中國深空網：係統設計與關鍵技術(上) S/X雙頻段深空測控通信係統 下載 mobi epub pdf 電子書 2024

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內容簡介

　　本書對中國深空網佳木斯66m S/X雙頻段深空測控通信係統的工作原理與技術實現進行瞭係統詳實的描述，對波束波導饋電係統、10kW速調管功放、超低溫製冷場放、微弱信號超窄帶接收機、氫原子鍾等三十多項關鍵技術進行瞭深入講解。全書共14章。第1章介紹係統總體的技術指標、工作原理、方案設計等內容； 第2章至第11章分彆介紹各分係統的功能與技術指標、組成及工作原理、方案設計及關鍵技術解決途徑； 第12章至第14章介紹瞭係統接口設計、結構設計以及指標測試方法。
　　本書反映瞭我國深空測控通信領域的*新科研成果，具有係統性強、與工程實踐結閤緊密等特色，為我國深空網的高效運行、後續建設乃至我國未來深空探測任務的設計與實施提供瞭一套詳實的基礎技術資料，對航天測控通信及相關領域的科研人員和工程技術人員具有重要的參考價值。

內頁插圖

目錄

第1章係統
1.1概述
1.1.1深空測控通信係統的任務
1.1.2深空測控通信的特點
1.1.3關鍵技術
1.2係統功能與技術指標
1.2.1主要功能
1.2.2技術指標
1.3係統組成
1.3.1天伺饋分係統
1.3.2發射分係統
1.3.3高頻接收分係統
1.3.4多功能數字基帶分係統
1.3.5監控分係統
1.3.6數據傳輸分係統
1.3.7SLE服務終端分係統
1.3.8時頻分係統
1.3.9標校分係統
1.3.10自動測試分係統
1.4係統工作原理
1.4.1測距
1.4.2測速
1.4.3遙控
1.4.4遙測和數傳
1.4.5跟蹤測角
1.5係統工作流程
1.5.1係統信號流程
1.5.2常規測控模式捕獲流程
1.5.3深空測控模式捕獲流程
1.6係統工作方式
1.6.1一個目標的典型上/下行組閤工作模式
1.6.2乾涉測量工作模式
1.7係統指標計算分析
1.7.1係統G/T分析
1.7.2係統EIRP分析
1.7.3測距精度分析
1.7.4測速精度分析
1.7.5測角精度分析
1.7.6遙測數傳解調損失及分配
1.8係統距離零值標校
1.8.1偏饋校零
1.8.2短環校零
1.8.3分段校零
1.9係統校相
1.9.1快速校相
1.9.2射電星校相
1.10係統電磁兼容設計
1.10.1係統頻率設計與乾擾分析
1.10.2波束波導網絡中的隔離設計
1.10.3原子鍾屏蔽鍾房設計
1.10.4無源交調控製
1.11係統安全性設計
1.11.1功放聯鎖保護
1.11.2大功率極化開關的安全保護
1.11.3氫鍾恒溫箱安全性設計
第2章天伺饋分係統
2.1概述
2.2功能與技術指標
2.2.1主要功能
2.2.2天綫射頻指標
2.2.3天綫機械結構指標
2.3組成及工作原理
2.3.1分係統組成
2.3.2工作原理
2.4方案設計
2.4.1天綫射頻子係統
2.4.2天綫機械結構子係統
2.4.3天綫控製子係統
2.4.4標校子係統
2.5關鍵技術
2.5.1波束波導設計技術
2.5.2波束波導饋電係統波束傾斜補償技術
2.5.3高精度角位置編碼技術
2.5.4大口徑天綫副反射麵調整技術
2.5.5大口徑天綫標校測試技術
2.5.6陣風擾動對天綫的影響及補償技術
2.5.7波束波導鏡麵位置的調整方法
2.5.8天綫反射體麵精度測量及調整技術
2.5.9波束波導天綫三軸中心位置的確定及測量方法
第3章發射分係統
3.1概述
3.2功能與技術指標
3.2.1主要功能
3.2.2技術指標
3.3組成及工作原理
3.3.1分係統組成
3.3.2工作原理
3.4方案設計
3.4.1發射分係統的頻率關係設計
3.4.2發射分係統電平分配
3.4.3變頻器設計
3.4.4低相噪本振源設計
3.4.5設備的控製管理
3.4.6高功放設計
3.4.7S/X頻段1kW固態功放設計
3.5關鍵技術
3.5.1寬帶大功率速調管技術
3.5.2大功率散熱技術
3.5.3功率精確控製技術
3.5.4PIM噪聲控製技術
3.5.5功放與天饋的聯鎖保護措施
第4章高頻接收分係統
4.1概述
4.2功能與技術指標
4.2.1主要功能
4.2.2技術指標
4.3組成及工作原理
4.3.1分係統組成
4.3.2工作原理
4.4方案設計
4.4.1下行頻率配置
4.4.2頻綜器設計
4.4.3接收信道電平分配
4.4.4噪聲溫度核算
4.4.5低溫接收組件設計
4.5關鍵技術
4.5.1超低相位噪聲技術
4.5.2低溫接收組件設計技術
4.5.3超導濾波器設計技術
4.5.4極低噪聲測試及不確定度評估技術
第5章多功能數字基帶分係統
5.1概述
5.2功能與技術指標
5.2.1主要功能
5.2.2技術指標
5.3組成及工作原理
5.3.1分係統組成
5.3.2工作原理
5.4方案設計
5.4.1硬件設計
5.4.2軟件設計
5.5關鍵技術
5.5.1極低信噪比信號捕獲技術
5.5.2極窄帶鎖相環跟蹤技術
5.5.3低損耗解調譯碼技術
5.5.4殘留載波與抑製載波數據調製解調技術
第6章監控分係統
6.1概述
6.2主要功能
6.3組成及工作原理
6.3.1分係統組成
6.3.2工作原理
6.4方案設計
6.4.1硬件環境
6.4.2軟件環境
6.4.3應用軟件設計
6.4.4任務過程設計
6.4.5安全性設計
6.4.6時碼闆
6.4.7工業電視
6.5自動運行設計
6.5.1計劃管理
6.5.2測控任務自動運行設計
6.5.3乾涉測量自動運行設計
6.6自動化測試設計
6.6.1係統測試項目
6.6.2發射分係統測試項目
6.6.3高頻接收分係統測試項目
6.6.4天伺饋分係統測試項目
6.6.5多功能數字基帶分係統測試項目
第7章時頻分係統
7.1概述
7.2功能與技術指標
7.2.1主要功能
7.2.2技術指標
7.3組成及工作原理
7.4方案設計
7.4.1氫鍾
7.4.2銣鍾
7.4.3頻率信號淨化器
7.4.4GPS定時接收機
7.4.5時碼産生器
7.4.6時間信號巡檢器與時間間隔計數器
7.4.7時頻監控
7.4.8頻率信號分配放大器
7.4.9脈衝信號分配器
7.4.10B碼信號分配器
7.4.11GPS共視接收機
7.5關鍵技術
7.5.1GPS共視接收機
7.5.2GPS共視的數據處理方法
7.5.3GPS時間同步精度分析
第8章標校分係統
8.1概述
8.2功能與技術指標
8.2.1主要功能
8.2.2技術指標
8.3組成及工作原理
8.3.1分係統組成
8.3.2工作原理
8.4方案設計
8.4.1聯試應答機設計
8.4.2校零變頻器設計
8.4.3目標模擬源設計
8.5關鍵技術
8.5.1對超遠距離的高精度模擬技術
8.5.2距離和速度、加速度的嚴格相關模擬技術
第9章自動測試分係統
9.1概述
9.2功能與技術指標
9.2.1主要功能
9.2.2自動測試精度要求
9.3組成及工作原理
9.3.1分係統組成
9.3.2工作原理
9.4方案設計
9.4.1測試項目及測試點設計
9.4.2分機方案設計
9.4.3自動測試軟件設計
9.4.4與監控分係統的關係
9.4.5測試方法
第10章數據傳輸分係統
10.1概述
10.2功能與技術指標
10.2.1主要功能
10.2.2可靠性要求
10.2.3效率要求
10.3組成及工作原理
10.3.1分係統組成
10.3.2工作原理
10.3.3信息傳輸流程
10.4方案設計
10.4.1計算機硬件環境
10.4.2計算機軟件環境
10.4.3應用軟件設計
10.5關鍵技術
第11章SLE服務終端分係統
11.1概述
11.2功能與技術指標
11.2.1主要功能
11.2.2技術指標
11.3組成及工作原理
11.3.1分係統組成
11.3.2工作原理
11.4方案設計
11.4.1計算機硬件環境
11.4.2計算機軟件環境
11.4.3應用軟件設計
11.4.4時碼闆
11.5關鍵技術
第12章係統內外接口關係
12.1概述
12.2係統對外接口
12.2.1對外接口
12.2.2信息接口
12.3係統內部接口
第13章係統結構工藝與布局
13.1概述
13.2整站布局
13.2.1地下天綫塔基機房
13.2.2地麵機房
13.2.3地麵水泥平颱
13.3基建工藝要求
13.3.1係統供電
13.3.2天綫基礎要求及場坪要求
13.3.3機房通用要求
13.3.4係統電纜通道
13.3.5係統防雷電要求
13.3.6係統接地
13.4係統關鍵設備安裝
13.4.1發射機安裝及饋綫連接
13.4.2接收機安裝及饋綫連接
第14章指標測試方法
14.1概述
14.2係統G/T值測試
14.3係統EIRP值測試
14.4係統載波捕獲時間測試
14.5測距捕獲時間測試
14.6測速隨機誤差測試
14.7測距隨機誤差測試
14.8測距係統誤差測試
14.9低溫接收組件等效噪溫測試
14.10本振相位噪聲測試
14.11時頻分係統測試
14.11.1頻率時域穩定度測試
14.11.2單邊相位噪聲測試
14.12係統指標測試結果
縮寫詞
索引
參考文獻

精彩書摘

　　第3章發射分係統
　　3.1概述
　　發射分係統的主要功能是將70MHz信號變頻放大後通過天綫發嚮探測器。由於DSF1要支持深空探測，除發射機功率要求大功率10kW輸齣外，其發射鏈路的相位噪聲等也是發射鏈路必須要解決的關鍵技術。所涉及的關鍵技術如下：
　　1) 大功率速調管技術；
　　2) 大功率散熱技術；
　　3) 精細功率控製技術；
　　4) PIM噪聲控製技術；
　　5) 功率控製保護互聯技術。
　　3.2功能與技術指標
　　3.2.1主要功能
　　DSF1的發射分係統主要分為兩部分： 一個是S頻段設備，一個是X頻段設備。
　　其主要功能是： 接收基帶分係統送來的中頻70MHz信號，經過中頻開關矩陣選擇後送給上變頻器，分彆變頻至S頻段或X頻段的微波信號，再通過射頻開關網絡、固態功放或者速調管功放放大後送往天饋係統，發嚮探測器。
　　3.2.2技術指標
　　根據發射分係統的主要設備配置，發射分係統的主要技術指標分為S頻段/X頻段上行鏈路的技術指標和小環接收機技術指標。
　　3.2.2.1上行鏈路技術指標
　　1) 輸入中頻頻率： 70MHz。
　　2) 輸入電平： -10±5dBm(開關網絡輸入口)。
　　3) 輸齣頻段：
　　 S頻段： 2025~2120MHz，步進100Hz；
　　 X頻段： 7140~7235MHz，步進100Hz。
　　4) S、X頻段發射功率
　　 固態功放： ≥1kW，30dB自動可控，步長1dB；
　　 速調管功放： ≥10kW，30dB自動可控，步長1dB。
　　5) 功率穩定度
　　 飽和驅動： ±0.5dB/12h(常溫，恒激勵)；
　　 不飽和驅動： ±0.7dB/12h(常溫，恒激勵)。
　　6) 1dB帶寬： ±10MHz； 3dB帶寬： 23MHz； 瞬時帶寬： 95MHz。
　　7) 增益平坦度： ±0.5dB(±10MHz帶寬內)。
　　8) 載波相位噪聲
　　 S頻段： 1Hz＜f≤10Hz≤-60dBc/Hz；
　　10Hz＜f≤1.5MHz≤-70dBc/Hz；
　　1.5MHz＜f≤8MHz≤-105dBc/Hz。
　　 X頻段： 1Hz＜f≤10Hz≤-50dBc/Hz；
　　10Hz＜f≤1.5MHz≤-60dBc/Hz；
　　1.5MHz＜f≤8MHz≤-105dBc/Hz。
　　9) 頻譜純度
　　 S頻段： 雜波抑製： ≤-60dBc(±10MHz帶寬內)；
　　二次諧波： ≤-80dBc；
　　三次諧波： ≤-85dBc；
　　四次諧波： ≤-110dBc；
　　電源紋波： ≤-45dBc。
　　 X頻段： 雜波抑製： ≤-45dBc(±10MHz帶寬內)；
　　二次諧波： ≤-75dBc；
　　三次諧波： ≤-60dBc；
　　四次諧波： ≤-60dBc；
　　電源紋波： ≤-45dBc。
　　10) 三階互調： ≤-29dBc(輸入頻率間隔為5MHz、總功率低於額定功率7dB的兩載波時)。
　　11) S、X頻段群時延： 帶內(±1.5MHz)群時延變化小於或等於3ns，24h絕對時延變化小於或等於3ns。
　　12) 接收帶內信號抑製： ≤-190dBW/Hz。
　　13) 冷卻方式： 液冷。
　　14) 在機櫃外任意測量，微波輻射小於1.0mW/cm2，X射綫小於5mR/h1R（倫琴）=2.58×10-4C/kg。。
　　3.2.2.2小環接收機
　　1) 輸入信號頻段
　　 S頻段： 2025~2120MHz，步進100Hz；
　　 X頻段： 7140~7235MHz，步進100Hz。
　　2) 輸入信號： 上變頻器輸齣或高功放輸齣選擇可控。
　　3) 與上變頻器共用本振。
　　4) 輸齣信號頻率： 70MHz。
　　5) 1dB帶寬： 20MHz。
　　3.3組成及工作原理
　　3.3.1分係統組成
　　發射分係統主要由上行中頻開關矩陣，S頻段上變頻器、功率放大器、上行射頻開關網絡、收阻濾波器，X頻段上變頻器、功率放大器、上行射頻開關網絡、收阻濾波器，S/X小環接收機及測試上變頻器等設備組成，詳見圖3��1設備組成框圖。
　　圖3��1發射分係統設備配置框圖
　　……

前言/序言

　　深空網是人類與深空探測器聯係的橋梁與紐帶。深空網擁有深空測控通信能力，是開展月球探測必須具備的前提條件，也是探月工程*具挑戰性的任務之一。探月工程啓動後，我國的測控工程師們以探月工程為牽引，兼顧火星、小行星等深空探測任務的需求，描繪齣中國深空網的藍圖——在布局上，由分布在中國東部、西部以及南美洲的3個深空站提供全球90%以上的測控覆蓋； 在頻段上，兼容瞭目前國際上深空測控任務使用的所有頻段； 在天綫口徑上，按照4億韆米火星探測的基本要求設計。
　　佳木斯66m S/X雙頻段深空測控通信係統（DSF1）和喀什35m S/X/Ka三頻段深空測控通信係統（DSF2）的設計建設正是在這一藍圖下進行的。經過5年的研製建設，這兩套深空測控通信係統均於2013年正式投入使用。它們的建成，極大地提升瞭中國遠距離測控通信能力，成為中國航天測控發展史上又一個重要的裏程碑。
　　這兩套深空測控通信係統基於國內自主研發，成功實現瞭波束波導饋電係統、10kW 速調管功放、超低溫製冷場放、微弱信號超窄帶接收機、氫鍾建造及乾涉測量等技術。按照空間數據係統谘詢委員會（CCSDS）建議書中的深空測控任務標準，這兩套係統已經具有音碼測距、僞碼測距、載波相位測量、三嚮測量等功能，采用空間鏈路擴展（SLE）協議，可以和符閤CCSDS建議的其他國外深空測控站實現深空測控任務的國際聯測和數據交互。
　　2012年，兩套深空測控通信係統在嫦娥二號與圖塔蒂斯小行星交會飛越探測中獲得成功應用，並於2013年作為主力測控通信設備圓滿完成瞭嫦娥三號探月飛行任務。這標誌著中國深空測控通信能力的形成，使中國成為國際上第四個具有獨立完成深空測控任務能力的國傢。
　　北京跟蹤與通信技術研究所是這兩套深空測控通信係統的總體設計單位，西南電子技術研究所是66m S/X雙頻段深空測控通信係統的總體研製單位，石傢莊通信測控技術研究所是35m S/X/Ka三頻段深空測控通信係統和深空乾涉測量係統的總體研製單位，西北電子設備研究所、中原電子技術研究所、北京遙測技術研究所、中國西安衛星測控中心、中國人民解放軍裝備學院、閤肥低溫電子研究所等單位承擔瞭這兩套係統有關分係統的研製工作。在此，對他們為中國航天測控事業作齣的努力和貢獻錶示衷心的感謝！
　　中國深空網及其深空測控通信係統的研製，為設計師隊伍提供瞭極富挑戰的創新實踐平颱。他們積極進取，勇於探索，采用大量電子與信息技術領域的尖端技術，攻剋多項關鍵難題，取得瞭許多寶貴經驗和技術成果，成為航天測控領域一筆寶貴的財富。把這些來之不易的技術成果固化下來，是編寫本套圖書的主要目的。
　　本套圖書由三個分冊組成，分彆是《S/X雙頻段深空測控通信係統》《S/X/Ka三頻段深空測控通信係統》和《深空乾涉測量係統》，對應著佳木斯66m深空測控通信係統、喀什35m深空測控通信係統以及由這兩套深空係統與數據處理中心組成的甚長基綫乾涉測量（VLBI）係統。書中對上述設備係統級和分係統級的功能與技術指標、組成及工作原理、方案設計、關鍵技術等進行瞭係統詳盡的描述，希望為我國深空測控通信係統的使用者提供詳盡係統的技術資料，為我國後續深空測控通信係統的設計提供有益的參考和藉鑒，也希望能為對深空測控通信感興趣的同行們提供有用的技術資訊。
　　本套圖書的編寫人員均為中國深空網的設計和研製人員。他們在承擔繁重工程任務的同時，擠齣時間從事寫作工作，對深空測控通信係統涉及的技術進行瞭細緻的歸納梳理和認真的分析總結。由於我們寫作水平有限，書中難免有疏漏和不當之處，懇請讀者批評指正。
　　《中國深空網： 係統設計與關鍵技術》編審委員會
　　2016年5月

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