Орлов А.Г., Севастьянов Н.Н. Бортовой ретрансляционный комплекс (БРК) спутника связи. Принципы работы, построение, параметры (2014) (1152061), страница 27
Текст из файла (страница 27)
8.4. Выходные мультиплексоры С- и Ku-диапазонов153Сборка TWTA С-диапазонаСдвоенный УМ TWTA Ku-диапазонаРис. 8.5. Сборка усилителей на ЛБВ С- и Ku-диапазонов154Усилитель LDLAУсилитель LDLA Ku-диапазонаРис. 8.6. Транзисторные предусилители для УМ ЛБВ155Входной фильтр С-диапазонаТип №2Входные фильтры Ku-диапазонаРис. 8.7. Выносные входные фильтры-преселекторыприемных устройств С- и Ku-диапазоновКонструктивный вид ряда пассивных устройств, упоминавшихся в главе 4,приведен на рис.
8.8: ферритовый циркулятор С-диапазона, электромеханический переключатель, волноводный направленный ответвитель Ku-диапазона.156Переключатель TNCЦиркулятор С-диапазонаВходной направленный ответвитель Ku-диапазонаРис. 8.8. Ферритовый циркулятор С-диапазона, электромеханический переключатель,волноводный направленный ответвитель Ku-диапазона8.3. Примеры конструктивного исполнения антеннКонструкция зеркальных АФУ БРК отличается большим разнообразием изависит от размеров зеркала, оптической схемы, состава, механического интерфейса с платформой. В настоящем параграфе приведены примеры конструктив157ного исполнения АФУ БРК КА «Ямал-300К» с техническими параметрами,приведенными в главе 5.На рис. 8.9 представлен общий вид контурной однозеркальной офсетной антенны с двумя фидерами на прием и передачу.Рис. 8.9. Общий вид антенны в рабочем положенииНа рис.
8.10 показан общий вид контурной антенны Ku-диапазона с совмещенным на прием / передачу фидером в рабочем положении с открытым рефлектором (без установленных ЭВТИ).158Рис. 8.10. Общий вид антенны Ku-диапазона БРК-1 в рабочем положенииДанные антенны разработаны и изготовлены фирмой MDA (Канада).8.4.
Примеры размещения аппаратуры РТР на панелях КАРазмещение аппаратуры РТР многоствольного БРК на платформе КА представляет сложную конструктивную задачу. При этом руководствуются следующими общими принципами:– обеспечение теплового режима приборов;– минимизация длин соединительных линий передачи (коаксиальных и, особенно, волноводных, для последних важна также оптимизация конфигурации сцелью уменьшения количества изгибов, волноводных стыков, гибких секций);– обеспечение радиоэлектромагнитной совместимости (в этой части необходимо добиваться максимального разноса высокочувствительного приемногооборудования от мощного передающего и тщательной стыковки волноводныхфланцев).159Рис. 8.11.
Размещение оборудования С- и Ku-диапазонов на панели «Север»:1 – усилители LDLA C-диапазона; 2 – выходные направленные ответвители Ku-диапазона;3 – выходной мультиплексор OMUX C-диапазона; 4 – циркулятор SMA C-диапазона;5 – выходной мультиплексор OMUX Ku-диапазона (тип 1); 6 – блок управления PLDIU-1553;7 – источник питания ЛБВ EPC Ku-диапазона; 8 – усилители LDLA Ku-диапазона;9 – изолятор HPI Ku-диапазона; 10 – Фильтр NRF Ku-диапазона; 11 – ЛБВ (TWT) Ku-диапазона;12 – выходной мультиплексор OMUX Ku-диапазона (тип 2);13 – волноводные переключатели T-switch; 14 – источник питания ЛБВ EPC C-диапазона;15 – переключатели TNC C-диапазона; 16 – ЛБВ (TWT) C-диапазона;17 – нагрузка HPL C-диапазона; 18 – конверторы Ku-диапазона;19 – приёмники Ku-диапазона; 20 – выходной волноводный циркулятор C-диапазонаТепловыделяющее оборудование (УЛБВ, OMUX) размещают на панелях«Север», «Юг», оборудование без тепловыделения (входные фильтры, направленные ответвители) могут размещаться на торцевых панелях.160Примеры размещения оборудования РТР БРК «Ямал-401» приведены нарис.
8.11, 8.12 и 8.13.Рис. 8.12. Размещение оборудования С- и Ku-диапазонов на панели «Юг»:1 – приёмники Ku-диапазона; 2 – выходные направленные ответвители Ku-диапазона;3 – циркулятор SMA C-диапазона; 4 – источник питания ЛБВ EPC C-диапазона;5 – выходной мультиплексор OMUX Ku-диапазона (тип 2);6 – источник питания ЛБВ EPC Ku-диапазона; 7 – усилители LDLA Ku-диапазона;8 – блок управления PLDIU-1553; 9 – изолятор HPI Ku-диапазона;10 – фильтр NRF Ku-диапазона; 11 – ЛБВ (TWT) Ku-диапазона;12 – выходной мультиплексор OMUX Ku-диапазона (тип 1);13 – волноводные переключатели T-switch; 14 – маяки C-диапазона;15 – переключатели TNC C-диапазона; 16 – ЛБВ (TWT) C-диапазона;17 – нагрузка HPL С-диапазона; 18 – маяки Ku-диапазона;19 – выходной волноводный циркулятор C-диапазона; 20 – конверторы Ku-диапазона161Рис.
8.13. Размещение оборудования РТР С-диапазона на панели «Земля»:1 – входные направленные ответвители C-диапазона;2 – выходные направленные ответвители C-диапазона;3 – входные фильтры Ku-диапазона (тип 1);4 – входные фильтры Ku-диапазона (тип 2); 5 – входные фильтры C-диапазонаНапомним, что этот РТР содержит 17 транспондеров с С-диапазоне и27 транспондеров в Ku-диапазоне.162ГЛАВА 9.БРК РОССИЙСКОГО ПРОИЗВОДСТВА9.1.
Создание бортового ретрансляционного комплекса для КА«Ямал-100» – прорывной этап в развитии промышленногопроизводства отечественных спутников связиСоздание бортового ретрансляционного комплекса (БРК) для КА «Ямал100» происходило в 1990-e гг. и совпало с крайне неблагоприятным периодом вистории производства спутников связи в отечественной промышленности.Во-первых, в эти годы практически полностью «рухнуло» производствоважных радиоэлектронных компонентов, необходимых для создания полезныхнагрузок КА связи.Во-вторых, развалились предприятия и работавшие в них научнотехнические коллективы, занимавшиеся проектированием и производством полезных нагрузок.В-третьих, произошла череда катастрофических отказов БРК, разработанныхотечественными предприятиями (отказы БРК на двух КА «Экспресс», отказБРК «Купон», разработанного зеленоградскими предприятиями по заказу Центробанка).Все это создало крайне неблагоприятную атмосферу, стало причиной неверия в возможности отечественных специалистов производить подобную технику.
Именно в этот период ряд головных производителей спутников связи приняли решение переориентироваться на закупку полезных нагрузок, целиком изготовленных зарубежными производителями (проекты ОАО ИСС, КБим. М.В. Хруничева).Следует также отметить, что к моменту создания БРК «Ямал-100» сложившиеся в России методологические подходы к проектированию и производствуполезных нагрузок гражданского назначения, особенно с учетом рыночныхусловий, устарели и не соответствовали передовым зарубежным тенденциям.Устаревшие подходы имели место в схемно-техническом построении, выборе компонентов, обеспечения надежности, концепции испытаний, создании кооперации с передовыми зарубежными фирмами.Далее более подробно рассмотрено, как впервые в отечественной практикерешались эти вопросы при создании БРК «Ямал-100» [30].1639.1.1.
Схемно-техническое построение БРК «Ямал-100»Схемно-техническое построение промышленных образцов БРК для отечественных КА связи, предназначенных для информационного обеспечения гражданских пользователей (главным образом телевидения, телефонии и СПД),сложилось при создании первого отечественного промышленного КА связи«Молния-3» и далее с непринципиальными изменениями использовалось в полезных нагрузках стационарных КА «Радуга», «Горизонт» и др.Схемно-техническое построение основной структурной единицы ствола(транспондера) таких БРК показано на рис.
9.1.Рис. 9.1. Блок-схема одного транспондера (ствола) с двумя преобразованиямиПринципиальные моменты этой схемы: наличие своего приемного устройства в каждом транспондере, наличие двух преобразователей частоты (одноговниз для преобразования СВЧ приемного сигнала на промежуточную частоту(ПЧ), другого для преобразования вверх усиленного сигнала ПЧ на СВЧ частоту сигнала передачи), наличие широкополосного тракта ПЧ (частоты 70–100 МГц) с большим усилением и полосовыми фильтрами.
В качестве усилителя мощности использовались ЛБВ с автономным источником питания. Длякоммутации резервов с ВЧ цепей использовались ферритовые переключателина два положения. Указанная схема на тот момент соответствовала уровню развития отечественной СВЧ техники и была проще в реализации. Её недостаткомявляются: большой объём приемного и маломощного оборудования, сопоставимого или даже превышающего объём передающего оборудования, что приводило к значительному расходу массы, габаритов и энергетики на эту составнуючасть РТР БРК. Сложность состояла и в получении высококачественных функциональных характеристик (АЧХ, ГВЗ, избирательности), которые, в свою очередь, определяются характеристиками фильтров ПЧ, а они в транспондерах срабочей полосой пропускания 40 МГц являются широкополосными по отноше164нию к центральной полосе ПЧ (относительная полоса составляет 60–70%), чтозатрудняет получение их высококачественных характеристик.
Для таких транспондеров также характерна высокая нестабильность частоты при ретрансляциисигнала, равная при автономных гетеродинах сумме нестабильностей гетеродинов обоих преобразователей. Имеет место также повышенный расход активныхрадиоэлементов в расчете на транспондер, что снижает его надежность.Учитывая вышесказанное, при создании БРК «Ямал-100» была выбранапринципиально новая схема построения БРК, показанная на рис. 9.2Рис. 9.2. Блок-схема БРК с n-стволами (транспондерами)с одним преобразованием со скользящим резервированием УМ (m:n)Особенностями этой схемы являются использование общего (одного на несколько), в зависимости от частотного плана, приемного устройства, содержащего МШУ, и один преобразователь на разностную частоту сдвига между частотами приема и передачи.
Формирование частотных стволов осуществляетсяфильтровыми СВЧ мультиплексорами: входными для частотного разделениястволов и выходными с целью их объединения для подачи в общий антеннофидерный тракт. Важно отметить, что само приемное устройство получаетсяпри этом функционально проще, так как частоты гетеродинов для БРК Си Кu-диапазонов лежат в диапазоне 2–3 Гц и реализация гетеродинных трактовпроще, чем в схемах БРК с преобразованием на ПЧ, где необходимо было иметьдва гетеродинных тракта с более высокими выходными частотами, почти равными входным и выходным частотам.Практически в С- и Кu-диапазонах переход на схему с одним преобразованием дает колоссальный эффект: выигрыш по массам, габаритам, стабильностичастоты, улучшение функциональных характеристик (неравномерности АЧХ,линейности фазовых характеристик, избирательности, фазовой стабильностигетеродинов).
В ней также снижено количество активных элементов на транспондер. Неслучайно поэтому указанная схема используется практически во всехсовременных многоствольных БРК со сквозной ретрансляцией.1659.1.2. Выбор компонентовВыбор радиоэлектронных компонентов при разработке БРК является одной изважнейших задач, определяющих возможность реализации требуемых функциональных характеристик и надежности.
Следует отметить, что даже в «лучшие»времена, когда создавались отечественные КА связи «Молния-3», «Радуга», «Горизонт» и другие, адекватная отечественная элементная база, соответствующаяповышенным ресурсным требованиям (свыше 5 лет), не была создана. Хотя,справедливости ради, надо сказать, что попытки решить эту задачу предпринимались на высоком правительственном уровне.При создании БРК «Ямал-100» была поставлена задача доведения ресурса до10 лет с вероятностью отказа на ствол до 0,95.Поэтому ставка была сделана на использование импортных комплектующих,но не в виде отдельных компонентов (микросхем, чипов, транзисторов и т.д.), а ввиде функционально законченных, с высоким уровнем интеграции устройств,блоков, приборов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
