Специальный выпуск "Спутниковая связь и вещание"-2024

ствует у поворотных антенн – в них КУ всегда одинаковый и макси- мальный в направлении на КА. Из-за очевидных проблем АФАР только с электрическим сканирова- нием луча при работе на малых углах места (невозможность работы или значительное снижение коэф- фициента усиления) много предла- гаемых на рынке решений вклю- чают в себя комбинацию электрон- ного сканирования и механического вращения по одной из осей. 4. Смена частотного диапазона или его модернизация приводит к полной переработке или новой разработке антенны. У некоторых видов АФАР имеются также ограничения и по по- ляризационным характеристикам. Данный фактор не существенен для малых терминалов, но достаточно важен для комплексов, обеспечи- вающих многодиапазонную связь или использующих сменные облу- чающие устройства (ОУ). В целом перечисленные выше фак- торы объективно сужают область использования АФАР и требуют для их массового применения иного подхода к построению систем спут- никовой связи. Повсеместное же их использование требует группировку на НКО, состоящую из десятков тысяч КА. При таком построении ССС весь “центр тяжести” перенесен на кос- мос, за счет этого терминал малень- кий и дешевый. В принципе, это аналогично сетям VSAT, основная идея которых – большой и дорогой Hub гарантирует простые и деше- вые VSAT-терминалы. Starlink пошел еще дальше и перенес всю технологическую и информацион- ную сложность не на наземное сред- ство, а на космический сегмент. П оворотные антенны Рассматривать тенденции развития поворотных АС в связи с влиянием АФАР целесообразно в едином поле задач. Определим, что фиксирован- ные АС малых размеров, применяе- мые в стационарных абонентских станциях для работы с КА на ГСО, будут и далее востребованы в этом сегменте, и значимых изменений в их технике не ожидается. Подроб- ного рассмотрения заслуживают не- полноповоротные и полноповорот- ные системы с зеркальными антен- ными (или антеннами другого типа – плоскими антенными решетками, например), обладающие функциона- лом наведения луча, как и АФАР. Неполноповоротные АС строятся на основе опорно-поворотного устрой- ства (ОПУ), обеспечивающего пере- мещение антенны в ограниченном секторе углов. Подобные системы востребованы при необходимости работы по нескольким КА на ГСО с перенацеливанием, а также для под- стройки линии визирования ЗС – КА ГСО. Такая ситуация возникает при использовании рефлекторов больших электрических размеров (100 ·λ и более) с остронаправленной диаграммой направленности (ДН), когда колебания антенны и неста- бильность КА в точке стояния на ГСО начинают сказываться на каче- стве связи. Как правило, для непол- ноповоротных антенн считается до- статочным диапазон перемещения по азимуту в пределах +/-60 град, по углу места 0…80 град. Ограни- ченные углы наведения позволяют применять приводы-толкатели, что положительным образом сказыва- ется на цене ОПУ. С другой сто- роны, подобные ОПУ не могут обеспечить работу по КА на НКО в области зенитных углов, а при ра- боте с КА на ВЭО – не во всех слу- чаях и с сокращением сеанса связи. Полноповоротные АС строятся на ОПУ, обеспечивающем перемеще- ние антенны в пределах полусферы или близком к полусфере секторе углов с повышенными угловыми скоростями. Динамика и пределы сканирования обеспечивают таким АС полный функционал и обеспечи- вают работу в любой ССС со спут- никами на любой орбите, как на ВЭО и НКО, так и ГСО. Подобные ОПУ также применяются в ЗС на динамических объектах транспорта, например на кораблях, для работы с КА на ГСО. Работа же полнопо- воротных антенн по КА на ВЭО и НКО с объектов транспорта рас- сматривается как одна из приори- тетных задач развития систем спут- никовой связи. Различают следующие типы ОПУ для полноповоротных АС: l 2-осевое (азимут +/-270 град, угол места 0…180 град) для ра- боты по КА на ВЭО, в том числе планируемые для стационарных ЗС “Экспресс-РВ”; l 3-осевое (азимут +/-270 град, угол места 0…180 град, ось на- клона +/-14 град) для работы по КА на НКО или по всем типам орбит при размещении на динами- ческом объекте. К этому же типу относятся и ОПУ корабельных антенн, с несколько расширен- ными углами работы по оси кросс-азимута. Подобные ОПУ применены в шлюзовых станциях системы Starlink. Приведенные кинематические схемы и углы сканирования позво- ляют ограничиться угловыми ско- ростями по отдельным осям около 6…10 град/с для большинства при- менений, что позволяет упростить приводы ОПУ за счет применения двигателей с меньшими моментами и стоимостью. Отметим, что реали- зация крупноапертурных АС с ост- ронаправленной ДН (например, 0,2 град для Ка-диапазона) накла- дывает повышенные требования к точности изготовления конструк- ций и приводов, а также приводит к необходимости реализации си- стем автосопровождения для наве- дения на КА. Общепринятые принципы работы системы наведения по целеуказа- нию (программный способ) при раз- витии полноповоротных АС уже не могут решить задачу удержания ди- намического канала связи с долж- ным качеством и могут рассматри- ваться только как начальное при- ближение для процесса поиска и за- хвата КА на автосопровождение, а затем как данные для выверки и экстраполяции траектории наведе- ния. Вообще опыт применения си- стем автосопровождения, начав- шийся с крупноапертурных антенн для КА ГСО, показал эффектив- ность и целесообразность повсе- местного его применения, особенно при нестационарном размещении антенных платформ, а также при работе по движущимся КА. Как было показано в статье [2], применение электрического кача- ния луча допустимо в сравни- тельно малоапертурных системах, в крупноапертурных АС целесооб- разно применение многолучевых схем, с основным каналом приема- передачи и дополнительными че- тырьмя лучами на прием. Метод сравнения амплитуд в дополни- тельных лучах обеспечивает ста- бильность работы алгоритма, изби- рательность по выбранному КА, а самое главное – устойчивость на- ведения основного луча антенны на КА с сохранением стабильного по- тенциала канала связи. Весьма це- лесообразно также использовать преимущество зеркальных антенн в реализации одновременной ра- боты на ортогональных поляриза- 58