萤火一号火星探测器深空小型无线发射机技术.pdf

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1、第30卷2013年第4期上海航天AEROSPACESHANGHAI文章缩号：1006—1630(2013)04—0133一06萤火一号火星探测器深空小型无线发射机技术梁显锋，姜亚祥，耿浩，谢春坚(中国科学院空间科学与应用研究中心，北京100190)摘要：对萤火一号(YH一1)火星探测器深空小型无线发射机技术进行了研究。在系统设计中分析了X波段发射机的工作模式，选择适应的通信信道。采用一体化、轻小型化技术。关键性能测试结果表明：x波段发射机各项性能参数符合要求，工作稳定，可用于地面开展甚长基线干涉(VLBl)验证试验。关键词：深空通信；YH一1火星探测器

2、；X波段发射机；二相键控调制／移相调制中图分类号：TN832文献标志码：ADeepSpaceSmallWirelessTransmitterforYH一1MarsProbeLIANGXian—feng，JIANGYa—xiang，GENGHao，XIEChun．jian(CenterforSpaceScienceandApplledResearch，ChineseAcademyofScience，Beijing100190，China)Abstmct：ThisdeepspacesmallwirelesstransmitterforYH一1Marspro

3、bewasstudiedinthispaper．ThetaskmodeofXbandtransmitterindesignofsystemwasanalyzed．Thesuitablecommunicationwasapplied．Theintegratedand“ghtweighttechnologywasused．TheresultofkeyperformancetestshowedthattheparameteronXbandtransmitterofthetransmittermettherequirementandopreatedstably

4、aswallascouldbeusedinthetestofVLBI．Keywords；DeepspacecommunicationsiYH一1Marsprobe；Xbandtransmitter；BPSK／PMmodulation0引言目前，深空探测研究已成为世界上各航天大国航天活动的热点之一，是今后人类进行空间资源开发与利用、空间科学与技术创新的重要途径。由于深空通信的距离远，深空测控和数据传输系统技术已不能简单共享近地轨道任务的技术。因此，深空测控通信技术是急需研究和解决的关键技术之一，与此相关的技术问题处于测控通信技术发展的前沿[1]。通常，深

5、空测控通信系统包括深空测控通信地面站和深空应答机两部分，主要功能为跟踪、遥测、指令控制和数传。深空应答机完成的上、下行数据传输不对称。上行接收机主要用于接收遥控信息，数传码速率较低；下行发射机向地球传输有效载荷的科学数据和图像信息，数传码速率较高，故信息传输的瓶颈在下行信道。研发高性能的深空下行通收稿日期：ZOl2一09—25作者简介：梁显锋(1972一)，男，研究员，主要从事空间通信系统技术研究。信系统显得尤为重要。下行通信系统的设计一般考虑系统的工作频段、调制方式、射频功率和天线特性等。深空探测器上完成下行通信的系统设计结合深空测控通信地面站的系统

6、体系。美国、欧洲、俄罗斯、日本等发射的深空探测器通信系统主要工作在X频段，并使用Ka频段[z。3]。1996年美国航空航天局(NASA)发射的火星全球勘测者(MGS)火星探测器获得了开创性的成就，传回了大量的科学数据[4j。2003年NASA发射的火星探测漫游者(MERs)火星探测器也采用X波段通信系统，其X波段深空应答机系统实现了轻小型化[5。。YH一1火星探测器对载荷设备的重量和功耗要求较高，测控通信分系统的技术设计和实现均受到相关约束。因此，选择多功能集成设计方案实现YH一1火星探测器对地下行通信任务的X波段发射机，设备不仅应具有下行传输科学数据

7、的功能，而且为地面VLBI测量站对探测器测轨提供满足频标信号要求的信标。X波段发射机采用固态功率放大器上海航天AERoSPACESHANGHAI第30卷2013年第4期(SSPA)放大下行信号。X波段载波频率源、信号调制／信标单元以及SSPA等采用一体化设计，实现了轻小型化。本文对YH一1火星探测器深空小型无线发射机技术进行了研究。1系统设计为减小设备的体积、重量，实现深空通信的X波段发射机在系统功能的集成，不仅可完成科学探测数据下传、工程遥测参数下传，而且能为地面站测轨提供下行信标，配合有效载荷进行x波段掩星探测试验。x波段发射机的电路单元原理如图1

8、所示。输入指令输入输出电源输入图lx波段发射机原理Fjg．1Prj丑cipJeofX_band