第1章 概论 1
1.1 航天器通信的定义 1
1.2 航天器通信的应用领域 2
1.3 航天器通信技术与系统的快速发展 3
1.4 通信系统的模型 4
1.5 航天器的分类 5
1.6 航天器通信简史 5
1.6.1 航天器通信技术的发展历程 5
1.6.2 中国航天器通信技术的发展历程 8
1.7 航天器通信系统组成 10
1.7.1 空间段 10
1.7.2 地面段 10
1.7.3 用户段 11
1.8 航天器通信的特点 11
第2章 频率与轨道资源 13
2.1 频率资源 13
2.1.1 频段划分 13
2.1.2 空间通信用频率资源 15
2.2 轨道资源 17
2.2.1 轨道理论概述 17
2.2.2 航天器通信常用轨道 25
2.2.3 轨道覆盖 31
2.3 频率和轨道位置的分配和协调 32
第3章 模拟信号传输 37
3.1 消息与信息 37
3.2 调制与解调 38
3.3 模拟通信系统 38
3.4 角度调制信号的频谱 40
3.5 调频与鉴频 42
3.6 调相与鉴相 46
第4章 数字信号传输 49
4.1 概述 49
4.2 模拟信号的数字化传输 49
4.2.1 采样 50
4.2.2 量化 51
4.2.3 编码 52
4.3 数字信号的基带传输 53
4.3.1 数字基带信号 53
4.3.2 数字基带信号传输 54
4.4 数字信号的射频传输 57
4.4.1 BPSK调制 57
4.4.2 QPSK与高阶调制 59
4.4.3 同步误差及其影响 61
4.4.4 不同调制和解调方式的抗噪声性能 62
第5章 信源编码与信道编码 63
5.1 概述 63
5.2 信息论与香农定理 65
5.3 信源编码与数据压缩 66
5.4 差错控制编码 68
5.4.1 差错控制 68
5.4.2 信道编码 69
5.4.3 码距与检错纠错能力 72
5.4.4 线性分组码 74
5.4.5 卷积码 76
5.4.6 交织 79
5.4.7 级联码 80
5.4.8 迭代译码 81
第6章 航天器平台 83
6.1 概述 83
6.2 结构与机构分系统 86
6.2.1 平台结构 86
6.2.2 太阳电池翼 88
6.3 姿轨控与推进分系统 89
6.3.1 姿轨控与推进分系统的功能与组成 89
6.3.2 姿态敏感器 90
6.3.3 执行机构 90
6.3.4 姿态控制方式 92
6.3.5 轨道测量与控制 94
6.4 热控分系统 95
6.4.1 热控技术 95
6.4.2 热控方法 96
6.5 测控和数管分系统 97
6.5.1 遥测 97
6.5.2 遥控 98
6.5.3 数据管理 98
6.5.4 CCSDS标准 99
6.6 电源与供配电分系统 100
6.6.1 能量产生装置 100
6.6.2 能量储存装置 101
6.6.3 电源管理和供配电 102
第7章 通信有效载荷 103
7.1 概述 103
7.2 主要性能参数 104
7.2.1 通信功能指标 104
7.2.2 通信效率指标 104
7.2.3 通信质量指标 107
7.3 通信转发器 107
7.3.1 透明型转发器 107
7.3.2 处理型转发器 118
7.4 通信天线 120
7.4.1 天线基本知识 120
7.4.2 反射面天线 123
7.4.3 喇叭天线与馈源 127
7.4.4 天线结构与机构 128
7.5 跟踪与捕获 133
7.5.1 单向搜索跟踪 133
7.5.2 双向跟踪 134
7.5.3 引导跟踪 135
7.5.4 信号捕获 135
第8章 航天器通信地面系统 137
8.1 地面测控网 137
8.1.1 地面测控网的组成 137
8.1.2 地面测控网在各阶段的任务 139
8.1.3 测量体制 140
8.1.4 地面测控站 141
8.2 地面应用系统 147
8.2.1 典型地面应用系统组成 147
8.2.2 地面关口站组成及工作原理 149
8.2.3 用户终端 156
第9章 通信链路设计 158
9.1 信息速率 158
9.2 带宽 159
9.3 信噪比 159
9.4 等效全向辐射功率 160
9.5 路径损耗 162
9.5.1 自由空间传输损耗 162
9.5.2 大气衰减 163
9.6 接收端的噪声 170
9.6.1 天线噪声 170
9.6.2 接收机噪声 171
9.6.3 馈线影响 171
9.6.4 接收系统噪声 172
9.7 接收系统品质 172
9.8 链路设计 174
9.8.1 链路可用度 174
9.8.2 上行链路 174
9.8.3 下行链路 176
9.8.4 再生处理型转发器的链路设计 177
9.8.5 星间链路 177
第10章 通信容量的扩展 178
10.1 天线优化 178
10.1.1 天线波束覆形 178
10.1.2 多波束天线 181
10.1.3 地形匹配天线 184
10.1.4 双栅天线 184
10.2 提高信噪比 185
10.2.1 系统设计 185
10.2.2 降低天线噪声 186
10.2.3 降低接收机噪声 186
10.2.4 减少馈线损耗 186
10.3 通道化放大和动态功率分配 187
10.4 充分利用带宽 188
10.4.1 频率复用 188
10.4.2 星上切换 189
第11章 信息安全与防护 192
11.1 信息安全的内涵 192
11.2 加密技术 194
11.2.1 对称密钥加密 194
11.2.2 公开密钥加密 195
11.2.3 数字签名 196
11.3 抗干扰 197
11.3.1 航天器通信中的干扰 197
11.3.2 抗干扰技术 198
11.3.3 干扰源定位 199
11.4 扩谱通信 200
11.4.1 伪随机码 200
11.4.2 直接序列扩谱 202
11.4.3 跳频扩谱 204
11.4.4 跳时扩谱 205
11.4.5 线性调频扩谱 206
11.4.6 混合扩谱系统 207
11.4.7 应用情况 207
11.5 量子通信 208
11.6 航天器通信系统安全防护实例 208
第12章 航天器通信系统的特殊问题 211
12.1 电磁兼容性 211
12.1.1 电磁兼容性设计原理 211
12.1.2 航天器通信系统的EMC设计 212
12.1.3 杂散干扰 214
12.1.4 无源互调干扰 216
12.2 可靠性设计与备份 217
12.3 空间环境有关问题 222
12.3.1 低气压放电 222
12.3.2 微放电 224
12.3.3 微重力 225
12.3.4 热控制 226
12.3.5 防辐照 228
12.3.6 气压、湿度变化 230
12.4 设备状态的检查和监测 231
12.4.1 检测、维护点的设置 231
12.4.2 星地设备性能匹配性的验证 232
第13章 航天器通信系统的测试 233
13.1 地面支持设备 234
13.2 低气压放电和微放电测试 235
13.3 互调测试 236
13.3.1 闭合场元、部件测试 237
13.3.2 开放场元、部件测试 237
13.3.3 系统级测试 238
13.4 与微重力有关的测试问题 238
13.5 星载通信系统的测试 240
13.6 星地对接试验 243
13.7 在轨测试 244
第14章 航天器通信系统的接入和网络化 246
14.1 多址接入 246
14.1.1 频分多址 246
14.1.2 时分多址 248
14.1.3 码分多址 251
14.1.4 空分多址 251
14.2 网络的分层结构 253
14.2.1 OSI参考模型 253
14.2.2 TCP/IP模型 254
14.3 卫星网络 255
14.3.1 ATM卫星网络 255
14.3.2 TCP/IP卫星网络 256
第15章 航天器通信系统实例与典型应用系统 260
15.1 鑫诺一号卫星通信系统实例 260
15.1.1 系统简介 260
15.1.2 有效载荷 261
15.1.3 卫星平台 266
15.1.4 发射入轨 269
15.1.5 卫星运行 270
15.1.6 应用系统 272
15.2 典型应用系统 274
15.2.1 VSAT专用网络 274
15.2.2 Inmarsat卫星宽带网络 275
15.2.3 卫星电视 277
15.2.4 卫星数字广播服务 281
15.2.5 移动通信应用 286
第16章 应用领域的扩展和技术展望 290
16.1 卫星遥感 290
16.2 卫星导航定位 292
16.3 载人航天通信 293
16.4 深空探测通信 293
16.5 量子空间通信 295
16.6 技术发展趋势及展望 295
参考文献 297