低轨航天器中继测控终端固定宽波束天线覆盖研究.pdf

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1、航天器工程Vo1．24No．2第24卷第2期2015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

2、的链路仿真分析，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—8748．2015．02．014StudyonCoverageofFixedBroadBeamAntennaforDataRelaySatellite

3、SystemTT&CTerminalYANGZhiqunQUXiaoyun(ShandongAerospaceElectro—technologyInstitute，Yantai，Shandong264003，China)Abstract：Datarelaysatellitesystem(DRSS)whicharecirculatinginGEOcanbeusedasdatatrackingandrelayingstationbetweenLEOspacecraftandgroundstations．Thispape

4、rdesignstWOdifferentantennaswithfixedbeampattern。accordingtothedemandofsmal1terminal。oneiSsimpleconicbeamandanotheriscomplexconicbeam．Takingseveraltypesoforbitinclinationintoconsideration，theaccesstoDRSSisanalyzedbySTKsoftware．Thesimulationresultshowsthatthebes

5、tantennapatterntargetisgotwhichcanaccesstotherelaysatelliteinalongerdura—tion．Suchparametersarepresentedinthesimulationresultastotalaccessduration，accesstimes，andaccessregionetc．ThesimulationresultishelpfulindesignofLEODRSSterminalsystem．Keywords：datarelaysatel

6、litesystem(DRSS)；lowearthorbiter(LEO)；patternofTT&Cantenna；STK难满足，近年来利用跟踪与数据中继卫星系统实现1引言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、航随着航天测控对实时性、多星测控、高覆盖率等天器与地面站之间提供数据中继、连续跟踪与轨道要求的日益增长，传统的国土内地基测控系统已很测控服务的系统-1]，在测控、科学数据实时下传、航收稿日期：2014—11—24；修回日期：2015—03—09基金项目：国家重

7、大航天工程作者简介：杨志群，男，博士，高级工程师，研究方向为航天测控、卫星通信。Email：yyangzq@163．corfl。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用户终端天线方向图。独特的作用。目前，美国、俄罗斯都拥有自己相对独立的卫星2两种宽波束天线方向图设计数据中继系统。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(TrackingandData对于低数据率的小型中继用户测控终端(如遥RelaySatelliteSystem，TDRSS)，自1983年4月至控2kbit／s，遥测

8、4kbit／s)，在通信系统其他参数1995年7月已先后发射7颗中继卫星，对中、低轨(如功耗等)固化的前提下，根据链路计算的结果，宽道航天器的覆盖率达85以上，还可为运载火箭、波束天线的增益至少大于2dBi才能与中继星成功导弹、远程遥感飞机、海上平台等提供高性能测控服建立通信链路。根据航天器终端天线的实际安装环务。欧洲航天局2001年发射中继卫