Материал: Современные технологии передачи и обработки данных. Никитин Л.Н

оснащенный соответствующим бортовым оборудованием [3]. Простейшим ретранслятором может служить запущенный на

высокую орбиту вокруг Земли шар больших размеров с металлизированной поверхностью - пассивный ретранслятор. Он мог бы одновременно использоваться значительным числом наземных станций, работающих в широком диапазоне частот УКВ. Однако, при пассивной ретрансляции возникают огромные потери электромагнитной энергии, что приводит к необходимости использования мощных передатчиков, антенн больших размеров и высокочувствительных приемных устройств. Все это делает такую систему связи громоздкой и дорогостоящей. Поэтому в настоящее время практическое применение нашли системы спутниковой связи с активными ретрансляторами.

Различают два способа активной ретрансляции: мгновенную и задержанную. В первом случае ретранслятор ИЗС работает по принципу обычной радиорелейной станции. Связь при этом возможна лишь тогда, когда ИСЗ одновременно веден с обеих земных станций.

Достоинствами мгновенной ретрансляции являются: большая пропускная способность системы, высокая оперативность связи и относительно простое оборудование земных станций и ИСЗ.

Во втором случае при пролете над первой земной станцией происходит запись информации на соответствующий бортовой накопитель, а при пролете над второй станцией накопленная информация передается на землю по программе или запросу с Земли. Ограниченный объем памяти бортовых накопительных устройств приводит к тому что, системы связи с задержанной ретрансляцией имеют весьма низкую пропускную способность и не позволяют организовать телефонную связь с немедленным ответом. Однако их применение позволяет использовать низкие орбиты, что удешевляет запуск космического аппарата, снизить мощность передатчиков и осуществить селективную связь в определенных географических зонах.

К спутниковым линиям связи предъявляют следующие основные требования:

42

-передача сообщений должна быть обеспечена круглосуточно или в течение вполне определенного времени суток;

-связь должна быть надежной;

-радиолиния должна быть экономичной;

-характеристики каналов связи должны удовлетворять предъявляемым требованиям.

Такие показатели спутниковой связи, как дальность связи, число используемых спутников, время непрерывной работы, мощность наземных и бортовых передатчиков и другие зависят от выбора орбиты ИСЗ.

Орбита спутника характеризуется: наклоном ее плоскости к плоскости экватора (экваториальная, полярная, наклонная), формой (круговая и эллиптическая) и высотой.

Применение орбит с большими высотам приводит к увеличению площади, охватываемой связью, и к уменьшению числа спутников, требуемых для обеспечении связи в заданном районе. В результате повышается экономичность и надежность связи. Оптимальной орбитой будет та, при которой число спутников в системе, обеспечивающей связь в заданном районе земного шара будет минимальным.

Для обеспечения круглосуточной связи на всей территории земного шара, за исключением приполюсных областей, целесообразно использовать систему из трех спутников на стационарной орбите

(рис. 3.7).

Стационарной или геостационарной называется экваториальная орбита с высотой примерно 36 тыс. км. При выводе на такую орбиту спутник с периодом обращения 24 часа, остается неподвижным относительно земных станций, следовательно, проще решаются вопросы наведения антенн, отсутствует доплеровский сдвиг частот принимаемых сигналов, а связь обеспечивается круглосуточно. Сложность заключается в том, что для вывода спутника на стационарную орбиту необходимо осуществлять запуск из экваториальных районов. Из-за некоторых неточностей при выводе спутника, воздействия лунного притяжения и солнечного давления

43

возникает дрейф спутника, который нужно устранить периодическим корректированием орбиты.

Локальная система связи может быть создана как на базе стационарных спутников, так и на базе спутников на круговых (не экваториальных) или эллиптических орбитах. Сравнение эллиптических и круговых орбит показывает, что при одинаковом периоде обращения спутник на высокой эллиптической орбите «освещает» заданную территорию в течение большего времени, чем спутник на круговой орбите (исключая стационарный).

Рис. 4.2 Рис. 4.3

Эллиптическая орбита по условиям запуска более удобна, чем круговая. Это позволяет при заданной мощности ракеты-носителя выводить вдвое большую полезную нагрузку.

Для обеспечения связи по всей территории России оптимальной является высокоэллиптическая орбита с апогеем в северном полушарии около 40 тыс. км, перигеем около 500 км в южном полушарии и углом наклона орбиты к экватору 63,5° (рис. 4.3). При периоде обращения 12 часов, в соответствии со вторым законом Кеплера, большую часть времени спутник будет находиться в районе апогея. Максимальная задержка времени в апогее составляет 0,25 секунды.

Длительность сеанса связи между Москвой и наземными станциями системы «ОРБИТА», расположенными на территории России через один спутник «Молния» составляет 9 ч. Для обеспечения круглосуточной связи необходимо не менее 3 спутников.

44

может составлять десятки кГц (f0 – несущая частота, - скорость ИСЗ). Если его не компенсировать, то многоканальная связь невозможна. Для исключения доплеровского сдвига применяется автоматическая подстройка частоты по корреспонденту.

Состав системы спутниковой связи Система связи через ИСЗ представляет собой сложный комплекс

[4], включающий:

1.центр управления, осуществляющий управление работой земных станций и спутников-ретрансляторов, планирование запусков спутников, распределение каналов связи и т.д.;

2.искусственные спутники Земли, оснащенные ретрансляционной аппаратурой, системами ориентации, управления, терморегулирования и электропитания;

3.ракетно-космический комплекс, объединяющий наземное технические и стартовое оборудование и ракеты-носители;

4.земные станции спутниковой связи, оснащенные приемопередающей аппаратурой и осуществляющие обмен информацией;

5.командно-измерительный комплекс, осуществляющий определение параметров орбит ИСЗ, прогнозирование их движения, выдачу данных для наведения антенн земных станций на ИСЗ, передачукоманд управления аппаратуре спутника;

6.система наведения антенн земных станций на ИСЗ и слежения за ними;

7.наземная каналообразующая аппаратура (КОА), объединяющая узкополосную информацию в групповые сигналы;

8.наземные соединительные линии, направленные от земных станций к наземным пунктам-источникам и получателям информации;

9.аппаратура обработки сигналов, предназначенная для согласования структуры сигналов в наземных и космических линиях;

10.система автоматического управления связью, предназначенная для выбора каналов и направлений связи,

45