航天器通信

   本书主要以航天器通信系统空间段的相关技术为重点，特点是与工程实践紧密结合，吸纳了靠前外航天器通信系统设计和应用中的许多工程经验。书中结合具体工程实例以及故障和失败案例给出了系统设计、分析以及重要分系统设计的实例。

   李力田，男，1941年生于上海，中国空间技术研究院研究员。1964年在北京毕业于中国科技大学，其后一直在相关研究机构从事电子系统、卫星系统的研制工作；期间曾在一些国外卫星研发公司承担技术负责工作。现任中国空间技术研究院神舟学院教授，并为靠前学员授课，以及进行相关领域的技术咨询。

   第1章概论

1.1航天器通信的定义

1.2航天器通信的应用领域

1.3航天器通信技术与系统的快速发展

1.4通信系统的模型

1.5航天器的分类

1.6航天器通信简史

1.6.1航天器通信技术的发展历程

1.6.2中国航天器通信技术的发展历程

1.7航天器通信系统组成

1.7.1空间段

1.7.2地面段

1.7.3用户段

1.8航天器通信的特点

第2章频率与轨道资源

2.1频率资源

2.1.1频段划分

2.1.2空间通信用频率资源

2.2轨道资源

2.2.1轨道理论概述

2.2.2航天器通信常用轨道

2.2.3轨道覆盖

2.3频率和轨道位置的分配和协调

第3章模拟信号传输

3.1消息与信息

3.2调制与解调

3.3模拟通信系统

3.4角度调制信号的频谱

3.5调频与鉴频

3.6调相与鉴相

第4章数字信号传输

4.1概述

4.2模拟信号的数字化传输

4.2.1采样

4.2.2量化

4.2.3编码

4.3数字信号的基带传输

4.3.1数字基带信号

4.3.2数字基带信号传输

4.4数字信号的射频传输

4.4.1BPSK调制

4.4.2QPSK与高阶调制

4.4.3同步误差及其影响

4.4.4不同调制和解调方式的抗噪声性能

第5章信源编码与信道编码

5.1概述

5.2信息论与香农定理

5.3信源编码与数据压缩

5.4差错控制编码

5.4.1差错控制

5.4.2信道编码

5.4.3码距与检错纠错能力

5.4.4线性分组码

5.4.5卷积码

5.4.6交织

5.4.7级联码

5.4.8迭代译码

第6章航天器平台

6.1概述

6.2结构与机构分系统

6.2.1平台结构

6.2.2太阳电池翼

6.3姿轨控与推进分系统

6.3.1姿轨控与推进分系统的功能与组成

6.3.2姿态敏感器

6.3.3执行机构

6.3.4姿态控制方式

6.3.5轨道测量与控制

6.4热控分系统

6.4.1热控技术

6.4.2热控方法

6.5测控和数管分系统

6.5.1遥测

6.5.2遥控

6.5.3数据管理

6.5.4CCSDS标准

6.6电源与供配电分系统

6.6.1能量产生装置

6.6.2能量储存装置

6.6.3电源管理和供配电

第7章通信有效载荷

7.1概述

7.2主要性能参数

7.2.1通信功能指标

7.2.2通信效率指标

7.2.3通信质量指标

7.3通信转发器

7.3.1透明型转发器

7.3.2处理型转发器

7.4通信天线

7.4.1天线基本知识

7.4.2反射面天线

7.4.3喇叭天线与馈源

7.4.4天线结构与机构

7.5跟踪与捕获

7.5.1单向搜索跟踪

7.5.2双向跟踪

7.5.3引导跟踪

7.5.4信号捕获

第8章航天器通信地面系统

8.1地面测控网

8.1.1地面测控网的组成

8.1.2地面测控网在各阶段的任务

8.1.3测量体制

8.1.4地面测控站

8.2地面应用系统

8.2.1典型地面应用系统组成

8.2.2地面关口站组成及工作原理

8.2.3用户终端

第9章通信链路设计

9.1信息速率

9.2带宽

9.3信噪比

9.4等效全向辐射功率

9.5路径损耗

9.5.1自由空间传输损耗

9.5.2大气衰减

9.6接收端的噪声

9.6.1天线噪声

9.6.2接收机噪声

9.6.3馈线影响

9.6.4接收系统噪声

9.7接收系统品质

9.8链路设计

9.8.1链路可用度

9.8.2上行链路

9.8.3下行链路

9.8.4再生处理型转发器的链路设计

9.8.5星间链路

第10章通信容量的扩展

10.1天线优化

10.1.1天线波束覆形

10.1.2多波束天线

10.1.3地形匹配天线

10.1.4双栅天线

10.2提高信噪比

10.2.1系统设计

10.2.2降低天线噪声

10.2.3降低接收机噪声

10.2.4减少馈线损耗

10.3通道化放大和动态功率分配

10.4充分利用带宽

10.4.1频率复用

10.4.2星上切换

第11章信息安全与防护

11.1信息安全的内涵

11.2加密技术

11.2.1对称密钥加密

11.2.2公开密钥加密

11.2.3数字签名

11.3抗干扰

11.3.1航天器通信中的干扰

11.3.2抗干扰技术

11.3.3干扰源定位

11.4扩谱通信

11.4.1伪随机码

11.4.2直接序列扩谱

11.4.3跳频扩谱

11.4.4跳时扩谱

11.4.5线性调频扩谱

11.4.6混合扩谱系统

11.4.7应用情况

11.5量子通信

11.6航天器通信系统安全防护实例

第12章航天器通信系统的特殊问题

12.1电磁兼容性

12.1.1电磁兼容性设计原理

12.1.2航天器通信系统的EMC设计

12.1.3杂散干扰

12.1.4无源互调干扰

12.2可靠性设计与备份

12.3空间环境有关问题

12.3.1低气压放电

12.3.2微放电

12.3.3微重力

12.3.4热控制

12.3.5防辐照

12.3.6气压、湿度变化

12.4设备状态的检查和监测

12.4.1检测、维护点的设置

12.4.2星地设备性能匹配性的验证

第13章航天器通信系统的测试

13.1地面支持设备

13.2低气压放电和微放电测试

13.3互调测试

13.3.1闭合场元、部件测试

13.3.2开放场元、部件测试

13.3.3系统级测试

13.4与微重力有关的测试问题

13.5星载通信系统的测试

13.6星地对接试验

13.7在轨测试

第14章航天器通信系统的接入和网络化

14.1多址接入

14.1.1频分多址

14.1.2时分多址

14.1.3码分多址

14.1.4空分多址

14.2网络的分层结构

14.2.1OSI参考模型

14.2.2TCP／IP模型

14.3卫星网络

14.3.1ATM卫星网络

14.3.2TCP／IP卫星网络

第15章航天器通信系统实例与典型应用系统

15.1鑫诺一号卫星通信系统实例

15.1.1系统简介

15.1.2有效载荷

15.1.3卫星平台

15.1.4发射入轨

15.1.5卫星运行

15.1.6应用系统

15.2典型应用系统

15.2.1VSAT专用网络

15.2.2Inmarsat卫星宽带网络

15.2.3卫星电视

15.2.4卫星数字广播服务

15.2.5移动通信应用

第16章应用领域的扩展和技术展望

16.1卫星遥感

16.2卫星导航定位

16.3载人航天通信

16.4深空探测通信

16.5量子空间通信

16.6技术发展趋势及展望

参考文献