【摘要】：隨著空間科學(xué)與應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展,衛(wèi)星所承載的功能越來(lái)越多,所需傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也在迅速增長(zhǎng)。數(shù)據(jù)量的增長(zhǎng)必然導(dǎo)致航天器內(nèi)部數(shù)據(jù)線纜的增加,給星上載荷以及線纜的布局增加難度。航天器內(nèi)部采用無(wú)線通信取代有線通信有助于降低航天器的重量以及發(fā)射成本,同時(shí)還可以更加靈活地布置航天器子系統(tǒng)。然而,航天器內(nèi)部金屬密閉的空間構(gòu)成強(qiáng)多徑傳播環(huán)境,使傳統(tǒng)窄帶通信系統(tǒng)性能惡化。超寬帶(UWB)無(wú)線通信技術(shù)相對(duì)傳統(tǒng)窄帶技術(shù)具有帶寬寬、數(shù)據(jù)速率高、抗多徑能力強(qiáng)、功耗低、對(duì)其他設(shè)備干擾小等諸多優(yōu)點(diǎn),非常適合于衛(wèi)星艙內(nèi)狹小密閉空間高速率通信,在航天領(lǐng)域擁有廣闊的應(yīng)用前景。本文主要研究超寬帶技術(shù)在航天器內(nèi)部無(wú)線互聯(lián)應(yīng)用,主要內(nèi)容如下:首先介紹了課題的研究背景以及目前航天器內(nèi)部有效載荷無(wú)線互聯(lián)研究的發(fā)展?fàn)顩r,分析了國(guó)內(nèi)外研究的差距,闡述了開(kāi)展航天器內(nèi)部超寬帶無(wú)線互聯(lián)研究工作的重要意義。其次探究了航天器內(nèi)無(wú)線信道的特點(diǎn)。論文采用電磁信道仿真軟件Wireless InSite對(duì)小型航天器的3D模型進(jìn)行電磁場(chǎng)仿真,探究了航天器內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)于信道特性的影響,并得到相關(guān)的信道特征參數(shù)。然后詳細(xì)介紹了超寬帶無(wú)線通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程。通過(guò)選擇超寬帶無(wú)線收發(fā)芯片DW1000,搭配STM32F105RC控制芯片,搭建了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的硬件平臺(tái);通過(guò)編寫(xiě)上位機(jī)軟件對(duì)硬件平臺(tái)進(jìn)行控制,實(shí)現(xiàn)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的通信功能,并在小型航天器模型內(nèi)部進(jìn)行實(shí)際通信測(cè)試,驗(yàn)證了超寬帶無(wú)線通信在航天器內(nèi)部應(yīng)用的可行性與可靠性。最后介紹了基于非線性傳輸線的皮秒級(jí)脈沖壓縮電路的設(shè)計(jì)過(guò)程。分析了非線性傳輸線對(duì)脈沖邊沿壓縮的原理,重點(diǎn)探究了電路參數(shù)與輸出脈沖參數(shù)之間的關(guān)系,并對(duì)脈沖壓縮電路的性能進(jìn)行測(cè)試,為實(shí)現(xiàn)航天器內(nèi)高碼率的超寬帶無(wú)線通信提供技術(shù)支撐。
【圖文】：

圖 1.3 NASA 無(wú)線體域網(wǎng)應(yīng)Figure 1.3 NASA's wireless body area net在星上無(wú)線互聯(lián)技術(shù)的研究起步同樣（INTA）便將光無(wú)線技術(shù)應(yīng)用到飛行種射頻無(wú)線技術(shù)做了大量的研究與地研發(fā)了通用射頻無(wú)線傳感器獲取系車(chē)模型內(nèi)部進(jìn)行射頻 UWB 信道響應(yīng)加無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性、可靠性與實(shí)時(shí)

圖 1.3 NASA 無(wú)線體域網(wǎng)應(yīng)用于宇航服re 1.3 NASA's wireless body area network is used in spac上無(wú)線互聯(lián)技術(shù)的研究起步同樣很早[7]。2001 年TA）便將光無(wú)線技術(shù)應(yīng)用到飛行器內(nèi)部。隨著射頻無(wú)線技術(shù)做了大量的研究與地面試驗(yàn)，，并且有了通用射頻無(wú)線傳感器獲取系統(tǒng)，用于空間以及型內(nèi)部進(jìn)行射頻 UWB 信道響應(yīng)實(shí)驗(yàn)[8]。近年來(lái)線網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性、可靠性與實(shí)時(shí)性，規(guī)劃理想的
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TN925;V443.1

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本文編號(hào)：2610598