[發明專利]用于深空探測小衛星的測控通信系統及方法

有效

• 申請號: 202010715137.0
• 申請日: 2020-07-23
• 公開（公告）號: CN111786720B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 黃江江;張月婷;王亞敏
• 申請（專利權）人: 中國科學院微小衛星創新研究院;上海微小衛星工程中心
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185
• 代理公司: 上海智晟知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31313
• 代理人: 李鏑的

1.一種用于深空探測小衛星的測控通信系統，其用于包括火星、木星探測在內的超遠程通信場景，其特征在于，包括：

1副低增益天線布置于對地面，1副低增益天線布置于對天面；兩副低增益天線用于近地段通信，以及用于遠地段姿態異常情況下的應急通信；

1副中增益天線布置于對地面，中增益天線用于遠地段姿態稍有偏轉時的測控通信；

1副高增益天線布置于對地面，高增益天線用于遠地段姿態準確對地時的測控通信；

兩臺功放均設置高低兩檔發射功率，低功率功放用于近地段通信，高功率功放用于遠地段通信；

4副天線中：

對地高增益天線、對地中增益天線及對地低增益天線，分別連接單刀三擲微波開關的第一端；

對地低增益天線，及所述單刀三擲微波開關的第二端分別連接雙刀雙擲微波開關的第一端；

雙刀雙擲微波開關的第二端分別連接雙工器A的第一端及雙工器B的第一端，所述雙工器A和所述雙工器B的收發隔離度高達120dBc；

所述雙工器A的第二端分別連接功放A的第一端與接收微波網絡的第一端；

所述雙工器B的第二端分別連接功放B的第一端與接收微波網絡的第一端；

所述功放A的第二端與功放B的第二端連接發射微波網絡的第一端；

低增益天線在±75°范圍內收發增益≥-2dBi

中增益天線在±20°范圍內接收增益≥8dBi，發射增益≥9dBi

高增益天線在±0.5°范圍內收發增益≥37dBi。

2.如權利要求1所述的用于深空探測小衛星的測控通信系統，其特征在于，

近地段，單刀三擲微波開關切換至對地低增益天線，對地低增益天線和對天低增益天線一起組成全向覆蓋波束，在任意姿態情況下實現對地測控通信；

遠地段，單刀三擲微波開關切換至對地中增益天線或對地高增益天線，分別用于姿態偏轉小于對地中增益天線的波束寬度時和準確對地時的測控通信；若姿態偏轉大于對地中增益天線的波束寬度、完全反轉甚至翻滾，則切換單刀三擲微波開關至對天低增益天線以組成全向覆蓋波束，進行低碼率應急通信。

3.如權利要求2所述的用于深空探測小衛星的測控通信系統，其特征在于，還包括：

深空應答機A機的第一端與深空應答機B機的第一端均連接所述接收微波網絡的第二端；

所述深空應答機A機的第一端與所述深空應答機B機的第一端均連接發射微波網絡的第二端；

所述深空應答機A機的第二端與所述深空應答機B的第二端均連接星務計算機；

所述深空應答機A機的第二端與所述深空應答機B的第二端均連接多路復接存儲器A與多路復接存儲器B。

4.如權利要求3所述的用于深空探測小衛星的測控通信系統，其特征在于，還包括：

所述深空應答機A機與所述深空應答機B機能夠采用多個遙測遙控速率，用于支持多種星地距離下的測控通信；

所述深空應答機A機與所述深空應答機B機通過數傳模式進行有效載荷數據的高速星地傳輸。

5.如權利要求4所述的用于深空探測小衛星的測控通信系統，其特征在于，所述多路復接存儲器A與所述多路復接存儲器B進行多個載荷數據的接收、存儲、數據壓縮及復接組幀；

所述多路復接存儲器A與所述多路復接存儲器B根據地面遙控指令選擇是否將整星低速遙測數據復接到高速數傳數據中，以進行單獨傳輸載荷數據，或進行混合傳輸載荷數據與遙測數據。

6.如權利要求4所述的用于深空探測小衛星的測控通信系統，其特征在于，所述深空應答機A機與所述深空應答機B機根據地面遙控指令選擇下行發送來自星務計算機的整星低速遙測數據，或下行發送來自所述多路復接存儲器A或所述多路復接存儲器B的高速數傳數據，初始加電時默認發送來自星務計算機的低速遙測數據。

7.如權利要求4所述的用于深空探測小衛星的測控通信系統，其特征在于，所述深空應答機A機與所述深空應答機B機為定型產品，用于任意星地距離的深空探測項目，調整天線增益及功放發射功率以適應不同星地距離的深空探測項目。

8.一種用于深空探測小衛星的測控通信方法，其用于包括火星、木星探測在內的超遠程通信場景，其特征在于，包括：

將1副低增益天線布置于對地面，以及將1副低增益天線布置于對天面，兩副低增益天線進行近地段通信，以及遠地段姿態異常情況下的應急通信；

將1副中增益天線布置于對地面，中增益天線進行遠地段姿態稍有偏轉時的測控通信；

將1副高增益天線布置于對地面，高增益天線進行遠地段姿態準確對地時的測控通信；

設置兩臺功放的高低兩檔發射功率，近地段通信時設置低功率，遠地段通信時設置高功率；

4副天線中：

對地高增益天線、對地中增益天線及對地低增益天線，分別連接單刀三擲微波開關的第一端；

對地低增益天線，及所述單刀三擲微波開關的第二端分別連接雙刀雙擲微波開關的第一端；

雙刀雙擲微波開關的第二端分別連接雙工器A的第一端及雙工器B的第一端，所述雙工器A和所述雙工器B的收發隔離度高達120dBc；

所述雙工器A的第二端分別連接功放A的第一端與接收微波網絡的第一端；

所述雙工器B的第二端分別連接功放B的第一端與接收微波網絡的第一端；

所述功放A的第二端與功放B的第二端分開連接發射微波網絡的第一端；

低增益天線在±75°范圍內收發增益≥-2dBi

中增益天線在±20°范圍內接收增益≥8dBi，發射增益≥9dBi

高增益天線在±0.5°范圍內收發增益≥37dBi。