[发明专利]行星探测测控通信系统

说明书

本发明提供了一种行星探测测控通信系统，其用于包括火星、木星探测在内的超远程通信场景，包括：两台功放，被配置为均设置高低两档发射功率，其中低功率用于近地段通信，保护地面深空测控系统设备，高功率用于远地段通信，保证足够的发射EIRP；4副天线，每副天线被配置为能够同时发射和接收信号；高隔离度的双工器，被配置为保证每一副天线均可同时用于发射和接收信号；其中在4副天线中进行选择，以及选择两台功放的输出功率，以分别进行多种距离范围内的测控通信。

技术领域

本发明涉及深空探测技术领域，特别涉及一种行星探测测控通信系统。

背景技术

测控通信系统应用于小行星探测、火星探测等深空探测卫星中，是卫星与地面之间的遥控指令、遥测信息和载荷探测数据的传输通道，配合地面测控网实现对卫星的跟踪、遥测、遥控、测定轨和载荷数据传输。

现有的用于深空探测航天器的测控通信系统方案有一些不足之处，例如：

某火星探测深空航天器的分阶段多码率自适应测控系统有3个不足之处：

一是天线数量较多，总共需要6副天线，包括4副低增益(宽波束)天线。卫星表面通常需要放置通信天线、太敏、星敏、太阳帆板、推进器和各种载荷仪器等多种设备。小卫星的星体表面积都比较小，而低增益宽波束天线又需要很宽的视场，对小卫星的星体布局带来较大困难；

二是中增益天线设计成只用于发射，不能用于接收，不利于中等距离阶段及远距离阶段姿态侧偏模式下的测控通信；

三是功放数量较多，总共需要4台功放，不适合追求低成本小型化设计的小卫星平台。

某方案只使用一种低增益宽波束天线，只适用于星地距离为千万km量级以下的应用场景，无法应用于包括火星探测在内的超远程通信场景；此外，该方案两台应答机的发射机与两台大功率放大器之间没有微波网络，无法实现交叉连接备份，无法应对发射机与大功率放大器之间的双点故障。

某方案接收天线只有一副低增益宽波束天线，如果姿态发生故障，比如该天线背向地球，则无法实现遥控通信。此外，该方案的高增益天线只用于发射，即便姿态正常时，也无法使用高增益天线进行相对高码率的数据注入。

发明内容

本发明的目的在于提供一种行星探测测控通信系统，以解决现有方案因天线和功放数量多导致无法实现小型化低成本且星体布局困难的问题。

本发明的目的还在于提供一种行星探测测控通信系统，以解决现有方案中部分中高增益天线无法用于接收、天线增益低故无法支持超远程通信、发射通道与大功率放大器之间无法实现交叉连接备份、应急通信时无法形成全向波束覆盖等问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种行星探测测控通信系统，其用于包括火星、木星探测在内的超远程通信场景，包括：

两台功放，被配置为均设置高低两档发射功率，其中低功率用于近地段通信，保护地面深空测控系统设备，高功率用于远地段通信，保证足够的发射EIRP；

4副天线，每副天线被配置为能够同时发射和接收信号；

高隔离度的双工器，被配置为保证每一副天线均可同时用于发射和接收信号；

其中在4副天线中进行选择，以及选择两台功放的输出功率，以分别进行多种距离范围内的测控通信。

可选的，在所述的行星探测测控通信系统中，还包括：

两台应答机的发射通道与两台大功放之间设置一个发射微波网络，以提供交叉连接通道，抵抗任意一个发射通道和任意一个大功放的双点故障，微波网络在大功放之前，其插损并不影响最终的发射功率；