静止轨道自旋稳定卫星的最大特点是需要使用消旋电动机才能使天线对地定向,所有的射频通道必须经过消旋电动机的、直径为52 mm的空心轴传输,因此微波旋转关节是卫星的重要部件。由于卫星天线具有三个频段,因此旋转关节需要有三个通路,相应的C频段天线、S频段天线和UHF频段天线,通过旋转关节与舱内设备连接。
由于卫星姿态精度和稳定度要求较高,对天线系统增加了消旋时的旋转精度、横向惯量差与旋转时动不平衡量等技术指标。
风云二号卫星的自身特点使天线不仅要满足测控、数据传输方面的电性能要求,而且要满足整星姿态控制对天线的要求,这就为天线的设计提出了较多的约束条件,不能仅以满足天线的电性能指标为前提,而必须进行综合的考虑和设计,天线指标与整星指标、天线方案的关系如表11-2所示。
表11-2 天线指标与整星指标、天线方案的关系
天线系统主要性能指标如下:
(1)工作频率范围
UHF频段上行频率范围为401~403 MHz。
S频段上行频率范围为2 042~2 060 MHz,下行频率范围为1 670~1 712 MHz。
C频段上行频率范围为5 925~5 970 MHz,下行频率范围为4 165~4 200 MHz。
(2)天线波束
用卫星坐标,星下点为x轴正方向,即
UHF频段天线的圆锥波束
S频段天线的圆锥波束
C频段天线的环形波束
(3)极化方式和轴比
UHF频段天线的右旋圆极化≤3 dB(波束角内)。
S频段天线的垂直线极化≥25 dB(波束角内)。
C频段天线的上行频率范围为右旋圆极化≤5 dB(θ=90°±30°内),下行频率范围为左旋圆极化≤5 dB(θ=90°±30°内)。
(4)系统输入驻波比
UHF频段通道≤1.5。
S频段通道≤1.5。
C频段通道≤1.65。
(5)净增益
UHF频段通道的上行频率范围内波束峰值≥10 dBi,波束边缘(±9.2°)≥9.5 dBi。
S频段通道的上行频率范围内波束峰值≥17 dBi,波束边缘(±9.2°)≥14 dBi;下行频率范围内波束峰值≥17.5 dBi,波束边缘(±9.2°)≥14.5 dBi。
C频段通道的上行频率范围内波束边缘(±30°)≥-4.5 dBi,下行频率范围内波束边缘(±30°)≥-4.0 dBi。
(6)通道间隔离度(www.xing528.com)
S下行频段和UHF频段之间隔离度≥50 dB。
S频段和C频段之间隔离度≥50 dB。
C频段和UHF频段之间隔离度≥48 dB。
C频段上下行通道之间隔离度≥40 dB。
(7)功率容量
S频段通道≥30 W。
C频段通道≥10 W。
(8)消旋时各通道插损起伏
UHF频段通道≤0.1 dB。
S频段通道≤0.1 dB。
C频段通道≤0.1 dB。
(9)重量
消旋部分重量<10 kg。
自旋部分重量<2.5 kg。
(10)消旋部分质量特性
质心位置:x=(0±0.3)mm,y=(0±0.3)mm,z≤165 mm。
横向主惯量差:|ITmax-ITmin|<0.72 kg·m2。
动不平衡量:在转速100转/分(有风阻)时的测量值不超过0.034kg·m2。
(11)安装精度要求
旋转关节上支座在距对接法兰面(155±5)mm处径跳不大于0.02 mm。
全向天线径跳量不大于1.0 mm。
抛物面机械轴(馈源管)与螺旋机械轴(中心杆)间平行度不大于1 mm。
上两轴与卫星赤道面平行度不大于1 mm(相对承力锥筒底平面)。
(12)天线系统热控温度范围
-180℃~+100℃。
(13)天线系统可靠性分配指标
优于0.999(4年末期)。
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