Математические модели определения обобщенных характеристик космического и наземного сегментов.

Методика выбора проектных параметров и алгоритм расчета

1) Задается кратность фазовой модуляции КМ и Δ f_ств.

2) Определяется пропускная способность I_i, и отношение (Р_с/Р_ш)_{вх I}, и задается вероятность ошибочного приема Р_ош

3) При заданных КПД приемного фидерного тракта , при температуре Т_мшу, и Т_{а i}(антенны) определяется значение суммарной температуры шума Т_{Σ i.}

Возможно задание Т_{Σ i.} в пределах Т_{Σ i.}=50…100К (более низкая рабочая частота) и Т_{Σ i}=200…300К (более высокая рабочая частота)

4) Определяется мощность шума и сигнала на входе (Р_ш)_{вх з I}, (Р_с)_{вх з i}.

5) Для рассчитанных значений , а также параметров БРТК , , , а также рабочей частоты f_i определяются дополнительной потерей L_доп.i и ЭИИМ_i. По выбранным значениям определяем плотность потока мощности вблизи наземной станции N_p.i=f(L_доп.i, Э_i, ).

6) Определяется потребное значение эффективной площади наземной приемной антенны

7)Определяется стоимость подсистем и системы в целом.

Суммарная стоимость спутниковой системы связи включает стоимость наземного и космического сегментов: .

Стоимость , где – составляющие стоимости наземного сегмента (антенна, передающее устройство, каналообразующая аппаратура, тип доступа абонента и др.): , где – статистические коэффициенты.

Стоимость , где – масса полезной нагрузки (бортового ретрансляционного комплекса) и служебных систем соответственно; – количество каналов.

Состав БРТК

1)Приемники (ПРМ)

2)Передатчики (ПРД)

3)Совмещенные ПРМ/ПРД

4)Антенна с антенно-фидерным трактом и дополнительными устройствами.

Бортовой ретранслятор сигналов – многоствольный радиотехнический комплекс.

Типы БРТК

1)Связные

2)Вещательные

3)Универсальные

4)Смешанные

Типы структурных схем БРТК

Тип определяется назначением и характеристиками передаваемой информации.

Например:

*TV и радиовещательная(РВ) информация – большие зоны обслуживания и прием большим числом наземных станций. Отсюда следует необходимость обеспечения равномерного распределения энергии сигнала в зоне обслуживания и необходимость в контурных диаграммах направленности антенн.

* Связная информация – имеет четко выраженный адресный характер, отсюда следует необходимость в узких диаграммах направленности антенн для излучения сигнала в направлении единичных наземных станций. При этом энергия бортовых ПРД может использоваться нерационально.

Классификация бортовых ретрансляторов (БРТ)

БРТ

С однократным и много- С оперативной С демодуляцией сигналов

кратным преобразованием перестройкой

частоты f центральной частоты

1.Структурная схема ствола БРТ с однократным преобразованием частоты

1)Частота сигнала - f

2)Параболическая антенна (узконаправленная)

3)Малошумящий усилитель

4)Преобразователь частоты

5)Ствольный фильтр

6)Канальный усилитель

7)Усилитель мощности

8)Сигнал

*- основные элементы, определяющие массу системы

МШУ – предварительное усиление сигнала

ПЧ – сдвигает по частоте предварительно усиленный сигнал

С­­­­­­­­­­­­_ф – формирует (вырезает)заданную полосу пропускания

КУ – усиление сигнала до уровня, необходимого для работы УМ

Коэффициент усиления ствола в современных КА связи

К_у­­­»105…125дБ

≤ 40…45дБ ≤ 85…90дБ

Входной мультиплексор – устройство разделения ствола по частоте.

Если БРТ обслуживает несколько зон, то такие стволы повторяются многократно.

2.БРТ с оперативной перестройкой частоты.

УПЧ – усилитель промежуточной частоты, который осуществляет основное усиление частоты f­_пр в заданной полосе Δ f_ствола , предварительно сформированным ствольным фильтром СФ.

Пример КА связи: «Молния», «Радуга», «Экран», «Горизонт»

Это наиболее распространенный тип БРТ. Эта схема реализуется и в настоящее время, когда есть необходимость оперативно перестраивать с Земли центральную частоту ствола f₁.

3. БРТ с демодуляцией сигналов

Современные, более тяжелые, сложные, но экономичные.

Алгоритм обработки:

1.Сигнал, принятый на частоте f₁, преобразуется в сигнал f_пр и усиливается

2.После усиления сигнал f_пр демодулируется в специальном устройстве

3.Демодулированный сигнал f_{пр. д.} поступает на модулятор, через устройство изменения структуры сигнала (УСС)

4.Далее сигнал поступает в усилитель мощности и потом на антенну

f₁→ f_пр→ f_пр.д.→ _(усс)f₂

Достоинства: повышение эффективности передачи сигналов, и, следовательно, КА связи и их систем. Это достигается при использовании только МДЧР (многостанционный доступ с частотным разделением сигнала). Нерационально используется электропитание борта, т.к. снижение энергопотребления в усилителе мощности непропорционально уменьшению выходной мощности (в современных спутниках 15-20% потери).

При применении МДВР (многостанционный доступ с временным разделением сигнала) также имеем потери мощности.

Поэтому современные КА связи используют схему: на входе МДЧР, на выходе МДВР, при этом бортовая энергия расходуется оптимально, и повышается помехоустойчивость сигнала.

Недостатки: повышение массы и стоимости.