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 tom 离线,有人找我吗?
  
  
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发文心情 从嫦娥登月看月球通信
嫦娥三号成功登月,其实着陆器可以看成一个基站,玉兔号看成一个终端,构成了移动通信的最小系统。

  早在2012年初,我就写了一篇文章,“把基站建在月球上”,当时还没有嫦娥登月的概念,不过现在看这个内容,非常应景。原文如下:

 "
 假定有那么一天,人类在月球上建立了基地,也许他们会考虑在那里建一个基站,来实现移动网络在月球上的覆盖。那么,月球的基站与我们地球上的基站,在覆盖能力上有多大差别呢? 
  先列出几个显著的物理差异:环境温度、大气以及宇宙粒子。
  据称在月球表面上,在阳光垂直照射的地方温度可达400K,无阳光处温度可降低到90K,相对于地球上300K的温度,差异是相当的大。环境温度影响底噪,从而影响接收灵敏度。
  差异更大的是月球上没有大气,类似于真空,因此电磁波的传播过程基本上不会被吸收,也就是传播因子接近于2。 
  大气吸收了电磁波,同时也吸收了宇宙粒子。月球上应该是宇宙粒子横行的地方,宇宙粒子对接收机的影响可以看成一种干扰。
  综合起来看,月球的基站比地球的基站覆盖能力要强。“

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点击查看用户来源及管理<br>发贴IP:*.*.*.* 2013-12-18 09:33:07
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 tom 离线,有人找我吗?
  
  
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发文心情 
接下来我们看月地通信。首先是频段,可以用S、X和Ka等3个频段,假设为S频段,大致是2.2GHz附近,根据http://news.xinhuanet.com/mil/2011-01/07/c_12954719.htm的信息,天线的直径为64米,测算天线的增益约60dB。
  
  玉兔号的天线比较袖珍,http://sh.sina.com.cn/citylink/jk/t_sjbj/2013-12-16/1322455855_2.html,抛物天线直径39cm,测算天线的增益约16dB。

  月地距离384000米,测算路径损耗为211dB,假定玉兔号的发射功率为1W,其他损耗为3dB,则地面接收到的信号强度为-108dBm。

  如果通信带宽为1.28MHz,根据香农公式最高速率为2.6Mbps;如果带宽为3.84MHz,最高速率为4Mbps。带宽越大,玉兔号的功耗越大。

  总之,理想情况下,玉兔与地球的通信可达到3G的水平。

  嫦娥三号与嫦娥二号的通信方式应该没有大的区别,根据http://iask.sina.com.cn/b/17847742.html的信息,最高速率应该在6Mbps,与测算结果比较接近。

[此贴子已经被作者于2013-12-26 9:46:43编辑过]

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发文心情 
着陆器用的也是直径39cm抛物天线,见http://news.stnn.cc/c6/2013/12/04/1386089606293.html

  另外,测控用X波段,通信用S波段比较合理。

  着陆器与玉兔号之间用UHF通信,见http://tech.southcn.com/t/2013-12/16/content_87355627.htm

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 JackLin 离线,有人找我吗?
  
  
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发文心情 
值得了解

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尘世中一个迷途小书童。

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发文心情 
这里有更详细的信息:http://www.uhf-satcom.com/amateurdsn/chang-e-3/

   1. 玉兔号
     UHF为415MHz,采用5dBi天线,只有上行,也就是玉兔到嫦娥3号。
     与地球联系采用X波段,有三组频点,三组天线:7.2G用于地球发往玉兔,天线增益为5dBi;8.4G用于玉兔发往地球,天线增益28dBi,发射功率为2W。

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发文心情 
刚看到《中国深空网:系统设计与关键技术-S/X双频段深空测控通信系统》,里面详细介绍了66m天线很多技术参数。

  比如S波段,发射2.025~2.12G,接收2.2~2.3G
         X波段,发射7.145~7.235G,接受8.4~8.5G

  最大发射功率 10kW,30dB的调整范围,采用连续波速调管的方式,与固体电路显著不同。
  

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这次嫦娥4号在月球背面成功着陆,离不开中继通信卫星鹊桥号。

  其实,采用中继通信卫星在航天技术中也是比较常见的,火星、木星探测都用过。当然,完全依赖中继通信卫星,嫦娥4号登月还是第一次。

  因此,鹊桥号非常重要。从技术参数看,鹊桥号有直径4.2米的抛物面天线,工作在X波段,天线增益为45dBi,用于与月球上的着陆器与玉兔号通信,最大距离约是80000km。对地采用S波段,距离大概是450000km。

按此在新窗口浏览图片

  8.4GHz的信号在80000km时,路径损耗为209dB,玉兔号的天线增益为25dBi,鹊桥号天线增益为45dBi。考虑到玉兔号的最大发射功率为2W,有效输出1W,因此3.84MHz带宽下,鹊桥号最高的Eb/N0将是-1dB,对应峰值速率为3.3Mbps。

  根据http://jdse.bit.edu.cn/html/sktcxbcn/2017/2/20170202.htm上的信息,着陆器最高速率560kbps、玉兔号最高速率280kbps,完全体现不出大天线的优势。

[此贴子已经被作者于2019-1-4 21:25:29编辑过]

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发文心情 
根据论文:An overview of the mission and technical characteristics of Change‘4 Lunar Probe的信息,鹊桥号与着陆器和玉兔号数据通信采用BPSK的调制方式;与地面通信采用S波段,也是BPSK的调制方式。

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发文心情 
看到一篇文章:《嫦娥三号探测器月面通信系统设计与验证》,比较详细地介绍了UHF系统的特点,比如天线高度为1米以及3米,设计通信距离为3km,着陆器上接收天线增益为15dBi,峰值速率分800k,400k,200k和1kbps四个档次可变,根据接收机RSSI的大小来调整。

  不过文中有两个地方没有交代清楚,一个是发射功率有多大,另外一个是单向通信如何通知发射机调整速率。从地面测试看,是根据与着陆器的距离来调整的。

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发文心情 
前几天印度的探月器登月失败,软着陆变成了硬着陆,这下被同行衬托,嫦娥3、4的形象顿时高大不少。

  印度登月失败,原因在哪里,众说纷纭。虽然有阴谋论说是通信受干扰,但是这个锅与通信的关系不大。在外星球,由于时延,ms级的实时控制基本是不可能的,最多是秒级的实时控制。在软着陆时,还得靠探月器自己来处理。

  附带说一下,印度的探月器用的通信频率是S波段,2.2~2.3G Hz,2284MHz。


[此贴子已经被作者于2019-09-15 13:29:26编辑过]

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