徐進(jìn)，張愛(ài)兵，賀一峰，楊光文

（空間電子信息技術(shù)研究院，西安 710100）

引 言

月球自轉(zhuǎn)周期與繞地球公轉(zhuǎn)的周期相同，所以它永遠(yuǎn)以同一面朝向地球。作為天基測(cè)控系統(tǒng)，數(shù)據(jù)中繼衛(wèi)星大大提高了對(duì)用戶星的覆蓋率，減少了地面布站的數(shù)量，節(jié)約了成本，是各主要航天國(guó)家重點(diǎn)建設(shè)的航天系統(tǒng)之一。在月球背面著陸的“嫦娥4號(hào)”著陸器和巡視器與地面測(cè)控站不僅相隔遙遠(yuǎn)，而且還由于月球遮擋無(wú)法進(jìn)行通信聯(lián)系，這就需要中繼通信衛(wèi)星的支持來(lái)解決測(cè)控和數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題[1]。

地月L2平動(dòng)點(diǎn)位于地球至月球連線的延長(zhǎng)線上，與地球、月球的位置相對(duì)固定。中繼星在地月L2點(diǎn)附近可進(jìn)行長(zhǎng)期環(huán)繞飛行，對(duì)月球背面一直連續(xù)可見(jiàn)。因此，發(fā)射一顆環(huán)繞地月L2點(diǎn)的中繼星，即可建立地球與月球背面探測(cè)器的中繼通信鏈路，從而有效支持月球背面著陸探測(cè)任務(wù)[2]，如圖1所示。

2018年5月21日，在西昌衛(wèi)星發(fā)射中心用“長(zhǎng)征4號(hào)”丙運(yùn)載火箭成功將探月工程“嫦娥4號(hào)”任務(wù)“鵲橋”號(hào)中繼星發(fā)射升空。中繼星為“嫦娥4號(hào)”任務(wù)提供中繼通信服務(wù)[3-4]，中繼通信分系統(tǒng)是最核心和關(guān)鍵的部分?？紤]到深空探測(cè)任務(wù)的復(fù)雜性和中繼通信的可靠性，本文就中繼通信系統(tǒng)進(jìn)行了分析，并給出了設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)問(wèn)題及其解決方案并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，結(jié)果表明方案滿足中繼通信的要求。

圖1 中繼星與地球、月球幾何關(guān)系圖Fig.1 The geometric diagram between relay satellite and Earth，Moon

1 中繼通信系統(tǒng)組成及功能

“嫦娥4號(hào)”中繼星的中繼通信分系統(tǒng)由對(duì)月前向鏈路、對(duì)月返向鏈路、對(duì)地?cái)?shù)傳鏈路組成。其中，對(duì)月前向鏈路可完成對(duì)“嫦娥4號(hào)”的測(cè)控指令發(fā)送及數(shù)據(jù)注入；對(duì)月返向鏈路完成接收“嫦娥4號(hào)”的載荷和遙測(cè)數(shù)據(jù)回傳；對(duì)地?cái)?shù)傳鏈路可實(shí)現(xiàn)將“嫦娥4號(hào)”的載荷和遙測(cè)數(shù)據(jù)及中繼星自身搭載的科學(xué)載荷數(shù)據(jù)傳回地面，中繼星中繼通信分系統(tǒng)原理如圖2所示。

1.1 對(duì)月前向鏈路

對(duì)月前向鏈路由對(duì)月UXB（Unified X-band）調(diào)制器、X頻段20 W固放、前向波導(dǎo)開(kāi)關(guān)、X頻段同軸開(kāi)關(guān)及前向雙工器組成，可完成對(duì)“嫦娥4號(hào)”的著陸器和巡視器測(cè)控指令發(fā)送和數(shù)據(jù)注入任務(wù)。

中繼星接收到地面發(fā)送的遙控信息，星務(wù)分系統(tǒng)將其解調(diào)后轉(zhuǎn)發(fā)給對(duì)月UXB調(diào)制器，識(shí)別出發(fā)往“嫦娥4號(hào)”著陸器和巡視器的遙控指令/數(shù)據(jù)后，分別對(duì)其進(jìn)行校驗(yàn)判斷、調(diào)制，按照相應(yīng)頻率發(fā)送給X頻段20 W固放進(jìn)行信號(hào)放大，再通過(guò)中繼通信天線發(fā)往“嫦娥4號(hào)”著陸器和巡視器。

圖2 中繼星中繼通信分系統(tǒng)原理框圖Fig.2 Principle block diagram of relay communication subsystem

1.2 對(duì)月返向鏈路

對(duì)月返向鏈路由綜合數(shù)據(jù)處理單元、對(duì)月解調(diào)器、對(duì)月下變頻器、返向波導(dǎo)開(kāi)關(guān)、返向雙工器及X頻段濾波器組成，可完成對(duì)“嫦娥4號(hào)”的返向數(shù)據(jù)進(jìn)行下變頻、提取、解調(diào)、譯碼等功能，然后輸出數(shù)據(jù)至綜合數(shù)據(jù)處理單元。

返向鏈路接收來(lái)自“嫦娥4號(hào)”著陸器和巡視器的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)分別進(jìn)入獨(dú)立的下變頻器。下變頻器對(duì)輸入的射頻信號(hào)進(jìn)行放大、混頻、濾波后輸出中頻信號(hào)，之后再進(jìn)入到獨(dú)立的解調(diào)器，解調(diào)器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行同步、解調(diào)、譯碼等數(shù)字處理后，輸出統(tǒng)一的數(shù)據(jù)格式后進(jìn)入綜合數(shù)據(jù)處理單元。

1.3 對(duì)地?cái)?shù)傳鏈路

1.3.1 對(duì)地S頻段數(shù)傳鏈路

對(duì)地S頻段數(shù)傳鏈路由綜合數(shù)據(jù)處理單元、S頻段調(diào)制器、S頻段43 W固放、同軸開(kāi)關(guān)及濾波器組成，可實(shí)現(xiàn)將著陸器、巡視器的載荷和遙測(cè)數(shù)據(jù)及中繼星搭載的科學(xué)載荷數(shù)據(jù)通過(guò)S頻段鏈路下傳至地面的功能，對(duì)地S頻段數(shù)傳鏈路能夠與對(duì)月中繼通信鏈路同時(shí)工作。

1.3.2 對(duì)地X頻段數(shù)傳鏈路

對(duì)地X頻段數(shù)傳鏈路由綜合數(shù)據(jù)處理單元、X頻段調(diào)制器、返向波導(dǎo)開(kāi)關(guān)組成，可實(shí)現(xiàn)將著陸器、巡視器的載荷和遙測(cè)數(shù)據(jù)及中繼星搭載的科學(xué)載荷數(shù)據(jù)通過(guò)X頻段鏈路下傳至地面的功能。但由于對(duì)地X頻段數(shù)傳鏈路工作時(shí)，需要將中繼通信天線指向地球，所以無(wú)法實(shí)現(xiàn)與對(duì)月中繼通信鏈路同時(shí)工作。

對(duì)地S/X頻段數(shù)傳鏈路中，綜合數(shù)據(jù)處理單元接收來(lái)自對(duì)月解調(diào)器的數(shù)據(jù)和來(lái)自科學(xué)載荷的數(shù)據(jù)及來(lái)自星務(wù)的中繼星自身的遙測(cè)數(shù)據(jù)，對(duì)其進(jìn)行編碼、組幀、根據(jù)星務(wù)指令進(jìn)行存儲(chǔ)，或以不同碼速率實(shí)時(shí)/回放至S或X頻段調(diào)制器，然后進(jìn)行調(diào)制及放大后下傳至地面。

2 中繼通信系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)

2.1 系統(tǒng)頻率設(shè)計(jì)

因中繼星對(duì)地S頻段數(shù)傳鏈路，對(duì)月X頻段中繼返向鏈路，對(duì)月X頻段中繼前向鏈路，對(duì)地S頻段測(cè)控鏈路需要同時(shí)工作，所以要考慮幾個(gè)頻段同時(shí)工作時(shí)相互之間的影響。

2.1.1 對(duì)月前向及返向中繼鏈路的收發(fā)端隔離度設(shè)計(jì)

因中繼前向及返向鏈路共用一個(gè)收發(fā)天線，且返向鏈路的信號(hào)衰減大、電平低，前向鏈路發(fā)射的功率大，所以，為了保證前向及返向鏈路工作正常，需要確保收發(fā)兩端的隔離度滿足要求。

中繼通信天線接收端846 XMHz信號(hào)電平高于接收端收到發(fā)送端720 XMHz信號(hào)電平15 dB以上，接收端收到發(fā)送端846 XMHz底噪噪聲功率譜密度也低于接收端本身底噪噪聲功率譜密度20 dB以上，可以保證正常接收。

2.1.2 對(duì)中繼星測(cè)控系統(tǒng)接收鏈路的干擾抑制設(shè)計(jì)

由于中繼星的對(duì)地S頻段數(shù)傳和與S頻段測(cè)控接收要同時(shí)工作，為了保證S頻段測(cè)控接收正常工作，需要對(duì)地S頻段數(shù)傳發(fā)送端在S頻段測(cè)控接收帶內(nèi)信號(hào)進(jìn)行抑制。

設(shè)計(jì)結(jié)果表明，測(cè)控天線接收端204 XMHz信號(hào)電平高于接收端收到發(fā)送端228 XMHz信號(hào)電平20 dB以上，接收端收到發(fā)送端228 XMHz底噪噪聲功率譜密度也低于接收端本身底噪噪聲功率譜密度20 dB以上，可以保證正常接收。

經(jīng)過(guò)了地面各個(gè)階段的電磁兼容（Electric Magnetic Compatibility，EMC）試驗(yàn)及整星在軌測(cè)試，中繼通信分系統(tǒng)的功能和性能正常，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性，EMC現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試如圖3所示。

圖3 EMC試驗(yàn)測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)圖Fig.3 Field diagram of EMC test

2.2 輕量化設(shè)計(jì)

中繼星軌道距離地球超過(guò)40萬(wàn)km，距離遠(yuǎn)、在軌工作壽命要求較長(zhǎng)（5年）、重量指標(biāo)要求苛刻，所以要求中繼通信分系統(tǒng)和單機(jī)在設(shè)計(jì)過(guò)程中既要保證技術(shù)和產(chǎn)品可靠，又必須通過(guò)輕量化設(shè)計(jì)對(duì)重量進(jìn)行嚴(yán)格控制。中繼通信分系統(tǒng)采取減重措施如下。

1）中繼通信分系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)在滿足整星功能的同時(shí)盡量減少不必要的冗余設(shè)計(jì)。如:返向鏈路正常工作時(shí)中為2路，主份返向鏈路進(jìn)行兩器數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸，故障情況下，1路備份通道進(jìn)行著陸器和巡視器數(shù)據(jù)分時(shí)傳輸，減少了1路通道備份的重量。

2）有源單機(jī)內(nèi)部的器件也盡量選用成熟且集成度高的器件或芯片，進(jìn)行小型化設(shè)計(jì)。在中繼通信分系統(tǒng)的3個(gè)下變頻器上采用了基于多芯片組件（Multichip Module，MCM）封裝技術(shù)的新型頻率源和小型化電源模塊，在保證性能指標(biāo)先進(jìn)的前提下，產(chǎn)品高度集成化、體積小、重量輕。

3）中繼通信分系統(tǒng)內(nèi)部單機(jī)除高頻微波單機(jī)外，其余單機(jī)均使用了鎂合金結(jié)構(gòu)，螺釘也采用了鈦螺釘。

4）單機(jī)內(nèi)部的連接器盡量選用了體積小、密度高、重量輕的連接器，微波有源單機(jī)內(nèi)部MCM模塊如圖4所示。

圖4 微波有源單機(jī)內(nèi)部MCM模塊圖Fig.4 MCM module diagram of microwave active equipment

2.3 分系統(tǒng)內(nèi)部時(shí)延設(shè)計(jì)

中繼星在給“嫦娥4號(hào)”著陸器和巡視器提供中繼通信服務(wù)時(shí)，必須對(duì)接收轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)的時(shí)延進(jìn)行嚴(yán)格的控制，保障中繼通信的時(shí)效性。中繼通信系統(tǒng)在設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)上述的對(duì)月前向、對(duì)月返向、對(duì)地?cái)?shù)傳鏈路的時(shí)延控制措施如下。

1）針對(duì)時(shí)延極小的無(wú)源類單機(jī)，如:開(kāi)關(guān)、濾波器、雙工器等。此類設(shè)備時(shí)延只有十幾或幾十納秒，在研制過(guò)程中，采取多階段測(cè)試，重點(diǎn)關(guān)注各個(gè)設(shè)備在不同階段測(cè)試的時(shí)延的穩(wěn)定性和一致性。

2）針對(duì)時(shí)延較小的有源類單機(jī)，如:固放、下變頻器、調(diào)制器等。此類設(shè)備時(shí)延為幾十或幾百納秒，在研制過(guò)程中，也是通過(guò)多階段測(cè)試，確保時(shí)延的穩(wěn)定性和一致性。

3）針對(duì)時(shí)延較大的數(shù)字類單機(jī)，如:對(duì)月UXB調(diào)制器、綜合數(shù)據(jù)處理單元、解調(diào)器等。此類設(shè)備需對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行操作和處理，時(shí)延為幾百毫秒，幾秒甚至幾十秒，整個(gè)系統(tǒng)時(shí)延主要體現(xiàn)在此類單機(jī)。在研制過(guò)程中，針對(duì)此類單機(jī)，通過(guò)提高載波鎖定算法效率，優(yōu)化幀同步算法策略，降低全部入鎖時(shí)間來(lái)減小時(shí)延。在產(chǎn)品研制初期，重點(diǎn)是對(duì)單機(jī)軟件狀態(tài)進(jìn)行梳理，保證軟件語(yǔ)言中邏輯清晰、結(jié)構(gòu)緊湊、減少不必要的處理過(guò)程。軟件完成后加強(qiáng)軟件用例測(cè)試，確保測(cè)得的時(shí)延覆蓋了各種工況和邊界條件。表1～3為中繼通信分系統(tǒng)各個(gè)鏈路時(shí)延具體測(cè)試值。

表1 中繼通信分系統(tǒng)前向鏈路時(shí)延Table 1 Forward link time delay in relay communication subsystem

表2 中繼通信分系統(tǒng)對(duì)地鏈路時(shí)延Table 2 The ground link time delay of communication subsystem

表3 中繼通信分系統(tǒng)返向鏈路時(shí)延Table 3 Backward link time delay in relay communication subsystem

2.4 環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)

中繼星是首次在地月L2平動(dòng)點(diǎn)軌道運(yùn)行的通信衛(wèi)星，需要對(duì)空間環(huán)境進(jìn)行適應(yīng)性分析。根據(jù)“嫦娥4號(hào)”空間環(huán)境的分析[3]，從輻射環(huán)境來(lái)看，輻射水平與“嫦娥3號(hào)”相當(dāng)，針對(duì)空間輻射環(huán)境主要是采取有效的抗單粒子設(shè)計(jì)措施，確保設(shè)備在軌運(yùn)行的可靠性。

中繼通信分系統(tǒng)中綜合數(shù)據(jù)處理單元，對(duì)月解調(diào)器等數(shù)字類單機(jī)中采用了大規(guī)模集成電路器件FPGA（Field-Programmable Gate Array）。基于SRAM（Static Random Access Memory）型的FPGA采用了“三模冗余（Triple Modular Redundancy，TMR）+ 定時(shí)刷新”的抗單粒子翻轉(zhuǎn)措施。每隔一定時(shí)間，定時(shí)刷新控制器（Actel FPGA）將配置和刷新PROM（Programmable Red-Only Memory）中的bit文件加載至相應(yīng)的FPGA中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)FPGA中邏輯器件的刷新處理。

由于中繼星在軌要經(jīng)歷較長(zhǎng)時(shí)間的陰影，20 W固態(tài)放大器和43 W固態(tài)放大器的存儲(chǔ)溫度會(huì)比較低，最低超過(guò)零下50 ℃，在研制過(guò)程中需要考慮對(duì)低溫存儲(chǔ)環(huán)境的適應(yīng)性問(wèn)題，通過(guò)專項(xiàng)試驗(yàn)確保產(chǎn)品能夠經(jīng)受低溫環(huán)境的考驗(yàn)。

3 中繼通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)及解決方案

3.1 中繼星通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的難點(diǎn)

通過(guò)對(duì)中繼星任務(wù)的分析，中繼通信分系統(tǒng)的技術(shù)難點(diǎn)集中在對(duì)月返向鏈路，主要存在以下兩方面的技術(shù)挑戰(zhàn)。

1）解調(diào)靈敏度要求高

由于“嫦娥4號(hào)”著陸器和巡視器自身天線增益、固放功率等的限制，發(fā)射端有效全向輻射功率（Effective Isotropic Radiated Power，EIRP）值很低，再通過(guò)7萬(wàn)多km的空間衰減后，信號(hào)電平值更低。且中繼星由于重量、體積、可靠性等要求，接收天線增益有限，返向鏈路接收端所接收的信號(hào)電平很低，最低約為-136 dBm，接近電路器件的工作極限，對(duì)電路、算法的選擇提出了較高要求。

針對(duì)高靈敏度接收要求，在器件選型方面，要選用極低噪聲系數(shù)器件，盡量減少額外噪聲。在電路設(shè)計(jì)中，處在接收前端部分使用獨(dú)立的盒體和電源紋波系數(shù)極低的電源供電，后端數(shù)字處理部分采用信號(hào)識(shí)別和動(dòng)態(tài)濾波的辦法。信號(hào)識(shí)別采用平方頻偏估計(jì)和FFT（Fast Fourier Transformation）結(jié)合算法，在識(shí)別中心頻率后，根據(jù)相應(yīng)的碼速率動(dòng)態(tài)調(diào)整濾波器（不同碼速率下設(shè)置不同帶寬的濾波器）進(jìn)行匹配濾波，使解調(diào)性能最佳。

表4為中繼通信分系統(tǒng)返向鏈路針對(duì)不同碼速率的接收能力測(cè)試情況，可以看出鏈路裕量均大于3 dB以上，中繼星在軌測(cè)試與地面測(cè)試性能基本一致。

表4 中繼通信分系統(tǒng)返向接收能力Table 4 Backward receiving capability of relay communication subsystem

2）大頻偏接收范圍、多種碼速率、高多普勒動(dòng)態(tài)掃描下連續(xù)解調(diào)

“嫦娥4號(hào)”著陸器和巡視器回傳的數(shù)據(jù)有高低7種碼速率，且還需考慮環(huán)月、落月和月面工作等多種工況下的空間多普勒帶來(lái)的影響，需要適應(yīng)返向接收頻點(diǎn)掃描的工況，此時(shí)，仍然要求返向鏈路進(jìn)行連續(xù)接收處理，具體要求如表5所示。

表5 中繼通信分系統(tǒng)返向適應(yīng)掃描要求Table 5 Backward scanning requirements for relay communication subsystem

3.2 中繼星通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)難點(diǎn)解決方案

針對(duì)大頻偏接收范圍、多種碼速率、高多普勒動(dòng)態(tài)掃描下連續(xù)解調(diào)，設(shè)計(jì)了相適應(yīng)的捕獲與跟蹤算法。

1）搭建仿真模型圖

利用Matlab Simulink建立了模型圖，模型圖由調(diào)制器、通道、解調(diào)器構(gòu)成。調(diào)制器中包括偽隨機(jī)序列的數(shù)據(jù)源，映射變換、正交調(diào)制模塊；解調(diào)器中包括時(shí)鐘環(huán)的搭建模型和通用載波環(huán)的搭建模型。系統(tǒng)仿真框圖如圖5所示。

圖5 并行解調(diào)的Simulink模型Fig.5 Simulink model for parallel demodulation diagram

由于數(shù)據(jù)源使用碼型不同、速率相同的偽隨機(jī)序列作為數(shù)據(jù)信息；將數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換、低通濾波器，變成連續(xù)的波形后，送入調(diào)制模塊，調(diào)制后變成調(diào)制信號(hào)發(fā)送出去。信號(hào)在傳輸過(guò)程中會(huì)受到噪聲的影響，通道模型為信號(hào)添加高斯白噪聲信號(hào)（星地傳輸為高斯白噪聲信道），如圖6所示。

圖6 通道模型Fig.6 Channel model diagram

接收到的信號(hào)與本地自由振蕩器的輸出進(jìn)行混頻濾波后，使用比特環(huán)提供的時(shí)鐘進(jìn)行采樣、量化，如圖7所示。根據(jù)比特環(huán)的定時(shí)誤差檢測(cè)算法，比特環(huán)的仿真模型如圖8所示。

經(jīng)中頻采樣得到的I，Q兩路數(shù)據(jù)，在進(jìn)入載波環(huán)之前由于相差與頻差尚未消除，還不是最終的解調(diào)數(shù)據(jù)。載波環(huán)的功能就是利用I，Q兩路數(shù)據(jù)的頻差、相差信息，經(jīng)過(guò)一系列的操作來(lái)消除頻差和相差并得到正確的解調(diào)數(shù)據(jù)。具體而言，兩路數(shù)據(jù)首先進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變換，然后通過(guò)差頻檢測(cè)提取出一個(gè)誤差信號(hào)，此信號(hào)再經(jīng)過(guò)環(huán)路濾波器來(lái)提供正弦、余弦查找表的地址。這樣循環(huán)往復(fù)，帶有頻差的數(shù)據(jù)最終被還原為真實(shí)的發(fā)送數(shù)據(jù)。載波環(huán)及載波鎖定的模型圖如圖9～10所示。

圖7 正交變換、采樣、量化模型圖Fig.7 Orthogonal transform、sampling、quantization model diagram

圖8 比特環(huán)模型圖Fig.8 Bit loop model diagram

2）仿真結(jié)果

為便于Simulink對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行仿真，仿真載波與真實(shí)載波頻率相同，均為70 MHz，碼速率為1.4 Kbps，信噪比為3 dB，采樣時(shí)鐘為16 MHz；載波變化率使用線性模型，變化率為150 Hz/s，時(shí)鐘鎖定仿真結(jié)果如圖11所示，載波鎖定如圖12所示。

圖13是大信噪比下開(kāi)環(huán)時(shí)鑒頻器和鑒相器的輸出曲線，可以看出來(lái)鑒頻器的輸出是線性變化的，而鑒相器的輸出是周期折疊的，并且鑒相器輸出的折疊周期隨著頻率的增加而變短。

閉環(huán)測(cè)試以后，圖14給出了時(shí)間從0～10 s內(nèi)環(huán)路跟蹤的輸出，仿真時(shí)信噪比為3 dB。從仿真分析結(jié)果可知，在環(huán)路跟蹤初始階段，二階鎖頻環(huán)路（Frequency Locked Loop，F(xiàn)LL）占據(jù)主導(dǎo)作用，然后FLL趨于平緩，三階鎖相環(huán)（Phase Locked Loop，PLL）占據(jù)主導(dǎo)地位。圖14（b）中給出了穩(wěn)定后環(huán)路輸出與實(shí)際載波變化值的對(duì)比，圖中環(huán)路輸出的值能夠跟上載波掃描的變化，但是由于噪聲的影響，環(huán)路存在著一定的跟蹤誤差。

圖9 載波環(huán)的模型圖Fig.9 Carrier loop model diagram

圖10 載波鎖定指示模型Fig.10 Carrier lock indicator model diagram

圖15中是多普勒變化率為150 Hz/s，信噪比為3 dB時(shí)載波環(huán)跟蹤出來(lái)的星座圖。從圖15仿真結(jié)果可以看出，二階鎖頻環(huán)加三階鎖相環(huán)可以跟蹤150 Hz/s的載波掃描速率。

為了保證返向鏈路的接收性能，除對(duì)月解調(diào)器在調(diào)試及環(huán)境試驗(yàn)過(guò)程中測(cè)試高低溫下的返向掃描捕獲情況，中繼通信分系統(tǒng)還增加了整個(gè)返向鏈路的高低溫老煉試驗(yàn)，性能正常，并且在整星下也通過(guò)了環(huán)境試驗(yàn)考核，兩器一星中繼通信鏈路測(cè)試，入軌后還與地面的著陸器和巡視器進(jìn)行了中繼通信鏈路驗(yàn)證，結(jié)果表明中繼通信返向鏈路性能穩(wěn)定，該難點(diǎn)問(wèn)題得到有效解決。

圖11 時(shí)鐘鎖定示意圖Fig.11 Clock lock simulation diagram

圖13 開(kāi)環(huán)鑒頻器和鑒相器輸出圖Fig.13 Output diagram of open-loop frequency discriminator and phase discriminator

圖14 載波環(huán)環(huán)路濾波器輸出Fig.14 Output diagram of carrier loop filter

圖15 載波跟蹤前后BPSK星座圖Fig.15 BPSK constellation before and after carrier tracking

4 結(jié) 論

中繼通信分系統(tǒng)是中繼星實(shí)現(xiàn)中繼通信任務(wù)的核心分系統(tǒng)。該分系統(tǒng)經(jīng)歷方案論證、詳細(xì)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、測(cè)試、環(huán)境試驗(yàn)、大系統(tǒng)聯(lián)試以及最終的在軌飛行測(cè)試，各項(xiàng)功能和性能得到了充分驗(yàn)證，技術(shù)指標(biāo)能夠滿足任務(wù)要求，具備了為“嫦娥4號(hào)”著陸器和巡視器提供中繼通信支持的能力。