Принципы построения спутниковых систем связи

Принципы построения спутниковых систем связи

Искусственные спутники Земли (ИСЗ) связного назначения широко используются для передачи различных сообщений, организации ТВ, телефонных, телеграфных и других каналов связи.

Основной принцип создания спутниковых систем связи заключается в размещении ретрансляторов на ИСЗ. Следовательно, спутниковая система связи представляет собой РРЛ с одной промежуточной станцией, размещенной на ИСЗ. При построении спутниковых систем связи используются идеи и принципы, реализуемые в РРЛ.

По способу ретрансляции сигнала спутниковые системы делят на системы с пассивной и активной ретрансляцией.

Система, которая работает без бортовой аппаратуры, называется системой связи с пассивным спутником, или системой с пассивной ретрансляцией. В этом случае сигналы, посланные с Земли, отражаются поверхностью ИСЗ обратно без предварительного усиления. В качестве пассивных спутников могут использоваться как специальные отражатели различной формы (в виде сферических баллонов, объемных многогранников и др.), так и естественный спутник Земли – Луна. При достаточном усилении земных антенн и высокой чувствительности приемника земной станции (ЗС) этот метод радиосвязи может найти применение в системах с малой пропускной способностью. Пропускная способность подобных систем связи при современном уровне техники не превышает двух – трех телефонных сообщений.

Система радиосвязи при наличии бортовой аппаратуры называется системой с активной ретрансляцией сигнала, или системой с активным спутником. При этом энергоснабжение бортового ретранслятора осуществляется от солнечных батарей, находящихся на ИСЗ. Активная ретрансляция является основной в современных системах передачи. Для примера рассмотрим структурную схему дуплексной связи между двумя ЗС при активной ретрансляции сигнала (рис. 11.1). В данном случае передаваемый в одном направлении сигнал   подводится к модулятору 9 ЗС 8, в результате чего осуществляется модуляция колебаний с несущей частотой   . Эти колебания от передатчика 10 подводятся к антенне 11 и излучаются в сторону ИСЗ, где принимаются бортовой антенной 7 ретранслятора 1. Далее колебания с частотой   поступают на разделительный фильтр 6, усиливаются приемником 2, преобразуются в частоту   и поступают к передатчику 3 бортового ретранслятора. С выхода передатчика 3 колебания с частотой   через РФ подводятся к бортовой антенне и излучаются в сторону Земли. Эти колебания принимаются антенной 19 ЗС 15, подводятся к приемнику 20 и детектору 21, на выходе которого выделяется сигнал   .

Передача от ЗС 15 к ЗС 8 сигнала   происходит на частоте   аналогичным образом, причем на бортовом ретрансляторе осуществляется преобразование колебаний с несущей частотой  в колебания с частотой   .

ЗС соединяются с узлами коммутации сети связи (например, с междугородной телефонной станцией – МТС), с источниками и потребителями программ телевидения, звукового вещания с помощью наземных соединительных линий.

Очень распространенным и экономически выгодным является использование связных ИСЗ для организации ТВ и радиовещания. В настоящее время под спутниковым ТВ и радиовещанием понимается как передача ТВ сигналов (со звуковым сопровождением), так и радиовещательных звуковых сигналов от одного или нескольких земных передатчиков, связанных с центрами формирования ТВ и радиопрограмм, через ИСЗ на сеть земных приемных установок и распределение этих программ с целью доведения их до абонентов (телезрителей или радиослушателей) с помощью наземных средств связи (ретрансляторов различной мощности, СКТВ, средств коллективного и индивидуального приема). Как правило, в зоне обслуживания связным ИСЗ располагается сеть приемных ЗС различных типов. Для обеспечения высокого качества принимаемых ТВ и звуковых сигналов в спутниковых системах связи из-за очень больших расстояний между ЗС и ИСЗ принимают следующие меры:

1) увеличивают мощность  передатчика ЗС до 5…10 кВт;

2) усложняют приемопередающие  антенны ЗС;

3) используют малошумящие  усилители (смесители на входе  приемников);

4) повышают эффективность  приема с ЧМ за счет увеличения  девиации частоты.

В зависимости от типа ЗС и назначения системы спутниковой связи различают следующие службы радиосвязи:

- фиксированная спутниковая служба (ФСС) – служба радиосвязи между ЗС, расположенными в определенных фиксированных пунктах, при использовании одного или нескольких спутников;

- подвижная спутниковая служба – между подвижными ЗС с участием одного или нескольких ИСЗ;

- радиовещательная спутниковая служба (РВСС) – служба радиосвязи, в которой сигналы спутниковых ретрансляторов предназначены для непосредственного приема населением. При этом непосредственным считается как индивидуальный, так и коллективный прием на сравнительно простые и недорогие установки с абонентским качеством. В нашей стране к ФСС относятся системы «Орбита-2», «Экран», «Москва»; РВСС только создается.