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| 內容簡介： |
通信卫星综合测试是通信卫星各分系统通过设备级、分系统级和分系统间联试、总装到卫星本体以后，在统一供配电条件下开展的电性能和功能检查，是通信卫星出厂前的总检查，对保证卫星满足设计要求起到至关重要的作用。《通信卫星综合测试技术》以东方红四号平台通信卫星的综合测试为背景，将经典的测试原理与具有通信卫星特色的综合测试实践相结合，全面系统地介绍了通信卫星领域的测试方法、测试系统、测试实施流程以及测试过程控制技术，同时涵盖了测试领域的新技术、新系统，兼顾了理论完整性、工程实践先进性和实用性，从各个层面和角度展现了目前我国通信卫星综合测试技术的发展水平和技术趋势。书中内容是作者周志成、李砥擎多年以来研究成果和实践经验的总结，涉及的基本原理和方法也适用于其他应用卫星的综合测试。
本书既可以作为科研人员和工程技术人员的参考书，也可以作为相关专业的研究生教材。
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| 目錄：
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序一
序二
序三
前言
第1章 绪论
1.1 通信卫星的基本构成
1.2 通信卫星研制阶段与研制技术流程
1.3 综合测试的基本任务
1.3.1 测试设计
1.3.2 测试实施
1.4 综合测试的发展历程
1.4.1 分散式体制
1.4.2 集中管理式体制
1.4.3 分级管理式体制
参考文献
第2章 通信卫星综合测试基础
2.1 综合测试常用术语
2.2 综合测试原理
2.2.1 系统测试的基本概念
2.2.2 综合测试的接口
2.2.3 综合测试的流程
2.2.4 测试环路的选择
2.3 测试数据的获取和处理方法
2.3.1 卫星的遥测链路
2.3.2 卫星的遥控链路
2.3.3 卫星的遥测数据处理方法
2.3.4 测试不确定度分析
参考文献
第3章 通信卫星系统的组成
3.1 供配电分系统
3.1.1 供配电分系统的功能
3.1.2 供配电分系统的基本组成
3.2 测控分系统
3.2.1 测控分系统的功能
3.2.2 测控分系统的基本组成
3.3 控制分系统
3.3.1 控制分系统的功能
3.3.2 控制分系统的基本组成
3.4 推进分系统
3.4.1 双组元统一推进系统
3.4.2 电推进分系统
3.5 数管分系统
3.5.1 数管分系统的功能
3.5.2 数管分系统的基本组成
3.6 热控分系统
3.6.1 热控分系统的功能
3.6.2 热控分系统的基本组成
3.7 转发器分系统
3.7.1 转发器分系统的功能
3.7.2 转发器分系统的基本组成
3.8 天线分系统
3.8.1 天线分系统的功能
3.8.2 天线分系统的基本组成
3.9 综合电子分系统
3.9.1 综合电子分系统的功能
3.9.2 综合电子分系统的基本组成
参考文献
第4章 通信卫星综合测试方法
4.1 接口测试方法
4.1.1 静态接口测试方法
4.1.2 动态接口测试方法
4.1.3 其他低频接口测试方法
4.2 典型功能测试方法
4.2.1 蓄电池组充放电功能测试方法
4.2.2 火工品管理器程控功能测试方法
4.2.3 PCU分流调节稳压功能测试方法
4.2.4 热控自动控温功能测试方法
4.2.5 陀螺常值漂移测试方法
4.2.6 陀螺极性测试方法
4.2.7 陀螺滑行时间测试方法
4.2.8 小太模测试方法
4.2.9 小地模测试方法
4.2.10 静态星模测试方法
4.3 性能测试方法
4.3.1 AGC曲线测试方法
4.3.2 频差曲线测试方法
4.3.3 遥控灵敏度测试方法
4.3.4 动态范围测试方法
4.3.5 信标频谱纯度测试方法
4.3.6 遥测调制度测试方法
4.3.7 信标频率、频率稳定度及频率精度测试方法
4.3.8 输出功率测试方法
4.3.9 测距音转发调制度测试方法
4.3.10 距离零值测试方法
4.3.11 输入输出特性测试方法
4.3.12 带内幅频响应、增益平坦度增益斜率测试方法
4.3.13 转发器增益电平控制特性测试方法
4.3.14 带外抑制测试方法
4.3.15 输出功率稳定度测试方法
4.3.16 输出噪声频谱测试方法
4.3.17 杂波特性测试方法
4.3.18 三阶互调测试方法
4.3.19 群时延时延稳定度测试方法
4.3.20 AMPM变换系数测试方法
4.3.21 转换频率精度转换频率稳定度测试方法
4.3.22 相位噪声测试方法
4.3.23 噪声系数测试方法
参考文献
第5章 通信卫星综合测试系统
5.1 综合测试系统的组成
5.2 总控设备
5.2.1 设备的功能
5.2.2 设备的组成
5.2.3 测试软件
5.3 供配电专用测试设备
5.3.1 测试项目简介
5.3.2 测试设备的组成
5.3.3 测试软件
5.4 测控专用测试设备
5.4.1 测试项目简介
5.4.2 测试设备的组成
5.4.3 测试软件
5.5 控制推进专用测试设备
5.5.1 测试项目简介
5.5.2 测试设备的组成
5.5.3 测试软件
5.6 数管专用测试设备
5.6.1 测试项目简介
5.6.2 测试设备的组成
5.6.3 测试软件
5.7 热控专用测试设备
5.7.1 测试项目简介
5.7.2 测试设备的组成
5.7.3 测试软件
5.8 转发器专用测试设备
5.8.1 测试项目简介
5.8.2 测试设备的组成
5.8.3 测试软件
5.9 天线专用测试设备
5.9.1 测试项目简介
5.9.2 测试设备的组成
5.9.3 测试软件
5.10 综合电子专用测试设备
5.10.1 测试项目简介
5.10.2 测试设备的组成
5.10.3 测试软件
第6章 通信卫星综合测试实施
6.1 综合测试技术流程
6.2 总装厂测试
6.2.1 卫星技术状态
6.2.2 测试目的
6.2.3 试验场地及环境
6.2.4 试验设备
6.2.5 测试实施
6.3 力学环境试验
6.3.1 卫星技术状态
6.3.2 试验目的
6.3.3 试验场地及环境
6.3.4 试验设备
6.3.5 测试实施
6.4 热真空环境试验
6.4.1 卫星技术状态
6.4.2 试验目的
6.4.3 试验场地及环境
6.4.4 试验设备
6.4.5 测试实施
6.5 紧缩场测试
6.5.1 卫星技术状态
6.5.2 试验目的
6.5.3 试验场地及环境
6.5.4 试验设备
6.5.5 测试实施
6.6 发射场测试
6.6.1 卫星技术状态
6.6.2 试验目的
6.6.3 试验场地及环境
6.6.4 试验设备
6.6.5 测试实施
参考文献
第7章 综合测试质量控制技术
7.1 质量控制目标
7.2 质量控制组织
7.3 质量控制流程
7.3.1 方案设计
7.3.2 设备研制
7.3.3 测试实施
7.3.4 测试总结
7.4 质量控制方法
7.4.1 技术状态控制
7.4.2 数据包管理
7.4.3 测试覆盖性控制
7.4.4 关键过程控制
7.4.5 质量评审
7.4.6 不合格控制
7.4.7 地面测试设备质量控制
7.4.8 地面软件质量控制
第8章 综合测试技术发展趋势
8.1 一体化集成测试技术
8.2 合成化仪器技术
8.3 星载自主测试技术
8.4 虚拟测试技术
8.5 人工智能技术
参考文献
附录 缩略语对照表
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第1章绪论
通信卫星是用作无线电通信中继站的人造地球卫星，它通过转发无线电通信信号，实现地面通信站与通信站之间、通信站与卫星之间的通信。按照用途的不同，通信卫星可以大致划分为电视广播卫星、固定通信卫星、移动通信卫星、海事通信卫星、数据中继卫星等。按照卫星轨道的不同，可以划分为地球静止轨道卫星、大椭圆轨道通信卫星、中轨道通信卫星和低轨道通信卫星。其中，地球静止轨道通信卫星由于轨道周期与地球自转周期一致，卫星与地面通信站的相对位置保持不变，可以提供全天候、高质量的通信服务而被广泛应用。
通信卫星综合测试是卫星研制流程中不可缺少的重要环节。卫星各分系统通过设备级、分系统级及分系统间联试合格后，总装集成在卫星本体上，在统一供配电条件下，对卫星规定的电性能和功能做全面的检测，对各分系统之间电气接口的匹配性和兼容性进行综合检查，通常称为综合测试。本书所述的综合测试指通信卫星系统级电性能测试，是对卫星总装集成后的测试。
综合测试是保证卫星可靠性的必要手段，从各部件总装后到发射前的各个阶段，均需要进行全面完整的电性能测试，以检验卫星各分系统的性能、功能和接口的匹配性，验证各分系统性能的兼容性以及工作的正确性和协调性。通过各阶段的综合测试工作，可以充分暴露卫星的设计和生产缺陷，确保卫星的研制质量。
随着对航天产品需求的增加，我国航天事业飞速发展，通信卫星功能越来越强大，系统越来越复杂，测试需求日趋多样化和复杂化，对综合测试提出了更多、更高的要求。随着科学技术的迅猛发展，故障诊断技术、并行测试技术也为通信卫星综合测试技术的发展带来了新的挑战和机遇。
1.1通信卫星的基本构成
通信卫星的组成一般分为卫星平台和有效载荷两大部分，卫星平台是指用于保障卫星工作寿命期间能正常工作的所有分系统。有效载荷是用于直接完成特定卫星任务的系统，有效载荷种类随着用户要求的不同而异。通信卫星的有效载荷系统一般由转发器和天线等分系统组成。
目前我国通信卫星的平台主要包括东方红三号卫星平台、东方红四号卫星平台等，一般包括结构分系统、供配电分系统、测控（telemetry，command and ranging，TCR）分系统、数管分系统、控制分系统、推进分系统、热控分系统、电推进分系统和综合电子分系统等。平台各分系统可根据卫星的任务需求适当增减，本节主要以东方红四号卫星平台为对象对通信卫星平台的基本构成进行描述。
结构分系统的主要任务是为星载各分系统提供合理的支撑和布局，保证卫星的正常工作。星体主结构由平台结构、通信舱结构以及东板、西板组成，其中平台结构分为推进舱和服务舱，如图1.1所示。
图1.1某通信卫星的结构示意图
供配电分系统由发电装置、储能装置及配电系统组成，主要任务是负责在卫星各个飞行阶段，包括主动段、转移轨道及同步轨道寿命期间为卫星负载供电。
测控分系统由跟踪子系统、遥控（telecommand，TC）子系统、遥测telemetry，TM子系统组成，主要任务是在卫星寿命期间内，实现测距转发、遥控指令接收分发、遥测数据采集下传等任务，实现对卫星的测轨、监视与控制。
数管分系统是卫星数据信息管理的分系统，由星载计算机on board computer，OBC、测控单元及数据总线组成，主要任务是采用星载计算机将卫星的遥测信息、遥控指令和数据、自主控制和管理等功能进行综合性的管理和利用，同时完成对供配电分系统、控制分系统和热控分系统的自主监控。
控制分系统是卫星姿态、轨道控制的中枢，由姿态敏感器、控制计算机及执行机构组成，主要任务是完成卫星从星箭分离到定点位置的轨道机动，完成卫星转移轨道及同步轨道全部寿命期间的姿态控制，为有效载荷创造和保障其应用所需的空间相对位置和指向。
推进分系统是卫星轨道和姿态控制分系统的质量排出型执行机构，由系统线路、双组元推力器、变轨发动机、推进剂贮箱、高压氦气瓶以及各种控制阀门和管路组成，主要任务是与控制分系统配合，为卫星提供变轨、同步轨道定点捕获、位置保持和姿态调整等机动所需的动力。推进分系统的性能、可靠性和寿命对卫星执行任务的总体性能具有重要的影响。
热控分系统由热管、电加热器、加热控制器、热控涂层等组成，主要任务是控制卫星内部及外部的热交换过程，满足星上各分系统对热环境的要求，确保在卫星全寿命期间星上仪器、设备以及星体本身构件的温度都处在要求的范围之内。
转发器分系统的主要任务是负责将天线分系统收到的信源地面通信站信号进行处理、放大，再送回天线分系统，发回目的地地面通信站。由于卫星通信的远距离特点，电波的路径损耗很大，所以转发器的增益必须非常高，而且总是高灵敏接收、大功率发射。
天线分系统是通信卫星有效载荷的重要组成部分之一，主要任务是接受上行链路信号和发射下行链路信号。
1.2通信卫星研制阶段与研制技术流程
通信卫星研制是一项庞大和复杂的系统工程，在介绍通信卫星综合测试技术之前，有必要对通信卫星研制阶段和研制技术流程作一个概要的介绍。
通信卫星的研制阶段一般可以划分为方案可行性论证阶段、方案设计阶段、初样产品研制阶段、正样产品研制阶段、发射与在轨测试阶段。
各个阶段的任务是不同的。方案可行性论证阶段主要完成可行性方案论证、大系统接口协调、方案优选、卫星基本构型设计、关键技术攻关等。方案设计阶段主要确定系统方案、分系统方案和技术指标等。初样产品研制阶段主要完成系统和分系统初样设计、初样产品生产、完成各级试验、完成关键设计评审。正样产品研制阶段主要完成系统和分系统正样设计、正样产品生产、完成各级试验、完成发射实施和在轨测试及应用维护。
通信卫星研制技术流程是通信卫星研制中所有重要技术工作项目的罗列和程序化。在整个卫星的研制技术流程中，卫星总体方案设计阶段必须同时考虑整星综合测试的实施方案，因为卫星与地面综合测试系统之间存在着方案和接口上的联系，二者同步进行便于后期卫星总装后顺利开展综合测试工作。图1.2反映了某卫星正样产品研制阶段的主要技术流程与综合测试研制阶段的主要技术流程如何并行开展工作。
图1.2某卫星正样产品研制阶段的主要技术流程与 [JZ]综合测试研制阶段的主要技术流程并行开展
1.3综合测试的基本任务
通信卫星综合测试即整星级电性能测试，其基本任务是对所研制的通信卫星电气功能和性能指标的测试、组织和实施，包括以下方面：
（1）综合测试方案的制定。
（2）综合测试设备的研制和应用。
（3）综合测试文件的编制与管理。
（4）综合测试过程的实施。
（5）综合测试故障的处理。
以上基本任务可以划分为测试设计和测试实施两大类。
1.3.1测试设计
完成综合测试工作，测试设计是实施的依据和基础。测试设计工作在卫星方案设计阶段测试需求的提出后应该开展起来，与卫星的研制工作同步进行。从实际的工程角度出发，目前综合测试的设计工作范畴主要包括以下几个方面：
（1）卫星综合测试方案的制定（包括对测试任务的需求分析）。
（2）卫星综合测试设备的研制与系统构建。
（3）测试用例的设计（包括测试项目的设计、测试方法的设计等）。
总体设计、测试设计、测试实施间的流程关系及工作范畴如图1.3所示。可以看出，测试设计在整个综合测试工作中占有相当重要的地位。完成好测试设计工作对于后续测试系统的构建、测试项目的顺利实施起着关键性的作用。
图1.3综合测试设计与实施工作框图
在测试设计工作中，整星综合测试方案是其他设计工作的依据，为分系统测试方案的制定确定测试原则和测试方法，为综合测试设备的研制提供依据。
以下主要讲述如何进行综合测试方案的设计与制定。
1.卫星综合测试方案的制定
1）考虑的因素
卫星综合测试方案的制定主要考虑以下四个因素：
（1）卫星研制对综合测试的要求。
卫星综合测试有别于分系统测试，测试的侧重点在于检验卫星各分系统的性能、功能和接口的匹配性，验证各分系统性能的兼容性以及工作的正确性和协调性。在整星测试时需要对各分系统的哪些主要性能参数作检测，要在方案设计阶段视卫星的特点和要求而定，明确卫星的测试点。
（2）卫星在测试时所处的状态。
卫星综合测试一般分为总装厂测试、大型环境试验和发射场测试。总装厂测试是指卫星在总装测试大厅中进行的功能、性能测试和在电磁兼容试验室进行的电磁兼容性（electromagnetic compatibicity，EMC）试验。大型环境试验是指卫星在大型热真空试验罐中进行热真空环境模拟试验，或卫星在振动台上进行力学环境模拟试验。发射场测试是将卫星运抵发射场后，直至卫星发射前对卫星所进行的各项测试。卫星综合测试方案将受到卫星状态的影响，即卫星在总装厂测试或环境试验时的状态，例如热真空环境模拟试验的综合测试方案必然和总装厂测试的综合测试方案有很大的不同。
（3）卫星结构布局和运载火箭。
卫星结构布局应考虑在各种状态下便于卫星测试、便于卫星各种插头的插拔，以免造成不必要的装卸。同时卫星综合测试方案设计阶段常常由于测试点的设置，对结构布局提出某些要求，如打开一个测试窗口。
卫星在发射塔架上通过射频radio frequency，RF无线通道进行检测，运载火箭整流罩应开一个透波检测窗口。此外，卫星在发射塔架的测试需要通过运载火箭的脱落电连接器进行，这都需要与运载火箭的设计方进行协调。
（4）卫星总体电路设计、供配电分系统设计、测控及数管分系统设计。
卫星综合测试方案与整星电缆网设计和供电控制分配单元（星上配电器）设计关系密切。地面综合测试设备应具有供电、供电控制及检测的功能，同时也对星上电源进行监测，利用星上电源系统的供电状态进行测试。星上电源系统以及总体电路设计需考虑到上述要求。
测控分系统、数管分系统是卫星地面测试时数据获取、指令控制的重要手段，在进行分系统设计时也应考虑综合测试的需求。
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