作者:郑金武 来源:中国科学报 发布时间:2022/3/31 18:20:02
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银河航天实现国内首例V频段低轨卫星测控

 

3月31日,国内商业航天企业银河航天公司宣布,在其02批卫星上成功实现了国内首例V频段低轨卫星测控。该批卫星于今年3月5日在西昌卫星发射中心成功发射,是我国首次批量研制的低轨宽带通信卫星。

据介绍,所谓V频段卫星测控,是指用V频段无线电波实现对卫星的跟踪测量及遥测遥控,获取卫星的位置、状态等信息,并对卫星各类平台、载荷实施控制等操作。

长期以来,卫星通信通常使用Ku/Ka频段资源,这些频段资源已逐渐趋于饱和。随着频率协调难度日益加大以及对通信容量和带宽需求的大幅增加,国际商业通信卫星正逐步向更高频段发展。

银河航天CTO朱正贤表示,正是为了避开Ku/Ka频段资源的限制,银河航天在其自主研制的多颗低轨宽带通信卫星中使用了技术难度较高的Q/V等频段,这些频段作为毫米波频段中最适合开展卫星通信业务的频段,具备大带宽、大容量、窄波束和低成本等优势,且在国际上发展仍处于起步阶段,成功实现V频段卫星测控对于我国卫星互联网实现弯道超车具有积极意义。

“V频段卫星测控技术对于宽带通信卫星的发展至关重要。尤其是面向未来大规模组网的低轨通信卫星星座,卫星在轨运行不仅是数量大幅增加,星座协同工作模式更是卫星的常规工作状态,如何实现高效卫星测控是亟待解决的问题。”朱正贤说。

据介绍,与传统商业卫星X测控相比,V测控利用业务频率,可复用地面信关站射频信道,与馈电侧业务随路传输,减少对商业测控站的依赖,节省地面资源及成本开销。其次,V频段测控频率高,可申请获取的带宽大,可支持更高的遥控信息速率和遥测信息速率,通过对当前过境卫星V测控,可实现对整个星座的卫星遥测监视和遥控控制。同时,利用V测控高速的上下行速率优势,作为通信遥感一体化卫星的高速数传和高速上注通道,可提高卫星集成化水平,节省卫星设备资源。

但实现V频段的测控,并不容易,需要克服V频段自身高动态下多普勒频移大,地面天线波束窄、跟踪精度要求高等难题。克服上述难题需要自研核心硬件设备,难度最大的部件之一就是测控应答机。星上应答机是卫星测控的关键部件,主要功能是提供星地间的可靠地无线通信链路,用于遥控指令接收、遥测信息转发和测量帧的收发。通俗来说,如果将卫星比作风筝,那么应答机就是控制风筝的线,可以通过测控无线链路实现操控卫星,是每颗卫星不可或缺的配套产品。

据介绍,银河航天02批卫星所搭载的V/X频段多模测控应答机的研制历时10个月,从天线、射频到数字全信号链的硬件产品,到数字信号处理等软件产品均为银河航天自主研发,技术团队通过软件无线电,多芯片组件,高效电源组件等技术,在重量、功耗、尺寸、功能上均实现了大幅优化。

传统的卫星测控站和卫星通信关口站并不能实现一体化,要实现卫星的测控和通信,需要分别建设测控站和信关站。本次银河航天率先在信关站侧增加了卫星测控功能,复用信关站V天线和信道,并利用V测控遥测扩频信号作为地面天线跟踪信标,在卫星过境期间开展通信业务同时进行卫星测控,将V测控业务与馈电业务有机融合,首次实现了国内信关测控一体化建设及探索。

银河航天02批卫星在轨模拟图  银河航天供图

 

银河航天北京信关站  银河航天供图

 
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