低轨航天器中继测控终端固定宽波束天线覆盖研究

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1、第24卷第2期航天器工程V01．24No．22015年4月SPACEcRAFTENGINEERING81低轨航天器中继测控终端固定宽波束天线覆盖研究杨志群曲晓云(山东航天电子技术研究所，山东烟台264003)摘要数据中继卫星运行在地球静止轨道，可作为低轨航天器在地面站视距外测控通信的数据中继接力。针对中继小型测控终端的需求，文章设计了两种不同的固定安装的宽波束中继终端天线，一种为简单锥形波束，另一种为赋形的复杂环锥形波束。结合低轨航天器不同倾角的轨道特性和终端天线不同的方向图类型，应用STK卫星仿真软件进行了不同组合的链路仿真

2、分析，给出了不同轨道倾角的航天器与中继卫星长时间建立链路的最优天线方向图及其设计特性。链路仿真的参数包括总的建立链路时间、建立链路的次数及建立链路的区域等，仿真结果对于低轨中继终端的应用具有重要的指导意义。关键词数据中继卫星系统；低轨道卫星；测控天线方向图；STK卫星仿真软件中图分类号：V443．4文献标志码：ADOI：10．3969／j．issn．1673—8748．2015．02．014StudyonCoverageofFixedBroadBeamAntennaforDataRelaySatelliteSystemTT&C

3、TerminalYANGZhiqunQUXiaoyun(ShandongAerospaceElectro—technologyInstitute，Yantai，Shandong264003，China)Abstract：Datarelaysatellitesystem(DRSS)whicharecirculatinginGEOcanbeusedasdatatrackingandrelayingstationbetweenLE()spacecraftandgroundstations．ThispaperdesignstWOdif

4、ferentantennaswithfixedbeampattern，accordingtothedemandofsmallterminal，oneissimpleconicbeamandanotheriscomplexconicbeam．Takingseveraltypesoforbitinclinationintoconsideration，theaccesstoDRSSisanalyzedbySTKsoftware．Thesimulationresultshowsthatthebestantennapatterntarg

5、etisgotwhichcanaccesstotherelaysatelliteinalongerdura—tion．Suchparametersarepresentedinthesimulationresultastotalaccessduration，accesstimes，andaccessregionetc．ThesimulationresultishelpfulindesignofLEODRSSterminalsystem．Keywords：datarelaysatellitesystem(DRSS)；loweart

6、horbiter(LEO)；patternofTT&Cantenna；STK1引言随着航天测控对实时性、多星测控、高覆盖率等要求的日益增长，传统的国土内地基测控系统已很难满足，近年来利用跟踪与数据中继卫星系统实现航天器的天基测控得到快速发展。跟踪与数据中继卫星系统是为中、低轨道的航天器与航天器之间、航天器与地面站之间提供数据中继、连续跟踪与轨道测控服务的系统‘h，在测控、科学数据实时下传、航收稿日期：2014—11—24；修回日期：2015-0309基金项目：国家重大航天工程作者简介：杨志群，男，博士，高级工程师，研究方向为航

7、天测控、卫星通信。Email：yyangzq@163．COITI。82航天器工程天器故障排除、地面灾害实时监测等多方面发挥其独特的作用。目前，美国、俄罗斯都拥有自己相对独立的卫星数据中继系统。美国率先研究和建设了世界上第一个跟踪与数据中继卫星系统(TrackingandDataRelaySatelliteSystem，TDRSS)，自1983年4月至1995年7月已先后发射7颗中继卫星，对中、低轨道航天器的覆盖率达85％以上，还可为运载火箭、导弹、远程遥感飞机、海上平台等提供高性能测控服务。欧洲航天局2001年发射中继卫星后，

8、完成了大量试验。日本宇宙航空研究开发机构也正在积极研发自己的卫星数据中继系统，计划于近期发射入轨。2008年，我国首颗数据中继卫星(天链一号中继星01星)成功定点在东经77。赤道上空。随后02、03星相继成功发射并投入运行，标志着我国的中继卫星系统初步建立。中继卫星的应用也得