С61 Спутниковые системы связи: Учебное пособие для вузов

Р а з д е л 3
Ðèñ. 3.1.
БРТР с обработкой сигнала на борту
ÁÐÒРñ äåìîäóëÿöèåé (èëè îáðàáîòêîé) ñèãíàëà íà áîðòó
.
На ранней стадии при использовании аналоговых систем подобные
ретрансляторы применялись, как правило, для передачи специальных
видов информации. При передаче цифровых сигналов их обработка
на борту, включающая демодуляцию, коммутацию цифровых потоков
и регенерацию, становится обычным режимом.
На борту современных связных ИСЗ обычно устанавливают нес-
колько приемных и передающих антенн. Это необходимо для согла-
сования контуров зон обслуживания бортовых антенн с размещением
земных станций на поверхности Земли, чтобы не рассеивать беспо-
лезно энергию на необслуживаемые территории. Высокая направлен-
ность приемных и передающих бортовых антенн ИСЗ способствует
уменьшению взаимных помех при одновременной работе с другими
системами связи — спутниковых и наземных и повышает эффектив-
ность использования геостационарной орбиты.
Сигнал от приемной бортовой антенны поступает на вход мало-
шумящего усилителя (МШУ), имеющего смесители и усилители на
малошумящих транзисторах. Принятый сигнал усиливается снача-
ла на частоте приема, а потом на промежуточной частоте и частоте
передачи. В современных ИСЗ осуществляется обычно однократное
преобразование с приемной на передающую частоту [1].
В схеме могут применяться также устройства разделения, ком-
мутации, объединения сигналов (коммутатор на рис. 3.1), цель кото-
рых — подавать сигналы, адресованные тем или иным ЗС, на пере-
дающие антенны, обслуживающие соответствующие зоны обслужива-
ния. Перспективны системы спутниковой связи с применением быст-
родействующей переориентации узкого луча антенны (с коммутацией
луча), что позволяет осуществлять связь со многими ЗС через остро-
направленные антенны, не увеличивая число антенн на борту ИСЗ, с
многократным использованием полосы частот.

---

Виды спутниковых ретрансляторов
45
Ðèñ. 3.2.
Структурная схема ствола БРТР с перестройкой по частоте
На рис. 3.1 не показаны резервные элементы и устройства перек-
лючения резервов. Эти схемы достаточно разнообразны и сложны, а
степень резервирования различна для разных элементов тракта в за-
висимости от их надежности и важности с точки зрения обеспечения
жизнеспособности ИСЗ и необходимого срока его службы.
В некоторых случаях на космической станции выполняется и бо-
лее сложная обработка сигналов с преобразованием вида модуляции,
регенерацией сигналов, передаваемых в дискретной форме.
Для обеспечения высокой надежности системы и уменьшения эк-
сплуатационных затрат должна быть предусмотрена возможность за-
мены любого из спутников группировки резервным, для чего ство-
лы БРТР должны иметь возможность оперативной перестройки по
частоте по командам с Земли. Структурная схема ствола с опера-
тивной перестройкой его центральной частоты приведена на рис. 3.2.
Перестройка частоты осуществляется изменением частоты гетероди-
на, который является общим для входного понижающего и выходного
повышающего преобразователей частоты. Достоинством этой схемы
является компенсация нестабильности частоты перестраиваемого ге-
теродина, что существенно упрощает его техническую реализацию.
По такому принципу реализованы стволы отечественного спутни-
ка непосредственного ТВ вещания типа «Галс».
ÁÐÒÊ ñ îáðàáîòêîé ñèãíàëà íà áîðòó.
Существуют также
бортовые радиотехнические комплексы (БРТК) с обработкой сигна-
лов на борту. Упрощенная схема БРТР с обработкой сигнала показана
на рис. 3.3. Такие ретрансляторы могут использовать преобразование
вида многостанционного доступа на линиях связи вверх и вниз.
При обслуживании широкой контурной зоны наиболее эффектив-
ным видом многостанционного доступа на линии вверх является МД-
ЧР (многостанционный доступ с частотным разделением), при кото-
ром каждая ЗС сети передает сигналы в отведенном ей участке по-
лосы частот ретранслятора. Требуемое значение ЭИИМ конкретной

---

46
Р а з д е л 3
Ðèñ. 3.3.
Упрощенная схема БРТР с обработкой сигнала
ЗС определяется количеством информации, которое она должна пере-
дать, форматом используемых радиосигналов, добротностью приема
бортового приемника и др.
На линии вверх может также применяться МДВР (многостанци-
онный доступ с временн ´
ым разделением) со многими несущими, на-
зываемый МДВР/МДЧР.
Основной недостаток МДЧР на линии вниз — это уменьшение
пропускной способности по сравнению с односигнальным режимом,
вызванное необходимостью снижения мощности выходного усилителя
на 3...6 дБ из-за появления интермодуляционных помех.
Выходные каскады бортовых передатчиков желательно исполь-
зовать в режиме, близком к насыщению, что позволяет максималь-
но повысить энергетические возможности линии вниз. Для этого в
БРТК производится обработка принимаемых сигналов каждой из ЗС,
работающих в данной системе связи. Для этого осуществляется:
•
демодуляция;
•
регенерация, позволяющая уменьшить влияние шумов на линии
вверх;
•
мультиплексирование отдельных цифровых сигналов в общий
поток;
•
модуляция на центральной частоте ствола передачи.
На линии вниз передается при этом сигнал в формате МДВР,
и выходные каскады ретранслятора переводятся в односигнальный
режим работы [6].
3.2. Применение многолучевых бортовых антенн
При использовании многолучевых антенн узкие лучи бортовых
приемных и передающих антенн на поверхности Земли образуют мно-
жество зон обслуживания, частоты между которыми распределены
по гексагональному принципу и поэтому могут многократно повто-
ряться.
В пределах выделенной полосы частот передатчики ЗС конкрет-
ной зоны излучают на ИСЗ сигналы в режиме МДВР. Принимаемые
на борту сигналы демодулируются, регенерируются, коммутируются

---

Виды спутниковых ретрансляторов
47
по направлениям требуемых абонентов с группированием сообщений
этому же абоненту из других зон обслуживания, модулируются на со-
ответствующих частотах, выделенных этим абонентам, усиливаются
и передаются по линиям вниз.
Наличие на борту автоматического коммутатора сигналов по тре-
буемым направлениям связи дает возможность многократного испо-
льзования выделяемой полосы частот и увеличивает пропускную спо-
собность БТРК.
Но в то же время эта бортовая АТС предназначена исключите-
льно для определенного и закрепленного формата радиосигналов, на-
пример ФМ-4, на весь срок активного существования спутника, сос-
тавляющего 12...15 лет, что сдерживает применение в таких спутни-
ковых системах других более прогрессивных видов модуляции.
3.3. Межлучевая коммутация
Процесс организации межлучевой связи предусматривает разде-
ление сигналов, принятых в каждом луче, перераспределение (комму-
тацию) выделенных сигналов по заданным направлениям и объедине-
ние перераспределенных сигналов для передачи в соответствующем
луче.