摘要：2021年中国提出与相关国家、国际组织和国际合作伙伴共同开展国际月球科研站建设的建议,引起多方广泛关注,国际月球科研站工程建设按计划顺利推进.国际月球科研站建设完成后,与中国地面控制中心间保持全时无缝通信将是重要需求.中国地面深空测控网设立的国外站,长期来看可能存在一定风险,例如降低中国地面深空测控网的可用性,影响国际月球科研站与地面控制中心间的全时通信.为此,根据中国对月探测现状,借鉴天链中继卫星系统的设计、建设、应用、发展实际,提出一个“鹊桥–天链”星星双中继通信设想.从几何可见性角度进行多种条件的覆盖仿真分析,并从传输体制、链路设计、系统组成、捕获跟踪、工作流程、整体定位等多方面进行研究分析,初步完成了基于星星双中继的国际月球科研站全时无缝通信研究.在地面控制中心统一控制下,通过地面深空测控网、星星双中继的综合利用,国际月球科研站与地面控制中心间的全时无缝通信将具备完全实现的技术基础.此外,该设想也可为地月空间、行星际探测的其他航天器通信提供借鉴,并可进一步促进中国地基测控网、天基测控网和深空测控网的融合发展.

摘要：在深空测控系统的实际应用中,由于其天线口径大等原因,面临着角跟踪系统和差通道相位一致性需要在无塔条件下校准的关键技术难题。基于利用射电星校相的解决思路,首先通过分析确定了设计实现方案,并针对射电星信号的特点,结合具体的设计实现对其进行了理论分析,最后给出了实验验证结果。实验证明了射电星校相的可行性,这将对深空测控系统的应用具有非常重要的指导意义。

摘要：针对深空测控VLBI基带转换全频谱处理的特殊要求,提出了一种固定带宽无失真接收的无盲区高效均匀信道化和正交混频相结合的基带转换方法。通过巧妙的信道划分和低通原型滤波器矩形系数的改变,实现了可分析频带内无盲区、固定带宽无失真接收处理,利用正交混频的灵活性,设计了宽/窄带单边带输出方案,实现输出信号中心频率任意可变、带宽可选。仿真结果表明,新方法计算效率高、资源消耗少,能够实现可分析频带内全频谱基带转换功能。

摘要：为满足探月工程及火星探测等深空测控的需求,开展具有极低噪声和发射频率功率强抑制双重要求的X波段低温接收组件的研制。采用隔热技术和阻抗匹配技术实现了隔热传输线从常温(300K)到低温(12K)的良好隔热和极低损耗;采用超导滤波器实现低的引入噪声的同时实现对发射频率的强抑制,避免其对接收频段的干扰;通过场效应管参数提取及源极负反馈等电路设计方法实现了极低噪声低温放大器的研制。通过热仿真设计将低温工作部件降至所需温度,以降低其引入的噪声温度。通过以上关键技术的解决,实现了接收组件在8.4-8.5GHz频率范围内:噪声温度≤11.4K;增益≥56.1dB;发射频率抑制≥141dB。很好满足了深空测控系统极低噪声和发射频率强抑制的需求。

摘要：月球与行星探测中,甚长基线干涉(Very Long Baseline Interferometry,VLBI)技术为实现高精度测角,需要稳定的频率基准。设计了一种仅用单套设备、单根光纤实现多用户传输的频率传递系统。该系统通过混频器与环形器等组合实现无锁相环的全自动快速往返校正,以补偿频率标准信号传输中的相位漂移,为测站提供稳定的频率基准,降低测量误差。该系统兼容电缆和光纤传输介质,兼具实时补偿和事后补偿模式,能满足有多天线的测站的需求。经地面验证,实时补偿模式天稳达10−17量级,并有能力升级到天稳10−19量级;事后补偿模式天稳达10−18量级。经VLBI射电源观测和对“天问一号”火星探测器的观测验证,两站钟速差降至10−14量级,能满足为多天线或多测站提供稳定本振进行VLBI观测的需求。目前该系统已在VLBI深空测控和地球定向参数(Earth Orientation Parameters,EOP)测量中应用,表现出较高可靠性。

摘要：深空探测器通信距离遥远,其返回信号微弱,因此要求接收天线具备尽量高的品质因数(G/T)。下行链路设备工作在低温环境中,有利于降低噪声温度,提高系统G/T值。针对35 m深空测控天线,首先分析了Ka频段天线增益、外部和内部噪声;在此基础上提出了Ka频段馈源整体制冷方案,并对馈源不制冷和馈源整体制冷两种方案进行了比对分析;最后总结了超低温馈源设计和制造关键技术。馈源整体制冷系统噪声温度测试结果小于45 K。分析表明采用馈源整体制冷方案能够提升系统G/T值1.03dB,35 m深空测控天线Ka频段接收能力提高约21%。

摘要：讨论有限域上置换多项式(PP)基本原理,将其中简单的二次置换多项式(QPP)应用在Turbo码的交织器中,给出满足置换条件且性能较优的交织器系数的搜索量度,同时给出相应二次逆置换多项式(QIPP)的计算方法。比较了QPP交织器与其他几种确定型交织器的性能。针对深空测控的实际要求,给出一种具体的Turbo码编译码方案。仿真结果表明:该方案能够达到设计要求,且易于工程实现。

摘要：提出一种实用扩展卡尔曼滤波器(EKF),用于极低信噪比、高动态信号的频率及频率斜率捕获。考虑滤波器的收敛性、发散抑制、捕获时间及稳态误差等指标,提出了扩展卡尔曼滤波器的参数化设计方法。计算机仿真分析了滤波器的捕获效果,结果表明,应用该设计方法,可以使频率估计具有更低的信噪比门限和更短的捕获时间。

摘要：深空测控中为获得较高的编码增益需要用到信道编译码技术。Turbo码是一种逼近香农限的高性能的信道编译码,其中,交织器的设计是影响Turbo码性能的关键因素之一。论述了交织器设计的基本准则,并详细介绍了3种常见的随机性交织器:伪随机交织器、S随机交织器和S改进型交织器的交织原理,对比分析了3种交织器的优缺点并给出了仿真结果。结果表明,交织器生成方式的不同将带来不同的Turbo码译码性能。

摘要：针对深空测控系统的馈源整体制冷应用背景,为满足其小型化、轻量化结构要求,基于TE21模跟踪器差模耦合理论和3d B定向耦合器圆极化合成原理,在传统Ka频段波导差模圆极化合成网络基础上,结合空气带状线差模圆极化合成网络的分层设计思路,通过理论计算和采用HFSS高频电磁仿真软件计算的方法,设计了一种Ka频段紧凑型波导TE21模圆极化合成网络。其结构尺寸为馈源直径60mm,馈源长度250mm,较传统网络分别缩减60%和38%。常温和超低温环境中测试结果为电压驻波比小于1.5,端口隔离度大于19d B,差模方向图零深大于35d B,新的紧凑型馈源网络适应超低温工作环境。