萤火一号火星探测器测控数传一体化设计.pdf

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1、第30卷2013年第4期上海航天AEROSPACESHANGHAI文章编号：1006—1630(2013)04一011l—05萤火一号火星探测器测控数传一体化设计李金岳1，曹志宇1，熊蔚明2，赵涛3(1．上海卫星工程研究所，上海200240；2．中国科学院空间科学与应用研究中心，北京】00190；3．上海航天电子技术研究所，上海201109)摘要：对萤火一号(YH一1)火星探测器测控数传分系统的测控数传一体化设计进行了研究。介绍了分系统的作用与功能、上下行射频通道和各单机设计方案，以及性能指标。给出了甚长基线干涉(VLBI)信标测试试验、中俄测控对接试验、射频测试试验的结果。给出了

2、分系统设计中采用的小型化集成化、高灵敏度接收及高集成度发射技术。设计的测控数传分系统可满足距离4亿千米通信的需求。关键词：YH一1火星探测器；测控数传；一体化；模数双冗余中图分类号：V443文献标志码：ADesignofTT&CandDataTransmissionIntegratedTransmitterforYH一1MarsProbeLIJin—yuel，CAOZhi—yul，XIONGWei—min92，ZHAOTa03(1．ShanghaiInstituteofSatelliteEngineering，Shanghai200240，China；2．CenterforSpac

3、eScienceandAppliedResearch，ChineseAcademyofScience，Be巧ing100190，China；3．ShanghaiAerospaceElectronicTechn0109yInstitute，S11anghai201109，China)Abstract：TheTT＆CanddatatransmissionintegrateddesignfortheTT&CanddatatransmissionsubsystemofYH一1Marsprobewasstudiedinthispaper．Thefunction，thedesignscheme

4、softheupstream／downstreamRFchannelanddevice，andperformancewereintroduced．Theresultsoftheverylongbaselineinterferencebeacontest，jointexpe“mentbetweenChinaandRussiaandRFtestweregivenout．ThetechnoIogiesadoptedinthesubsystemdesignoftheminiaturizationandintegration，highsensitivereceivingandhighinte

5、gratedtransmissionweregivenout．Thesubsystemdesignedcouldmeettherequirementforthecommunicationwiththedistance4×108km．Keywords：YH一1Marsprobe；TT＆Canddatatransmission；Integration；Analog—digitalredundanceO引言21世纪是深空探测的世纪，主要航天国家相继制定或调整深空发展战略、规划和目标，以火星为代表的深空探测成为探索太空的热点。2010年4月，美公布新的太空计划，准备载人登上火星[1]。我国

6、也积极开展深空探测专项论证，推进开展对太阳系行星、小行星和太阳的探测活动心]。深空已成为人类在新世纪积极开发与探索的重要领域。深空探测器与地球取得联系的唯一方式是无线通信。由于深空探测的距离遥远，通信信号强度损收稿日期：2012一09—17作者简介：李金岳(1977一)，男，硕士，高级工程师，主要从事卫星测控数传及总体技术研究。耗极大，接收信噪比极低，通信时延巨大，数据传输速率受限，且通信终端相对速度大，多普勒频移及其变化率大，信号捕获和跟踪难度高，受行星运动、太阳风等因素的影响，深空无线通信环境十分复杂，可能出现通信间歇式中断甚至完全中断。YH一1火星探测器是我国第一颗探测火星的

7、深空探测器，探测器总质量仅115kg，是一颗超小卫星，总体积、供电能力均非常有限，分配给测控、数传、天线各单机的质量不大于14kg，最大电源功率不大于95w，常值电源功率不大于20w，且需有备份冗余。由于体积、重量、能源严格受限，本文对YH一1火星探测器测控数传分系统的测控、数传、测轨一体化设计进行了研究。上海航天AEROSPACESHANGHAI第30卷2013年第4期1深空通信分析1．1通信距离远信号在自由空间传输，路径损耗与距离的平方成正比。深空探测距离远，信号