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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