Вопрос № 1. Принцип построения ретрансляторов связи.

Ретрансляторы связи, размещенные на ИСЗ, представляют собой сложный комплекс радиотехнических устройств. Особенности функционирования РС в условиях космического пространства обусловливают наличие на борту ИСЗ, кроме ретрансляционного оборудования, других систем, обеспечивающих нормальную эксплуатацию приемопередающей аппаратуры. В составе спутника связи можно выделить:

- собственно ретранслятор с несколькими антеннами различного назначения;

- аппаратуру командной и телеметрической радиолиний;

- систему ориентации и стабилизации ИСЗ на орбите;

- аппаратуру траекторных измерений и коррекции орбиты ИСЗ;

- системы электропитания, терморегулирования и другие.

Структура и параметры РС определяются требованиями, предъявляемыми к системе КС по оперативному управлению и качеству каналов КС.

Основные параметры ретрансляторов связи:

- число стволов;

- число и тип антенных устройств;

- энергетические характеристики;

- уровень помехозащищенности.

Существующие ретрансляторы связи условно можно разделить на две основные группы: - РС без обработки сигналов; - РС с обработкой сигналов.

Ретрансляторы связи без обработки сигналов на борту.

Ретрансляторы без обработки сигналов могут быть построены по схеме усиления на СВЧ или ПЧ. РС с усилением на СВЧ представляют собой наиболее простой вид активных ретрансляторов. В них осуществляются прием и усиление сигналов земных станций на СВЧ со сдвигом частот передачи относительно частот приема. Структурная схема такого РС представлена на рис. 1.

Рис. 1. Структурная схема РС

Принцип работы одноствольного РС без обработки сигналов заключается в следующем. Многостанционный сигнал, принятый антенной, после селекции полосовым фильтром (ПФ) и усиления в МШУ преобразуется в смесителе с помощью частоты местного гетеродина в диапазон частот передачи. В устройстве сопряжения выделяются сигналы команд управления режимами работы РС, которые подаются на приемник команд, где они демодулируются, и через дешифратор поступают к соответствующим исполнительным устройствам.

Передача на Землю телеметрической информации (ТМ) о состоянии всех систем РС производится на отдельной несущей fм, промодулированной сигналами ТМ, которая в устройстве сопряжения объединяется с многостанционным сигналом. После усиления суммарный сигнал поступает в антенну РС.

Если для передачи командной и телеметрической информации используется отдельный диапазон частот, то РС должен иметь отдельные приемопередающие тракты и антенны. В этом случае оперативное управление спутником возможно только со станций наземного автоматизированного комплекса управления космическими аппаратами. Одноствольные РС с усилением на СВЧ при обеспечении связи с большим числом станций КС в системе должны быть широкополосными, а передатчик обладать значительной мощностью. В этом случае не удается обеспечить высокий КПД усилительных приборов и их надежную работу. Кроме того, РС в военных системах КС должны обеспечить ретрансляцию сигналов ЗССС с различным энергетическим потенциалом. Известно, что совместное прохождение через широкополосный тракт РС сигналов с различным уровнем приводит к неодинаковому распределению мощности передатчика между излучаемыми сигналами, а это, в свою очередь, приводит к снижению отношения сигнал/шум, а следовательно, и к ухудшению качества связи на линиях, образованных мобильными ЗССС, обладающих сравнительно низким энергетическим потенциалом.

Указанные недостатки частично устраняются при переходе к многоствольным ретрансляторам. Многоствольные РС проектируются для работы в широкой полосе частот, обычно 500 МГц при ширине полосы частот ствола до 50 МГц. При этом полосы соседних стволов могут не иметь защитного интервала. Структурная схема шестиствольного РС с усилением на СВЧ приведена на рисунке 2. Из рисунка 2 видно, что стволы объединены в группы по три. Первую группу образуют нечетные стволы, вторую – четные. Это позволяет осуществлять более качественную расфильтровку сигналов ЗССС, лежащих в соседних стволах. Кроме того, обе группы стволов подключены к разным антеннам, которые повышают надежность расфильтровки сигналов соседних стволов за счет применения различной поляризации.

Рис. 2. Структурная схема шестиствольного РС

РС с усилением на СВЧ отличаются схемной простотой и широко применяются в действующих системах КС. Недостатки таких РС:

- невысокая избирательность;

- недостаточная гибкость системы при перераспределении сигналов ССС между стволами и антеннами РС.

Ретрансляторы связи с обработкой сигналов на борту.

Ретрансляция сигналов с обработкой на борту позволяет существенно улучшить технические и эксплуатационные характеристики ретрансляторов связи.

Под обработкой сигналов понимается осуществление в аппаратуре РС определенных операций, которые приводят к изменению структуры и формы принятых сигналов, т.е. к изменению их спектральных и временных характеристик. К таким операциям относятся:

- демодуляция принятых сигналов;

- их объединение по одному из признаков;

- формирование новых радиосигналов, отличающихся своими характеристиками от принятых.

Упрощенная структурная схема ствола РС с обработкой сигналов приведена на рисунке 3.

Рис. 3. Структурная схема РС с обработкой сигнала на борту

Дешифратор адреса и разделитель сигналов ЗССС обеспечивают идентификацию принимаемых сигналов ЗССС и разделение этих сигналов по адресному признаку. В зависимости от метода многостанционного доступа в качестве адресного признака могут быть использованы частота, время или форма (структура) сигнала. После разделения в индивидуальных трактах сигналы усиливаются и демодулируются. Демодулированные сигналы каждой ЗССС могут либо объединяться в аппаратуре уплотнения в единый групповой сигнал и передаваться затем на одной несущей, либо группироваться по направлениям и передаваться на различных несущих.

В перспективе РС с обработкой сигналов будут многоствольными с возможностью поканальной межствольной коммутации. Оперативные возможности таких РС по изменению схем организации КС, повышению помехозащищенности направлений КС значительно выше, чем у РС без обработки.