РАЗРАБОТКА СТРУКТУРНОЙ СХЕМЫ БОРТОВОГО РЕНТРАНСЛЯТОРА

Бортовые ретрансляционные комплексы (БРТК) спутниковой связи и вещания представляют собой радиотехническое оборудование, устанавливаемое на спутниках. Оно предназначено для приема сигналов от передающих ЗС систем спутниковой связи и вещания (СССВ), их усиления и последующей передачи в направлении приемных ЗС, входящих в состав этих систем. БРТК является наиболее важным звеном СССВ: именно для них осуществляют запуск космического аппарата на орбиту искусственного спутника Земли. В этом случае БРТК определяют как целевую или полезную нагрузку ИСЗ, в отличии от всех других видов оборудования спутника, предназначенных для нормального функционирования полезной нагрузки.[ 10].

В БРТК входят:

• приемные, передающие и/или приемопередающие антенны со своими антенно-

фидерными трактами и опорно-поворотными устройствами;

• приемо-передающее оборудование - бортовой ретранслятор (БРТК),

осуществляющий ретрансляцию сигналов на спутнике.

Современные БТРК спутников являются многоствольными радиотехническими комплексами. При этом под стволами БТРК понимают совокупность приемного и передающего оборудования, осуществляющего ретрансляцию стволов в заданных полосах частот, которые, как правило, формируются ствольными фильтрами.

Производство и запуск на орбиту спутников - долговременный и трудоемкий процесс. Поэтому на всем протяжении существования и развития спутниковой связи устойчиво сохраняются тенденции к повышению экономической эффективности таких систем, связанные, главным образом, со стремлением к увеличению числа активных стволов на спутнике и повышению их долговечности.

При выборе конструктивной схемы БРТК необходимо учитывать, что оборудование непрерывно в течение длительного срока будет пребывать в специфических условиях открытого космического пространства в составе ИСЗ. Конструкция БРТК должна обеспечивать самостоятельное и надежное функционирование в течение всего срока службы. Мощность, которую необходимо получить на выходе передатчика БРТК зависит от функционального назначения системы, в которой работает данный БРТК. Для снижения потребляемой мощности и повышения промышленного КПД в выходном (передатчике) применяют экономичные электронные приборы: ЛБВ, клистроны, транзисторы и т.п.

Тип структурных схем БРТК определяется назначением и характером передаваемой информации. Задачей вещательных БРТК является создание зон обслуживания на больших территориях и обеспечение приема сигналов неограниченным числом ЗС. Бортовые передающие антенны должны по возможности обеспечивать: равномерное распределение энергии сигнала в зоне обслуживания и контурные диаграммы направленности, чтобы основное излучение сигнала лежало в пределах географических границ зон обслуживания. Бортовые ретрансляторы должны быть максимально простыми, что достигается использованием стволов с однократным преобразованием частоты.

 

5.1.1 БРТР С ОДНОКРАТНЫМ ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ ЧАСТОТЫ.

Упрощенная структурная схема ствола БРТР с однократным преобразованием частоты приведена на рис.4.1. Сигнал с центральной частотой fnp поступающий на вход БРТР от приемной антенны, в результате однократного понижающего преобразования, будет на выходе БРТК в полосе частот передачи с центральной частотой fnep Во избежание самовозбуждения БРТР выходная полоса частот значительно сдвигается относительно входной полосы в соответствии с предписанием Регламента радиосвязи. После предварительного усиления во входном малошумящем усилителе (МШУ) и сдвига по частоте в преобразователе частоты (ПЧ) сигнал с частотой fnep поступает на ствольный фильтр, в котором формируется заданная полоса пропускания ствола, а затем этот сигнал усиливается канальным усилителем (КУ) до уровня, необходимого для нормальной работы мощного выходного каскада (УМ). С выхода этого каскада сигнал поступает на передающую антенну.

Рис.5.1 Упрощенная структурная схема бортового ретранслятора.

 

В большинстве ретрансляторов коэффициент усиления ствола составляет 105... 150дБ. Поскольку на входной частоте реализовать большой коэффициент усиления технически сложно, его значение ограничивается пределами 30...50 дБ. Основное усиление сигнала происходит на выходной частоте и составляет 85...90 дБ. Значение коэффициента усиления сигнала на выходной частоте достаточно велико, и для того, чтобы избежать самовозбуждение тракта на выходной частоте, применяется ряд конструктивных мер, препятствующих возникновению такого режима. Структурная схема БРТК с вышеописанным типом стволов показана на рис. 5.2.

Рис. 5.2. Структурная схема бортового ретранслятора.

 

Для сокращения объема оборудования МШУ и ПЧ делаются общими для группы стволов и объединяются в единую конструкцию -приемник. Устройство разделения стволов по частоте (входной мультиплексор) содержит 3дБ-ный делитель мощности, к которому подключена группа ствольных фильтров. После усиления на входной частоте, сигналы стволов поступают на устройство объединения (выходной мультиплексор), выход которого подключен к передающей антенне.