標準編號:	GJB 1198.5A-2004
中文名稱:	航天器測控和數據管理 第5部分：射頻和調制
英文名稱:	Telemetry tracking command and data handling for spacecraft Part 5:Radio frequency and modulation
行業分類:	GJB    國家軍用行業標準
發布日期:	2004-09-01
實施日期:	2004-12-1
標準狀態:	valid
替代舊標準:	GJB 1198.5-1991
翻譯語言:	英文
文件格式:	PDF
中文字符數:	14000 字
翻譯價格(元):	1500.0
交付時間:	付款后 1 個工作日

Codeofchina.com is in charge of this English translation. In case of any doubt about the English translation, the Chinese original shall be considered authoritative. GJB 1198 consists of the following eight parts under the general title Telemetry tracking command and data handling for spacecraft: ——Part 1: PCM telecommand; ——Part 2: PCM telemetry; ——Part 3: Telemetry channel coding; ——Part 4: Ranging; ——Part 5: Radio frequency and modulation; ——Part 6: Packet telemetry; ——Part 7: Packet telecommand; ——Part 8: Onboard data handling interface. This part is Part 5 of GJB 1198. This part replaces GJB 1198.5-1991 Telemetry tracking command and data handling for satellite - Radio frequency and modulation. The following main changes have been made in this part with respect to the previous edition: a) In order to make this revised part compatible with the current standards and recommendations of ESA and CCSDS, only the radio frequency and modulation contents required for S-band telemetry tracking command and space research are compiled, and at the same time, the standard contents required for the suppressed carrier modulation are compiled; b) According to provisions of ITU and CCSDS, spacecrafts are classified into Category A and Category B spacecrafts, which are beneficial to the assignment and use of radio frequency. This part was proposed by China Aerospace Science and Technology Corporation. This part is under the jurisdiction of China Astronautics Standards Institute. This part was firstly issued in October 1991, and firstly revised this time. Telemetry tracking command and data handling for spacecraft Part 5: Radio frequency and modulation 1 Scope This part specifies the requirements for the use and assignment of the spacecraft radio frequency and the transmitted signals and carrier modulation. This part is applicable to radio frequency selection and signal modulation for spacecraft S-band telemetry tracking command and space research. 2 Normative references The following standards contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of this part. For dated reference, subsequent amendments to (excluding any corrigendum), or revisions of, any of these publications do not apply. However, parties to agreements based on this standard are encouraged to investigate the possibility of applying the most recent editions of the standards indicated below. For undated references, the latest editions apply to this part. GJB 727A-1998 Terms and acronyms of space tracking telemetry and command system GJB 1198.4A-2004 Telemetry tracking command and data handling for spacecraft Part 4: Ranging 3 Terms and definitions For the purposes of this part, the terms and definitions established in GJB 727A-1998 and GJB 1198.4A-2004 apply. 3.1 category A spacecraft spacecraft with an operating height less than 2×106km from the Earth's surface 3.2 category B spacecraft spacecraft with an operating height greater than 2×106km from the Earth's surface ? 3.3 occupied bandwidth frequency width in which the average power transmitted below the lower frequency limit and above the upper frequency limit is equal to the percentage β/2 of the total average power of a given transmission. Generally, β/2 is equal to 0.5%. 3.4 radio frequency spectral mask restriction on the distribution shape of modulated carrier radio frequency spectrum 4 General 4.1 Use and assignment of radio frequency The use of radio frequency for spacecraft S-band telemetry tracking command and space research shall meet the relevant requirements on radio frequency division. The radio frequency assignment for spacecraft S-band telemetry tracking command and space research shall follow the relevant radio rules. 4.2 Use for spacecraft S-band telemetry tracking command and space research and frequency supported by earth station 4.2.1 Telemetry tracking command S-band 2025MHz~2110MHz (uplink) 2200HMz~2290HMz (downlink) 4.2.2 Space research 2025MHz~2110MHz (uplink, Category A spacecraft) 2200MHz~2290HMz (downlink, Category A spacecraft) 2110MHz~2120MHz (uplink, Category B spacecraft) 2290MHz~2300HMz (downlink, Category B spacecraft) ? 4.3 Procedure and application content of frequency assignment 4.3.1 Procedure The appropriate channel center frequency assignment for flight mission shall be carried out according to the following steps: Step 1: in the stage of feasibility study, select the frequency range of the channel center frequency used for the spacecraft flight mission; Step 2: in the stage of scheme design, select the channel center frequency used for the spacecraft flight mission; Step 3: coordinate and determine the channel center frequency used for the spacecraft flight mission. 4.3.2 Application content The application for channel center frequency assignment shall comply with relevant radio rules. 5 Transmitted signal 5.1 Coherence frequency forwarding ratio of spacecraft S-band transponder The coherence frequency forwarding ratio of spacecraft S-band transponder is 221/240. 5.2 Carrier frequency stability 5.2.1 Spacecraft S-band transmitter Requirements for the frequency stability of its transmitted carrier are given in Table 1.

Foreword i 1 Scope 2 Normative references 3 Terms and definitions 4 General 5 Transmitted signal 6 Carrier modulation 7 Suppressed carrier modulation

GJB 中華人民共和國國家軍用標準 FL 1830 GJB 1198.5A-2004 代替GJB 1198.5-1991 航天器測控和數據管理 第5部分：射頻和調制 Telemetry tracking command and data handling for spacecraft Part 5: Radio frequency and modulation 2004-09-01發布 2004-12-01實施 國防科學技術工業委員會 發布 前 言 本系列標準《航天器測控和數據管理》分為以下8個部分： ——第1部分 PCM遙控 ——第2部分 PCM遙測 ——第3部分 遙測信道編碼 ——第4部分 測距 ——第5部分 射頻和調制 ——第6部分 分包遙測 ——第7部分 分包遙控 ——第8部分 數據管理接口 本部分為系列標準的第5部分。 本部分代替GJB 1198.5-1991《衛星測控和數據管理 射頻和調制》 本部分與原標準相比主要有以下變化： a） 為使修訂后的本部分能和ESA和CCSDS現行標準和標準建議兼容，只編制S頻段測控和空間研究所需的射頻和調制內容，同時編制有抑制載波調制應規定的標準內容； b） 根據ITU和CCSDS的規定，把航天器分為A和B兩類航天器，以利于射頻頻率的指配和使用。 本部分由中國航天科技集團公司提出。 本部分由中國航天標準化研究所歸口。 本部分于1991年10月首次發布，本次為第一次修訂。 航天器測控和數據管理 第5部分：射頻和調制 1 范圍 本部分規定了航天器射頻頻率使用和指配以及發射信號和載波調制的要求。 本部分適用于航天器S頻段測控和空間研究的射頻頻率選擇和信號調制。 2 規范性引用文件 下列文件中的條款通過本部分的引用而成為本部分的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包含勘誤的內容）或修訂版均不適用于本部分，然而，鼓勵根據本部分達成協議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本部分。 GJB 727A-1998 航天測控系統術語與縮略語 GJB 1198.4A-2004 航天器測控和數據管理 第4部分 測距 3 術語和定義 GJB 727A-1998和GJB 1198.4A-2004確立的以及下列術語和定義適用于本部分。 3.1 A類航天器 category A spacecraft 離地球表面的運行高度小于2×106km的航天器。 3.2 B類航天器 category B spacecraft 離地球表面的運行高度大于2×106km的航天器。 3.3 占用帶寬 occupied bandwidth 一種頻率寬度，在它的頻率下限之下和頻率上限之上發射的平均功率各等于某一給定發射的總平均功率的百分數β／2。一般規定β／2等于0.5％。 3.4 射頻頻譜框 radio frequency spectral mask 對已調制載波射頻頻譜分布形狀的一種限制。 4 總則 4.1 射頻頻率使用和指配 航天器S頻段測控和空間研究的射頻頻率使用，應符合有關無線電頻率劃分的規定。航天器S頻段測控和空間研究的射頻頻率指配，應遵循有關的無線電規則。 4.2 航天器S頻段測控和空間研究使用及地球站支持的頻率 4.2.1 測控 S頻段 2025MHz～2110MHz （上行） 2200HMz～2290HMz （下行） 4.2.2 空間研究 2025MHz～2110MHz （上行，A類航天器） 2200MHz～2290HMz （下行，A類航天器） 2110MHz～2120MHz （上行，B類航天器） 2290MHz～2300HMz （下行，B類航天器） 4.3 頻率指配程序和申請內容 4.3.1 頻率指配程序 對飛行任務合適的信道中心頻率指配應按以下步驟進行： 第1步：在可行性研究階段，選擇航天器飛行任務使用的信道中心頻率所在的頻率范圍； 第2步：在方案設計階段，選擇航天器飛行任務使用的信道中心頻率； 第3步：協調和確定航天器飛行任務使用的信道中心頻率。 4.3.2 頻率指配的申請內容 信道中心頻率指配的申請內容應符合有關無線電規則的規定。 5 發射信號 5.1 航天器S頻段應答機相干頻率轉發比 航天器S頻段應答機相干頻率轉發比為221／240。 5.2 載波頻率穩定度 5.2.1 航天器S頻段發射機 其發射載波的頻率穩定度要求規定于表1。 表1 航天器S頻段發射機頻率穩定度要求 頻率MHz 頻率穩定度要求 2200～2290 在所有條件下和航天器壽命期間為±2×10－5 2290～2300 在所有條件下和航天器壽命期間為±2×10－5； 經4h加熱后的任何一段15h時間內，在溫度范圍10℃～40℃內的任一溫度上為±1.5×10－6； 在溫度范圍10℃～40℃內為±0.2×10－6／℃； 年老化率為±2.5×10－6。 5.2.2 航天器S頻段接收機 航天器S頻段接收機頻率穩定度要求規定于表2。對鎖相接收機，所指頻率是最佳鎖定頻率。 表2 航天器S頻段接收機頻率穩定度要求 頻率MHz 頻率穩定度要求 2025～2110 在包括±5×10－6的初始設置誤差的所有條件下為±2×10－5； 7年的老化率為±7.0×10－6。 2110～2120 在包括±5×10－6的初始設置誤差的所有條件下為±2×10－5； 經4h加熱后的任何一段15h時間內，在溫度范圍10℃～40℃內的任一溫度上為±2×10－6； 在溫度范圍10℃～40℃內為±2.5×10－7／℃； 年老化率為±3.0×10－6。 5.2.3 地球站設備 S頻段地球站發射的載波頻率準確度應優于±5×10－9。 5.2.4 多普勒跟蹤 航天器S頻段應答機不同采樣時間的頻率穩定度（阿侖方差的平方根）要求規定于圖1。圖1中的數值適用于以上行接收至下行發射的整個設備。此外，在工作溫度和電源電壓范圍內，航天器S頻段應答機動態范圍內10dB以上的輸入功率變化，以及上行接收的頻率偏移±3×10－5等的綜合影響下，航天器S頻段應答機發射載波的峰-峰值相移應不超過π／2rad。S頻段地球站引入的多普勒誤差應小于航天器S頻段應答機引入的多普勒誤差。 Sf—頻率穩定度，阿侖方差的平方根；T—采樣時間 圖1 航天器S頻段應答機頻率穩定度 5.3 極化 S頻段地球站應發射和接收圓極化波，按航天器情況選擇，S頻段地球站應能發射右旋或左旋圓極化波。 航天器應發射和接收圓極化波，按航天器情況選擇，S頻段地球站應使用右旋或左旋圓極化，或使用兩正交極化的分集接收。 5.4 帶寬 5.4.1 占用帶寬 應按占用帶寬的要求規定占用帶寬值。占用帶寬的要求規定于表3。 表3 占用帶寬要求 頻率 MHz 功能 最大占用帶寬 kHz 2025～2120 遙控（副載波頻率8kHz） 遙控（副載波頻率16kHz） 遙控（副載波頻率32kHz） 66 132 264 2025～2110 測距上行（A類航天器） 1200 2110～2120 測距上行（B類航天器） 2400 2200～2290 遙測（比特率不大于8kbps） 遙測（比特率在8kbps～60kbps范圍內） 遙測（比特率大于60kbps） 240 1700 2000或比特率的6倍（取大者）a 2200～2290 測距下行（A類航天器） 1200 2290～2300 測距下行（B類航天器） 3000 2290～2300 遙測 b a 對抑制載波調制，該值為比特率的20倍。但在任何情況下應小于30MHz； b 在該場率，遙測對最大占用帶寬無特殊要求。 5.4.2 射頻頻譜框 除規定占用帶寬外，還應規定射頻頻譜框。帶外發射的功率頻譜密度應保持在射頻頻譜框以下。射頻頻譜框的測量參考帶寬應等于1kHz，0dB參考應等于最大的功率頻譜密度，且頻率至少應延伸到最大功率譜密度的－60dB頻率點上。 5.5 發射 5.5.1 雜散發射功率電平 在2200MHz～2300MHz頻率內，已調或未調的航天器S頻段發射機產生的包括諧波在內的最高雜散發射電平，相對于未調的航天器S頻段發射機功率，在100Hz的參考帶寬下測量，應不高于－60dB。 5.5.2 發射停止 一旦要求停止發射無線電信號，航天器上都應備有通過遙控指令保證其停止發射無線電信號的裝置。 5.5.3 功率通量密度限制值 對2200MHz～2300MHz頻率，由航天器發射在地球表面處產生的功率通量密度限制值規定于表4。這些限制值是假定在自由空間傳播條件下得到的。 表4 地球表面處的功率通量密度限制值 頻率 MHz 水平面以上的入射角（δ） （o） 功率通量密度 dBW／（m2·4kHz） 2200～2300 0～5 5～25 25～90 －154 －154＋0.5（δ－5） －144 表4中的功率通量密度限制值，對下列情況適用： a） 圓形或準圓形軌道（不包括地球同步軌道）：除發射階段外的所有軌道運行階段； b） 地球同步軌道（包括地球靜止軌道）：在地球同步高度； c） 橢圓軌道：原則上，為除發射階段外的所有軌道運行階段。在近地點附近，可要求降低航天器的等效全向輻射功率（EIRP）。但是，在大橢圓軌道情況下，建議放棄對上述功率通量密度限制的可能。 6 載波調制 6.1 PCM波形和比特率 PCM波形和比特率規定于表5。PCM波形的定義如圖2所示。 表5 PCM 波形和比特率 頻率 MHz 功能 比特率 bps PCM波形 2025～2120 遙控 8000／2n na＝0，1，…，10 NRZ-L NRZ-Mb 2200～2300 遙測 100～1000000e NRZ-L NRZ-Mc NRZ-Sc SP-Ld SP-Md SP-Sd a n＝0時，副載波頻率應取32kHz； b B類航天器遙控應不使用NRZ-M PCM波形； c B類航天器遙控應不使用NRZ-M，NRZ-S和SP-M和SP-SPCM波形； d 對SP-L和SP-M波形，比特率最高為5×105bps； e 對載波直接調制的正交相移鍵控信號，對NRZ PCM波形，比特率最高為2×105bps；對SP-L，SP-M和SP-SPCM波形，比特率最高為1×105bps。 比特狀態 非歸零電平碼（NRZ-L） 非歸零傳號碼（NRZ-M） 非歸零空號碼（NRZ-S） 分相電平碼（SPL） 分相傳號碼（SPM） 分相空號碼（SPS） 電平A 電平B 注1：非歸零電平碼—電平A表示比特狀態“1”，電平B類表示比特狀態“0”； 注2：非歸零傳號碼—電平由A到B或由B到A的跳變表示比特狀態“1”，無電平跳變表示比特狀態“0”； 注3：非歸零空號碼—電平由A到B或由B到A的跳變表示比特狀態“0”，無電平跳變表示比特狀態“1”； 注4：分相電平碼—前半比特用電平A隨之后半比特用電平B表示比特狀態“1”，前半比特用電平B隨之后半比特用電平A表示比特狀態“0”； 注5：分相傳號碼— 一次相位跳變表示比特狀態“1”，無相位跳變表示比特狀態“0”； 注6：分相空號碼— 一次相位跳變表示比特狀態“0”，無相位跳變表示比特狀態“1”。 圖2 PCM波形 6.2 副載波 6.2.1 使用的副載波 載波調制使用的副載波和副載波使用的調制波形規定見表6。 按表6選擇遙測副載波頻率時，原則上應避開所選的副載波頻率和信道測距音形成的三階之內的交調、組合干擾落在有用信息的基帶帶寬之內。 按表6選擇的遙控副載波頻率一般取8kHz，僅在有特殊要求的場合才可使用16kHz或32kHz，且應注意確保不與其它信號發生有害的相互作用。 表6 載波調制使用的副載波 頻率MHz 功能 副載波 調制波形 副載波波形 2025～2120 遙控（A類和B類航天器） 8，16或32 NRZ-L NRZ—Ma 正弦 2200～2290 遙測（A類航天器） 0.1～1000 NRZ-L NRZ-M NRZ-S SP-L SP-M SP-S 正弦 2290～2300 遙測（B類航天器） 0.1～1000 NRZ-L SP-L 方波 a B類航天器遙控應不使用NRZ-M PCM調制波形。 6.2.2 副載波頻率穩定度 6.2.2.1 遙控副載波 遙控副載波的頻率準確度應優于±2×10－4；24小時頻率穩定度應優于±5×10－5；1s頻率穩定度應優于±1×10－5。 6.2.2.2 遙測副載波 在所有時間內，遙測副載波的頻率準確度應優于±1×10－4。因電源電壓、溫度和航天器的其它因素影響，其5min頻率穩定度應優于1×10－5，其短期頻率穩定度應優于1×10－6／T。其中T小于或等于副載波波形周期的100倍。 6.2.3 副載波調制 6.2.3.1 概述 遙控和遙測的副載波調制通常為相移鍵控（PSK）。 6.2.3.3 副載波頻率和比特率之比 副載波頻率和比特率之比應為整數。但在SP-L波形情況下，以上兩者之比應為偶整數。 6.2.3.3 副載波相位和PSL波形各跳變點的關系 在PCM波形各跳變點處，副載波相位應反相，且PCM波形各跳變點與PSK副載波反相點的時間差應在一個副載波周期的±2.5％以內。 6.2.3.4 已調副載波的相位穩定性 在所有時間，對在相位反相后大于副載波周期25％的一段時間內，已調副載波的相位應在理想的PSK信號的±5°以內。 6.2.4 數據跳變密度 為保證地面解調器恢復比特時鐘，已傳送的PCM 的NRZ波形跳變密度，對最長的全“0”和全“1”序列應限制在64比特以內；對A類航天器，在任一1000個連續比特的序列中應不少于125個跳變點；對B類航天器，在任一1000個連續比特的序列中應不少于275個跳變點。 6.3 信道測距音 載波調制容許使用的信道測距音頻率為： a） 信道主測距音頻率為：100.000kHz； b） 信道次測距音頻率分別：20.000kHz，16.000kHz，16.800kHz，16.160kHz，16.032kHz和16.008kHz；有關信道測距音的定義見GJB 1198.4A-2004。 6.4 調相 6.4.1 應用 遙測、遙控和測距都應使用調相。 6.4.2 調相波形 應使用的調相波形包括PCM遙測數據調制的副載波，PCM遙控指令碼或數據調制的副載波，以及信道測距音。 6.4.3 載波調相指數 載波調相指數的選擇應滿足各有用信號解調所需門限，并優化所選擇的調相指數，使已調載波的功率利用率優于80％（最佳為85％）。 對單個信號，峰值調相指數mФSP不大于1.5rad。 對兩個或兩個以上同時在同一射頻載波上傳輸的信號，平方和的平方根峰值調相指數mФrP不大于1.8rad。 6.4.4 調制方向 正向變化的視頻信號應引起載波相位超前。 6.4.5 調制非線性 在載波調相要求的相位偏移范圍內，相位瞬時值偏離理想的線性響應應優于±3％。 6.4.6 已調相載波的射頻頻譜框 PSK副載波對載波調相后的射頻頻譜框如圖3所示。一般，－15dB點之間的頻率寬度應和該射頻頻譜框的占用帶寬相符合。 占用帶寬 功率（dB）＝－25×頻率＋15 注1：SW——1kHz內相對未調載波的功率，dBc。 注2：f——頻率，1／2×10dB帶寬。 圖3 射頻頻譜框（副載波經PCM調制） 6.4.7 載波相位噪聲 在10Hz～100kHz之間累計的未調載波相位噪聲應小于1o（RMS）。 6.4.8 殘留載波和雜散譜線 已調載波殘留功率相對于未調載波功率通常應大于－10dB。 調制引入的、累計在載波附近±800Hz 以內的功率相對于未調載波功率應不大于－30dB。 在2200MHz～2300MHz頻率內，在圍繞某一載波頻率的±60kHz頻率范圍，調制應不引入大于相對未調載波功率－30dB的雜散譜線。 7 抑制載波調制 7.1 應用 因使用調相（見6.4）引起載波頻率處的功率通量密度超過5.5.3規定的限制值時，遙測應使用抑制載波調制。在不希望使用副載波的其它情況也可用抑制載波調制。 7.2 調制方式 抑制載波調制所傳輸的是PCM數據信號，它可使用以下幾種調制方式： a） 雙相相移鍵控（BPSK）； b） 正交相移鍵控（QPSK）； c） 不對稱正交相移鍵控（UQPSK）。 7.3 調制波形 抑制載波調制采用的PCM波形有以下幾種： a） 對BPSK，為NRZ-L或MRZ-M或SP-L波形、NRZ-M波形優先； b） 對QPSK，為4電平差分編碼為NPZ波形； c） 對UQPSK，為NRZ-L或NRZ-M波形，NPZ-M波形優先。 7.4 載波調制 載波調制應按以下定義。 ——BPSK：在每個數據信號跳變處，載波相位要反相。 ——QPSK：這種調制按相等的比特率的兩個數據信道對兩個幅度相等、相位正交的載波作反相鍵控來定義；兩正交載波之間的相位角應為（1±0.02）π／2rad；對每個信道的調制應使對來自另一信道信號的抑制應大于30dB；比特時鐘應同步在比特周期的±2％或1ns兩者中的較大者的范圍之內；兩信道在邏輯上可獨立，或兩信道分別用于傳輸單個數據流的奇或偶數位；4電平差分碼的NRZ編碼規則應按表7規定。 表7 4電平差分碼的NRZ編碼規則 載波相位狀態 rad 比特值 0 π／2 π 3π／2 00 01 11 10 兩列比特值表示兩個數據信道，對單個信道傳輸，左列應為最高有效比特。 ——UQPSK：這種調制按不相等的比特率的兩個數據信道對兩個幅度不相等、相位正交的載波作反相鍵控來定義；兩正交載波之間的相位角應為（1×2％）π／2rad；對每個信道的調制應使對來自另一信道信號的抑制要大于30dB；按公式（1）定義的比特率不對稱應大于0.05： （1） 式中： ——比特率不對稱值； fs1，fs2——信道1和信道2的比特率。 功率不對稱應小于6dB。若兩信道的比特率比和功率比不相等，則必須控制功率通量密度不超過5.5.3給出的限制值。 7.5 數據跳變密度 同6.2.4所述。 7.6 殘留調幅 發射的射頻載波的殘留調幅應小于10％。 7.7 載波相位噪聲 在10Hz和1MHz之間累計的未調載波的相位噪聲在2200MHz～2290MHz頻率范圍內應小于2°（RMS）。 7.8 雜散譜線 對于因基帶或射頻帶寬限制，信道非線性，或任何其它影響引起發射的射頻頻譜中的離散譜線應按以下要求： a） 相對未調載波應小于－30dB； b） 相對未調載波應小于[10＋10Log（比特率）－20Log|F－FC]dB； 其中：F：離散譜線頻率；FC載波頻率。 c） 相對未調載波應小于[297+10Log（比特率）－60Log|F－FC|]dB。 7.9 殘留載波 殘留載波相對于未調載波通常應小于－30dB。 7.10 射頻頻譜密度 以任何1kHz帶寬測量的射頻頻譜密度相對于未調載波應小于[40－10Log（比特率）]dB。 因調制中的PCM數據內容的結果，這個限制值對于持續時間不大于0.1s的情況偶爾可以超過。 7.11 功率通量密度 在地球表面處的功率通量密度通常應小于5.5.3規定的限制值。