Каналы связи

В зависимости  от назначения и энергетики ИСЗ сеть малых ЗС может иметь радиальную (с одним или двумя скачками), смешанную или узловую структуры. В сети с одним скачком периферийные станции связываются с центральной, а та, в свою очередь, соединяется  по наземным линиям связи с телефонной сетью или сетью передачи данных. В сетях с двумя скачками периферийные ЗС могут связываться между собой  через центральную ЗС, выполняющую функции коммутатора, при этом из-за большой задержки сигналов передачи речевых сообщений затруднена. В смешанной сети возможны два варианта организации связи. Наибольшей эффективностью обладает узловая структура сети, когда каждая станция может связываться с каждой напрямую, на одном скачке, а центральная станция выполняет функции контроля и предоставления каналов. В последнем варианте требуется наличие ИСЗ с повышенной энергетикой, например, за счет формирования узких направленных лучей, и обработкой сигналов на борту.

2.9. Бортовые ретрансляторы  ССС

Радиотехническое  оборудование космической станции - ретрансляторы и антенны - является важной составной частью ССС, от которой в значительной степени зависят пропускная способность, надежность связи, искажения сигналов и другие показатели.

Основные  показатели космической станции  те же, что и ЗС:

- диапазоны  частот на приема и передачу;

- добротность  приемной части;

- число стволов;

- поляризационные  характеристики.

С учетом характера  преобразований сигнала различают:

- ретрансляторы  гетеродинного типа, где усиление  в основном происходит на ПЧ;

- ретрансляторы  прямого усиления (на частоте  приема или передачи);

- ретрансляторы  с обработкой сигнала на борту  в групповом спектре.

Приемная  часть бортового ретранслятора  обычно начинается с МШУ, в качестве которого могут использоваться транзисторные или параметрические усилители, либо непосредственно со смесителя. Основными требованиями являются малая масса, габариты и высокая надежность выходного устройства. Типовая выходная мощность составляет 5 - 15 Вт для маломощных ИСЗ, 30 - 60 Вт для ИСЗ средней мощности и 100 - 250 Вт для мощных вещательных ИСЗ.

Условия выведения  на орбиту и работы в открытом космосе  предъявляют к аппаратуре космических станций ряд специфичных требований:

- минимальная  масса при заданных требованиях  надежности и электрических показателях;

- ограниченные  габариты антенной системы, определяемые  диаметром обтекателя ракеты-носителя (2,5 - 3,5 м для самых больших современных ракет);

- способность  выдерживать ускорения и вибрации, возникающие при работе двигателей, резкие перепады температур, воздействие  невесомости, радиационного облучения и других факторов космического полета;

- высокая  надежность в неослуживаемом режиме, длительный срок службы, достигающий 7-10 лет.

2.9.1. Антенны

Учитывая  перечисленные требования, для изготовления бортовых антенн используют легкие металлы: магний, титан, алюминий, а также  композитные материалы на основе графита, обладающие большой жесткостью и малым коэффициентом линейного расширения. Слабо направленными антеннами, формирующими глобальные и полуглобальные зоны обслуживания, обычно служат рупорные, штыревые или спиральные антенны, при необходимости формирования специальной формы или узких лучей применяются зеркальные антенны со сложными облучателями.

2.9.2. Ретрансляторы

Бортовые  ретрансляторы ИСЗ также имеют  ряд существенных отличий от аналогичной по выполняемым функциям аппаратуры, находящейся в наземных условиях. В первую очередь это относится к конструктивным особенностям, технологии изготовления, методам достижения высокой надежности.

В ретрансляторах, обеспечивающих обработку  пакетов, наиболее сложным устройством  является процессор, осуществляющий обработку  высокоскоростных сигналов. Принятые пакеты МДВР поступают в демодуляторы, которые выбираются в соответствии с частотами несущих и скоростями передачи отдельных пакетов. Информационное содержание пакета записывается во входную память. В пределах кадра МДВР после приема эта информация подвергается декодированию   (если   на  передаче   применялось  помехоустойчивое  кодирование), преобразованию по формату и через коммутатор группового спектра направляется в устройство памяти соответствующей линии связи вниз. В пределах второго кадра после приема пакеты, направляемые по линии вниз, формируются путем вывода информационного содержания выходной памяти на вход модулятора через декодер с исправлением ошибок на входе (если кодирование необходимо). Благодаря работе в режиме переключения лучей каждый пакет передается в направлении той ЗС, для которой он предназначен. Для элементов коммутации и обработки пакетов выдвигаются требования высокого быстродействия. Так в ССС типа ACTS  используется процессор фирмы Motorola (США), который обеспечивает работу со скоростью 3,5 Гбит/с

Список литературы 

1    Гринченко А.Г. Теория информации и кодирование: Учебн. пособие. – Харьков: ХПУ, 2000.

2    Куприянов М.С., Матюшкин Б.Д. – Цифровая обработка сигналов: процессоры, алгоритмы, средства проектирования. – СПб: Политехника, 1999.

3    Хемминг Р.В. Цифровые фильтры: Пер. с англ. / Под ред. А.М. Трахтмана. – М.: Сов. радио, 1980.

4    Сиберт У.М. Цепи, сигналы, системы: В 2-х ч. / Пер. с англ. – М.: Мир, 1988.

5    Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение: Пер. с англ. – М.: Издательский дом «Вильямс», 2003. – 1104 с.

6    Kalinin, V.I. Microwave & Telecommunication Technology, 2007. CriMiCo 2007. 17th International Crimean ConferenceVolume, Issue, 10–14 Sept. 2007 Page(s):233 – 234

7    Феер К. Беспроводная цифровая связь. Методы модуляции и расширения спектра. Пер. с англ. – М.: Радио и связь, 2000.

8    Игнатов В.А. Теория информации и передачи сигналов: Учебник для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Радио и связь, 1991;