Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь (1979) (1152062), страница 36
Текст из файла (страница 36)
Однако во многих случаях отношение сигнал(шум иа линии вверх бывает относительно велико и преимушество регенерации на борту незначительно. Исключение составляют случаи, когда иа липин вверх присутствует помеха или когда требуется произвести Разделение сигналов на линии вверх и новое формирование группового сигнала на линии вниз. Ретранслятор с обработкой сигналов иа борту ограничивает типы сигналов, которые можно использовать, конкретным в~илом модуляции, реализованной в ретранслятоРе Поэтому потенциальные преимущества ретранслятора с регенеРацией необходимо сопоставлять с ограничениями, налагаемыми на параметры модуляции сигнала, и, как следствие этого, с отсут- 18! сгнием возможности изменения модуляции после запуска спутника.
Несмотря на эти ограничения, потенциальные преимущества обработки, коммутации и объединения сигналов на борту остаются высокими. Глава 8 ЗЕМНЫЕ СТАНЦИИ СПУТНИКОВЫХ СИСТЕМ С МНОГОСТАНЦИОННЫМ ДОСТУПОМ 8зЦ ВВЕДЕНИЕ Земные станции необходимо очень тщательно проектировать, чтобы наиболее эффективно использовать мощность спутника без чрезмерного увеличения стоимости всей системы связи.
Очевидно, что чем больше добротность 0~Т земной станции, тем более эффективно используется данная мощность спутника. Однако стоимость земной станции возрастает при увеличении отношения 6(Т из-за дополнительных затрат на антенны увеличенных размеров, а также из-за стоимости малошумящего усилителя приемника. Следовательно, в целом для системы стоимости земных станций и спутника должны сопоставляться друг с другом. Хотя усиление и шумовая температура являются критическими параметрами для линии связи, какое-либо детальное обсуждение их с точки зрения реализации более подходит книгам по антеннам 1194, 224) и по малошумящим приемникам 151). Эта глава касается тех элементов земной станции, которые непосредственно относятся к ширине полосы сигналов и к много- станционной передаче и приему сигналов.
Рассмотренные конкретные области включают: структурную схему земной станции; развязку между каналами передачи и приема — внеполосные помехи и нелинейные помехи в полосе приема; паразитные эффекты при преобразовании частоты — устранение паразитных продуктов на выходе смесителя, контроль фазовых шумов генератора и паразитной ЧМ, уменьшение нелинейных продуктов усилителя мощности в полосе передачи; влияние искажений в фильтрах ПЧ и радиочастоты (РЧ) на цифровые сигналы. Расчет характеристик линии уже обсуждался в гл.
6 и поэтому здесь не повторяется. К другим важным элементам земной станции относятся антенно-фидерная подсистема, антенная опора и система приводов, система автосопровождения спутника и сервосистема и подсистемы электропитания,и управления. Однако эти элементы не специфичны с точки зрения применяемых видов сигналов и здесь не рассматриваются. 8.2. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ЗЕМНОЙ СТАНЦИИ На рис.
8.1 приведена упрощенная структурная схема типичной земной станции спутниковой системы связи. Несущие колебания, модулированные цифровыми или аналоговыми сигналами, посту- )82 о Х ш а н и ж Ж Ф н о и Й ш » й н ~ % он й $ ш н В о й Я а И Х н о о. о М о О. н о Ф о о. ашааао «аааОаааааа ааа о о о о, о о 2~' о у." о оо' = ~в„. ао~а Р, а а5" а ао о ой о О'о о о о о а о ~ й Й о Б о о ао о о о о О ~оооо о ф Ц 2'и *о а о оо с оо о о о й о о ~о о '~ но й о~ а 2~ " о~ о ш о о о оо оо а оо ощ о о о оо о Их ' р о а о\ Дои лают от абонентских модемов на земную станцию на промежуточной частоте (ПЧ) (часто 70 или 700 МГц).
Панель коммутаций по ПЧ обеспечивает подключение абонентского сигнала к любому одному из нескольких преобразователей частоты и автоматическое переключение на резервный преобразователь частоты в случае неисправности. На ,,8(Г рис. 8.2 приведена. !8-метровая Ь Хйа' -- -- -Г„,„,.ХХ„. пазона типа А7(/РЯС-78. Эта земная станция имеет Сг(Т= 4„;-йсг::;:-,;» =39 дБ!К и способна передавать си~палы в полосе частот шириной 500 МГц.
Каждый из преобразователей частоты (рис 8 !) транспонирует сигнал промежуточной частоты одним илн двумя преобразованиями в диапазон радиочастот для последующего усиления и передачи. Перестраиваемые синтезаторы частоты, используемые в преобразователях, синхронизируются с помощью ФАПЧ со стандарРис. 82. Фотографии аемной станции том частоты (обычно цезиеспутниновой связи типа А1ЧггЯС-78 с ВЫМ), а для ПОлУчения желае- 18.метровой антенной мого номинала частоты исполь- зуется синхронизируемый умножитель частоты. В простейших станциях вместо таких сложных частотных синтезаторов часто используется местный генератор фиксированной частоты.
Перестройка, если она нужна, в этом случае может обеспечиваться на промежуточной частоте. Фильтры промежуточной частоты в преобразователях частоты часто имеют корректоры амплитудно-частотной характеристики и характеристики группового времени запаздывания. В земной станции общего назначения полоса пропускания по промежуточной частоте выбирается равной самой широкой полосе спутникового ретранслятора или превосходящей ее.
В простейших специализированных земных станциях полоса пропускания по промежуточной частоте может быть выбрана применительно к ширине полосы передаваемого сигнала плюс запас на перестройку, требуемую для МДЧР. Каждый из повышающих частоту преобразователей имеет также независимую регулировку мощности для установки необходимого уровня несущего колебания. Усиление СВЧ сигналов осуществляется в предварительном усилителе мощности (ПУ) и выходном усилителе мощности (УМ), оба эти усилителя имеют обычно широкую полосу пропускания (часто 184 применяются ЛБВ).
Выходная мощность УМ должна устанавливаться с высокой точностью (возможно с точностью лучше чем 0,5 дБ) в широком интервале мощностей (от 100 Вт до 1 кВт и более) для того, чтобы только выделенная данной станции доля выходной мощности спутника была фактически использована для передачи ее сигналов. Как будет показано в гл.
9, выходной усилитель мощности должен иметь пиковую мощность на 10 дБ больше общей средней мощности сигналов МДЧР для того, чтобы уменьшить нелинейные продукты. Более того, выходная мощность должна управляться изменением входного сигнала этого усилителя для компенсации изменяющегося во времени влияния дождя на потери при распространении сигналов, потерь в радиопрозрачном укрытии антенны и сравнительно медленных изменений усиления ретранслятора.
Затухание в дожде на линии вверх можно оценить, измеряя затухание сигнала спутникового маяка и учитывая разность затуханий передаваемых и принимаемых сигналов, обусловленную разностью частот. Далее, выходной сигнал в полосе частот передачи подвергается фильтрации, чтобы уменьшить нежелательные нелинейные продукты и паразитные компоненты в полосе частот, поскольку онн могут вызвать перегрузку усилителей приемника. Затем передаваемый сигнал проходит по волноводу к развязывающему дуплексеру и излучается с соответствующей поляризацией облучателем антенны, освещающим рефлектор. На входе приемника земной станции мощность сигнала определяется эффективно излучаемой мощностью (ЭИМ) спутника, ослабленной потерями в свободном пространстве примерно на 201,6 дБ в Х-диапазоне частот.
Следовательно, должна быть чрезвычайно большая развязка между трактом передачи и трактом приема земной станции, которая обеспечивается дуплексером и фильтрами трактов передачи и приема. Столь большая разница в уровнях сигналов часто требует предосторожностей, чтобы избежать появления нелинейных продуктов, возникаюгцих при прохождении нескольких передаваемых сигналов даже через такие пассивные элементы, как волноводные фланцы и фланцы облучателя антенны, настроечные винты фильтров, где контакт между металлом и окислом или другие причины могут представлять собой нелинейное сопротивление.
Даже если уровень нелинейных продуктов в таких пассивных элементах на ! 00 дБ ниже уровня передаваемого сигнала, они могут попасть в полосу приема после фильтрации в тракте передачи и вызвать помеху принимаемому сигналу. Принимаемые сигналы проходят через дуплексер и фильтр приема, а затем усиливаются широкополосным малошумяшим усилителем '(МШУ), например параметрическим усилителем или усили- гелем яФ туимельном диоде, и, далее, предварительным усилителем. выходные СВЧ сигналы таких усилителей поступают на делитель мощности, который распределяет сигналы на ряд понижающих частоту преобразователей.
185 Преобразователь частоты вниз преобразует СВЧ сигнал в сигнал промежуточной частоты, обычно такой же, как в повышающих преобразователях. Использование одинаковых промежуточных частот как на передающей, так и на приемной сторонах позволяет применять одинаковые частоты передачи и приема в модемах потребителей, что позволяет проверять их на себя или по шлейфу. Синтезатор опорных частот в понижающем преобразователе обычно имеет шаг перестройки частоты 1 кГц или больше. Это обеспечивает не только настройку на любой принимаемый станцией сигнал, но и позволяет компенсировать дрейф частот гетеродинов спутника и земной станции.
Этот частотный синтезатор синхронизирует с помощью ФАПЧ с тем же стандартом частоты, который имеется в повышающем преобразователе частоты этой же станции, но, естественно, это не тот стандарт частоты, который используется на другой земной станции, передающей сигнал. Можно сделать несколько замечаний по поводу влияния всех этих аспектов на цифровую модуляцию и по поводу влияния выбора метода многостанционного доступа на проект земной станции: 1. Применение широкополосной цифровой модуляции, в частности при широкополосном МДВР, накладывает требования к линейности фазовой характеристики (к искажению характеристики группового времени запаздывания) различных фильтров и в меньшей степени к равномерности амплитудно-частотной характеристики фильтров (см. гл.
13). 2. Использование низкоскоростной цифровой модуляции, такой, как, например, в системе многостанционного доступа при передаче одного канала на несущей (МДЧР-КН) с предоставлением каналов по требованию или даже в системах с меньшей скоростью передачи (например, 150 бит/с на одной несущей), накладывает специальные требования на фазовый шум гетеродинов преобразователей частоты и на паразитную ЧМ, возникающую в генераторах и мощных усилителях. Применение помехоустойчивого кодирования позволяет работать при малых значениях отношения Е,(Н„ следовательно, часто требуется использовать даже более узкие полосы в цепи восстановления несущей.
Эти кодированные сигналы могут быть более чувствительными к фазовому шуму генераторов земной станции (см. гл, 12). 3. МДЧР вообще требует множество преобразователей частоты с перестройкой во всей ширине полосы спутника (=500 МГц) или по крайней мере в пределах отведенной части полосы частот ретранслятора. Более специализированные земные станции могут проектироваться для работы по одному каналу в полосе 40 МГц, перекрываемой одним понижающим преобразователем, перестройка обеспечивается использованием перестраиваемых цифровых модемов.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
