Специальный выпуск. Каталог «Спутниковая связь и вещание 2019»

в перспективе снизить цену до уровня менее $1000. Что же яв- ляется препятствием для снижения цены? Из теории известно, что необходи- мое число парциальных излучателей в решетке пропорционально про- изведению необходимого кониче- ского угла сканирования Ω и коэф- фициента направленного действия антенны D [12]: . На рис. 6 показаны зависимости числа излучателей N от необходи- мого угла отклонения луча θ при трех значениях D [12]. Нетрудно видеть, что для стационарной ан- тенны, работающей через КА “Экс- пресс-РВ”, угол слежения которой определяется только угловым пере- мещением КА, достаточно решетки с числом элементов менее 200 (пред- полагается, что плоскость антенны ориентирована перпендикулярно на- правлению на спутник). Если же ан- тенна с эквивалентным размером 60 см устанавливается на автомобиле, который передвигается, например, в Подмосковье (угол места на КА “Экспресс-РВ” порядка 58 град.) по дороге не очень хорошего качества, требуемый угол сканирования может составлять ±50 град., а число элементов ФАР – порядка 1200. Оценим теперь возможную стои- мость такой антенны. В первом при- ближении она равна стоимости од- ного парциального излучателя (“патча”) с его каналом управления, умноженной на число элементов. Для традиционных аналоговых ФАР с фазовращателями в канале управления стоимость одного ка- нала не удалось снизить ниже $10 [12, 13]. Качественный скачок про- изошел в последние три-четыре года, когда удалось реализовать концепцию цифровой ФАР. В такой фазированной решетке сигналы, принятые отдельными элементами, переводятся в цифровую форму (не- посредственно на частоте приема или на высокой промежуточной ча- стоте) и далее все операции управ- ления амплитудой и фазой для фор- мирования луча осуществляются в цифровой форме в специализиро- ванной СБИС, обрабатывающей сигналы всех или значительной части каналов. Перенос сигналов по частоте также осуществляется в спе- циализированных ИС, обслуживаю- щих небольшое число каналов. Ана- логичные операции производятся и на передающей стороне. Так рабо- тает, например, антенна компании SatixFy [14]. По некоторым оцен- кам, стоимость одного канала в такой конфигурации составляет $2, тогда цена антенны с 1200 элемен- тами может опуститься до $2500. Сегодняшние предельно высокие цены на сканирующие антенны объ- ясняются желанием компаний-раз- работчиков окупить значительные средства, затраченные на разра- ботку специализированных СБИС (порядка $20 млн на одну микро- схему). Как только потребности рынка достигнут значительных объемов (100 тыс. изделий в год и более), цены существенно сни- зятся и тогда можно ожидать обе- щанных $1 тыс. и менее. Можно предположить, что такой спрос воз- никнет в ближайшие два-три года, когда выйдут на стадию реализации какие-то из заявленных низкоорби- тальных систем. Это дает основания полагать, что к ожидаемому мо- менту запуска КА “Экспресс-РВ” (2022–2023 гг.) появится возмож- ность приобретения недорогих ан- тенн с электронным сканированием. С пецифические особенности передачи сигналов через спутники на ВЭО Использование многоспутниковой группировки на ВЭО ставит ряд задач, не встречающихся при экс- плуатации ГСО спутников. Сюда можно отнести следующие: компен- сация эффекта Доплера; возмож- ность “бесшовного” переключения сигнала при переходе со спутника на спутник и из луча в луч; устра- нение или сокращение длительности перерыва при переключении ан- тенны ЦС. Величина доплеровского смещения частоты пропорциональна скорости изменения наклонной дальности. На рис. 7 в качестве примера при- ведена расчетная зависимость до- плеровского сдвига от времени се- анса для Санкт-Петербурга на ча- стоте 14 ГГц. Можно видеть, что за- висимость имеет почти линейный характер. Если сравнить величины сдвига для различных лучей, разли- чия составят не более 7–8%. Смеще- ние оказывается различным также на разных частотах и изменяется от примерно ±60 кГц на частоте 11 ГГц до ±80 кГц на частоте 15 ГГц. Ком- пенсация доплеровского сдвига должна осуществляться в аппара- туре центральной и абонентской станции протокольными или аппа- ратными средствами. 70 З ависимость величины доплеровского сдвига от момента времени на ВЭО “Молния” на частоте 14 ГГц для Санкт-Петербурга Рис. 7