Introduction to Satellite Communication 3rd Edition

Figure 8.24
The spacecraft telemetry subsystem makes analog measurements and converts them
to digital data before transmission to the ground.
amount of fuel and pressurant gas remaining. The device outputs a corresponding
voltage, which also can be telemetered. The last example in Figure 8.24 is an SSPA
for which we might want to telemeter the output power and GaAsFET gate current.
A power meter detects a small amount of RF output power taken from a 20-dB
coupler (that steals only 1% of the total output of the amplifier, equivalent to
an output loss of 0.04 dB) and again produces a corresponding voltage to be
telemetered.
The simple system depicted in Figure 8.24 requires the transmission of four
channels of telemetry. On a real spacecraft, several thousand separate channels
could be involved, some being simple on/off indications and others being complex
analog measurements, like the four previously discussed. Therefore, time division
multiplex (TDM) is used to combine the channels into a single stream for downlink
transmission. While some of the early satellites transmitted the analog samples
directly (i.e., pulse amplitude modulation), all modern commercial telemetry sys-
tems encode the samples using binary PCM. That is the same technique used in
digital voice and data communication systems.
The output at the right of Figure 8.24 is, therefore, a multiplexed stream of
digitized telemetry samples repeated in intervals of typically 1 second or multiples
of 1 second. The frame structure allows some parameters to be measured more
frequently than others (the A/D converter does the conversion from analog samples
to PCM). In addition, it might be possible to add parameters when required for
mission support. That could include the ability to increase the frequency of measure-
ment of critical parameters, particularly if an anomaly is detected. All the telemetry
information is transmitted to the ground, where it is recovered by the baseband
and digital processing equipment in the TT&C station.
It was mentioned previously that reception of non-GEO statellite telemetry
must, of necessity, be intermittent. That limitation is overcome by storing vital
telemetry data onboard and downloading when in view of a suitable ground station.
In contrast, Iridium satellites provide continuous telemetry by virtue of the cross

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Spacecraft Mission and Bus Subsystems
links. Systems engineers need to determine the mission requirements for telemetry
coverage as part of the specification of in-service operations concepts and, ulti-
mately, the design of the spacecraft and TT&C network. Some approaches in that
regard were suggested at the beginning of this chapter and are reviewed further in
Chapter 11.
8.3.7.3
Spacecraft Command System
The command link is received onboard the satellite and processed by the spacecraft
command system. Unlike the continuously operating telemetry system described
above, the command link need only operate when the spacecraft must be actively
controlled. The one exception is the RF tracking system in which the command
link is continuously on the air. While the basic structure of the command link
is reasonably secure, many TT&C systems incorporate various forms of added
protection, such as command encryption to prevent unauthorized parties from
taking control of the satellite.
Shown in the simplified diagram of Figure 8.25 is an example of how the
command system might control some elements of the spacecraft (in this case, the
payload). Each unit to be controlled has associated with it a control driver, which
can be as simple as the single transistor circuit shown at the top. The control
driver requires two inputs before it will activate the unit under control. First, the
COMMAND line from the spacecraft command decoder must go ‘‘high’’ (meaning
that a positive voltage must be applied to the base of the transistor). Then, while
COMMAND remains high, the EXECUTE line must be grounded so the transistor
will conduct. Under those circumstances, the output to the unit under control will
change from the high voltage, V, to near ground potential, activating the unit. The