表 5.1 旋转器型号对比 53

表 6.1 三款收发信机参数对比 56

表 6.2 几种常用TNC对比 57

 1 引言

卫星地面站是卫星通信系统的重要组成部分。地面站的基本作用是向卫星发射上行指令，接收卫星遥测数据或是其它地面站经卫星转发来的信号[1]。不同用途、不同频段的地面站略有差异，但基本设施相同。通过学习国内外CubeSat卫星地面站的建设经验、请教中国业余无线电爱好者，初步确定地面站的建设方案，基于卫星工作频段是VHF/UHF，系统主要功能是完成LEO立方星在可视范围内测控信号的发射和遥测信号的接收，完成控制指令的上传和下行数据的解调，因此天线采用圆极化八木天线形式，天线传动机构采用方位、俯仰型式，信道设备采用业余无线电设备通信。

1.1 课题研究的背景

1.1.1  立方体纳卫星

立方体纳卫星[2~7]又称为CubeSat，始于1999年美国加州理工学院与斯坦福大学的一项科学研究项目，它使CubeSat成为超微型卫星的通用标准。其外形为边长10cm的立方体，输出功率相当于普通手机。根据任务的需要，也可将CubeSat扩展为双单元、三单元。在过去的几年中，随着微电子机械系统的迅猛发展，CubeSat项目取得了很大的成功，全球至少有60所大学和研究院所参与CubeSat卫星技术的研究，包括加拿大（CANX1），日本（XI-IV），丹麦（DTUSat），荷兰（AAUSat）和美国（NarcisSat），目前有250颗立方体纳卫星即将发射入轨。     

图 1.1 AAUSat一单元立方星       图 1.2 Delft大学三单元立方星

最早研制的CubeSat于2003年6月30日在俄罗斯的普列谢茨克发射，由EUROCKOT提供发射发射服务，并被送入太阳同步轨道，包括丹麦艾尔堡大学AAUSat（如图1.1）和DTUSat小卫星，荷兰Delft大学制造的Delfi-n3Xt三单元立方星（如图1.2），日本研制的XI-IV和CUTE-1小卫星，加拿大研制的X-1小卫星和美国的QuakeSat小卫星。此后平均每年发射10颗立方星，到2011年底已经发射了近70颗，其中既有以大学在校学生为主体设计的试验卫星，也有波音公司这样的国际一流宇航公司设计、制造的试验卫星。

立方体纳卫星因其体积和功耗有限，功能比较单一，但是如果开发出标准的纳卫星平台，在其基础上装载不同的有效载荷，再加上“一箭多星”的发射特点，可以满足不同的飞行任务需要[8]。目前这一思路正被国内外研究者广泛应用，都在致力于卫星平台的研究，美国NASA 正在开发的自动操作、微型遥感器和结构紧凑的小推力推进系统等,力争卫星微型化[9],使立方体纳卫星在太空发挥其更大的价值。

1.1.2  欧盟第七框架QB50项目

QB50项目[10]是由比利时冯卡门流体力学研究所牵头，欧盟第七框架出资，利用全球50颗立方体纳卫星在轨、多点、长时间探测地球低热层大气组成的科学研究项目。冯卡门流体力学研究所负责QB50项目组织协调，科学实验任务设计，卫星发射和测控管理等。所有50颗立方星计划于2015年4~6月之间由我国长征系列运载火箭发射入轨。

用于大气探测的是40颗双单元卫星，尺寸10×10×20cm，包括平台单元和载荷单元。平台单元实现卫星平台功能，包括姿态确定与控制、电源、通信、数据综合、结构和热控，实现飞行任务所需要的三轴稳定控制，载荷数据采集，遥测数据采集，通信上下行等。载荷单元装载低热层探测所需的各类传感器，由QB50项目组选定，包括氧探测器FIPEX、多针朗缪尔探针、离子质谱仪、中子质谱仪、激光反射器和温度传感器。另外的10颗二单元或三单元立方星将进行在轨演示验证和卫星再入大气层试验。在轨演示验证的技术包括：2U/3U模块化分离机构在轨测试、太阳帆技术、大气层再入技术、利用阻力帆和电动缆绳使卫星变轨并坠落技术等。源[自[优尔^`论`文]网·www.youerw.com/