Специальный выпуск "Спутниковая связь и вещание"-2015

руются и направляются на передаю- щее устройство). Такое решение из- вестно достаточно давно, например еще на спутниках серии “Радуга" имелась ретрансляционная аппара- тура с обработкой и коммутацией, которая обеспечивала работу специ- альных некоммерческих средств связи. Обработка и коммутация сиг- налов на борту имеет свои достоин- ства и недостатки. Основные до- стоинства: гибкость организации взаимных связей между лучами и возможность увеличить энергетику радиолиний за счет исключения шумов и помех на линии “вверх", возможность работы передатчика в режиме насыщения (или близком к нему) даже при многосигнальном режиме в полосе приема. Однако практическая реализация такого по- строения ПН пока не связана с при- менением в коммерческих спутни- ках, поскольку производительность такого преобразования относи- тельно невысока при очень высокой цене и относительно низкой надеж- ности. Кроме того, возникает про- блема преемственности средств связи разнородных наземных ком- мерческих сетей, особенно с учетом естественного развития и изменения технологий связи за период актив- ного существования спутника. Более приемлемая схема организа- ции гибких связей между лучами и коммутации сигналов между ними подразумевает операции аналого- цифрового преобразования приня- того сигнала, цифровой фильтра- ции, коммутации и последующего цифро-аналогового преобразования [4]. Поскольку не производится де- модуляция и декодирование приня- того сигнала, этот вид обработки оказывается более подходящим для применения в составе связных ком- мерческих ПН. Известны и многие иные схемы ор- ганизации обработки и коммутации сигналов и пакетов на борту [5], но все же пока нет четкого тренда при- менения этих решений в коммерче- ских спутниках ФСС и РСС [6]. Т иповые требования к полезной нагрузке Техническая реализация ПН опре- деляется множеством противоречи- вых требований к радиотехниче- ским параметрам: l прием сигналов в широком дина- мическом диапазоне с очень низ- кими уровнями; l обеспечение нормативных уров- ней огибающих боковых лепе- стков диаграмм направленности антенн для выполнения требова- ний по координации различных спутниковых сетей на орбите; l необходимость обеспечения ра- боты максимального количества активных стволов или лучей с вы- сокой энергетикой линий “вверх" (добротность) и “вниз" (ЭИИМ) с обеспечением развязки между сигналами при их загрузке; l все более жесткие требования к сквозным радиотехническим ха- рактеристикам ретрансляционной аппаратуры (неравномерность ам- плитудно-частотной характери- стики и характеристики группо- вого времени запаздывания в ра- бочей полосе, амплитудная и фа- зовая линейность, избиратель- ность, стабильность частоты пре- образования, фазовые шумы и так далее), определяемые использова- нием в сетях связи цифровых по- токов со все более сложными сиг- нально-кодовыми конструкциями. Реализация этих требований осложняется рядом объективных факторов: l ограничения массы и габаритов; l ограничения на компоновочные ре- шения для составных частей ПН; l ограниченная мощность потреб- ления; l ограниченная мощность тепловы- деления. Поскольку космическая платформа и ПН спутников выполняются не- герметичными (ПН с технологией применения гермоконтейнеров ис- пользовались до начала 1990-х гг.), внешние условия функционирова- ния бортового оборудования вле- кут за собой повышенные требова- ния к парированию воздействия факторов космического простран- ства на элементную базу бортовой аппаратуры и конструкционные материалы. А именно – воздей- ствие радиации, тяжелых заряжен- ных частиц, плазмы, вакуума, эф- фекта мультипактора и так далее. Современные технологии и ком- плектующие позволяют получить срок активного существования ПН 15 лет и более. Вероятность безот- казной работы обычно ставится в зависимость от общего количества активных стволов и примененных схем резервирования. В каждом конкретном случае формулируется критерий отказа. Кроме того, современные спутники и, соответственно, их ПН и косми- ческая платформа должны отве- чать не ремонтопригодности в условиях орбитального функцио- нирования (необходимость резер- вирования, жесткого соблюдения требований гарантии качества, воз- можности перезагрузки программ- ного обеспечения). К лючевые системы, устройства и технологии А нтенно-фидерная система Одной из ключевых систем ПН любого спутника является антенно- фидерная система (АФС). Уже традиционно при изготовле- нии всех элементов АФС, в том числе облучающих систем, реф- лекторов и элементов конструк- ции, в основном используются композитные материалы. Достига- ется снижение массы в сравнении с металлическими аналогами при- мерно в 2 раза, обеспечивается ми- нимизация температурных дефор- маций. Особенно заметен выиг- рыш в АФС С-диапазона и ниже. Изготовление сложных облучающих систем выполняется с применением так называемого монолитного ме- тода. Сборка производится из от- дельных металлических пластин с проточками, которые в сборе обра- зуют заданную деталь. Вся сборка затем подвергается диффузионной вакуумной сварке. Достигается сни- жение уровня пассивных интермоду- ляционных помех и появляется воз- можность увеличить максимальные уровни передаваемых сигналов. Основные типы антенн, применяе- мые в составе “прозрачных" ПН [1]: l рупорные антенны, использую- щиеся для формирования гло- бальных ЗО и зон передачи сиг- нала маяка; l профилированные зеркальные ан- тенны (рис. 4), позволяющие с вы- сокой избирательностью формиро- вать требуемые ЗО спутников, а также обеспечивать изоляцию ЗО по линиям “вверх" и “вниз"; l пассивные многолучевые ан- тенны (рис. 5), позволяющие формировать многолучевые ЗО, необходимые для комплектации спутников класса HTS. Основные целевые антенны имеют практически всегда контурные диа- граммы направленности и выпол- няются на основе использования профилированных рефлекторов или обычных параболических реф- лекторов, облучаемых кластером 49 2015 СПУТНИКОВАЯ СВЯЗЬ И ВЕЩАНИЕ