现代微小卫星技术及发展趋势_詹亚锋现代微小卫星技术及发展趋势詹亚锋,马正新,曹志刚(清华大学电子工程系微波与数字通信国家重点实验室,北京101084)摘要:微小卫星以其独特的魅力,已经引起了人们越来越多的关注.本文结合当前微小卫星的研究现状,分析了微小卫星的技术特点,并结合它的特点,提出了微小卫星的设计对策.最后对微小卫星的发展趋势,提出了一点看法.关键词:微小卫星;多功能体系;微机电;卫星组网中图分类号:TN927+.2文献标识码:A文章编号:0373-2112(2000)07-0102-05TechnologyofModernMicroSatelliteandItsDevelopmentDirectionZHANYa-feng,MAZheng-xin,CAOZhi-gang(StakeKeyLab.onMicrowave&DigitalCommunications,ElectronicEngineeringDepartment,TsinghuaUniversity,Beijing101084,China)Abstract:MicroSatellitehasattractedpeople'sinterestsbecauseofitsparticularfascination.Thispaperanalyzesthetechnicalcharactersofmicrosatelliteaccordingtoitspresentresearchsituationandsummariessomedesignstrategiesbasedonitscharacters.Attheend,someviewpointsfordevelopmentdirectionofmicrosatellitearepresented.Keywords:micro-satellite;multifunctionalstructures;MEMS(microelectronicmechanicalsystem);satellitenetwork1现代微小卫星简介自前苏联1957年10月4日发射了第一颗人造地球卫星Sputnik以来,卫星得到了广泛的应用,其家族也变得越来越庞大.卫星有多种分类方法,按照星体重量的不同,可以分为如下几种(表1).纵观这40多年的历史,可以清楚地发现卫星的发展经历了从小卫星到大型卫星又到小卫星的道路.受技术的限制,人类发射的第一颗卫星属于微小卫星的范畴,其重量表1卫星的分类大卫星>1010kg中型卫星500～1010kg小卫星101～500kg微小卫星10～101kg纳卫星1～10kg皮卫星0.1～1kg飞卫星1010kg中型卫星500～1010kg小卫星101～500kg微小卫星10～101kg纳卫星1～10kg皮卫星0.1～1kg飞卫星<0.1kg只有50kg,功能也极其简单.后来随着技术的不断发展,人们的需求也日益多样化,卫星的功能也变得越来越复杂.于是它的体积慢慢扩大,重量逐步增加,造价越来越昂贵,承担的风险也越来越大.此时人们又逐步把目光投向了小型卫星.因为小型卫星有如下一些主要特点:重量轻、体积小、成本低、研制周期短、轨道低、发射容易、生存能力强、风险小,还有一点就是它的技术含量相当高.正是由于这些特点,微小卫星已经受到了各方面特别是经费有限而技术力量雄厚的大学的广泛关注,并得到了迅速发展.国外的许多大学已经研制并发射了自己的微小卫星,如英国的Surrey大学等.国内若干所主要大学也正在加入这一个行列.2微小卫星的技术特点微小卫星虽然有许多与众不同的特点,但却是“麻雀虽小,五脏俱全”.和一般卫星类似,它包括如下几个部分:有效载荷、控制、电源、结构、推进和测控等[1].在传统卫星技术的基础上,随着微机械、集成电路技术的发展,这些部分必将获得突破性进展.下面结合这几个部分讨论一下微小卫星的技术特点.2.1有效载荷微小卫星上的有效载荷随卫星的功能不同而有一定的差别,但都离不开通信模块.通信模块一般包括天线和转发器.天线按功能可以分为接收天线、发射天线、遥测遥控天线和用于星际通信的专用天线等.目前转发器几乎都是采用弯管式转发器,它对上行信号是透明的,只是做了简单的低噪声放大、变频和功率放大等处理后就直接由发射天线向地面发送.如果采取星上再生处理技术,就可以大大提高系统的通信质量.所谓星上再生处理技术,就是转发器对收到的上行信号进行信道分离、解调再生、信道译码等处理,从而恢复出地面的基带信号,并根据目的地址进行星上交换,然后进行信道编码、调制、信道合成等处理,把信号调整到对应下行目的地波束的相应信道上.这样处理之后可以获得如下几点好处:通过对数字信号的解调再生、信道的编译码,避免上下行噪声积累;采用多个点波束,每一个收稿日期:11019-07-14;修订日期:2000-02-12基金项目:国家自然科学基金(No.69773022)资助项目第7期2000年7月电子学报ACTAELECTRONICASINICAVol.28No.7July2000
