Спутниковая радиосвязь

Федеральное агенство связи

Государственное общеобразовательное учреждение

«Сибирский государственный университет

Телекоммуникаций и информатики»

Кафедра Радиовещания и телевидения

РЕФЕРАТ

по Основам телекоммуникаций

тема: «Спутниковая радиосвязь».

Выполнил: студент I курса

МРМ, Р-92

Леонов Н.И.

Проверил: Катунин Г.П.

Новосибирск-2009

Содержание

1. Искусственные спутники Земли в качестве ретрансляторов для систем

связи .………………………………………………………………….………….3

2. Принципы построения и особенности ССС…………………………………….7

3. Тенденции технологии…………………………………………………..………11

4. Космические станции……………………………………………………………12

5. Земные станции………………………………………………………………….16

1. Искусственные спутники Земли в качестве ретрансляторов для систем связи

Задачи увеличения дальности и пропускной способности систем связи всегда были осново­полагающими проблемами данной области техники. К сожалению, соответствующие харак­теристики, как правило, оказываются альтернативными: мероприятия по увеличению про­пускной способности приводят к сокращению дальности, и наоборот. В частности, повыше­ние пропускной способности требует перехода на все более высокочастотные диапазоны волн, сигналы которых могут быть непосредственно переданы практически лишь на рас­стояния прямой видимости- Как средство разрешения этого противоречия, могут быть ис­пользованы ретрансляторы, поднятые достаточно высоко нал поверхностью Земли.

Успехи развития космонавтики позволили использовать в качестве таких ретрансляторов ИСЗ. Поскольку они могут располагаться практически сколь угодно высоко над Землей, их область обслуживания может охватывать не только отдельные страны или моря, но и целые континенты и океаны. В общем случае спутники движутся по эллиптическим орбитам, в од-ном из фокусов которых располагается центр Земли. Спутник перемещается относительно наземного наблюдателя, а вместе с ним и область обслуживания перемещается по темной поверхности. В результате следует либо увеличивать число спутников в системе, либо со­гласиться с тем, что круглосуточная связь обеспечиваться не будет.

Улучшение ситуации может быть достигнуто, если орбиту спутника выбрать так, чтобы период обращения спутника вокруг Земли находился в простом соотношении с периодом ее обращения вокруг своей оси (синхронные орбиты). Использование таких орбит приводит к постоянному расписанию возможных сеансов связи, поскольку для любого наземного на­блюдателя спутник-ретранслятор (СР) появляется в данной точке небесной сферы периоди­чески, постоянно в одно и то же время.

Дальнейшие упрощения спутниковых систем связи наступают если:

-орбита спутника является круговой и лежит в плоскости экватора;

-период обращения спутника по орбите составляет ровно одни сутки. Такой спутник вообще остается неподвижным относительно любого наземного наблю­дателя. Соответствующая орбита именуется геостационарной (ГСО), а движущийся по ней спутник — стационарным. ГСО имеет радиус приблизительно 42,3 тыс. км. Она уникаль­ная и единственная, поэтому размещение спутников на ней жестко контролируется между народными организациями во главе с действующим пол эгидой ООН Международным союзом электросвязи (МСЭ). Той же организации поручена международная координация и других спутниковых систем связи с целью рационального ограничения взаимного влияния между ними.

Хотя в настоящее время подавляющая часть используемых СР являются стационарным и, они не лишены существенных недостатков. Именно такие спутники лучше всего приспо­соблены для обслуживания тропических и субтропических регионов. По мере продвижения наблюдателя на поверхности Земли от подспутниковой точки вдоль меридиана к полюсам Земли, угол места направления на стационарный космический аппарат (КА) уменьшается, достигая нулевого значения для широты 82й (северной или южной). Для более близких к полюсам точек подспутникового меридиана видимость спутника вообще отсутствует. Легко понять, что граница геометрической видимости стационарного КА при отклонении наблю­дателя от подспутникового меридиана опускается в направлении к экватору. Кроме того, работа радиолиний в направлениях с малыми углами места вообще резко затрудняется как за счет приема отраженных от Земли сигналов, так и за счет экранирующего действия раз­личных возвышений, леса, строений или других препятствии. Поэтому стационарные КА практически неспособны обслуживать территории, лежащие севернее северного и южнее южного полярных кругов. Между тем эти территории часто представляют значительный интерес, например для России. Даже территория Северного полюса представляет значитель­ный интерес, прежде всего в связи с тем, что через нее пролегают наиболее выгодные трас­сы ряда важнейших авиалиний.

Орбиты СР можно выбирать так, чтобы обеспечить преимущественное обслуживание тех или иных регионов на поверхности Земли. Так, а России была предложена эллиптиче­ская орбита, специально приспособленная для обслуживания северных регионов нашей пла­неты. Апогей этой орбиты находится над северным полушарием на расстоянии приблизи­тельно 40 тыс. км от поверхности Земли, а перигей лежит на высоте в несколько сотен километров над южным полушарием. Плоскость орбиты наклонена к экватору примерно на 65°. Период обращения спутника по этой орбите составляет половину суток, так что это синхронный спутник. За сутки он совершает два витка' первый из них, называемый основ­ным, достигает апогея над Сибирью (в точке с географическими координатами 63»5° с.ш. и 81° в.д.), а второй — сопряженный — в точке с той же широтой, но сдвинутой по долготе на 180°, т.е. 99° з.д. (над Канадой). Параметры этой орбиты выбраны так, что & примыкающей к апогею части орбиты скорость углового перемещения спутника в направлении «восток-запад» совпадает с таковым для Земли. Это условие приблизительно выполняется на всем рабочем участке орбиты (от трех-четырех часов до достижения апогея до трех-четырех часов мосле его прохождения) и обеспечивает отсутствие перемещения спутника по отно­шению к любому наблюдателю на Земле в направлении «восток-запад».

На рабочем участке орбиты сравнительно небольшим оказывается и перемещение в на­правлении «север-юг». Эллиптическая орбита обеспечивает обслуживание северного полу­шария Земли, включая и область Северного полюса с достаточно большими углами места. Недостатком ее является необходимость использования системы из трех-четырех спутни­ков для поддержания непрерывности связи в течение суток, что удорожает космический сегмент системы; также существенно, что при использовании эллиптических спутников на ЗС приходится обеспечивать слежение антенной за перемещениями КА, что удорожает и земной комплекс системы.

Спутник-ретранслятор (СР) должен принимать сигналы от земных станций (ЗС) систе­мы связи, усиливать их и вновь передавать на те ЗС, которым очи предназначены. Таким образом, СР содержит приемное и передающее оборудование для ретрансляции сигналов.

Поскольку сквозное усиление приемопередающего тракта СР должно быть достаточно большим, необходимо вести прием и передачу на разных частотах (в противном случае не удастся избежать самовозбуждения тракта). Таким образом, обязательным элементом трак­та ретрансляции являются также преобразователи частоты.

Особенность ретрансляторов вещательной службы в том, что для них основным явля­ется передающий тракт, через который собственно и осуществляется вешание. На веща­тельных СР устанавливается и приемное оборудование, используемое для приема пода­ваемых на борт вещательных программ. Радиолиния подачи программ на борт именуется фидерной.

Спутник-ретранслятор, как всякий активный КА, кроме собственно тракта ретрансля­ции, именуемого по отношению к этому аппарату, полезной нагрузкой (ПН), содержит также и целый ряд вспомогательных систем, таких как система электропитания, система ориента­ции и стабилизации, система терморегулирования и управления. Последняя включает сис­темы формирования и передачи телеметрической информации. КА за вычетом полезной нагрузки именуется космической платформой (КП). Такая платформа может использоваться в сочетании с различными ПН для создания ряда различных КА.

В настоящее время в интересах фиксированной и вещательной служб чаще всего исполь­зуются стационарные СР. Типовые параметры платформ таких спутников:

энерговооруженность до 5-7 кВт, причем для питания полезной нагрузки выделяется 1,5-2 кВт;

масса порядка 2-3 т. в том числе полезной нагрузки 0,5-0,8 г;

точность ориентации и стабилизации порядка 0,1 ;

срок активного существования 12-15 лет.

Наряду с типовыми КА в настоящее время считается перспективным использование в интересах фиксированной службы малых КА (МКА) с массой 500-800 кг (в том числе ПН 100-200 кг) и энерговооруженностью 1,8-2,5 кВт. Достоинство МКА — возмож­ность группового или попутного (вместе с типовым КА) запуска, что существенно снижает расходы на выведение. МКА могут запускаться в те точки, где уже расположены другие СР и обеспечивать необходимое дополнение работающих на них стволов или замену стволов, вышедших из строя. На них могут строиться также национальные системы спутниковой связи сравнительно небольших или небогатых стран.

В зависимости от состава пользователей СР делятся на международные и национальные. Наиболее известные международные СР фиксированной службы Intelsat и Eutelsat. Сущест­венными ресурсами владеет также международная компания Интерспутник. СР Eutelsat содержат также стволы, чаще всего используемые европейскими странами для телевизион­ного вещания. Специально для этих целей используется спутниковая система Astra.

Национальная система спутниковой фиксированной службы России в настоящее время использует СР типа «Экспресс», а также «Ямал» различных модификаций.

2. Принципы построения и особенности ССС.

Виды орбит.Спутник связи может находиться на круговой или на эллиптической орбите. Соответственно центр Земли совпадает с центром круговой орбиты либо с одним из фокусов эллиптической орбиты (рис. 1).

Угол i между плоскостью орбиты и плоскостью экватора называют наклонением. При i=0 орбита называется эк­ваториальной, при i=90° – полярной, остальные – наклонными. Круговые орбиты различаются наклонением и высотой Н3 над поверхностью Земли. Эллиптические орбиты – наклонением и высо­тами апогея А и перигея П над поверхностью Земли. Линия, со­единяющая апогей и перигей, называется линией апсид. Поля тя­готения Луны, Солнца, планет, магнитное поле Земли, несферич­ность Земли и другие возмущающие факторы вызывают изменение параметров орбиты во времени. Для наклонных эллиптических орбит эти изменения минимальны, если выбрать i=63,4°.

В ССС нашли применение орбиты двух типов: высокая эллип­тическая типа «Молния» и геостационарная орбита. Первая полу­чила название от советского спутника связи «Молния». Ее пара­метры: высота апогея около 40 тыс. км, высота перигея около 500 км, i≈63,4°. Апогей орбиты находится над северным полушарием. Период обращения ИСЗ–12 ч. За сутки ИСЗ совершает два оборота. Поэтому каждые сутки он виден в одних и тех же районах Земли в одно и то же время. Орбита, для которой период обращения ИСЗ кратен земным суткам, называется субсинхрон­ной. Согласно второму закону Кеплера в районе апогея высокой эллиптической орбиты ИСЗ движется гораздо медленнее, чем у перигея. Сеанс связи проводят, когда ИСЗ движется по части ор­биты, прилегающей к апогею. Он может продолжаться около 8 ч, поскольку в течение этого времени спутник на орбите типа «Мол­ния» виден на всей территории СССР. Разместив на орбите три ИСЗ, можно поддерживать связь круглосуточно. Эти спутники пе­ремещаются относительно ЗС, поэтому на последних приходится устанавливать подвижные антенны, следящие за ИСЗ.

Геостационарная орбита (ГО) – это экваториальная круговая орбита, для которой Н3=35786 км. Спутник, движущийся по этой орбите, называют геостационарным. Он вращается с той же угловой скоростью, что и Земля, и поэтому наблюдателю на Зем­ле кажется неподвижным. Точку на земной поверхности, над которой ИСЗ, находится в зените, называют подспутниковой. Для гео­стационарного спутника траектория подспутниковой точки вырож­дается в точку на экваторе. Долгота этой точки определяет поло­жение геостационарного ИСЗ. Связь через такой ИСЗ можно под­держивать с помощью неподвижных антенн ЗС. На самом деле часто приходится принимать во внимание сравнительно небольшие колебания положения ИСЗ, вызванные перечисленными выше воз­мущающими факторами. Под их влиянием подспутниковая точка начинает совершать колебания с суточной периодичностью. Через некоторое время траектория движения подспутниковой точки за сутки приобретает вид «восьмерки», вытянутой в направлении север-юг, с центром на экваторе. Через год размах этой восьмер­ки составит около ±1°. Из-за этого приходится периодически кор­ректировать положение спутника на орбите.

Геостационарные спутники позволяют построить более деше­вую и удобную в эксплуатации в сравнении с другими ИСЗ систе­му связи (достаточно одного ИСЗ, нужна неподвижная антенна ЗС и другие причины). Поэтому ГО очень часто отдают предпоч­тение. Такая орбита у Земли всего одна, и орбитальные позиции для ИСЗ на ней предоставляются по решению Всемирной адми­нистративной конференции по радио (ВАКР). Занято более 100 по­зиций. Если точность поддержания по долготе геостационарного спутника не хуже ±1°, то на ГО можно разместить до 180 ИСЗ. По мере развития спутниковых систем связи требования к точно­сти поддержания по долготе ужесточаются. У существующих ИСЗ она составляет от ±1° до ±0,1°.

Через геостационарный спутник не могут работать ЗС, распо­ложенные в высокоширотных районах, так как они не видны с ИСЗ (рис. 2).

Для ЗС, расположенных на экваторе, геостацио­нарный спутник находится в зените. Другими словами, угол ме­ста β (угол между направлениями на горизонт и на ИСЗ) составляет 90°. В этом случае путь сигнала в атмосфере Земли самый короткий. Если же расположить ЗС на широте 81°, то ее антенна должна быть направлена на горизонт, т. е. β –0. С уменьшени­ем β путь сигнала в атмосфере становится длиннее. При этом уве­личивается ослабление сигнала при распространении в свободном пространстве. Возрастает также ослабление сигнала в атмосфер­ной влаге и шумовая температура антенны за счет шумового из­лучения атмосферы. Если же β <5°, то резко увеличивается влия­ние шумового излучения Земли. Поэтому на практике МККР ре­комендует обеспечивать углы места не менее 3...5° на частотах до 6 ГГц и 10... 15° на частотах свыше 10 ГГц.

Территория, с которой виден ИСЗ при минимальных углах ме­ста, называется зоной видимости. Для геостационарного ИСЗ при β = 5° она располагается между 76° с.ш. и 76° ю.ш, а по долготе занимает примерно третью часть экватора (заштрихованная об­ласть на рис.2). Предположим, что на ИСЗ установлена об­щая приемопередающая антенна. Если ее максимум излучения ориентирован на центр Земли, т. е. антенна создает прямой луч, а ширина главного лепестка ДН около 173° (под таким углом видна Земля с геостационарного ИСЗ), то все станции, располо­женные в зоне видимости, могут поддерживать связь через ИСЗ. Если же на ИСЗ установлена узконаправленная антенна, то она освещает на Земле только часть зоны видимости, так называемую зону покрытия (рис.3). Теперь связь через спутник может быть установлена только между ЗС, находящимися в зоне покрытия.

На рис. 12.2 была рассмотрена КС, у которой зоны видимости и зона покрытия совпадают. Такая КС имеет глобальную зону по­крытия и глобальную антенну. Глобальные антенны предпочти­тельны в случаях, когда надо охватить связью большие террито­рии, например в международных ССС, узконаправленные – при создании национальных ССС. Во втором случае антенна ИСЗ при­целена в определенную точку на земной поверхности, а не на центр Земли, т. е. она дает наклонный луч. Зона покрытия имеет форму, максимально приближенную к границам государства, рай­она и т. п. На современных многофункциональных ИСЗ устанав­ливают вместе и те, и другие антенны, причем узконаправленные антенны могут иметь несколько лучей, образующих на Земле свои зоны покрытия. Они получили название многолучевых антенн (МЛА). Если зоны покрытия МЛА не перекрываются, то переда­чу во всех лучах можно вести на одной и той же частоте. Таким образом, МЛА допускают многократное применение одной полосы частот и позволяют за счет этого повысить эффективность исполь­зования ГО.

Часть зоны покрытия, на которой действительно предусмотрена установка ЗС, называют зоной обслуживания. Наиболее эффектив­ны ССС, в которых зоны покрытия и обслуживания совпадают.

Последние достижения технологии в области спутниковой связи говорят о больших потенциальных возможностях ССС в расширении пропускной способности каналов передачи, разработке и внедрении новых служб связи. Будущее ССС за широкополосными широковещательными приложениями и спутниковыми системами подвижной связи.

В ряды крупных консорциумов и организаций, ориентированных на геосинхронные спутники, активно вливаются новые участники, предлагающие услуги сетей подвижной связи и использующие низкоорбитальные спутниковые системы (LEO – Low Earth Orbit). Системы LEO, разрабатываемые рядом американских фирм, используют большое число легких спутников на орбитах ниже 2 тыс. км для организации услуг по передаче сообщений и речи, определению местонахождения и срочных коммуникаций между мобильными терминалами. В отличие от наземных сотовых сетей подвижной связи, в которых абонент последовательно перемещается через смежные соты небольшого размера, в системе LEO подобная «сота» ограничена лишь горизонтом Земли. Низкая орбита спутника резко сокращает задержку по сравнению с системами, ориентированными на геосинхронные орбиты спутников

В заключение отметим, что ССС постоянно и ревниво сравниваются с волоконно–оптическими сетями связи. Внедрение этих сетей ускоряется в связи с быстрым технологическим развитием соответствующих областей волоконной оптики, что заставляет задаться вопросом о судьбе ССС. Например, разработка и, главное, внедрение конкатенирующего (составного) кодирования резко уменьшает вероятность возникновения неисправленной побитовой ошибки, что, в свою очередь, позволяет преодолеть главную проблему ССС– туман и дождь.

Космическая станция содержит ретранслятор и системы обес­печения: источники энергоснабжения, системы ориентации антенн (на Землю) и солнечных батарей (на Солнце), системы коррек­ции положения ИСЗ на орбите и др.

Аппаратура КС должна иметь минимальную массу и габари­ты, высокую надежность и потреблять малую мощность. Ретранс­ляторы КС, как правило, многоствольные. Они состоят из приемо­передающей аппаратуры и антенн. Структурные схемы стволов ретранслятора подобны применяемым на ПРС РРЛ. В зависимости от схемы ствола различают ретрансляторы гетеро­динного типа, ретрансляторы с одним преобразованием частоты и ретрансляторы с обработкой сигнала на борту. Кроме демодуляции и модуляции, на КС применяют и другие многообразные способы обработки сиг­нала. Например, при МДВР после демодуляции на КС может быть предусмотрено разделение каналов с последующим объеди­нением их на новой основе. При этом сообщения, адресованные станции i всеми другими ЗС, объединяют и передают по линии «вниз» в одном пучке. В системах МДВР-КБ на борту происходит коммутация сигналов.

В мощном ретрансляторе гетеродинного типа (рис. 4) ча­стота входного сигнала понижается в смесителе UZ1, а затем по­сле усиления в УПЧ А2 вновь повышается в смесителе UZ2. Ге­теродинные тракты ГТ1 и ГТ2 выполнены по аналогичным схемам. Для усиления СВЧ сигнала служат предварительный A3 и выход­ной А4 усилители мощности. Выходная мощность достигает 200... 300 Вт. Подобную схему имеет ретранслятор на спутнике «Эк­ран». В нем А4 выполнен на пролетном клистроне. В схеме приня­то «холодное» резервирование всех блоков. Переключатели К1– КЗ по команде с Земли выбирают рабочий комплект. Одновремен­но на него начинает поступать питающее напряжение.

Современные многоствольные ретрансляторы выполняют так, чтобы получить максимальную пропускную способность. В полосе 500 МГц, отводимой на один ИСЗ, можно разместить спектры сиг­налов 12 стволов. Обычно полоса ствола –36 МГц, а ЗЧИ между стволами – 4 МГц. Чтобы увеличить вдвое емкость ретранслято­ров, вдвое уменьшают разнос между несущими соседних стволов, а необходимую развязку между перекрывающимися по спектру сигналами получают за счет поляризации. Для всех нечетных стволов (рис 5,а) берут, например, вертикальную поляриза­цию (ВП), а для четных – горизонтальную (ГП). Напомним, что применение линейной поляризации возможно в ИСЗ с жесткой стабилизацией на орбите. В той же полосе частот передают сиг­налы телеметрии (ТМ). Ретранслятор (рис. 5,6) имеет шесть антенн, причем WA1, WA2 и WA6 работают с волнами вертикаль­ной поляризации, WA3, WA4 и WA5 – горизонтальной, где антенны WA1, WA3, WA5, WA6 –глобальные; WA2, WA4 –узкона­правленные. Устройства совмещения (УС) служат для разделения волн приема и передачи. Итак, на ПФ Z1 приходят сигналы нечет­ных стволов. Оттуда они поступают в приемник Пр1, а затем через разветвитель A3 в передающие комплекты Ш и П2 и в антенны. Сигналы четных стволов проходят через ПФ Z2, приемник Пр2, передающие комплекты ПЗ и П4 и поступают в антенны. Мини­мальный частотный разнос между сигналами передатчиков, под­ключенных к одной антенне, составляет 80 МГц. Приемник содер­жит МШУ А1, смеситель UZ, ГТ и УСВЧ А2. В ретрансляторе применено однократное преобразование частоты. Переключатели К1 и К2 позволяют выбрать в качестве рабочих любые два при­емника. Такое резервирование надежнее поблочного, показанного на рис. 4. Передающий комплект (рис. 5,е) содержит фильтр разделения стволов ФРС, коммутаторы входной Км 1 и выходной Км 2, усилители мощности рабочие (по одному на каж­дый ствол) и резервные, фильтры объединения стволов ФОС и фильтр гармоник ФГ. Кроме того, на рис. 5,в показано устрой­ство 2, предназначенное для введения сигналов телеметрии.

б)

Первые ИСЗ с полностью полупроводниковой электронной ап­паратурой появились в начале 80-х годов. Применение транзи­сторных УМ позволяет существенно улучшить электрические ха­рактеристики и надежность передающего тракта ствола, уменьшить массу и энергопотребление. Напомним, что во многих суще­ствующих ретрансляторах с выходной мощностью до нескольких десятков ватт УМ выполнены на ЛБВ, а число стволов в таких ретрансляторах составляет 6–12.

На рис. 5,6 показано шесть антенн. Практически их можно реализовать в виде двух МЛА, каждая из которых имеет три (или более) разные диаграммы направленности. Для волн ВП и ГП применяют отдельные антенны. На рис. 5,6 антенны закрепле­ны за передатчиками и приемниками. В усовершенствованном варианте КС между антеннами и приемопередающей аппаратурой устанавливают антенные коммутаторы, которые позволяют по команде с Земли выбирать любую антенну (в МЛА – любую ДН) для приема и передачи, конечно, с учетом поляризации.

Земные станции подразделяют на передающие, приемные сис­тем спутникового вещания, а также приемопередающие, пред­назначенные для организации дуплексной телефонной связи и для работы в сети обмена ТВ программами. Приемопередающие ЗС обычно являются многоствольными.

Типовая приемопередающая ЗС, работающая в национальной ССС СССР или в ССС «Интерспутник» (рис. 6) содержит ан­тенну WA1, УС, приемные и передающие устройства стволов, ап­паратуру «Градиент-Н» и др. В схеме установлены приемные уст­ройства типа «Орбита-2». Их комплектуют широкополосными ПФ Z1, волноводными переключателями К1 и К2, МШУ А1 и А4, стойками типа В (Ст В1 и Ст В2), стойками типа П (Ст П) и стойками типа PC (Ст PC). Фильтр Z1 пропускает сигналы всех рабочих стволов и служит для защиты широкополосных МШУ от возможных внеполосных помех. Разделение сигналов стволов вы­полняют ПФ Z2 и Z3, установленные на входе стоек типа В и на­строенные на центральную частоту СВЧ сигнала своего ствола. Здесь стойки В1 предназначены для преобразования СВЧ сигна­лов ТВ ствола с центральной частотой f1 в сигнал ПЧ. Стойки В2 – для подобного преобразования СВЧ сигналов ТФ ствола с центральной частотой f2. В каждом стволе установлены рабочая и резервная стойки типа В. Кроме ПФ в составе стойки В пока­заны преобразователь частоты U1 и ПУПЧ А2. Стойка П содер­жит основной УПЧ A3 и демодулятор сигнала UR, на выходе ко­торого получают ГС ТВ ствола. Разделение этого сигнала выпол­няет стойка PC. На выходе приемной части стойки PC получают ПТВС и СЗС.

Выбор рабочего комплекта МШУ выполняет К1, а рабочей стойки В–К2. Переключение с одного комплекта на другой про­исходит автоматически при получении АС от стойки контроля приемника (на схеме не показана).

Сигналы в ТФ ств.оле передаются методом ОКН-ЧМ-МДЧР. Центральная частота этого сигнала на выходе стойки В fпр= 70 МГц. В приемной части аппаратуры «Градиент-Н» происхо­дит усиление сигнала ПЧ, разделение 200 ЧМ сигналов, каждый из которых передается на своей несущей, и их демодуляция. На выходе приемного устройства «Градиент-Н» получают ТФ сиг­налы.

Телефонные сигналы поступают на вход передающей части ап­паратуры «Градиент-Н», в которой формируется сигнал ОКН-ЧМ-МДЧР в полосе частот 70±17 МГц. Этот сигнал поступает на пе­редатчик ТФ ствола ЗС. В составе передатчика делитель мощно­сти ПЧ А8, волноводные переключатели КЗ и К4, два блока преобразователя частоты и два блока УМ. Вторые блоки – резерв­ные. Блок преобразователя частоты содержит МУПЧ А7, преобра­зователь частоты U2 и предварительный УМ А6. Блок УМ содер­жит выходной УМ А5 и фильтр гармоник Z4. Работой переключа­телей КЗ и К4 управляют АС, поступающие от блока контроля передатчика (на рис. не показан). Таким образом, между входом передающей части аппаратуры «Градиент-Н» на передающей ЗС и выходом приемной части аппаратуры «Градиент-Н» приемной ЗС организован канал ТЧ.

Групповой сигнал ТВ ствола формирует передающая аппара­тура стойки PC. Передатчик ТВ ствола содержит модулятор UB. В остальном схемы передатчиков ТВ и ТФ стволов аналогичны. Для подачи передаваемых СВЧ сигналов нескольких стволов в общий АФТ служит блок РФ. На ЗС работают передающие уст­ройства типа «Градиент», «Геликон», «Грунт».

Приемная ЗС «Москва» (рис. 7) содержит антенну WA, АФТ, МШУ А4 и приемную стойку Пр. Ст. В составе приемной стойки показан блок ПЧ и блок ТВ, фильтры для раз­деления ЧМ сигналов, передаваемых на поднесущих частотах 7 и 7,5 МГц, блок Зв для выделения СЗС и блок Рв для выделения СЗВ. Блок ПЧ предназначен для преобразования частоты вход­ного сигнала в смесителе UZ1, который конструктивно совмещен с ПУПЧ А1. Блок ТВ содержит главный УПЧ А2, частотный демодулятор, состоящий из АО ZL и ЧД UR1, и выходной усилитель A3. В схему A3 вклю­чены режекторные фильтры для подавления сигналов, передавае­мых на поднесущих частотах 7 и 7,5 МГц. На выходе выделяют ПТВС.

В блоке Зв (рис. 7,6) и Рв применены порогопонижающие демодуляторы. Они содержат частотный демодулятор СЗС UR2, вспомогательный преобразователь частоты, состоящий из смесите­ля UZ2, генератора G2, ФБП Z4, и цепь обратной связи по часто­те ОСЧ. В составе цепи ОСЧ – частотный модулятор UB и фазо­вый корректор А7. Кроме того, в составе блока – выходной усили­тель А5 и ВК А6. Частота ЧМ сигнала на входе блока звука

f1=fЗВ+ΔfmЗВuЗВ(t)

где f3B=7 МГц; ΔfmЗВ – максимальная девиация, развиваемая СЗС; u3B(t) –напряжение СЗС, причем | u3B(t)|≤1.

Напряжение uЗВ{t), выделенное на выходе UR2, поступает на UB. Частота ко­лебаний на выходе UB

f2 = fг+A ΔfmЗВuЗВ(t).

где fг –частота колебаний G2; А – коэффициент передачи цепи ОСЧ. Частота колебаний на выходе Z4

fпр2 = f1-f2=f*пр2+(1-A) ΔfmЗВuЗВ(t)

где fПр*=fзв–fг. С помощью корректора А7 подбирают фазу СЗС на входе UB так, чтобы при возрастании частоты сигнала на вхо­де / смесителя возрастала бы частота колебаний на входе 2. В этом случае А>0 и (1–A) ΔfmЗВ< ΔfmЗВ, т. е. девиация частоты на выходе смесителя меньше, чем на его входе. Поэтому ПФ Z4 может иметь более узкую полосу пропускания, чем ПФ Z3. В таком случае Z4 будет определять шумовую полосу при­емника звука и пороговую мощность входного сигнала. Видим, что применение ОСЧ снижает порог ЧМ приемни­ка. Поэтому последний может принимать более слабые сигналы. Это позволяет снизить уровень колебаний поднесущих частот на передаче, т. е. уменьшить загрузку общего тракта.

Профессиональный приемник системы «Экран» (1-го класса) (рис. 8,а) состоит из блока ВЧ, двух идентичных приемных полукомплектов (рабочего и резервного) и блока контроля и ком­мутации (БКК). В составе блока ВЧ – транзисторный МШУ, ПФ и диодный переключатель К. Включение ПФ, являющегося пас­сивным элементом схемы, после МШУ, позволяет уменьшить Т3 приемника. Приемные полукомплекты выполнены по стандартной схеме приемника ЧМ сигналов. На выходе ЧД UR1 установлены фильтры Z1 и Z2 для разделения ПТВС и ЧМ сиг­налов (СЗС и СЗВ). ЧД СЗС UR2 и ЧМ СЗВ UR3. Выделен­ный фильтром Z1, ПТВС поступает на выходной усилитель А2 и ВК-АЗ. Последний необходим, поскольку на передающей ЗС ПТВС подвергается предскажениям. С помощью БКК и пере­ключателя К происходит автоматический выбор рабочего полу­комплекта.

Абонентский приемник систе­мы «Экран» (2-го класса) выпол­нен по стандартной схеме приемни­ка ЧМ сигналов, которая допол­нена блоком амплитудного моду­лятора (БАМ) (рис. 8,б).

Блок AM преобразует выход­ной сигнал ЧД UR (рис. 9,а) в радиосигнал вещательного телевидения с несущей fi (рис. 9,6), состоящей из AM радиосигнала изображения f и ЧМ радиосигнала звукового сопровождения 2.

На входе БАМ (рис. 9,в) установлен каскад с разделенной нагрузкой А1. Фильтр Z1 выделяет ПТВС, который после допол­нительной обработки поступает на вход 1 амплитудного модуля­тора UZ1. В схему включены ВК А2 и режекторный фильтр Z2, настроенный на частоту 6,5 МГц и предназначенный для более эффективного подавления СЗС, передаваемого на поднесущей ча­стоте. Чтобы уменьшить нелинейные искажения сигнала на выхо­де БАМ, на UZ1 подают ПТВС с восстановленной постоянной со­ставляющей. Восстановление выполняет типовая управляемая схема фиксации уровня (СФУ). Управляющие импульсы для нее амплитудный селектор (АС) вырабатывает из синхроимпульсов входного ПТВС. На второй вход UZ1 поступает несущая от авто­генератора G, создающего колебания частоты f,. Выполнен AM по балансной схеме, так что на его выходе получают AM сигнал с по­давленной несущей и частично подавленной нижней боковой по­лосой (сигнал / на рис. 9,6).

Фильтр Z3, настроенный на частоту 6,5 МГц, выделяет ЧМ сигнал звукового сопровождения. Этот сигнал поступает на преоб­разователь частоты СЗС, состоящий из смесителя UZ2, ФБП и ав­тогенератора G. Фильтр Z4 выделяет ЧМ СЗС со средней частотой f=fi+6,5 МГц (сигнал 2 на рис. 12.19,в). В выходном каскаде A3 оба сигнала объединяются.

Список Литературы

1. Бурлянд В.А., Володарская В.Е., Яроцкий А.В. Советская радиотехника и электросвязь в датах.- М.:Связь, 1975.- 191с.

2. Справочник "Спутниковая связь и вещание"   Изд. "Радио и связь", Москва, 1988.

3. Волков Л.Н., Немировский М.С., Шинаков Ю.С. Системы цифровой радиосвязи.- М.: Экотрендз, 2005.- 393с.

4. Network World  №9 1997, Ст. "Спутниковая связь в России: "Памир",  Iridium, Globalstar ...". Авт:Галина Большова.