ГЛОНАСС. Принципы построения и функционирования. Под ред. А.И.Перова (2010) (1151961), страница 67
Текст из файла (страница 67)
Такая антенная решетка обеспечивает одновременную работу на частотах Г.1 и Г,2, подавление побочных излучений, а также оптимальное распределение энергии в диаграмме в целях обеспечения равенства парциальных сигналов при приеме на поверхности Земли (в центре диаграммы усиления антенны меньше на 2 дБ, чем на краю диаграммы). 11.7.3. Бортовая аппаратура межспутниковых измерений Межспутниковые измерения и информационный обмен предназначены для решения задач автономного эфемеридно-временного обеспечения, передачи информации о целостности системы ГЛОНАСС, глобального оперативного управления и контроля функционирования навигационных спутников (НС). Для решения данных задач на борту НС начиная с «Глонасс-М» устанавливается бортовая аппаратура межспутниковых измерений (БАМИ), которая должна выполнять следующие функции: формирование и передача широкополосных измерительных сигналов (ШИС) для приема их на всех НС «Глонасс», находящихся в зоне радиовидимости излучающего аппарата; 424 Подсистема космических аппаратов прием ШИС от всех излучающих НС, находящихся в зоне радиовидимости принимающего аппарата; измерение временного сдвига принимаемых ШИС относительно местной шкалы времени и измерение псевдо дальностей и псевдо скоростей; передача и прием измерительной и эфемеридно-временной информации.
Обобщенная схема БАМИ приведена на рис. 11.22. Селил на частоте щей ой Рис. 11. 22. Обобщенная схема БАМИ Все функции формирования сигнала, приема сигналов и измерения временных сдвигов сосредоточены в одном конструктивном узле — блоке формирования и обработки сигналов. Это позволяет минимизировать относительные аппаратные задержки ШИС и их нестабильности. Функции блока формирования и обработки сигналов: формирование несущей частоты сигнала; формирование модулирующих кодовых последовательностей; модуляция несущей частоты; усиление и преобразование частоты принимаемого сигнала; обработка принимаемого сигнала (обнаружение, выделение, фильтрация); измерение задержки принимаемого сигнала относительно местной шкалы времени; запоминание результатов измерений; демодуляция и декодирование информационных символов из принятого радиосигнала; обмен данными с внешними абонентами (БЦВМ) по интерфейсу мультиплексного канала обмена; диагностика и управление реконфигурацией выходных усилителей мощности и малошумящим усилителем приемного тракта.
Для уменьшения ошибки, связанной с нестабильностью параметров выходного усилителя мощности, в системе предусмотрена цепь калибровки всего приемного тракта (за исключением малошумящего усилителя, который при работе передатчика блокируется для защиты от выгорания). 425 Глава 11 Включение иемника Обнаружение и еннх онизання Измерение и Выключение выделение ин о мании иемника Твыкл Т,т, Тв,, Ткиф Олноеекундиые метки Рис. 11. 23. Временная циклограмма режимов работы на прием (передачу) Таким образом, весь цикл приема/передачи длительностью 5 с содержит защитные интервалы (длительностью Т, / Твы ) между включением/выключением приемника/передатчика и приемом/передачей радиосигнала, интервал обнаружения/синхронизации (длительностью Т,„,, ) и интервал (информационный, длительностью Т„„ф) измерения псевдо дальности/псевдо скорости и выделения передаваемой информации.
Начало каждого цикла приема/передачи синхронизировано с односекундными метками времени (см. рис. 11.22). 426 Диапазон частот, циклограмма работы, структура цикла Для БАМИ определен диапазон 2200 ... 2225 МГц. В основу работы системы положено временное разделение приема и передачи сигналов, поэтому здесь используется одна рабочая частота /„' = 2212,5 МГц (13,56 см) для приема и передачи при условии обеспечения защиты входных цепей приемника от мощного сигнала передатчика. Система БАМИ работает в симплексном режиме циклами по 20 с: 5 с — передача (вещание всем НС); 15 с — прием. Циклы повторяются в течение 5 мин. Далее следует 10-минутный перерыв. В системе используется принцип кодового и временного разделения сигналов различных НС.
Все 24 НС разбиты на 4 группы по 6 НС. Каждой группе выделен фиксированный временной интервал для работы в режиме передачи. Внутри группы сигналы НС различаются кодами, модулирующими сигнал несущей частоты. Таким образом, на передачу одновременно работают 6 НС, каждый своим модулирующим кодом. В каждом цикле приема (передачи) сигнала НС в БАМИ осуществляется включение/выключение приемника (передатчика), обнаружение и захват сигнала по частоте и модулирующему коду (синхронизация), измерение псевдо дальности/псевдо скорости и выделение информационных символов.
Реализация этих режимов при работе БАМИ на прием отображена в виде циклограммы на рис. 11.23. Аналогичная циклограмма соответствует и режиму передачи сигнала. Подсистема космических аппаратов В качестве сигнала в режимах обнаружения/синхронизации и измерения/выделения передаваемой информации планируется использовать фазоманипулированный на к сигнал с полосой частот 10 ... 20 МГц. Длительность и структура информационного сообщения выбраны такими, чтобы обеспечивалась передача необходимого объема данных.
Кроме того, необходимо перед передаваемой информацией вводить признак типа информации. Различают следующие типы: измерительная, эфемеридно-частотная, программная. Длительность символа информационного сообщения г„„ф планируется равной примерно 1 мс. Для обеспечения заданных требований по вероятности ошибки приема одного символа Р, =10 ~ при заданной энергетике радиолинии используется сверточное кодирование потока информационных символов по схеме (й =2/3, К =7), где число входных символов кодирующего устройства — 2, число выходных символов — 3, дпина кодового ограничения — 7.
Энергетика межснутниковой радиолинии Диаграмма направленности антенны БАМИ конусообразная с провалом направленным на центр Земли, что обеспечивает одинаковую мощность сигналов, принимаемых от всех видимых спутников. В табл. 11.13 приведены значения коэффициента усиления 6 (по мощности) антенны в зависимости от угла а, отсчитываемого от оси, направленной от НС к центру Земли. Таблица 11.13.
Характеристики диаграммы направленности антенны 87 37 50 60 70 80 85 а, град 6А(а), дБ -8,1 — 2,1 — 14,1 — 18,5 +5,2 +3,3 +1,1 К " — 4,2.10 2О ( — 193,7 Б). Р ~ 12~г 427 Положим, что НС движутся по идеальным невозмущенным орбитам. Ввиду симметрии такой орбитальной группировки, изменение дальности между некоторым (например № 1) и остальными НС будет одинаковым, вне зависимости от того, относительно какого НС определяются дальности.
На рис. 11.24 приведены зависимости изменения взаимной дальности между НС № 1 и НС № 9 — 16, которые не находятся в одной орбитальной плоскости с НС № 1. Из рис. 11.24 следует, что максимальная дальность между НС равна Я =5,26 10 м. Затухание сигнала на максимальной дальности (по мощности) Глава 11 ьс Рис.
11.24. Графики изменения взаимных дальностей между НС Расстояние между НС № 1 и другими НС может быть представлено как функция угла а соотношением Я, =Я„„соя(а). Тогда для затухания сигнала от 1-го НС можно записать выражение К К„,6, (а) (11.1) соз (а) Расчеты по (11.1) с учетом данных табл. 11.13 показывают, что в диапазоне углов 37... 85' значение К„„= — 184,5 дБ для всех 1. Если задать мощность сигнала на выходе РПДУ 70 Вт (+18,5 дБВт) и приведенную температуру шума приемника 300 К ( — 203 дБВт/Гц), на входе приемника будем иметь д,/„— — 37 дБ/Гц. Следовательно, параметры приемника С Р30 БАМИ в режиме поиска, обнаружения, захвата на сопровождение и сопровождения сигнала должны оптимизироваться для д„„=37 дБ/Гц, или с учетом за- с~ по паса в 3 дБ — для а,,/„„— — 34 дБ/Гц. Аппаратура приема и обработки сигналов Аппаратура приема и обработки сигналов БАМИ строится аналогично АП навигационных радиосигналов СРНС ГЛОНАСС (рис.
13.1) и включает: антенну, радиочастотный блок, синтезатор частот, АЦП и цифровой вычислитель. Радиочастотный блок включает входное устройство приемника (ВУП) (рис. 11.22) и радиоприемник. Входное устройство приемника предназначено для усиления сигнала, приходящего от антенны, ослабления сигнала передатчика в режиме излучения 428 Подсистема космических аппаратов (защита МШУ), ввод в тракт приема нормированного сигнала от передатчика для калибровки. Обобщенная схема ВУП приведена на рис. 11.25. Рис. 11. 25.
Обобщенная схема ВУП Управляемый аттенюатор ~УАт), установленный непосредственно перед малошумящим усилителем (МШУ), служит для ослабления сигнала, поступающего от усилителя мощности передающей части антенны системы межспутниковых измерений в режиме излучения («Передача»). Вносимые ослабления УАт: в режиме излучения — не менее 20 дБ; в паузе — не более 0,5 дБ. Малошумящий усилитель имеет коэффициент шума около 1 дБ. Суммарный коэффициент усиления МШУ не менее 34...50 дБ, что обеспечивает компенсацию потерь в кабеле и сумматорах-разветвителях. Направленный ответвитель (НО), стоящий после МШУ, служит для ввода «Калибровочного сигнала» от усилителя мощности передающей части БАМИ в тракт приемника через аттенюатор ~Ат) с ослаблением сигнала на 30 дБ.
Радиоприемник В радиоприемнике осуществляется усиление радиосигналов, понижение частоты сигнала, фильтрация шумов и внеполосных помех (зеркальных и соседних каналов приема). Схема радиоприемника приведена на рис. 11.2б. Рис. 11. 26. Схема радиоприемника В радиоприемнике осуществляется двукратное понижение частоты входного сигнала.
Первый смеситель переносит сигнал на первую промежуточную частоту /', = 142,5 МГц (~,„, =2070 МГц), а второй — на вторую промежуточную частоту ~'„р2 = 14,5 МГц ( ~ „~ = 156 МГц). Полосовые фильтры (ПФь ПФ2) имеют полосы пропускания фп = 50 МГц, фп - 20 МГц, а низкочастотный фильтр (НЧФ) — фнч, = 24 МГц. Глава 11 Общее усиление радиоприемника около 90 дБ, и оно распределяется по тракту следующим образом: УВЧ вЂ” 20 дБ, У~ — 40 дБ, У~ — 30 дБ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
