一种低功耗宽范围的测控中继终端系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及空间飞行器的测控通信技术领域，尤其是一种适用于近地轨道飞行器的测控中继终端系统。
【背景技术】
[0002]测控中继终端系统主要任务是与地面和中继星配合完成飞行器的遥控接收分发、遥测数据下传等测控通信业务。以往用于低速率测控业务的测控中继终端，由于飞行器运行姿态固定，只对天安装一付测控中继天线，采用1W功放，功耗较高。
[0003]随着空间技术和应用需求的不断发展，空间飞行器任务越来越多样化，姿态变化范围越来越大，为保障飞行器任意姿态下的测控支持，对测控提出了全向覆盖要求，同时随着空间平台小型化集成化设计，要求中继终端进行低功耗设计。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种测控中继终端系统，用于空间飞行器，所述系统采用无源相控阵发射天线降低系统功耗，并通过两付天线设置实现全向覆盖。
[0005]本发明的技术方案如下:
[0006]—种测控中继终端系统，该测控中继终端系统由测控中继单元、测控中继固放与波控模块、两付测控中继接收天线和两付测控中继发射天线组成;其中，两付测控中继发射天线均为S频段无源相控阵发射天线。
[0007]优选地，所述每个S频段无源相控阵发射天线由四个S波段四臂螺旋天线、波控和移相器组成。
[0008]优选地，所述每个S频段无源相控阵发射天线增益不小于6dBi，波束切换时间不大于200ns ο
[0009]优选地，所述测控中继单元采用S频段非相干扩频体制，所述测控中继单元采用S频段非相干扩频体制，包括一个前向遥控通道和一个返向遥测通道，其中遥控码速率为2000bps，遥测码速率为4096bps。
[0010]优选地，所述测控中继单元集成了测控中继射频接收通道、扩频基带处理和二次电源模块，实现对测控中继前向遥控和返向遥测信道处理功能。
[0011]优选地，所述飞行器的II和IV象限分别配置一付测控中继接收天线和一付测控中继发射天线;并且，所述测控中继接收天线和测控中继发射天线通过接收天线开关和发射天线开关的开关切换组成全空间辐射的方向图，使得测控中继能够全向覆盖，在飞行器任意姿态下，提供与中继星无线通信保障。
[0012]优选地，所述测控中继固放与波控模块集成了波控、固放、接收天线开关、发射天线开关和二次电源模块，实现对测控中继单元的返向信号放大、波束控制，前向和返向信号选择功能。
[0013]优选地，测控中继单元和测控中继固放与波控模块的所述二次电源模块完成单机的一、二次电源变换，为各模块统一供电，所述测控中继终端系统的内部配有继电器以实现开关机操作。
[0014]优选的，所述固放与波控模块输出功率不小于5W。
[0015]与现有技术相比，本发明的有益效果如下:
[0016]与现有技术相比，本发明首次将S频段无源相控阵天线应用于测控中继终端系统，在飞行器II和IV象限安装两付天线，通过开关的设置减少系统链路损耗，组成近似全空间辐射的方向图；按目前3颗中继卫星，测控中继覆盖率达到96.38%，使得测控中继能够全向覆盖，实现对中继测控通信功能；同时，与以往飞行器实现同等功能的测控中继终端系统相比，系统功耗降低近50%，在当前低轨空间飞行器中有着广泛的应用前景。
[0017]当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。
【附图说明】
[0018]图1为本发明实施例的测控中继终端系统的原理框图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
[0020]实施例
[0021]本实施例提供一种测控中继终端系统，用于空间飞行器。图1所示是本实施例的测控中继终端系统的原理框图，该测控中继终端系统由测控中继单元、测控中继固放与波控模块和两付测控中继接收天线1、2和两付测控中继发射天线I’、2’组成。其中，测控中继发射天线I’、2’为S频段无源相控阵发射天线。
[0022]具体地，所述每个S频段无源相控阵发射天线由四个S波段四臂螺旋天线、波控和移相器组成。所述每个S频段无源相控阵发射天线增益不小于6dBi，波束切换时间不大于200ns ο
[0023]所述测控中继单元采用S频段非相干扩频体制，所述测控中继单元采用S频段非相干扩频体制，包括一个前向遥控通道和一个返向遥测通道，其中遥控码速率为2000bps，遥测码速率为4096bps。
[0024]所述测控中继单元集成了测控中继射频接收通道、扩频基带处理和二次电源模块，实现对测控中继前向遥控和返向遥测信道处理功能。
[0025]飞行器的II和IV象限分别配置一付测控中继接收天线和一付测控中继发射天线；并且，所述测控中继接收天线1、2和测控中继发射天线I’、2’通过接收天线开关和发射天线开关的开关切换组成全空间辐射的方向图，使得测控中继能够全向覆盖，在飞行器任意姿态下，提供与中继星无线通信保障。
[0026]所述测控中继固放与波控模块集成了波控、固放、接收天线开关、发射天线开关和二次电源模块，实现对测控中继单元的返向信号放大、波束控制，前向和返向信号选择功能。所述测控中继固放与波控模块还具有遥测处理功能，通过返向遥测与数管计算机通信。
[0027]进一步的，测控中继单元和测控中继固放与波控模块的所述二次电源模块完成单机的一、二次电源变换，为各模块统一供电，所述测控中继终端系统的内部配有继电器以实现开关机操作。每个二次电源模块均配置有二次电源配电器。
[0028]可选的，所述固放与波控模块输出功率不小于5W。
[0029]通过采用本实施例提出的测控中继终端系统，实现了对低轨飞行器的对中继测控通?目任务。
[0030]与现有技术相比，本发明首次将S频段无源相控阵天线应用于测控中继终端系统，在飞行器II和IV象限安装两付天线，并通过发发射天线开关和接收天线开关的设置减少系统链路损耗，组成全空间辐射的方向图；按目前3颗中继卫星计算，测控中继覆盖率达到96.38%，使得测控中继能够全向覆盖，实现对中继测控通信功能。
[0031]与以往飞行器实现同等功能的测控中继终端系统相比，本发明的测控中继终端系统的功耗降低近50%，在当前低轨空间飞行器中有着广泛的应用前景。
[0032]本发明提供一种测控中继终端系统，用于空间飞行器，所述系统采用无源相控阵发射天线降低系统功耗，通过两付天线实现全向覆盖。包括:测控中继单元、测控中继固放与波控和测控中继收发天线(即接收天线和发射天线)。
[0033]本发明的上述测控中继终端系统包括测控中继单元、测控中继固放与波控模块和测控中继收发天线(接收天线和发射天线)，功耗小且覆盖范围宽。目前没有发现上述低功耗宽范围测控中继终端系统设计相关技术的说明或报道，也尚未收集到国内外相关技术资料。
[0034]以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的【具体实施方式】。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
【主权项】
1.一种测控中继终端系统，其特征在于，该测控中继终端系统由测控中继单元、测控中继固放与波控模块、两付测控中继接收天线和两付测控中继发射天线组成;其中，所述两付测控中继发射天线均为S频段无源相控阵发射天线。2.根据权利要求1所述的测控中继终端系统，其特征在于，所述每个S频段无源相控阵发射天线均由四个S波段四臂螺旋天线、波控和移相器组成。3.根据权利要求1或2所述的测控中继终端系统，其特征在于，所述每个S频段无源相控阵发射天线增益不小于6dBi，波束切换时间不大于200ns。4.根据权利要求1所述的测控中继终端系统，其特征在于，所述测控中继单元采用S频段非相干扩频体制，包括一个前向遥控通道和一个返向遥测通道，其中遥控码速率为2000bps，遥测码速率为4096bps。5.根据权利要求1或4所述的测控中继终端系统，其特征在于，所述测控中继单元集成测控中继射频接收通道、扩频基带处理和二次电源模块，并实现对测控中继前向遥控和返向遥测信道处理功能。6.根据权利要求1所述的测控中继终端系统，其特征在于，所述飞行器的II和IV象限分别配置一付测控中继接收天线和一付测控中继发射天线；并且，所述测控中继接收天线和测控中继发射天线通过接收天线开关和发射天线开关的开关切换组成全空间辐射的方向图。7.根据权利要求5所述的测控中继终端系统，其特征在于，所述测控中继固放与波控模块集成波控、固放、接收天线开关、发射天线开关和二次电源模块。8.根据权利要求7所述的测控中继终端系统，其特征在于，所述测控中继单元的二次电源模块和所述测控中继固放与波控模块的二次电源模块完成单机的一、二次电源变换，为各模块统一供电，所述测控中继终端系统的内部配有继电器以实现开关机操作。9.根据权利要求7所述的测控中继终端系统，其特征在于，所述固放与波控模块输出功率不小于5W。
【专利摘要】本发明公开了一种低功耗宽范围的测控中继终端系统，用于空间飞行器。所述测控中继终端系统设置两付天线实现全向覆盖，并采用无源相控阵天线提高增益，通过开关切换减少链路损耗。与以往同等功能系统相比，本发明的测控中继终端系统功耗降低约50％，取得了低功耗、宽范围的有益效果。
【IPC分类】H04B7/185
【公开号】CN105530042
【申请号】CN201510894538
【发明人】范庆玲, 刘鹏宇, 刘辉, 陶睿, 刘汉兵
【申请人】上海宇航系统工程研究所
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2015年12月7日