Yerning sun'iy yo'ldoshlari ta'rifi. Sun'iy yer yo'ldoshlarining sun'iy yo'ldosh aloqa tizimlari misolida xususiyatlari

Mustaqil ish

Fan: Sputnik aloqasi

Bajardi: Jo‘rayev Rustambek
Guruh: 051-19

Toshkent 2023

Yerning sun'iy yo'ldoshlari - ta'rifi. Sun'iy yer yo'ldoshlarining sun'iy yo'ldosh aloqa tizimlari misolida xususiyatlari

1965-yil 23-aprelda birinchi mahalliy aloqa sun’iy yo‘ldoshi “Molniya-1” yuqori elliptik orbitaga chiqarildi va bu mamlakatimizda sun’iy yo‘ldosh radioaloqasining shakllanishini belgilab berdi. Deyarli bir vaqtning o'zida birinchi tijorat aloqa sun'iy yo'ldoshi Intelsat-1 Qo'shma Shtatlarda geostatsionar orbitaga chiqarildi.
Shunday qilib, radioaloqa diapazonini keskin oshirish g'oyasi takrorlagichning Yer yuzasidan baland joylashishi tufayli amalga oshirildi, bu esa keng hududning turli nuqtalarida joylashgan radiostansiyalarning bir vaqtning o'zida radio ko'rinishini ta'minlash imkonini berdi. . Sun'iy yo'ldoshli aloqa tizimlarining (SS) afzalliklari yuqori o'tkazuvchanlik kengligi, ishlashning globalligi va yuqori sifatli aloqa.
SS tizimlarining konfiguratsiyasi sun'iy yer yo'ldoshi (AES) turiga, aloqa turiga va er stantsiyalarining parametrlariga bog'liq. Qurilish uchun SS tizimlari asosan ishlatiladi sun'iy yo'ldoshlarning uch turi(9.1-rasm) - yuqori elliptik orbitada (HEO), geostatsionar orbitada (GSO) va past balandlikdagi orbitada (LVO). Sun'iy yo'ldoshning har bir turi o'zining afzalliklari va kamchiliklariga ega.
"Molniya" tipidagi mahalliy sun'iy yo'ldoshlar orbital davri 12 soat, egilish 63 °, shimoliy yarim sharda 40 ming km apogey balandligi HEO bilan sun'iy yo'ldoshga misol bo'la oladi. Sun'iy yo'ldoshning apogey hududidagi harakati sekinlashadi, radio ko'rish muddati esa 6 ... 8 soatni tashkil qiladi. bu turdagi AES shimoliy yarim sharning katta qismini qamrab olgan katta xizmat ko'rsatish hududidir. HEO ning kamchiliklari asta-sekin uchib borayotgan sun'iy yo'ldosh uchun antennalarni kuzatish va ularni kiruvchi sun'iy yo'ldoshdan yuqoriga yo'naltirish zaruratidir.
Noyob orbita GSO - sun'iy yo'ldoshning aylanish davri 24 soat bo'lgan, ekvator tekisligida yotgan, Yer yuzasidan 35875 km balandlikda joylashgan aylana orbitadir. Orbita Yerning aylanishi bilan sinxrondir, shuning uchun sun'iy yo'ldosh statsionar bo'lib chiqadi. yer yuzasi... GSO ning afzalliklari: xizmat ko'rsatish maydoni er yuzasining uchdan bir qismini tashkil qiladi, uchta sun'iy yo'ldosh deyarli global aloqa uchun etarli, er stantsiyasi antennalari amalda kuzatuv tizimlarini talab qilmaydi. Biroq, shimoliy kengliklarda sun'iy yo'ldosh gorizontga nisbatan kichik burchaklarda ko'rinadi va aylana qutbli hududlarda umuman ko'rinmaydi.
Past balandlikdagi orbitalarning tekisligi Yer yuzasidan taxminan 200 ... 2000 km balandlikdagi ekvator tekisligiga (qutbli va kvazipolyar orbitalar) moyil bo'ladi. Yengil sun'iy yo'ldoshlarni past orbitaga chiqarish arzon ishga tushirgichlar yordamida amalga oshirilishi mumkin.
Sun'iy yer yo'ldoshlari yordamida aloqa tizimini amalga oshirish printsipi 9.2-rasmda ko'rsatilgan. Bu erda a va b orqali er stansiyalari (ES) belgilanadi, ular o'rtasida aloqa o'rnatiladi va to'g'ri chiziqlar va a va b nuqtalarda Yer yuzasiga tegib, bu nuqtalarning ufq chiziqlari. Shuning uchun MN orbitasida harakatlanayotgan AES sun’iy yo‘ldoshi 1 orbital u segmenti bo‘ylab harakatlanayotganda bir vaqtning o‘zida a va b stansiyalardan kuzatilishi mumkin. Shunday qilib, ZP antenna tizimi tomonidan AES 1 yo'nalishi bo'yicha a nuqtada chiqariladigan elektromagnit tebranishlar sun'iy yo'ldoshning bortdagi radio uskunasi tomonidan qabul qilinishi mumkin va kuchaytirilgandan va chastotani o'zgartirgandan so'ng, ular qabul qilinadigan Yerga yo'naltiriladi. b nuqtasida ZP antennasi tomonidan. AP antennalari har doim sun'iy yo'ldosh tomon yo'naltirilgan bo'lishi kerak. Shunday qilib, sun'iy yo'ldosh harakatlanayotganda, antennalar aylanib, sun'iy yo'ldoshning kosmosdagi harakatini doimiy ravishda "kuzatish" ni amalga oshirishi kerak.

Bort uskunasiga ega radioaloqa tizimi chaqiriladi faol signal relesi bo'lgan tizim yoki faol sun'iy yo'ldoshli tizim.
Signalning faol qayta uzatilishi bilan a va b nuqtalarda joylashgan ES o'rtasidagi dupleks aloqaning strukturaviy sxemasini ko'rib chiqamiz (9.3-rasm). Bu erda C 1 xabari 3C a stansiyasining M modulyatoriga beriladi, buning natijasida f 1 tashuvchi chastotasi bilan tebranishlarni modulyatsiya qilish amalga oshiriladi. Transmitter P dan keladigan bu tebranishlar A a1 antennasiga beriladi va sun'iy yo'ldosh tomon radiatsiya qilinadi va u erda takrorlagichning bort antennasi A tomonidan qabul qilinadi. Keyin f 1 chastotali tebranishlar o'zaro faoliyat filtrga (RF) beriladi, Pr 1 qabul qilgich tomonidan kuchaytiriladi, f 2 chastotasiga aylantiriladi va P 1 uzatgichga beriladi. Transmitterning chiqishidan f 2 chastotali tebranishlar RF orqali bort antennasi A ga uzatiladi va Yerga qarab nurlanadi. Bu tebranishlar A b2 antennasi tomonidan ZS b stansiyasi tomonidan qabul qilinadi, qabul qiluvchiga (Pr) va detektorga (Det) beriladi, uning chiqishida C 1 xabari ajratiladi. ZS b dan ZS a stansiyasiga C 2 xabarining uzatilishi xuddi shunday tarzda f 3 chastotada sodir bo'ladi va bort transponderi f 3 tashuvchi chastotali tebranishlarni f 4 chastotali tebranishlarga aylantiradi.


Sun'iy yo'ldosh bortida radio uskunasi bo'lmagan xabarlarni uzatishning yana bir usulini taklif qilish mumkin. Bunday holda, A nuqtadan yuborilgan signallar AES yuzasi 1 tomonidan Yerga (shu jumladan b nuqtasi) oldindan kuchaytirilmasdan aks ettiriladi. Shuning uchun, b stantsiyasi tomonidan qabul qilingan signallar bort uskunasi mavjudligiga qaraganda ancha zaif bo'ladi. Passiv sunʼiy yoʻldoshlar sifatida har xil shakldagi maxsus reflektorlar (sferik sharlar, hajmli koʻpburchaklar va boshqalar koʻrinishida) hamda Yerning tabiiy yoʻldoshi Oydan foydalanish mumkin. Hozirgi texnologiya darajasida bunday aloqa tizimlarining sig'imi ikki yoki uchta telefon xabaridan oshmaydi.
Agar 2 AES sun'iy yo'ldoshi m - n orbitasi bo'ylab (9.2-rasm) ZS a va ZS b stansiyalarining antennalari tomonidan bir vaqtning o'zida kuzatilmaydigan darajada past balandlikda harakat qilganda (orbita balandligi orbitaning kesishmasidan pastda joylashgan). ufq chiziqlari va) va shuning uchun AES 2-dagi bort uskunasida olingan signal darhol b stantsiyasiga uzatilishi mumkin emas. Bu holda tizimning ishlashi quyidagicha tuzilishi mumkin: AES 2, ZS ustida uchib o'tadi va kuchaytirilgandan so'ng botning xotira uskunasiga beriladigan xabarlarni oladi (masalan, ular magnitafonga yozib olinadi). Keyin, AES 2 ZS b ustidan uchib o'tganda, u bot uzatgichga ulanadi va ZS a dan olingan ma'lumot uzatiladi. Transmitterni sun'iy yo'ldosh ushbu stansiyaning ko'rish zonasida paydo bo'lgan paytda ZS b tomonidan chiqarilgan maxsus buyruq signalini qo'llash yoki sun'iy yo'ldosh tezligini hisobga oladigan bot dasturiy ta'minot qurilmasi yordamida yoqish mumkin. orbita, uning balandligi va stansiyalar orasidagi masofa. Bunday tizim xotira aloqa tizimi yoki kechiktirilgan reley tizimi deb ataladi. Orbita balandligi va stansiyalar orasidagi masofaga qarab faol signal uzatilishiga ega tizim signalni lahzali (kechiktirilmagan) uzatish tizimi (real vaqtda tizim) va kechiktirilgan releyli tizim sifatida amalga oshirilishi mumkin.
Geostatsionar orbita alohida qiziqish uyg'otadi - ekvator tekisligida (i = 0) joylashgan va Yer yuzasidan taxminan 36 000 km masofada joylashgan aylana orbita. Agar sun'iy yo'ldoshning bunday orbitadagi harakat yo'nalishi Yerning aylanish yo'nalishiga to'g'ri keladigan bo'lsa, sun'iy yo'ldosh erdagi kuzatuvchiga (geostatsionar sun'iy yo'ldosh) nisbatan statsionar bo'ladi. Ushbu xususiyat, shuningdek, sun'iy yo'ldoshning Yerdan juda uzoq masofada joylashganligi geostatsionar sun'iy yo'ldosh orqali aloqa qilishning quyidagi muhim afzalliklariga olib keladi: birinchidan, qo'zg'almas antenna tizimlari yordamida signallarni uzatish va qabul qilish mumkin bo'ladi (ya'ni mobilga qaraganda sodda va arzonroq) va ikkinchidan, er yuzasining taxminan uchdan biriga teng bo'lgan hududda kechayu kunduz uzluksiz aloqani amalga oshirish. Biroq, geostatsionar sun'iy yo'ldosh orqali 75º… 78º dan yuqori kengliklarda joylashgan aylana qutbli hududlar bilan aloqa qilish qiyin, chunki bu er usti qabul qiluvchilarining kirishidagi shovqinni sezilarli darajada oshiradi.
Mamlakatimizda “Raduga” va “Horizont” kabi aloqa sun’iy yo‘ldoshlari geostatsionar orbitaga chiqarildi.
Sun'iy yo'ldosh boshqa orbitalar bo'ylab harakatlansa (geostatsionar emas), sun'iy yo'ldoshlar erdagi kuzatuvchiga nisbatan harakatlanadi. Bunday holda, antennani harakatlanuvchi sun'iy yo'ldoshga kuzatish va yo'naltirish uchun mobil antenna qurilmalari va maxsus jihozlar kerak bo'ladi. Tegishli orbitalarni tanlagan mobil sun'iy yo'ldoshlar bilan aloqa tizimlari istalgan mintaqalar bilan aloqani ta'minlash imkonini beradi. globus, shu jumladan qutblilar. Mobil sun'iy yo'ldoshlardan foydalanganda a va b nuqtalarda joylashgan stansiyalar orasidagi aloqa (9.2-rasm) faqat sun'iy yo'ldosh orbita bo'ylab harakatlanayotgan vaqtda amalga oshirilishi mumkin.
Nisbatan past orbitalarda uzoq muddatli uzluksiz aloqani ta'minlash faqat sun'iy yo'ldoshlar sonining ko'payishi bilan mumkin (9.4-rasm, a) Bu holda har bir er stansiyasi ikkita antenna (A1 va A2) bilan jihozlangan bo'lishi kerak, ular uzata oladi. va sun'iy yo'ldoshlardan biri yordamida signallarni qabul qilish, masalan, o'zaro aloqa zonasida joylashgan AES 1. AES 1 bu hududni tark etganda, aloqa A 2 antennalari yordamida AES 2 orqali amalga oshiriladi. AES 2 zonani tark etganda, signallarni uzatish va qabul qilish AES 3 va ushbu sun'iy yo'ldoshga yo'naltirilgan A 1 antennalari va boshqalar orqali amalga oshirilishi kerak. a va b stansiyalari o'rtasida uzluksiz aloqani olish uchun qo'shni sun'iy yo'ldoshlar orasidagi masofa zonadan kamroq bo'lishi kerak. Ushbu usul bilan sun'iy yo'ldoshlar soni aloqa nuqtalari va orbita parametrlari orasidagi masofaga bog'liq.
Sun'iy yo'ldoshlardan foydalanganda signallarni faqat bitta orqali emas, balki bir nechta sun'iy yo'ldoshlar orqali ham qayta uzatish mumkin. Bunday holda, past orbitalar bo'lsa, er stantsiyalarida signallarni uzluksiz uzatish uchun ikkita antennaga ega bo'lish kerak.
9.4, b-rasmda bitta past orbita bo'ylab soat yo'nalishi bo'yicha harakatlanuvchi sun'iy yo'ldoshlar ko'rsatilgan, ularning bir qismi mn yoy shaklida ko'rsatilgan. A stantsiyasidan A1 antennasi orqali signal AES 4 ga kiradi va AES 3, AES 2, AES 1 orqali b stansiyasining A 1 qabul qiluvchi antennasiga qayta uzatiladi. Shunday qilib, bu holda signalni qayta uzatish uchun A1 antennalari va AES 4 - AES 1 ni o'z ichiga olgan orbita segmenti ishlatiladi. AES 4 ufq chizig'ining chap tomonidagi zonani tark etganda, signalni uzatish va qabul qilish A 2 antennalari va AES 5 - AES 2 ni o'z ichiga olgan segment orqali amalga oshiriladi. Keyin signallarni uzatish va qabul qilish A1 antennalari va AES 6 - AES 3 va hokazo sun'iy yo'ldoshlardan iborat segment tomonidan amalga oshiriladi.


9.4-rasm. Bir nechta sun'iy yo'ldoshli aloqa tizimi
Past balandlikdagi orbitalarda harakatlanuvchi sun'iy yo'ldoshlardan foydalanish er stansiyalarining jihozlarini soddalashtiradi, chunki bu holda er antennalarining kuchayishini, transmitterlarning kuchini kamaytirish va shovqin haroratiga qaraganda bir oz yuqori ekvivalent shovqin haroratiga ega bo'lgan qabul qiluvchilar bilan ishlash mumkin. geostatsionar yo'ldoshlar ishi. Biroq, bu holda, sun'iy yo'ldoshlar soni ortib boradi va ularning orbitadagi harakatini nazorat qilish talab etiladi.
Bir nechta sun'iy yo'ldoshlardan signallarni uzatish uchun boshqa foydalanish holati 9.4-rasmda ko'rsatilgan. Bunday holda, bir xil orbitada harakatlanuvchi sun'iy yo'ldoshlar guruhining biridan, masalan, AES 4, "a" stantsiyasining A 1 tomonidan chiqarilgan signal AES d geostatsionar sun'iy yo'ldoshiga uzatiladi va keyin A antennasi tomonidan qabul qilinadi. "b" stantsiyasi. AES 4 gorizont chizig'ining chap tomonidagi maydonni tark etganda, "a" stantsiyasi va AES r o'rtasidagi uzluksiz aloqa A2 va AES 5 antennalari orqali, so'ngra A1 va AES 6 orqali va hokazolar orqali amalga oshiriladi. "B" stantsiyasida, bu holda, d sun'iy yo'ldoshiga yo'naltirilgan faqat bitta antennaga ega bo'lish etarli bo'ladi.
Sun'iy yo'ldoshni Yer yuzasida katta maydondan kuzatish mumkin bo'lganligi sababli, bitta umumiy sun'iy yo'ldosh orqali bir nechta ES o'rtasida aloqani amalga oshirish mumkin. Bunday holda, sun'iy yo'ldosh ko'plab er stantsiyalari uchun "mavjud", shuning uchun bu tizim bir nechta kirish (MD) tizimi deb ataladi. MD tizimlarida stansiyalar oʻrtasida aylanma aloqa (xabarlarni bir stansiyadan bir nechta stansiyaga uzatish) va sunʼiy yoʻldoshda joylashgan bitta umumiy bort takrorlagich yordamida barcha ES oʻrtasida bir vaqtda dupleks aloqa tashkil etilishi mumkin. MD bilan AES orqali aloqa tizimi AES orqali o'zaro aloqa zonasida joylashgan va bir-biri bilan aloqa qilish uchun yoki bitta stantsiyani har qanday kombinatsiyadagi bir nechta stantsiyalar bilan aloqa qilish uchun AESda umumiy takrorlagichdan foydalanadigan bir nechta er stantsiyalaridan iborat (rasm). 9.5). E'tibor bering, MD bilan tizimda bir vaqtning o'zida aloqa barcha stantsiyalar bilan emas, balki faqat bir guruh stantsiyalar bilan ham tashkil etilishi mumkin. Bunday holda, tor radiatsiya naqshlari (yuqori daromad) bo'lgan bort antennalaridan foydalanish tavsiya etiladi. Bunday antennalar erdan boshqariladi va kerakli stantsiyalar guruhiga yo'naltirilishi mumkin. Ushbu tizimning yana bir versiyasi bort uskunasini er yuzidagi ma'lum nuqtalarga qat'iy yo'nalishga ega bo'lgan u yoki bu bort antennasiga o'tkazishdir. MD tizimining yer stansiyalari o'rtasida sun'iy yo'ldosh orqali tashkil etilgan aloqa kanallarini ikki guruhga bo'lish mumkin:

• 
  faqat belgilangan er stantsiyalari orasidagi aloqa uchun mo'ljallangan doimiy (statsionar) kanallar;
  

• 
  iste'molchilarning ehtiyojlaridan kelib chiqqan holda turli stantsiyalar o'rtasida vaqtincha tashkil etilgan doimiy (noto'g'ri bo'lmagan) kanallar.
  

Shubhasiz, birinchi guruhning kanallari istalgan vaqtda darhol aloqa qilish imkonini beradi; aloqani tashkil qilish uchun ikkinchi guruh kanallari oddiy shahar telefon aloqasi uchun xos bo'lgan ma'lum bir tartibni talab qiladi. Xabarlarni ikkinchi guruh kanallari orqali uzatishdan oldin quyidagilar zarur: tizimda bo'sh kanal mavjudligi to'g'risida ma'lumot olish (ya'ni aloqa tizimiga kirishni tasdiqlash uchun - PBXda bu mos keladi uzoq ohang); kerakli muxbirning manzilini (raqamini) tering; kanal muxbir uchun bepul ekanligiga ishonch hosil qiling (ya'ni muxbirga kirish uchun).
Shubhasiz, qattiq kanalli tizimlarda, ba'zi kanallar ma'lum vaqt oralig'ida ishlatilishi sababli, kanallarning umumiy soni bepul kanalli tizimlarga qaraganda ko'proq bo'lishi kerak. Shunday qilib, aniqlanmagan kanallarga ega tizimlar yanada samaraliroq, ammo ularning kamchiliklari ham bor: birinchidan, aloqa o'rnatish uchun qo'shimcha vaqt talab etiladi (siz bo'sh kanalni topishingiz va kerakli kommutatsiyani amalga oshirish uchun qo'ng'iroq va manzil signallaridan foydalanishingiz kerak) va ikkinchidan , zudlik bilan tizim ulanishini o'rnatishdan bosh tortish mumkin.
Har qanday turdagi aloqa kanallari (statsionar yoki o'zgarmas) bilan multicast, unicast va aralash xabarlar va magistrallarni yaratish mumkin.
Ko'p tarmoqli xabarlarni ko'p tarmoqli qurishda har bir yer stantsiyasi bitta magistralni chiqaradi, unda barcha er stantsiyalari tomonidan qabul qilish uchun mo'ljallangan multicast xabar uzatiladi. Bort takrorlagichidan o'tgan barcha ES tomonidan chiqarilgan magistrallar har bir ESda qabul qilinadi. Demodulyatsiyadan so'ng, guruh xabarlarining faqat ushbu ES uchun mo'ljallangan qismlari har bir magistraldan chiqariladi. Ushbu taqsimlash xabardan oldin uzatiladigan ushbu stantsiya manzili asosida (tayinlanmagan kanallar bilan) yoki uzatiladigan guruh xabarlarida ushbu ES uchun mo'ljallangan kanallarning joylashuvi bo'yicha oldindan kelishilgan holda amalga oshiriladi. Ruxsat etilgan kanallar).
Shubhasiz, HF magistrallarida guruh xabarlarining multicast qurilishi bilan har bir ES n-1 magistrallarni qabul qilishi kerak, bu erda n - ES soni. Shunday qilib, bu holda nisbatan oddiy uzatish moslamasi olinadi, lekin ESning qabul qilish uskunasi sezilarli darajada murakkablashadi.
Unicast konstruktsiyasi bilan har bir ES uchun o'z guruh xabari va o'zining HF magistral hosil bo'ladi, unda har bir uzatish stantsiyasi tegishli kanallarni egallaydi. Shunday qilib, har bir stantsiya repetitordan o'tuvchi n-1 vallarida ma'lum miqdordagi kanallarni egallaydi, ularning har biri faqat bitta aniq yer stantsiyasiga bag'ishlangan. Bunday holda, har bir stantsiyada faqat bitta stantsiya uchun mo'ljallangan stendni qabul qilish va demodulyatsiya qilish kerak. Shubhasiz, uzatish uskunasi qabul qiluvchiga qaraganda ancha murakkabroq bo'lib chiqadi.
Shakllarning aralash shakllantirilishi bilan har bir yer stansiyasida vallarni multicast shakllantirilishi amalga oshiriladi va repetitorda vallarning multicast shakllantirilishidan unicast shakllanishiga o'tish amalga oshiriladi, ya'ni kanallar qayta tartibga solinadi. Shunday qilib, magistrallarning aralash konstruktsiyasi bilan yer stansiyalarining qabul qiluvchi va uzatuvchi uskunalarini soddalashtirishga erishiladi, lekin takrorlagichning jihozlari yanada murakkablashadi.
Umumiy aloqa kanalini ajratishning uchta asosiy usuli mavjud: chastotada (PD), vaqt bo'yicha (BP) va shakli bo'yicha farq qiluvchi signallar yordamida (kanallarning kodli bo'linishi).

9.6-rasm. Chastota bo'linishi (a) va vaqt bo'linishi (b) bilan bir nechta kirish