探空火箭回收艙酬載無線電通訊系統開發

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姓名

徐鈵琨(Bing-kun Syu) 查詢紙本館藏

畢業系所

光機電工程研究所

論文名稱

探空火箭回收艙酬載無線電通訊系統開發
(Development of radio communication system forsounding rocket recovery system payload)

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摘要(中)

本論文以實現探空八號回收艙全程無線通訊系統為目標，對火箭
內部裝置間通訊無線化。另外對回收艙酬載系統進行狀態監聽搭配無
線電做到線上監聽，提升任務可靠度。
文中透過通訊系統規格設計，依據規格製作收發機以及天線，使
用單晶片系統軟體使模組智慧化，經過微波元件性能量測，系統邏輯
規劃驗證，逐步完成目標。

摘要(英)

To establish full-time wireless communication for Sounding
Rocket VIII Recovery System RS through out the mission, wireless
communication between the RS and the telemetry Input Output
Processor IOP is established inside the rocket, moreover, the
system status of RS is also monitored and transmitted by wireless
communication through out the mission to enhance the recovery
system reliability.
The process of design according to specifications, the build and
test of RF transceiver and antennas performance and control
system is described. The control of the system is implemented by
microprocessors running on in house developed operation system
OS LUTOS.
Key

關鍵字(中)

★ 天線
★ 無線通訊
★ 探空火箭

關鍵字(英)

★ antenna
★ wireless communication
★ Sounding Rocket

論文目次

中文摘要.i
Abstract.ii
致謝.iii
目錄iv
圖目錄.vii
表目錄xi
縮寫及符號xii
第1章緒論1
1.1 研究動機.1
1.2 文獻回顧.2
1.2.1 探空火箭2
1.2.2 美國探空火箭發展.3
1.2.3 歐洲探空火箭發展.4
1.2.4 日本探空火箭發展.5
1.2.5 國家探空火箭計畫.6
1.3 研究構想.7
1.4 論文組織架構.8
第2章研究背景9
2.1 計劃沿革.9
2.1.1 探空火箭六號9
2.1.2 探空火箭八號的規劃與修正10
2.1.3 無線電系統的配合.11
2.2 電波的特性.12
2.2.1 頻率及波長12
2.2.2 無線電的傳播13
2.3 調變方式.15
2.4 無線電模型.18
2.4.1 通道容量18
2.4.2 天線原理20
2.4.3 路徑衰減估算22
2.5 LUTOS微作業系統23
第3章系統架構規劃與設計25
3.1 UHF無線通訊系統.25
3.1.1 系統特徵25
3.1.2 規格設計推導26
3.1.3 系統組成27
3.2 S-Band 無線通訊系統34
3.2.1 系統特徵34
3.2.2 系統規格推導34
3.2.3 系統組成35
3.3 轉發模組.41
3.3.1 系統特徵41
3.3.2 系統組成42
第4章自製週邊環境模擬測試系統45
4.1 行動收發機.45
4.1.1 系統特徵45
4.1.2 系統組成45
4.2 三頻天線.47
4.3 氣柱天線.49
第5章實驗數據與討論.50
5.1 天線場型量測實驗50
5.2 收發機校正實驗.55
5.3 鼻錐罩內無線電通訊測試60
第6章結論62
第7章參考文獻63

參考文獻

[1] Goddard Space Flight Center, Wallops Flight Facility, Wallops
Island, & Virginia. NASA SOUNDING ROCKET PROGRAM
HANDBOOK, 216(2005)
[2] National Aeronautics and Space Administration, NASA Sounding
Rockets 2011 Annual Report, 48(2011)
[3] Enrico Ceglia, William Carey, Dieter Isakeit(2005), “European
Users Guide to Low Gravity Platforms, ”Erasmus User Centre and
Communication Office, European Space Agency
[4] JAXA, 探空火箭網址：
http://www.isas.jaxa.jp/j/enterp/rockets/sounding/
[5] 國家太空中心探空火箭計畫網址：
http://www.nspo.narl.org.tw/2011/tw/projects/Sounding-
Rocket/program-description.html
[6] Bill Wu, Jeng-Shing Chern, Yen-Sen Chen, and An-Ming Wu
(2008), “Sub-Orbital Experiments Using Sounding Rockets in
Taiwan,” National Space Organization(NSPO)
[7] 中華民國頻率分配圖 FREQUENCY ALLOCATION OF
REPUBLIC OF CHINA 網址：
http://freqdbo.ncc.gov.tw/upload/FILESAVE/080724081215.pdf
[8]Wiki Radio spectrum 網址：
http://en.wikipedia.org/wiki/Radio_spectrum#IEEE_US
[9] 白光弘，「衛星通訊」，東華書局，1986
[10] Simon Haykin, “COMMUNICATION SYSTEM 4th Edition”, JohnWiley & Sons, Inc. , 2000
[11] Antenna noise temperature 網址：
http://www.antetec.com/news/2010/02/01-377.html
[12] Wiki 調變網址：
http://zh.wikipedia.org/wiki/%E8%AA%BF%E8%AE%8A
[13] Vinayak Sharma, and Mukesh Mehta, “Snapshot of
Communication Toolbox for Scilab”, Department of Electrical
Engineering Indian Institute of Technology, Bombay, 2010
[14] Simon Haykin, “Scilab Code for Digital Communication”,
Institute of Road and Transport Technology, 2010
[15 ]Scott Hudson, “RF Engineering for Telecommunication”,
Washington State University, 2003
[16] Matthew Loy, Iboun Sylla, “ISM-Band and Short Range Device
Antenna”, Texas Instruments, 2005
[17 ]Dag Grini, “RF Basics, RF for Non-RF Engineers”, Texas
Instruments, 2006
[18] JAXA 公開募集技術問題，網址：
http://aerospacebiz.jaxa.jp/jp/offer/skill_theme.html
[19] 杜衍輝，「用於遠距離傳輸的半雙工系統開發」，國立中央大學，
光機電工程研究所，2008
[20] 戚禎庭，「探空八號回收艙辦雙工無線電系統」，國立中央大學，
光機電工程研究所，2010
[21] 王唯訓，「自建學生衛星地面站開發及測試(一)」，國立中央大
學，光機電工程研究所，2011

指導教授

葉則亮、江士標
(Tse-Liang Yeh、Shih-Biau Jiang)

審核日期

2012-8-24

推文