Орлов А.Г., Севастьянов Н.Н. Бортовой ретрансляционный комплекс (БРК) спутника связи. Принципы работы, построение, параметры (2014) (1152061), страница 32
Текст из файла (страница 32)
9.6, БРК «Ямал-300К» по частотно-энергетическому ресурсу, являющемуся важнейшим параметром коммерческого КА связи, почти в8 раз превосходит БРК «Ямал-200» при улучшении остальных потребительскиххарактеристик.185ГЛАВА 10.НОВЫЕ НАПРАВЛЕНИЯ В РАЗРАБОТКЕ БРК КА СВЯЗИ10.1. ВведениеВ последние десятилетия наблюдался значительный рост числа КА на СТОс БРК, работающих главным образом в диапазонах С и Ku и построенных напринципах прямой ретрансляции сигналов, описанных в предыдущих главах.Высокую «заселенность» ГСО КА связи иллюстрирует табл. 10.1, показывающая распределение точек стояния на ГСО различных КА связи тольков Восточном полушарии по состоянию на конец 2013 г.Т а б л и ц а 10.1Размещение КА связи на ГСО (Восточное полушарие)Точка стоянияна ГСО180,0°E169,0°E166,0°E148,0°E140,0°E132,0°E122,0°E120,0°E110,5°E108,0°E105,5°E103,0°E100,5°E96,5°E95,0°E94,8°E93,5°E92,2°E91,5°E90,0°E88,0°E87,5°E86,5°E85,2°E85,0°E85,0°E83,3°E83,0°EНазвание КАIntelsat 18, 701Intelsat 5Intelsat 8 (бывш.
PAS-8)MeaSat-2«Экспресс-АМ3»Vinasat 1AsiaSat 4AsiaSat 2ChinaSat 10SES 3AsiaSat 3S«Экспресс-А2» бывший «Экспресс 6А» с 80,0°E (наклонная орбита)AsiaSat 5, 7«Экспресс-АМ33»NSS-6«Луч-5А»Insat 3A, 4BChinaSat 9MeaSat 3, MeaSat-3AYamal-201ST 2Chinasat 5AКазСат-2Intelsat 15 (Intelsat) (заменил Intelsat 709 в этой точке 30 ноября 2009 г.)Horizons 2 (Intelsat)Intelsat 15 (Intelsat)G-Sat 12Insat 2E, 4A186П р о д о л ж е н и е т а б л . 10.1Точка стоянияна ГСО80,0°E80,0°E78,5°E76,5°E76,0°E75,0°Е75,0°Е74,0°E72,1°Е70,5°Е68,5°Е66,0°E64,2°E62,0°E60,0°E57,0°E56,0°E55,0°E55,0°E54,9°E53,0°E52,5°E50,0°E49,0°E48,0°E47,5°E45,1°E45,0°E42,0°E40,0°E39,0°E38,0°E36,0°E34,5°E33,2°E32,9°E31,5°E31,0°E30,5°E28,2°E28,2°E26,0°E25,5°E23,5°E23,5°E21,6°EНазвание КА«Экспресс-АМ2» (аварийный)«Экспресс-МД1»Thaicom 5Apstar 2R«Электро-Л»ABS 1A (Koreasat 2) (наклонная орбита)ABS 1 (LMI 1)Insat 4CRIntelsat 709Eutelsat W5Intelsat 7, 10 (Intelsat 7/10)Intelsat 17Intelsat 906Intelsat 902Intelsat 904NSS-12Bonum 1G-Sat 8Astra 1F«Ямал-402»«Экспресс АМ22» («Экспресс-АМ22/SESAT 2»)Yahsat-1AIntelsat 26 (наклонная орбита)Ямал-202Eutelsat W48 (наклонная орбита), Eutelsat W2MIntelsat 702Galaxy 27Intelsat 12 (IS-12)Türksat 2A, 3A«Экспресс-AM1» (наклонная орбита)HellasSat 2Paksat 1REutelsat W4, Eutelsat 36В (бывший Eutelsat-W7)AMC-14 (наклонная орбита)EuroBird™ 3Intelsat New Dawn (Intelsat)Astra 1GIntelsat 24 (Intelsat) (наклонная орбита)ArabSat 5AEuroBird 1Astra 1N, 2A, 2B, 2DBadr 4, 5, 6EuroBird 2Astra 3A, 3BThor 2 (наклонная орбита)Eutelsat W6 (Eutelsat)187О к о н ч а н и е т а б л .
10.1Точка стоянияна ГСО20,0°E19,2°E17,0°E16,0°E15,8°E13,0°E12,0°E10,0°E9,0°E7,0°E5,0°E4,8°E4,0°E3,1°E2,8°EНазвание КАArabSat 5CAstra 1H, KR, L, M, 2CAmos 5Eutelsat W3C, Eutelsat Sesat 1 (Eutelsat)Eurobird 16 (бывший Atlantic Bird 4, ранее Hot Bird 4) (наклонная орбита)Hot Bird 6, 8, 9«Радуга-1»Eutelsat 10A (бывший Eutelsat W2A) (Eutelsat)Eurobird 9A (бывший Hot Bird 7A), Eutelsat Ka-SatEutelsat W3AAMC-2Astra 4A (бывший «Сириус 4»)Eurobird 4A (бывший Eutelsat W1)Eutelsat 3CRascom QAF 1RБольшая плотность размещения КА на ГСО, безусловно, связана с её высокой эффективностью при организации экономичных массовых наземных сетейсвязи.
В связи со своей уникальностью ГСО является достоянием всего человечества и объектом регулирования международных организаций в части распределения точек стояния КА, рабочих частот, уровней излучения мощности и других характеристик БРК КА. Такая регламентация позволяет обеспечить ЭМСразличных КА, размещенных на ГСО, на допустимом уровне.
Однако регламентация параметров БРК приводит к ограничению пропускной способности БРК,что не может не повлиять на темпы развития космической связи.Для дальнейшего расширения космической связи в области создания информационных сетей массового обслуживания в последнее время интенсивно развиваются новые направления в построении БРК, такие как:– создание БРК в более высоком (коротковолновом) диапазоне: 30 ГГц –приемный диапазон, 20 ГГц – передающий диапазон;– использование высокоскоростной цифровой электроники, вычислительныхалгоритмов и монолитной СВЧ микроэлектроники при создании БРК.Рассмотрению указанных направлений посвящены следующие параграфынастоящей главы.10.2. Варианты построения адаптивного БРК, использующегоцифровые технологииОписываемая ниже концепция построения БРК основана на работах, выполненных американской фирмой TRW в рамках проекта Gen*Star [32].Как следует из предшествующих разделов, энергетический потенциал БРК внаиболее используемых сейчас диапазонах С и Ku ограничен характеристиками188антенн.
Их размер составляет ≈ 2 3 м и ограничен размерами обтекателей КА.Даже с оптимальным построением (с контурной ДН) зеркальные антенны C- иKu-диапазона с указанным ограничением раскрывов при максимальных мощностях ЛБВ транспондеров (100150 Вт) могут обеспечить ЭИИМ порядка3040 дБВт в диапазоне С и 4050 дБВт в диапазоне Ku. Кроме того, контурныеантенны БРК имеют достаточно высокий уровень внезоновых боковых излучений, что увеличивает возможность взаимовлияний разных КА.
Оптимизироватьхарактеристики антенн можно, переходя к многолучевой конфигурации. Приэтом необходимо увеличивать диаметр антенны, исходя из угловой ДН парциального луча (подробно это рассмотрено в главе 5). Из-за ограничений размеровобтекателя КА размеры зеркальных антенн БРК более 3 м можно реализоватьтолько на сеточных рефлекторах, раскрываемых в космосе. Пока такие антенны,созданные фирмой TRW Astro Aerospace, успешно эксплуатируются вL-диапазоне на спутниках Thuraga (12,25 м) и Inmarsat-4, используемых в системах подвижной связи.
Согласно данным цитируемого источника [32] аналогичные конструкции раскрываемых антенн уже разработаны для С- и Kuдиапазонов.На базе созданной антенной структуры МЛА (рефлектора и адекватной решётки облучателей), в принципе, можно создать любую контурную ДН с помощью управляемой диаграммообразующей схемы (ДОС). Конфигурации схем(ДОС), состоящие из СВЧ делителей, сумматоров мощности и фазовращателей,известны, однако в аналоговом исполнении они громоздки, нестабильны, трудны в управлении и реализации.Поэтому в перспективе их реализация возможна при использовании цифровых технологий, и в этом случае БРК должен иметь другую конфигурацию, характерной особенностью которой является то, что антенны и РТР превращаютсяв единый аналого-цифровой БРК.
Такой БРК обладает большими адаптационными возможностями как в части оптимизации ДН антенны к ЗО и, следовательно, повышения его энергетического ресурса, так и в части использованияимеющегося частотного ресурса.Вариант построения аналого-цифрового БРК представлен на рис. 10.1.Согласно приведенной структурной схеме БРК включает совмещенную наприем-передачу зеркальную МЛА из n парциальных лучей. В каждый облучатель МЛА входит встроенный приемный модуль, состоящий из МШУ, преобразователя частоты вниз (смесителя), осуществляющего сдвиг принимаемых частот с диапазона СВЧ в диапазон промежуточных частот (100 200 МГц).
Указанные модули выполнены по технологии ММIС (миллиметровые / СВЧ интегральные микросхемы).В составе приемной системы, входящей в подсистему РТР БРК, осуществляется усиление сигнала каждого парциального тракта МЛА на частотах УПЧ.Также в приемном тракте формируются от единого стандарта частоты гетеродина для приемных смесителей (преобразователей частоты).189Рис. 10.1. Вариант структурной схемы цифрового БРКс совмещенной на прием / передачу МЛА в диапазонах С и KuУсиленные сигналы УПЧ в количестве n поступают на цифровой процессорРТР, где с помощью n (по количеству портов МЛА) АЦП преобразовываются изаналоговой в цифровую форму. В процессоре на цифровом уровне производится синтез контурной ДН антенны с помощью специальных алгоритмов, осуществляющих амплитудное взвешивание сигналов отдельных парциальных лучей, фазирование, суммирование.
При этом могут быть синтезированы как односвязные, так и многосвязные ДН. Кроме того, с помощью соответствующихалгоритмов может быть произведена оптимизация ДН антенн по боковым излучениям. В случае многосвязных зоновых ДН (в пределе сотовых, соответствующих зоне парциального луча) в процессоре может осуществляться коммутация сообщений (информации) из зоны в зону. Наличие цифрового процессорапозволяет осуществить важную функцию, выполняемую в РТР БРК аналоговыми устройствами – фильтрами ПЧ, или мультиплексорами СВЧ, – формирование частотных стволов. Взамен указанных аналоговых устройств могут бытьиспользованы цифровые фильтры, которые позволяют поднять их избирательность, с улучшением при этом таких характеристик фильтров, как АЧХ, ГВЗ.Известно, что в аналоговой реализации фильтрующих устройств характеристики избирательности АЧХ и ГВЗ являются взаимно противоречивыми.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
