深空测控通信系统设计原理与方法

第1章绪论

1.1深空探测

1.2深空测控通信

参考文献

第2章深空测控通信系统概述

2.1深空测控通信系统的组成

2.2航天器测控通信系统

2.2.1数据管理分系统

2.2.2航天器射频分系统

2.3地面测控通信系统

2.3.1地面深空测控站

2.3.2深空任务飞行控制中心

2.3.3地面通信网络

参考文献

第3章深空测控通信基础知识

3.1天文知识

3.1.1太阳系

3.1.2太阳

3.1.3行星际空间

3.1.4行星

3.1.5小行星和彗星

3.1.6月球

3.1.7火星

3.2时间系统

3.2.1世界时

3.2.2原子时

3.2.3测控通信时间术语

3.2.4历元

3.3坐标系

3.3.1天球坐标系

3.3.2地球坐标系

3.3.3月球坐标系

3.3.4太阳坐标系

3.3.5航天器本体坐标系

3.4无线电知识

3.4.1电磁辐射

3.4.2电磁频谱

3.4.3射频

3.4.4多普勒效应

3.4.5相位

3.5深空测量基础

3.6深空通信基础

3.6.1锁相与相干

3.6.2进入双向模式造成数据丢失

3.6.3调制和解调、载波和副载波

3.6.4信标

3.6.5符号、比特和编码

3.6.6多路复用技术

3.7深空测控通信术语

参考文献

第4章系统设计过程与方法

4.1航天任务系统设计过程

4.1.1NASA航天任务设计

4.1.2ESA航天任务设计

4.1.3中国航天任务设计

4.2系统设计的方法

4.2.1要求的确定

4.2.2决策和评估准则

4.2.3最优化和缩小规模选择

4.2.4鲁棒性和灵活性

4.2.5风险评估和缓解

4.2.6确定设计余量

4.2.7分析和权衡研究

4.2.8技术性能测量

4.3系统设计的约束

4.4测控通信系统设计概念

4.5测控通信系统设计过程

4.5.1确定测控通信系统结构

4.5.2测控通信链路设计

参考文献

第5章天地测控通信系统链路设计

5.1测控通信链路的构成

5.2链路设计基本原理

5.2，1链路方程

5.2.2副载波调制信号频谱

5.2.3不同副载波波形的功率分配

5.3链路指标分配

5.3.1跟踪门限与带宽

5.3.2精度门限

5.3.3数据门限

5.4链路预算方法

5.4.1接收功率计算

5.4.2噪声温度计算

5.4.3接收系统品质因数

5.5链路余量

5.5.1载波捕获余量

5.5.2载波跟踪余量

5.5.3测速余量

5.5.4测距余量

5.5.5遥测和遥控余量

附录5.1多音调相信号频谱结构推导

附录5.2跟踪正弦信号的经典锁相环（PLL）信噪比推导

附录5.3正态误差函数表

参考文献

第6章链路损耗计算

6.1大气损耗计算

6.1.1空气和水汽损耗

6.1.2电离层闪烁损耗

6.1.3雨衰损耗

6.1.4雾、云损耗

6.1.5实测大气引起的衰减

6.2设备损耗计算

6.2.1指向误差对天线增益的影响

6.2.2发射／接收馈线损耗

6.2.3极化损耗

6.2.4接收信号处理引起的损耗

参考文献

第7章链路噪声温度分析与估算

7.1噪声温度的概念

7.2外部噪声温度的测量和计算

7.2.1大气噪声

7.2.2黑体噪声

7.2.3太阳噪声

7.2.4银河系噪声

7.2.5类噪声干扰

7.3系统噪声温度

7.3.1接收机有效输入噪声温度

7.3.2系统噪声温度的测量

7.3.3不同参考点系统噪声温度的归算

7.4航天器上应答机工作模式对转发噪声的影响

7.4.1测距通道采用非相干AGC控制的情况

7.4.2测距通道相干AGC控制

7.4.3测距通道前采用限幅器的情况

7.4.4采用射频非相干AGC控制

7.4.5采用射频相干AGC控制

7.4.6不同模式对噪声影响的比较

参考文献

第8章天地一体化链路设计与试验验证

8.1天地一体化链路设计

8.1.1任务概述

8.1.2测控通信要求

8.1.3地面测控通信设施

8.1.4航天器测控通信分系统设计

8.1.5天地一体化链路性能分析

8.2天地一体化链路射频与调制规范

8.3系统验证

8.3.1地面验证

8.3.2在轨航天器验证

参考文献

第9章未来深空测控通信技术发展

9.1天线组阵技术

9.2深空光通信

9.3行星际网络技术

9.4自主与认知技术

9.5网络编码技术

9.6太赫兹通信技术

参考文献

附录A链路计算参数概率密度函数

名词索引

本书结合作者亲历的探月工程经验、相关科研成果以及国外航天大国和组织在深空测控通信方面所取得的技术成就，对深空测控通信系统设计的原理和方法进行了较为全面系统的论述，可供航天、电子通信等领域的科研人员和工程技术人员阅读参考。