Специальный выпуск "Спутниковая связь и вещание"-2023

бортовой антенны с широким лучом невелико, и для поддержания доста- точного энергетического потенциала радиолинии приходится в Ku-диапа- зоне применять для типовых абонент- ских станций антенны средних диа- метров, порядка 1,5–2,5 м, и передат- чики мощностью в 5–10 Вт. В рас- сматриваемой многолучевой системе обеспечивается значение эквивалент- ной изотропно-излучаемой мощности (ЭИИМ) бортового ретранслятора в центре луча в пределах 58–59 дБВт и энергетической добротности G/T по- рядка 13–14 дБ/К, что достаточно для поддержания прямой связи между двумя такими АС на скоростях до 30–40 Мбит/с. Фидерная линия организуется в Ка- диапазоне; для обеспечения полной пропускной способности достаточно иметь одну ЦС в пределах россий- ской территории. Для более равно- мерного распределения нагрузки по территории страны возможно исполь- зование двух территориально разне- сенных ЦС, например в центрах кос- мической связи (ЦКС) ГП КС “Дубна”, “Железногорск” или “Хаба- ровск” (любые два по выбору). При- мер нацеливания фидерных лучей приведен на рис. 2, возможный вари- ант построения частотного плана для случая одной ЦС – на рис. 3. Предложенные в [1] технические решения по реализации частотного плана на основе трех, а не четырех частотных групп Ku-диапазона и по коммутации части транспондеров в соседние лучи также могут быть за- действованы в рассматриваемой конфигурации. Упрощенная структурная схема по- лезной нагрузки предлагаемого КА показана на рис. 4. Для формирования восьми лучей в Ku-диапазоне можно использовать четыре параболических зеркала диа- метром 1,2 м, по два луча с отдель- ными облучателями на каждое зер- кало. Для фидерных лучей предла- гается использовать одну или две (в зависимости от числа ЦС) пере- нацеливаемые антенны диаметром 0,7 м. Перенацеливание может быть полезным для гибкого выбора ЦС при перемещении КА по орбите. Принятые антеннами сигналы пре- образуются по частоте и поступают в блок цифровой маршрутизации, где осуществляется аналого-цифро- вое преобразование (АЦП), форми- рование цифровых потоков с задан- ными параметрами и обратное цифро-аналоговое преобразование (ЦАП) на промежуточную частоту. Затем сигналы преобразуются на частоты передачи и поступают на типовые усилители мощности Ku- диапазона. Для упрощения кон- струкции фильтров в трактах приема и передачи используется двойное преобразование частоты; в качестве первой ПЧ выбрана полоса частот С-диапазона 3400–4150 МГц, вторая ПЧ, на которой работают АЦП и ЦАП, – порядка 500 МГц. Аналогичным образом работают тракты приема и передачи фидер- ных линий Ка-диапазона. Любой сигнал из любого луча Ku- диапазона может быть перенесен цифровым маршрутизатором на любую заданную частоту в другом луче Ku-диапазона или в Ка-диапа- зоне, таким образом осуществляется полносвязная работа в Ku-диапазоне или работа в схеме “звезда” с цент- ральной станцией в Ка-диапазоне. Суммарный частотный ресурс КА со- ставит примерно 7,5 ГГц, пропускная способность – более 12 Гбит/с, что, например, в три раза больше, чем у действующего КА “Экспресс-АМУ3”. Б лок цифровой маршрутизации Блок цифровой маршрутизации строится в технологии цифровой спектральной коммутации, предпо- лагающей частичную обработку сиг- налов на борту с использованием принципа прямого переноса сигнала по спектру между входными и вы- ходными портами. Сигналы вход- ных портов переводятся в цифровую форму, вычисляются их спектры, по передаваемой с Земли таблице про- изводится коммутация спектральных составляющих по частоте и выход- ным портам, для каждого выходного порта производятся вычисление от- счетов сигналов и обратный перевод в аналоговую форму. Операция прямого вычисления спек- тра реализуется с использованием быстрого алгоритма прямого дис- кретного преобразования Фурье по основанию 2, а восстановление сиг- налов в выходные порты во времен- ной области по сформированному спектру – обратным преобразова- нием Фурье. Кратность (размер) блока преобразования определяет разрешающую способность спек- трального анализа в форме размера полосы бина. Представленный ча- стотный план предполагает размеще- ние в диапазоне 250 МГц спектров двух сигналов шириной 108 МГц. Такая плотность использования спек- тра с некоторым запасом обеспечива- ется при ширине полосы бина менее 1 МГц, формируемого процедурой преобразования Фурье при размере блока обработки 128 отсчетов. Блок выполнен по схеме 24 вход- ных порта х 24 выходных порта. Ввод сигнала осуществляется на промежуточной частоте 500 МГц без формирования квадратуры. Дина- мический диапазон сквозной пере- дачи – не ниже 70 дБ. Механизм пространственно-спек- тральной коммутации реализуется на основе модифицированной не- блокирующей сети Бенеша, иллю- стрируемой рис. 5 (показана часть процессора с восемью входными и выходными портами), на котором приняты следующие обозначения: DFT – прямое дискретное преобра- зование Фурье; IFT – обратное дискретное преобра- зование Фурье; MUX – элемент коммутации; SUM – сумматор. Сложность структуры сети обуслов- лена необходимостью синхрониза- ции взвешивающих окон, исполь- зуемых механизмом преобразования Фурье для обработки сигналов в ре- альном времени с целью снижения погрешности преобразования сиг- нала, вызванной несоответствием реального сигнала периодическому представлению. Блок цифровой маршрутизации обеспечивает следующую функцио- нальность: l прозрачную передачу сигнала; l настройку выходной мощности сигналов в каналах; l спектральную коммутацию; l пространственную коммутацию; l вещательный режим; l выключение канала; l включение нового канала. З аключение Предложенная модель спутника Ku- диапазона является дальнейшим развитием описанной ранее модели многолучевого спутника с ограни- ченной связностью и позволяет строить наземные сети с любой то- пологией. Проблемными вопросами, как и ранее, остаются выбор орби- тальной позиции и обеспечение ча- стотного ресурса. Л итература: 1. Локшин Б.А. HTS-спутник для России // Электросвязь. 2021. № 5. С.44–47. l 43 2023 СПУТНИКОВАЯ СВЯЗЬ И ВЕЩАНИЕ