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 of 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 4 of GJB 1198.
This part replaces GJB 1198.4-1991 Telemetry tracking command and data handling for satellite Ranging.
The following main changes have been made in this part with respect to the previous edition:
a) All frequency bands other than UHF(2GHz) frequency band which has been kept and improved are canceled;
b) As the four working modes of the transponder in the original edition are not completely the same as the actual working modes of the model, this revision is made according to the actual working modes;
c) The working system of the transponder is changed to: there shall be two working systems: "coherent" and "non-coherent". Injected data are added to the transponder uplink besides telecommand while temperature and output power related to measurement accuracy are added to the downlink telemetry information.
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 4: Ranging
1 Scope
This part specifies the requirements for S-band ranging system, transponder and modulation characteristics.
This part is applicable to spacecraft using S-band telemetry tracking command system for ranging. The ranging system using service frequency band can also refer to it.
2 Normative references
The following standards contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of this part. For dated references, subsequent amendments (excluding corrections), or revisions, of any of these publications do not apply to this part. However, parties to agreements based on this part are encouraged to investigate the possibility of applying the most recent editions of the normative documents 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 1198.5A-2004 Telemetry tracking command and data handling for spacecraft Part 5: Radio frequency and modulation
3 Terms and definitions
For the purposes of this part, the terms and definitions established in GJB 727A-1998 and the following ones apply.
3.1
ranging tone
sinusoidal wave signal for ranging
3.2
major tone and minor tone
tone with the highest frequency in a group of ranging tones is called the major ranging tone (major tone for short), while remaining tones are called the minor ranging tone (minor tone for short)
3.3
ranging tone on link
ranging tone used for channel transmission The tone with the highest frequency is called the major ranging tone on link and the remaining tones are called the minor ranging tone on link.
3.4
maximun unambiguous range
unambiguous range corresponding to the lowest frequency tone in a group of ranging tones
4 Ranging system
4.1 Main performance of ranging system
The main performance requirements of the ranging system are as follows:
a) Uplink frequency: 2025MHz~2110MHz;
b) Downlink frequency: 2200MHz~2290MHz;
c) Number of ranging tones: 7;
d) Random ranging error generated by ranging equipment on spacecraft: ≤1.5 (σRs, m);
e) Random ranging error generated by ground ranging equipment: ≤24 (σRs, m);
f) Maximum unambiguous range: 1.875×104km.
4.2 Transponder function
The transponder on spacecraft is used for ranging, and its uplink channel can be combined with command and injected data besides ranging, and its downlink channel can also be combined with telemetry besides ranging.
4.3 Ranging tone
The ranging tone includes a major ranging tone and a group of minor ranging tones, and the ranging accuracy is determined by the measurement accuracy of the major ranging tone. Other ranging tones with lower frequency (minor ranging tones) are used to resolve ambiguity in range measurement. When the measured range exceeds the maximum unambiguous range, other ambiguity resolution methods can also be adopted.
5 Uplink modulation characteristics
5.1 Ranging tone frequency
See Table 1 for the ranging tone frequency, in which the minor ranging tone is obtained by frequency demultiplication of 100kHz major ranging tone. The seven ranging tones in the table shall be used.
Foreword i
1 Scope
2 Normative references
3 Terms and definitions
4 Ranging system
5 Uplink modulation characteristics
6 Transponder requirements
7 Downlink modulation characteristics
GJB
中华人民共和国国家军用标准
FL 1830
GJB 1198.4A—2004
代替GJB 1198.4—1991
航天器测控和数据管理
第4部分：测距
Telemetry tracking command and data handling for spacecraft
Part 4： Ranging
2004-09-01发布 2004-12-01实施
国防科学技术工业委员会 发布
前 言
本系列标准《航天器测控和数据管理》分为以下8个部分：
——第1部分 PCM遥控
——第2部分 PCM遇测
——第3部分 遥测信道编码
——第4部分 测距
——第5部分 射频和调制
——第6部分 分包遥测
——第7部分 分包遥控
——第8部分 数据管理接口
本部分为系列标准的第4部分。
本部分代替GJB 1198.4—1991《卫星测控和数据管理 测距》。
本部分与原标准相比主要有以下变化：
a) 本部分除保留并完善UHF(2GHz)频段内容外，其它频段全部取消；
b) 原标准中应答机的四种工作模式与型号实际使用的工作模式不完全相同，本次修订已全部按实际使用工作模式更改；
c) 应答机工作体制改为：应具有“相干”和“非相干”两种工作体制，应答机上行除遥控外增加了注入数据，下行遥测信息增加了与测量精度有关的温度和输出功率等。
本部分由中国航天科技集团公司提出。
本部分由中国航天标准化研究所归口。
本部分于1991年10月首次发布，本次为第一次修订。
航天器测控和数据管理
第4部分：测距
1 范围
本部分规定了S频段测距系统和应答机及调制特性的要求。
本部分适用于采用S频段统一测控系统进行测距的航天器。其它利用业务频段进行的测距系统也可参照使用。
2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包含勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。
GJB 727A—1998 航天器测控术语与缩略语；
GJB 1198.5A—2004 航天器测控和数据管理 第5部分 射频和调制；
3 术语和定义
GJB 727A—1998确立的以及下列术语和定义适用于本部分。
3.1
测距音 ranging tone
用于测距的正弦波信号
3.2
主音和次音 major tone and minor tone
在一组测距音中，频率最高的音称为主测距音，简称主音，其它音称为次测距音，简称次音。
3.3
信道测距音 raning tone on link
用于信道传输的测距音称为信道测距音。频率最高的音称为信道主测距音：其它音称为信道次测距音。
3.4
最大无模糊距离 maximun unambiguous range
在一组测距音中，频率最低的音所对应的无模糊距离。
4 测距系统
4.1 测距系统主要性能
测距系统主要性能要求如下：
a) 上行频率：2025MHz～2110MHz；
b) 下行频率：2200MHz～2290MHz；
c) 测距音数目：7；
d) 航天器上测距设备产生的随机测距误差：≤1.5(σRs，m)；
e) 地面测距设备产生的随机测距误差：≤24(σRs，m)；
f) 最大无模糊距离：1.875×104km。
4.2 应答机功能
航天器上应答机用于测距，其上行信道除测距外也可与遥控、注入数据结合，下行信道除测距外也可与遥测结合。
4.3 测距音
测距音包括主测距音和一组次测距音，测距精度由主测距音的测量精度决定，其它频率较低的测距音(次测距音)用来在距离测量中解模糊。当测量距离超过最大无模糊距离时，也可采用其它判模糊方法。
5 上行调制特性
5.1 测距音频率
测距音频率规定见表1，其中次测距音由100kHz主测距音分频得出。应选用表中7个测距音。
表1 测距音频率
项目 频率
主测距音 100.00kHz
次测距音 20.00 kHz
4.00 kHz
800 Hz
160 Hz
32 Hz
8 Hz
5.2 信道测距音频率
所有的测距音都是相位相干的，它们以125ms的间隔(即8Hz测距音频率的周期)同时通过正向的零交点。折叠后的信道测距音频率规定于表2。
表2 测距音频率
项目 频率
kHz
信道主测距音 100.000
信道次测距音 20.000
16.000
16.800
16.160
16.032
16.008
5.3 测距音发送顺序
在地面发射机工作的频率范围内，载波由信道主测距音对其进行调相，或由信道主测距音与其中一个信道次测距音的组合对其调相。信道主测距音100kHz在测距过程中始终被发射出去，信道次测距音20.000kHz，16.000kHz，16.800kHz，16.160kHz，16.032kHz，16.008kHz 仅在解模糊期间依次被发射出去。
5.4 调制指数
调制指数应根据具体任务，在信道计算的基础上进行选择。调制指数的变化范围如下：
a) 单一信道主测距音：信道主测距音调制指数应在0.1rad～1.0rad之间；
b) 信道主测距音与信道次测距音一起传输：信道主测距音调制指数应为0.1rad～1.0rad；信道次测距音调制指数为0.1rad～1.0rad之间；上行调制指数的RSS值(平方和的平方根)不得超过1.4rad。
6 应答机要求
6.1 工作频率
上行：2025MHz～2110MHz；
下行：2200MHz～2290MHz；
6.2 体制、频比、工作模式
6.2.1 工作体制
应答机应具有“相干”和“非相干”两种工作体制。
6.2.2 上、下行载波频率比
上、下行载波频率比的要求如下：
a) 应答机“相干”工作时，下行载波与上行载波的频率比为240/221；
b) 在单一测距工作模式中，不进行测速，下行载波不一定要与上行载波相干，并且下行频率与上行频率之间的比例也不总是240/221。
6.2.3 工作模式
应答机应至少提供下列四种工作模式：
a) 只有下行遥测；
b) 上行测距加下行测距、遥测；
c) 上行遥控加下行遥测；
d) 上行测距、遥控加下行测距、遥测。
6.3 遥测信息
为确保系统正常工作和测量精度，必须提供有关运行模式，接收机锁定状态、自动增益控制(AGC)、静态相位误差、温度和功率输出等遥测信息。
6.4 接收机本振和发射机的频率准确度
接收机本振的频率偏差不得大于标称频率的±2×10－5。在非相干工作模式中，发射机的频率偏差不得大于标称频率的±2×10－5。
6.5 接收机动态范围
为了确保测距正常工作，当接收机输入信号电平位于－50dBm～－115dBm范围内时，应答机能正常工作。
6.6 应答机转发信号带宽
应答机应能够转发3.5kHz～100kHz的调制信号。
6.7 其它要求
其它要求如下：
a) 调制在上行载波上的信道测距音与调制在下行载波上的信道测距音之间的相位延迟是测距音频率的一个线性函数。相对于该线性关系的偏差小于3°；
b) 应答机对100kHz主测距音产生的相位延迟的变化在±50ns以内，并要考虑转发调制度及转发噪声对相位的影响。校正后应答机的时延不稳定性带来的误差不得超过±10ns；
c) 应答机应不反相地转发接收到的上行测距音信号。
7 下行调制特性
7.1 测距音调制方式
在测距应答机中，信道测距音信号被相干地解调出来，然后再直接对下行载波进行相位调制，不提供过渡副载波。
7.2 调制指数
要预先计算调制在下行载波上的副载波的调制指数。选择调制指数时，除应确保载波跟踪、遥测解调有足够的功率外，还要确保测距音有足够的功率，以满足测距系统的性能要求。下行峰值调制指数的RSS值(平方和平方根)不得大于1.4rad。
7.3 杂波及谐波抑制度
为保证整机频谱纯度的要求及航天器电磁兼容性要求，发射频谱的杂波及谐波抑制要求应符合GJB 1198.5A—2004的规定。
