[發明專利]中繼衛星箭載用戶終端系統設備

有效

• 申請號: 202010747226.3
• 申請日: 2020-07-30
• 公開（公告）號: CN111934744B
• 公開（公告）日: 2022-04-01
• 發明（設計）人: 廖彥杰;龔小維;陳軍全;宮長輝
• 申請（專利權）人: 西南電子技術研究所(中國電子科技集團公司第十研究所)
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185
• 代理公司: 成飛(集團)公司專利中心 51121
• 代理人: 郭純武

本發明公開的一種中繼衛星箭載用戶終端系統設備，旨在提供一種高碼率、低成本的用戶終端，本發明通過下述技術方案實現：火箭數據采集模塊接收來自中繼測控終端模塊的天基狀態信息和前向指令，火箭數據綜合模塊將遙測數據流送入中繼測控終端模塊；Ka頻段相控陣天線模塊接收中繼測控終端模塊下發波束指向角信息和返向遙測信息，向中繼測控終端模塊發送天線狀態信息和前向遙控指令；中繼測控終端模塊通過接收來自火箭的遙測數據流，將遙測數據流送入基帶信號處理模塊，將運算后波束指向角信息和Ka射頻信號發送至Ka頻相控陣天線模塊，向中繼衛星進行信號的輻射，完成中繼衛星返向鏈路信號的發射；一并組幀成天基狀態信息上報至火箭數據采編單元。

技術領域

本發明及一種中繼衛星箭載用戶終端系統設備，尤其是適用于中繼衛星系統(TDRSS)通信的中繼衛星箭載用戶終端系統設備。

背景技術

中繼星天基測控系統是一個利用地球同步衛星（天鏈衛星）、地面站和用戶終端進行數據中繼的測控通信系統。它主要實現兩大功能：一是對飛行器進行跟蹤、遙測與遙控；二是數據中繼。飛行器要傳給地面的遙測數據和應用數據，先經S頻段和Ku／Ka頻段星間鏈路發向中繼衛星，中繼衛星再以Ku／Ka頻段將其轉發到地面終端站，并在終端站進行射頻解調與譯碼處理。視頻信號以原始格式通過通信衛星鏈路或其他寬帶鏈路送到地面用戶終端或有效載荷控制中心。地面要發往飛行器的指令、話音、數據和電視等信息，先在地面終端匯集，調制到Ku／Ka頻段鏈路上，發向中繼衛星，再由中繼衛星發給飛行器用戶終端。地面站——中繼衛星——飛行器用戶終端的通信鏈路稱為前向鏈路(上行鏈路)，飛行器用戶終端——中繼衛星——地面站的通信鏈路稱為返向鏈路(下行鏈路)。

中繼星天基測控系統主要完成以下功能：1.將飛行器遙測信息通過中繼衛星下傳至地面；2.將地面安控指令通過中繼衛星上傳至飛行器；3.將地面遙控指令通過中繼衛星上傳至箭上；4.進行飛行軌跡測量，并將測量結果下傳至地面。

中繼衛星系統要求在飛行器的自由飛行段和動力飛行段，用戶終端都能跟蹤地面站的信號和提取數據。在動力段飛行器加速度很大,使載波多普勒達MHz,載波頻率捕獲是鎖相跟蹤中信號捕獲過程的重要組成部份,只有在載波頻率捕獲鎖定的前提下,距離捕獲才能實現。

中繼衛星系統用戶終端是中繼衛星系統的重要組成部分,它不僅具有遙控、遙測、測距、測速功能,還能進行數據的中繼傳輸,因此,其性能的優劣將直接影響系統對飛行器測軌跟蹤與數據通信質量。中繼衛星系統用戶終端的主要功能有：接收解調地面站發來的遙控指令、測距信號和數傳信號；相干轉發地面站發來的前向測速測距信號；向地面站返向發射用戶航天器的數傳信號和遙測數據；可接受數據處理等設備的監控。中繼衛星系統用戶終端通常由適應傳輸低速率的低增益全向天線、傳輸中速率的中增益貼片式陣列天線和傳輸高速率的波束可控的高增益拋物面天線或相控陣天線。中繼衛星系統用戶終端一般由天線、接收信道、發射信道、本振源、基帶信號處理等組成。接收信道包括低噪聲放大器、下混頻器、放大器、濾波器和AGC電路，完成接收信號的下變頻。發射信道包括上混頻器、放大器、濾波器和功放鏈路，完成轉發信號的上變頻和功率放大。本振源由多個鎖相環組成，提供接收信道和發射信道所需的多路本振信號。基帶信號處理完成偽碼的捕獲和跟蹤、載波恢復和信息解調和返向各種模式信號的產生、數字調制等功能。

隨著航天技術、電子技術的發展，以及應用領域的不斷擴展，對中繼衛星系統用戶終端的需求也在不斷增加和提高，各項功能要求設備體積、重量、功耗應盡量小。通常的中繼衛星系統用戶終端應做到：保證穩定可靠地指向中繼衛星，實現多功能綜合，包括測控信息和應用數據的傳輸，實現測定軌的各項功能。除滿足以上功能外，中繼衛星系統用戶終端還面臨復雜的電子對抗環境，因此應具有較強的抗干擾能力。