概述|
　　3.1概述
　　发射分系统主要功能是将多功能数字基带分系统送来的70MHz中频信号上变频转换成上行射频信号，再经高功率放大器放大到系统需要的额定功率后送至天线发射出去。地面深空站发射分系统的主要特点是上行功率输出高，S频段和X频段设计输出功率均为10kW。为实现此设计目标，在系统研制过程中需要突破多项关键技术：
　　1) 宽带大功率速调管技术；
　　2) 大功率散热问题；
　　3) 功率精确控制技术。
　　在设备布局和结构设计上，发射分系统得益于波束波导射频传输体制的应用，所有设备均可以放置在塔基机房内部，极大地提高了设计的灵活性。此外，为了便于操作管理，发射分系统设置了自动化监控、检测与故障诊断功能。
　　高质量的发射频谱和操作管理的高度自动化是发射分系统的重要特征。
　　3.2功能与技术指标|
　　3.2功能与技术指标
　　3.2.1主要功能
　　1) 将多功能数字基带分系统送来的70MHz中频信号进行上变频，产生上行射频信号，分别为上行S、X频段射频，送高功放进行功率放大，输出系统要求额定功率；
　　2) 提供大功率10kW功放与中功率1kW功放两种设备，其中10kW功放采用A/B双套热备份，1kW功放为单套；
　　3) 工作方式有天线和负载两种，可自动或者手动切换，在大功率条件下切换波导开关要有相应保护措施，防止切换过程中对设备造成损害；
　　4) 在高功放天线位和负载位都需配置定向耦合器，耦合输出一路射频小环信号送发射分系统小环下变频器；
　　5) 具备本控、分控两种监控方式，能完成本分系统的自动检测、故障诊断、工作状态监视和参数设置等操作，监控每一个可更换模块，结果上报；
　　6) 具有加去激励(停发功率)、主备切换、功率设置、自动电平控制（ALC）等控制指令接口；
　　7) 功放在加功率上天线前，有声光报警，以保证天线附近人员的安全；
　　8) 高功放必须实时响应系统其他设备的安全联动信号，收到信号后停发功率，消除安全隐患；
　　9) 具备输入功率、输出功率、反射功率、设备状态显示功能，能够完成系统要求的自动测试功能；
　　10) 具有过功率、过热、反射过大保护等保护功能；
　　11) 具有关机延时热保护功能；
　　12) 自动巡检设备工作状态，实时提供告警指示；
　　13) 配备小环下变频器，用来接收功放耦合器或者上变频器输出的射频信号，变频后送多功能数字基带设备，配合系统完成遥控小环的检测比对；
　　14) 具备自动测试检测点网络和检测点选择功能。
　　3.2.2技术指标
　　1) 工作频段：
　　�r S频段： 2.025~2.12GHz，步进100Hz；
　　�r X频段： 7.145~7.235GHz，步进100Hz。
　　2) 发射功率：
　　�r S频段≥10kW，30dB动态，1dB步进；
　　�r X频段≥10kW，30dB动态，1dB步进。
　　3) 输入中频频率： 70MHz(设计保证)。
　　4) 群时延：
　　�r S频段： 带内(±1.5MHz)群时延变化≤3ns，24h绝对时延变化≤3ns。
　　�r X频段： 带内(±1.5MHz)群时延变化≤3ns，24h绝对时延变化≤3ns。
　　5) 信号带宽： 1dB带宽≥20MHz，3dB带宽≥23MHz。
　　6) 增益平坦度： ±0.5dB(±10MHz内)。
　　7) 功率稳定度：
　　�r 饱和驱动： ±0.5dB/12h；
　　�r 不饱和驱动： ±0.7dB/12h。
　　9) 单边带相位噪声： 发射非调制载波时，载波相位噪声不应超过以下包络。
　　�r S频段： -60dBc/Hz，1Hz≤f≤10Hz；
　　-70dBc/Hz，10Hz
　　-105dBc/Hz，1.5MHz＜f≤8MHz。
　　�r X频段： -50dBc/Hz，1Hz≤f≤10Hz；
　　-60dBc/Hz，10Hz
　　-105dBc/Hz，1.5MHz＜f≤8MHz。
　　10) 频谱纯度：
　　�r S频段： 杂波≤-60dBc(在±10MHz带宽内)；
　　二次谐波≤-80dBc；
　　三次谐波≤-85dBc；
　　四次谐波≤-140dBc(10kW输出时，在X馈源喇叭入口检测)。
　　�r X频段： 杂波≤-45dBc(在±10MHz带宽内)；
　　二次谐波≤-75dBc；
　　三次谐波≤-60dBc；
　　四次谐波≤-60dBc(设计保证)。
　　11) 三阶交调： 输入频率间隔为5MHz、总功率低于额定功率7dB的2个载波时，三阶交调比载波低29dB。
　　12) 接收带内信号功率谱密度： ≤-190dBW/Hz。
　　13) 驻波比： ≤1.35。
　　14) 开关隔离： 上天线和去负载方式隔离≥60dB。
　　15) 测试耦合器校准精度： 优于±0.2dB。
　　3.3组成及工作原理|
　　3.3组成及工作原理
　　发射分系统包括S频段和X频段2条上行链路，组成原理框图如图3��1所示。
　　3.3.1分系统组成
　　S频段上行链路包括S上变频器、S发射射频开关网络和S高功放。X频段上行链路包括X上变频器一、X上变频器二、X发射射频开关网络和X高功放，其中的X上变频器一与S链路的S上变频器的设备配置完全相同。2条链路共用部分包括发射中频开关矩阵和发射测试开关网络。2条上行链路中的S上变频器、X上变频器一、X上变频器二均为1∶1热备配置。S高功放和X高功放分别由1∶1配置的2套10kW速调管高功放单机、1套1kW固态高功放单机和大功率微波网络组成。
　　发射分系统设备小信号部分以机箱为单位设置监控单元，各监控单元通过RS��422异步串口与监控分系统相连。S高功放和X高功放以机柜为单位，将自身所有设备的监控信息汇总后，分别通过以太网口与监控分系统相连。
　　设备采用分布式电源供电方式，以机箱(分机)为单位，将系统提供的交流电源变换成自身所需要的各种电源形式。
　　标校分系统的小环下变频器与上变频器共用本振，放到发射机柜中，包括S小环下变频器和X小环下变频器，均有A/B两套。
　　……

前言/序言

　　深空网是人类与深空探测器联系的桥梁与纽带。深空网拥有深空测控通信能力，是开展月球探测必须具备的前提条件，也是探月工程*具挑战性的任务之一。探月工程启动后，我国的测控工程师们以探月工程为牵引，兼顾火星、小行星等深空探测任务的需求，描绘出中国深空网的蓝图——在布局上，由分布在中国东部、西部以及南美洲的3个深空站提供全球90%以上的测控覆盖； 在频段上，兼容了目前国际上深空测控任务使用的所有频段； 在天线口径上，按照4亿千米火星探测的基本要求设计。
　　佳木斯66m S/X双频段深空测控通信系统（DSF1）和喀什35m S/X/Ka三频段深空测控通信系统（DSF2）的设计建设正是在这一蓝图下进行的。经过5年的研制建设，这两套深空测控通信系统均于2013年正式投入使用。它们的建成，极大地提升了中国远距离测控通信能力，成为中国航天测控发展史上又一个重要的里程碑。
　　这两套深空测控通信系统基于国内自主研发，成功实现了波束波导馈电系统、10k

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