[发明专利]深空电推进小行星航天器全覆盖多通道多频段测控系统

说明书

技术领域

本发明涉及航天领域，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。

背景技术

深空航天器在太空中工作时，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术，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测器的中继通信。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1.7亿公里量级距离的测控能力，本发明具有拓展深空探测的测控距离能力。

发明内容

本发明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、遥测、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，本发明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、多工器、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；多工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工器连接；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。

依照本发明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测器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，附着探测器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。

依照本发明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°，增益不小于-5dBi。

依照本发明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°，增益不小于0dBi。

依照本发明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二维驱动大口径定向天线，其口径1.3m，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。

依照本发明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。

依照本发明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1×10^-12/天、1×10^-13/s。

依照本发明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°，增益不小于-2dBi。

依照本发明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。