第5章有效载荷
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有效载荷要满足与卫星平台的接口关系，包括设备尺寸和 安装尺寸、质心、转动惯量、功耗、供电电压，以及其它机 械接口、热接口、电接口等。
空间飞行器总体设计
§5.1 概述
3. 卫星有效载荷设计的一般技术要求
4）必须满足与应用系统之间的特定关系 有效载荷的功能和性能技术指标是由应用的需求决
定的。有效载荷的设计必须符合卫星应用系统顶层设 计的要求必须与地面应用系统设计综合考虑；星、地 设备间应合理分配指标，尽量达到系统设计整体优化。
用户需求往往是针对应用卫星或针对整个卫星应用系统 提出的，而不是直接对有效载荷提出的，有效载荷设计者 就需要与卫星应用系统和卫星总体设计者一道，根据用户 需求，进行综合分析，确定有效载荷的总体指标。
例：通信卫星的用户要求： 传多少话路、多少路电视 涉及：有效载荷、地面应用系统。 光学遥感卫星的用户要求： 地面分辨率、观测带宽度、 重复观测周期。 涉及：有效载荷、轨道、指向控制能力。
“闪电”Ⅰ号通信卫星
苏联“静止”T号广播卫星
空间飞行器总体设计
§5.2 通信卫星的有效载荷
1. 基本组成和工作原理
1）基本组成 转发器：实质是一台宽频带的收发信机。 天线：用于卫星通信信号收发。有时可完成测控信号
的收发。通信天线可分为：全球波束、半球波束、区 域波束、点波束、多波束以及赋形可变波束天线等。 2）工作原理
空间飞行器总体设计
§5.1 概述
1. 卫星有效载荷的分类
1）科学探测和实验类
用于探测空间环境、观测天体和空间科学实验的各种仪器、设备和系 统等。 （1）可以专门装载于科学卫星上，如：“实践”卫星上的宇宙射线 计、单粒子监测仪；如天文卫星上的各类可见光和红外天文望远镜等。 （2）可以搭载于某些应用卫星上，如：“风云二号”卫星上的质子 和电子探测器、X射线探测器等。
天线接收上行信号，送到转发器对信号进行加工，再 由天线将加工后的信号作为下行信号发出，完成通信 信号的中继转发。在实际系统中，转发器和天线都可 以有多个，以期提供所需的通信容量。
空间飞行器总体设计
§5.2 通信卫星的有效载荷
2. 性能参数和主要设计考虑
1）性能参数
与射频电平有关的性能参数：等效全向辐射功率、接收系统增益 噪声温度比、饱和功率通量密度。
空间飞行器总体设计
§5.1 概述
2. 卫星有效载荷设计的一般原则
2）研究各种限制条件，选择有效载荷方案
有效载荷设计一般都有几种方案可供选择，在满足总体指 标的前提下，必须认真研究各种约束条件，从多方面进行 比较，尽量使选择的方案优化。
3）合理分配技术指标
有效载荷总体技术指标确定后，要将指标合理分配至设备 级、部件级。分配时要将有效载荷作为系统看待，进行系 统性能综合分析，指标分配结果要使系统最优。
2）信息获取类
用于对地观测的各种遥感器，如：“风云一号”上的10波段扫描辐 射计，“风云二号”上的多通道自旋扫描辐射计，“资源一号”上的 多光谱CCD相机和红外多光谱扫描仪，返回式遥感卫星上的胶片相 机。
空间飞行器总体设计
§5.1 概述
1. 卫星有效载荷的分类
3）信息传输类 用于中继通信或单向信息传输的仪器、设备和系统，
与频段及带宽有关的参数：通信频段、带宽和频率再用特性等。 与通信品质有关的参数：通道的幅频特性、相频特性、幅度非线
性、相位非线性、变换频率及其准确度、杂波输出和相位噪声、 对上行信号变化的补偿和各种稳定性等。
2）主要设计考虑
要在规定的频段、带宽、服务区覆盖要求等条件下，对确定的与 通信容量和通信品质有关的指标进行科学合理的分配。
如：各种通信卫星上的转发器和天线，遥感卫星上的 遥感数据传输设备。 4）信息基准类
用于提供空间基准和时间基准信息的各种仪器、设 备和系统。如：导航卫星的高稳定频标，重力场测量 卫星上的激光角反射器等。
空间飞行器总体设计
§5.1 概述
2. 卫星有效载荷设计的一般原则
1）理解用户需求，确定总体技术指标
空间飞行器总体设计
§5.1 概述
3. 卫星有效载荷设计的一般技术要求
2）质量、体积、功耗及可靠性要求
一般来说，有效载荷质量减小1kg，运载火箭的起飞质量可 减小1～2t，显然减小质量对提高性能价格比是十分重要的。 由于卫星设备的不可在轨维修性，对高可靠和长寿命提出了 更高的要求。
3）必须满足与卫星平台之间的特定关系
空间飞行器总体设计
空间飞行器总体设计
空间飞行器总体设计
第五章 卫星的有效载荷
§5.1 概述 §5.2 通信卫星的有效载荷 §5.3 地球资源卫星有效载荷 §5.4 气象卫星的有效载荷 §5.5 海洋卫星的有效载荷 §5.6 导航卫星的有效载荷 §5.7 侦察卫星的有效载荷 §5.8 科学卫星的有效载荷
空间飞行器总体设计
§5.3 地球资源卫星的有效载荷
地球资源卫星是用于地球资源探测和环境监测的遥感卫星。 地球资源卫星的有效载荷主要是各类遥感器以及遥感传输 设备。遥感器大致可分为：多光谱类、成像光谱仪类、高 空间分辨率类和合成孔径雷达（SAR）类。
空间飞行器总体设计
§5.1 概述
1. 卫星有效载荷的分类
一般可分为：科学探测和实验类、信息获取类、信息传 输类、信息基准类。
按所涉及的专业技术领域分类：可分为光学遥感器和微 波遥感器。
按应用分类：通信卫星有效载荷、气象卫星有效载荷、 地球资源卫星有效载荷、海洋卫星有效载荷、导航卫星有 效载荷、侦查卫星有效载荷、科学卫星有效载荷和技术试 验卫星有效载荷等。
空间飞行器总体设计
§5.2 通信卫星的有效载荷
通信卫星上直接执行 通信任务的空间仪器设 备，称为通信卫星的有 效载荷。 通信卫星一般可分为地 球静止轨道通信卫星和 非静止的中低轨道通信 卫星，又可按固定业务、 移动业务、直播、跟踪 与数据中继和军用通信 等分类。
空间飞行跟器总踪体和设数计据中继卫星
4）通过仿真和试验来验证来自百度文库化设计
空间飞行器总体设计
§5.1 概述
3. 卫星有效载荷设计的一般技术要求
1）对环境适应性的要求 像卫星上的其它仪器一样，它必须能适应卫星发射、 在轨运行的工作环境，主要有：
能适应力学环境要求； 能适应失重状态要求； 能适应真空状态要求； 能适应温度变化要求； 能适应空间辐射环境要求。
空间飞行器总体设计
§5.1 概述
3. 卫星有效载荷设计的一般技术要求
4）必须满足与应用系统之间的特定关系 有效载荷的功能和性能技术指标是由应用的需求决
定的。有效载荷的设计必须符合卫星应用系统顶层设 计的要求必须与地面应用系统设计综合考虑；星、地 设备间应合理分配指标，尽量达到系统设计整体优化。
用户需求往往是针对应用卫星或针对整个卫星应用系统 提出的，而不是直接对有效载荷提出的，有效载荷设计者 就需要与卫星应用系统和卫星总体设计者一道，根据用户 需求，进行综合分析，确定有效载荷的总体指标。
例：通信卫星的用户要求： 传多少话路、多少路电视 涉及：有效载荷、地面应用系统。 光学遥感卫星的用户要求： 地面分辨率、观测带宽度、 重复观测周期。 涉及：有效载荷、轨道、指向控制能力。
“闪电”Ⅰ号通信卫星
苏联“静止”T号广播卫星
空间飞行器总体设计
§5.2 通信卫星的有效载荷
1. 基本组成和工作原理
1）基本组成 转发器：实质是一台宽频带的收发信机。 天线：用于卫星通信信号收发。有时可完成测控信号
的收发。通信天线可分为：全球波束、半球波束、区 域波束、点波束、多波束以及赋形可变波束天线等。 2）工作原理
空间飞行器总体设计
§5.1 概述
1. 卫星有效载荷的分类
1）科学探测和实验类
用于探测空间环境、观测天体和空间科学实验的各种仪器、设备和系 统等。 （1）可以专门装载于科学卫星上，如：“实践”卫星上的宇宙射线 计、单粒子监测仪；如天文卫星上的各类可见光和红外天文望远镜等。 （2）可以搭载于某些应用卫星上，如：“风云二号”卫星上的质子 和电子探测器、X射线探测器等。
天线接收上行信号，送到转发器对信号进行加工，再 由天线将加工后的信号作为下行信号发出，完成通信 信号的中继转发。在实际系统中，转发器和天线都可 以有多个，以期提供所需的通信容量。
空间飞行器总体设计
§5.2 通信卫星的有效载荷
2. 性能参数和主要设计考虑
1）性能参数
与射频电平有关的性能参数：等效全向辐射功率、接收系统增益 噪声温度比、饱和功率通量密度。
空间飞行器总体设计
§5.1 概述
2. 卫星有效载荷设计的一般原则
2）研究各种限制条件，选择有效载荷方案
有效载荷设计一般都有几种方案可供选择，在满足总体指 标的前提下，必须认真研究各种约束条件，从多方面进行 比较，尽量使选择的方案优化。
3）合理分配技术指标
有效载荷总体技术指标确定后，要将指标合理分配至设备 级、部件级。分配时要将有效载荷作为系统看待，进行系 统性能综合分析，指标分配结果要使系统最优。
2）信息获取类
用于对地观测的各种遥感器，如：“风云一号”上的10波段扫描辐 射计，“风云二号”上的多通道自旋扫描辐射计，“资源一号”上的 多光谱CCD相机和红外多光谱扫描仪，返回式遥感卫星上的胶片相 机。
空间飞行器总体设计
§5.1 概述
1. 卫星有效载荷的分类
3）信息传输类 用于中继通信或单向信息传输的仪器、设备和系统，
与频段及带宽有关的参数：通信频段、带宽和频率再用特性等。 与通信品质有关的参数：通道的幅频特性、相频特性、幅度非线
性、相位非线性、变换频率及其准确度、杂波输出和相位噪声、 对上行信号变化的补偿和各种稳定性等。
2）主要设计考虑
要在规定的频段、带宽、服务区覆盖要求等条件下，对确定的与 通信容量和通信品质有关的指标进行科学合理的分配。
如：各种通信卫星上的转发器和天线，遥感卫星上的 遥感数据传输设备。 4）信息基准类
用于提供空间基准和时间基准信息的各种仪器、设 备和系统。如：导航卫星的高稳定频标，重力场测量 卫星上的激光角反射器等。
空间飞行器总体设计
§5.1 概述
2. 卫星有效载荷设计的一般原则
1）理解用户需求，确定总体技术指标
空间飞行器总体设计
§5.1 概述
3. 卫星有效载荷设计的一般技术要求
2）质量、体积、功耗及可靠性要求
一般来说，有效载荷质量减小1kg，运载火箭的起飞质量可 减小1～2t，显然减小质量对提高性能价格比是十分重要的。 由于卫星设备的不可在轨维修性，对高可靠和长寿命提出了 更高的要求。
3）必须满足与卫星平台之间的特定关系
空间飞行器总体设计
空间飞行器总体设计
空间飞行器总体设计
第五章 卫星的有效载荷
§5.1 概述 §5.2 通信卫星的有效载荷 §5.3 地球资源卫星有效载荷 §5.4 气象卫星的有效载荷 §5.5 海洋卫星的有效载荷 §5.6 导航卫星的有效载荷 §5.7 侦察卫星的有效载荷 §5.8 科学卫星的有效载荷
空间飞行器总体设计
§5.3 地球资源卫星的有效载荷
地球资源卫星是用于地球资源探测和环境监测的遥感卫星。 地球资源卫星的有效载荷主要是各类遥感器以及遥感传输 设备。遥感器大致可分为：多光谱类、成像光谱仪类、高 空间分辨率类和合成孔径雷达（SAR）类。
空间飞行器总体设计
§5.1 概述
1. 卫星有效载荷的分类
一般可分为：科学探测和实验类、信息获取类、信息传 输类、信息基准类。
按所涉及的专业技术领域分类：可分为光学遥感器和微 波遥感器。
按应用分类：通信卫星有效载荷、气象卫星有效载荷、 地球资源卫星有效载荷、海洋卫星有效载荷、导航卫星有 效载荷、侦查卫星有效载荷、科学卫星有效载荷和技术试 验卫星有效载荷等。
空间飞行器总体设计
§5.2 通信卫星的有效载荷
通信卫星上直接执行 通信任务的空间仪器设 备，称为通信卫星的有 效载荷。 通信卫星一般可分为地 球静止轨道通信卫星和 非静止的中低轨道通信 卫星，又可按固定业务、 移动业务、直播、跟踪 与数据中继和军用通信 等分类。
空间飞行跟器总踪体和设数计据中继卫星
4）通过仿真和试验来验证来自百度文库化设计
空间飞行器总体设计
§5.1 概述
3. 卫星有效载荷设计的一般技术要求
1）对环境适应性的要求 像卫星上的其它仪器一样，它必须能适应卫星发射、 在轨运行的工作环境，主要有：
能适应力学环境要求； 能适应失重状态要求； 能适应真空状态要求； 能适应温度变化要求； 能适应空间辐射环境要求。