题目：微小卫星UHF/VHF测控总体分析与验证

测控总体作为航天大系统中星地联系的唯一媒介，其性能和工作状态，直接影响到其他子系统的正常工作，关乎航天任务的成败。本文以北航微小卫星（BUAA-SAT）项目研制为背景，为满足卫星正常运转对测控大系统的要求，对其星上测控设备（包括星载UHF/VHF测控应答机和星载测控天线）和地面站构成的测控总体以系统工程的角度进行定义、分析和验证。

本文首先从发射方式、研制单位、航天任务、成本的角度概要介绍了21世纪以来微小卫星和Cubesat（立方体卫星）的发展状况和趋势，并从测控总体的角度出发，叙述了星载测控应答机、星载测控天线和UHF/VHF地面站的研制进展和相应的优缺点以及对北航微小卫星项目的启发。

运用了系统工程的思想，从硬件模块、功能、接口的定义及I2C总线通信指令的角度对于测控总体中星载测控应答机和测控天线的设计和定义做了详细的介绍。分析了测控总体中北航微小卫星对UHF/VHF地面站的需求与约束，并简要从硬件设计和软件设计的方向分析和论述了地面站的组成和功能，并详细陈述了接口控制电路的设计和应用。

针对北航微小卫星，分析和建立了UHF/VHF频段的星地通信链路模型，并对模型中的各个参量进行了分析和计算。而后，通过星地链路模型和量化后的相关参数计算了卫星上行和下行的链路预算，确定了测控总体从链路上的有效性。

根据北航微小卫星的轨道根数和地面站的位置，确定了地面站对卫星的测控弧段，计算了地面站的不同仰角下，卫星对地面站的每天可访问时间。而后，建立了卫星向地面站传输的数据的数据流传输模型，简要介绍了AX.25协议UI帧的定义，计算并对比了地面站仰角分别为5°，10°和15°时的数据预算，同时给出了在地面站仰角为5°的情况下不同访问时间的数据预算对比。

运用Feko软件建立了星载测控天线和卫星本体的结构模型，针对北航微小卫星的姿态控制状态给出了辐射方向图分析的俯仰角和方位角的范围，并在该范围内分析了卫星本体对星载测控天线辐射方向图的影响，结果表明卫星本体对UHF频段星载测控天线影响较显著。

最后，搭建了测试平台。对应答机进行了功能测试，I2C接口测试。测试了天线的展开性能。对地面站射频器件的升级情况进行了简要说明，并测试了地面站八木天线的驻波比和接口控制电路，通过与业余无线电卫星进行星地实时通信测试验证了地面站功能的有效性。