Выбор обобщенных характеристик

Одной из важных характеристик является мощность передатчика.

Анализ бортовых передатчиков

Выходная характеристика бортовых передатчиков – бортовая мощность – этот параметр определяет функциональные возможности и основные проектные параметры космической системы связи.

Факторами, ограничивающими этот параметр, являются:

1. Мощность источников питания КА (W_ип)max

2. Возможности системы терморегулирования КА (СТР КА)

3. Надежность и срок службы элементной базы при повышении мощности в процессе их работы.

4. Габаритно-массовыми характеристиками КА

5. Регламентированная плотность потока мощности у Земли(вблизи наземной станции) N_p≤ N_{р.допуст.}

Основной элемент ПРД – выходной усилитель.

В зависимости от функционального назначения, требуемой выходной мощности, рабочей частоты, массы, габаритов, срока службы и других параметров, выходными усилителя являются следующие приборы:

- СВЧ-приборы

- ЛБВ (лампы бегущей волны)

- клистроны

- твердотельные приборы на полевых транзисторах (ТТ).

Наибольшее применение в КА связи нашли ЛБВ-приборы за счет:

1) высокое значение КПД

2) малая масса

3) большой срок службы (100…150тыс.часов)

4) надежность

Р_{прд.вых} для связных КА составляет 30..75Вт, вещательных КА - 50…150Вт.

Твердотельные приборы

1) большой срок службы (более 150тыс.часов)

2) низкое напряжение питания

3) меньшие габаритно-массовые характеристики(пленочные технологии)

4) мгновенная готовность к работе (в отличие от ЛБВ не требует разогрева)

Недостатки:

- высокая чувствительность к отклонениям от эксплуатационного режима

- мощность ограничена по закону квадрата частоты.

В КА связи на ГСО одним из основных типов усилителей для передатчиков традиционно остаются усилители на основе лампы бегущей волны (ЛБВ). И хотя сегодня их к.п.д. уже превышает 40% (кпд самих ЛБВ составляет около 60%), при эксплуатации этот показатель не отличается стабильностью и быстро падает, особенно при снижении выходной мощности передатчика на линейном участке динамической характеристики. При работе в режиме нескольких несущих для достижения хороших энергетических показателей линии требуется обеспечить отношение сигнал/шум от 20 до 30 дБ, что в свою очередь приводит к потерям, снижающим кпд усилителя на основе ЛБВ до 10-20%.

В КА находящихся на средневысотных и низких орбитах обычно используются полупроводниковые усилители мощностью до 60 Вт для L-диапазона частот, до 20 Вт - для С-диапазона и 5-10 Вт для Ku-диапазона. В отличие от усилителей с ЛБВ, эта аппаратура работает при более низком напряжении питания, более компактна и надежна.

Что касается бортовых приемных устройств, то во входных каскадах бортовых приемников в настоящее время чаще всего применяются малошумящие усилители (МШУ) на полевых транзисторах. Коэффициент шума такого приемника составляет менее 3 дБ в диапазоне частот 1, 5-4 ГГц и не более 4, 5 дБ для диапазона 11-14 ГГц. Снижение шумовых характеристик бортовых приемников возможно при переходе на новую элементную базу. Создание МШУ на базе транзисторов с высокой подвижностью электронов позволит достигнуть коэффициента шума для диапазона 1, 5-4 ГГц почти 2 дБ, а для диапазона 11-14 ГГц - 3, 5 дБ. При этом усилитель станет намного надежнее и еще компактнее (вследствие более высокой степени интеграции элементов).

Антенные системы. Современные многолучевые антенные системы позволяют реализовать многократное использование полосы частот в глобальной зоне обслуживания. Их узкие парциальные лучи обеспечивают ту же плотность потока мощности, что и один широкий луч, при значительно меньших энергетических затратах. При конструировании антенн для КА систем персональной радиотелефонной связи основной упор делается на возможность формирования множества сканирующих лучей c изменяемой формой диаграммы направленности. Обычно такая антенна интегрирована с другими элементами бортового комплекса; при этом высокие технические характеристики сложных антенных систем достигаются не только за счет увеличения их поверхности и мощности, но и благодаря использованию современных схемных технологий и новых материалов.