第1章 绪论 1
1.1深空探测 2
1.2深空测控通信 8
参考文献 12
第2章 深空测控通信系统概述 15
2.1深空测控通信系统的组成 16
2.2航天器测控通信系统 33
2.2.1数据管理分系统 34
2.2.2航天器射频分系统 36
2.3地面测控通信系统 42
2.3.1地面深空测控站 42
2.3.2深空任务飞行控制中心 48
2.3.3地面通信网络 51
参考文献 52
第3章 深空测控通信基础知识 53
3.1天文知识 54
3.1.1太阳系 54
3.1.2太阳 56
3.1.3行星际空间 57
3.1.4行星 58
3.1.5小行星和彗星 64
3.1.6月球 64
3.1.7火星 68
3.2时间系统 70
3.2.1世界时 70
3.2.2原子时 71
3.2.3测控通信时间术语 72
3.2.4历元 73
3.3坐标系 73
3.3.1天球坐标系 73
3.3.2地球坐标系 78
3.3.3月球坐标系 80
3.3.4太阳坐标系 82
3.3.5航天器本体坐标系 83
3.4无线电知识 83
3.4.1电磁辐射 83
3.4.2电磁频谱 84
3.4.3射频 86
3.4.4多普勒效应 91
3.4.5相位 92
3.5深空测量基础 93
3.6深空通信基础 96
3.6.1锁相与相干 97
3.6.2进入双向模式造成数据丢失 98
3.6.3调制和解调、载波和副载波 99
3.6.4信标 100
3.6.5符号、比特和编码 101
3.6.6多路复用技术 101
3.7深空测控通信术语 102
参考文献 103
第4章 系统设计过程与方法 105
4.1航天任务系统设计过程 106
4.1.1 NASA航天任务设计 108
4.1.2 ESA航天任务设计 125
4.1.3中国航天任务设计 132
4.2系统设计的方法 135
4.2.1要求的确定 136
4.2.2决策和评估准则 140
4.2.3最优化和缩小规模选择 140
4.2.4鲁棒性和灵活性 141
4.2.5风险评估和缓解 142
4.2.6确定设计余量 144
4.2.7分析和权衡研究 145
4.2.8技术性能测量 147
4.3系统设计的约束 149
4.4测控通信系统设计概念 152
4.5测控通信系统设计过程 154
4.5.1确定测控通信系统结构 154
4.5.2测控通信链路设计 157
参考文献 158
第5章 天地测控通信系统链路设计 161
5.1测控通信链路的构成 162
5.2链路设计基本原理 163
5.2.1链路方程 163
5.2.2副载波调制信号频谱 164
5.2.3不同副载波波形的功率分配 167
5.3链路指标分配 170
5.3.1跟踪门限与带宽 170
5.3.2精度门限 172
5.3.3数据门限 174
5.4链路预算方法 177
5.4.1接收功率计算 177
5.4.2噪声温度计算 179
5.4.3接收系统品质因数 183
5.5链路余量 183
5.5.1载波捕获余量 183
5.5.2载波跟踪余量 184
5.5.3测速余量 185
5.5.4测距余量 185
5.5.5遥测和遥控余量 185
附录5.1多音调相信号频谱结构推导 186
附录5.2跟踪正弦信号的经典锁相环（PLL）信噪比推导 193
附录5.3正态误差函数表 196
参考文献 197
第6章 链路损耗计算 199
6.1大气损耗计算 200
6.1.1空气和水汽损耗 202
6.1.2电离层闪烁损耗 208
6.1.3雨衰损耗 211
6.1.4雾、云损耗 219
6.1.5实测大气引起的衰减 221
6.2设备损耗计算 224
6.2.1指向误差对天线增益的影响 224
6.2.2发射/接收馈线损耗 227
6.2.3极化损耗 227
6.2.4接收信号处理引起的损耗 228
参考文献 229
第7章 链路噪声温度分析与估算 231
7.1噪声温度的概念 232
7.2外部噪声温度的测量和计算 234
7.2.1大气噪声 234
7.2.2黑体噪声 236
7.2.3太阳噪声 242
7.2.4银河系噪声 246
7.2.5类噪声干扰 247
7.3系统噪声温度 250
7.3.1接收机有效输入噪声温度 250
7.3.2系统噪声温度的测量 251
7.3.3不同参考点系统噪声温度的归算 251
7.4航天器上应答机工作模式对转发噪声的影响 253
7.4.1测距通道采用非相干AGC控制的情况 253
7.4.2测距通道相干AGC控制 255
7.4.3测距通道前采用限幅器的情况 256
7.4.4采用射频非相干AGC控制 258
7.4.5采用射频相干AGC控制 259
7.4.6不同模式对噪声影响的比较 259
参考文献 260
第8章 天地—体化链路设计与试验验证 263
8.1天地—体化链路设计 264
8.1.1任务概述 265
8.1.2测控通信要求 267
8.1.3地面测控通信设施 272
8.1.4航天器测控通信分系统设计 279
8.1.5天地—体化链路性能分析 290
8.2天地—体化链路射频与调制规范 308
8.3系统验证 310
8.3.1地面验证 310
8.3.2在轨航天器验证 315
参考文献 317
第9章 未来深空测控通信技术发展 319
9.1天线组阵技术 321
9.2深空光通信 326
9.3行星际网络技术 330
9.4自主与认知技术 332
9.5网络编码技术 335
9.6太赫兹通信技术 336
参考文献 336
附录A 链路计算参数概率密度函数 339
名词索引 341