СИСТЕМА СПУТНИКОВОЙ СВЯЗИ

Предлагаемая полезная модель относится к области радиосвязи и может быть использована в спутниковых системах связи.
В настоящее время существуют системы связи, использующие для передачи информации спутниковые радиоканалы. Известна система спутниковой связи, описанная в заявке на изобретение (1). Данная система включает в себя наземные объекты, взаимодействующие между собой через орбитальную группировку спутников связи, перемещающихся по низкой эллиптической орбите. В состав каждого спутника входят многолучевая фазированная антенная решетка передачи, а также многолучевая фазированная антенная решетка приема, управляющие входы которой соединены с выходами блока угловой ориентации и стабилизации лучей диаграммы направленности в пространстве. Недостатками этой системы являются большая стоимость, высокая сложность, а также назкая помехоустойчивость.
Известна также система спутниковой связи (2), содержащая множество приемо-передающих устройств, установленных на наземных подвижных и/или стационарных объектах и взаимодействующих по радиоканалам связи через группировку сфазированных во времени спутников, выведенных на наклонные высокоэллиптические орбиты с апогеем в Северном полушарии, при этом каждый спутник оснащен бортовым ретрансляционным комплексом, включающим в себя передающую антенну и N независимых разнесенных в пространстве, направленных в определенную область земной поверхности однолучевых широкоугольных приемных антенн, выход каждой из которых
подключен на один из N входов устройства когерентного сложения сигналов, выполненного в виде процессора адаптивной обработки и усиления разнесенных сигналов и имеющего общий выход, соединенный со входом передающего тракта бортового ретрансляционного комплекса. В этой системе устранены недостатки, отмеченные выше, однако ее функциональные возможности ограничены из-за низкой пропускной способности, обусловленной узкой полосой радиочастот, пропускаемых устройством когерентного сложения.
Задача, на решение которой направлена предлагаемая полезная модель, заключается в создании системы спутниковой связи с более широкими функциональными возможностями, реализуемыми благодаря многостанционной и многоканальной радиосвязи, обеспечиваемой ретрансляторами.
Достигаемый технический результат заключается в том, что в системе спутниковой связи, содержащей множество приемо-передающих устройств, установленных на наземных подвижных и/или стационарных объектах и взаимодействующих между собой по радиоканалам связи через группировку сфазированных во времени спутников, выведенных на наклонные высокоэллиптические орбиты с апогеем в Северном полушарии, каждый спутник оснащен бортовым М-канальным ретрансляционным комплексом, включающим в себя передающую антенну, N независимых разнесенных в пространстве, направленных в определенную область земной поверхности однолучевых широкоугольных приемных антенн, N широкополосных приемных трактов усиления и частотного преобразования радиосигналов, N разветвителей, М устройств когерентного сложения сигналов и широкополосный передающий тракт с суммирующим устройством, при этом выход каждой из N приемных антенн последовательно соединен с соответствующими широкополосным приемным трактом усиления и частотного преобразования радиосигналов и разветвителем, каждый разветвитель имеет М выходов, причем каждый m-ный (m-числа от 1 до М)
выход n-ного (n - числа от 1 до N) разветвителя соединен с n-ным входом m-ного устройства когерентного сложения сигналов, выходы всех устройств когерентного сложения сигналов соединены с соответствующими входами суммирующего устройства широкополосного передающего тракта, выход которого соединен со входом передающей антенны, при этом каждое устройство когерентного сложения сигналов выполнено в виде процессора адаптивной обработки и усиления сигналов определенной рабочей частоты, а рабочие частоты всех устройств когерентного сложения сигналов отличаются друг от друга на величину частотного разнесения принимаемых радиосигналов. Каждое устройство когерентного сложения сигналов включает в себя N первых узкополосных фильтров, N первых смесителей, N вторых узкополосных фильтров, N вторых смесителей, сумматор, первый и второй усилители, при этом каждый из N входов устройства когерентного сложения сигналов последовательно соединен со своими первым узкополосным фильтром, первым смесителем, вторым узкополосным фильтром и с первым входом второго смесителя, второй вход которого соединен со входом первого узкополосного фильтра, при этом выход второго смесителя соединен с соответствующим входом сумматора, а выход последнего через первый усилитель соединен с выходом устройства когерентного сложения сигналов и через второй усилитель - со вторыми входами всех N первых смесителей.
Сущность полезной модели заключается в том, что система спутниковой связи с широкими функциональными возможностями создается благодаря многостанционной и многоканальной радиосвязи, обеспечиваемой каждым бортовым М-канальным ретрансляционным комплексом. Последний включает в себя N независимых разнесенных в пространстве однолучевых широкоугольных приемных антенн, N широкополосных приемных трактов усиления и частотного преобразования радиосигналов, N разветвителей, М устройств когерентного сложения сигналов, широкополосный передающий тракт с суммирующим устройством и передающую антенну. Каждое устройство когерентного сложения сигналов выполнено в виде процессора
адаптивной обработки и усиления сигналов определенной рабочей частоты и включает в себя узкополосные фильтры, смесители, сумматор и усилители. Рабочие частоты всех устройств когерентного сложения сигналов отличаются друг от друга на величину частотного разнесения принимаемых радиосигналов, что в совокупности обеспечивает ретрансляцию радиосигналов в широком диапазоне частот.
Полезная модель иллюстрируется следующим чертежом:
Фиг.1 Блок-схема ретрансляционного комплекса.
Фиг.2 Блок-схема устройства когерентного сложения сигналов
Полезная модель включает в себя множество приемо-передающих устройств, установленных на наземных объектах, расположенных в Северном полушарии Земли и взаимодействующих между собой по М радиоканалам связи через с группировку сфазированных во времени спутников, циклически перемещающихся по наклонной высокоэллиптической орбите (с наклонением около 63,4 градуса) и с апогеем (порядка 40000 км) над обслуживаемой областью Земной поверхности (в Северном полушарии). При прохождении рабочего участка орбиты вблизи апогея спутники поочередно приводятся в активное состояние на время длительностью не менее 6 часов. Каждый спутник оснащен бортовым М-канальным ретрансляционным комплексом (см. фиг.1), включающим в себя N широкоугольных приемных антенн 1, N широкополосных приемных трактов 2, N разветвителей 3, М устройств когерентного сложения сигналов 4, широкополосный передающий тракт с суммирующим устройством 5 и передающую антенну 6. При этом выход каждой из N приемных антенн 1 последовательно соединен с соответствующими широкополосным приемным трактом 2 и разветвителем 3. Каждый разветвитель 3 имеет М выходов, причем каждый m-ный (m-числа от 1 до М) выход n-ного (n-числа от 1 до N) разветвителя 3 соединен с n-ным входом m-ного устройства когерентного сложения сигналов 4. Выходы всех устройств когерентного сложения сигналов 4 соединены с соответствующими входами суммирующего устройства широкополосного передающего тракта 5,
выход которого соединен со входом передающей антенны 6. Каждое устройство когерентного сложения сигналов 4 (см. фиг.2), включает в себя N первых узкополосных фильтров 7, N первых смесителей 8, N вторых узкополосных фильтров 9, N вторых смесителей 10, сумматор 11, а также первый 12 и второй 13 усилители. При этом каждый из N входов устройства когерентного сложения сигналов 4 последовательно соединен со своими первым узкополосным фильтром 7, первым смесителем 8, вторым узкополосным фильтром 9 и с первым входом второго смесителя 10. Второй вход последнего соединен со входом первого узкополосного фильтра 7, при этом выход второго смесителя 10 соединен с соответствующим входом сумматора 11, а выход последнего через первый усилитель 12 соединен с выходом устройства когерентного сложения сигналов 4 и через второй усилитель 13 - со вторыми входами всех N первых смесителей 8. Рабочие частоты настройки отдельных устройств когерентного сложения сигналов 4 должны отличаться друг от друга на заданную величину частотного разнесения сигналов ΔF1, например, 150 кГц, достаточную для исключения радиопомех, обусловленных взаимовлиянием смежных радиоканалов. Общая полоса частот, пропускаемых ретранслятором, определяется произведением ΔF1×М, где М - количество устройств когерентного сложения сигналов, установленных в ретрансляторе. Очевидно, что если для передачи радиосигналов выделена полоса частот ΔF2, например 1500 кГц, а величина разнесения сигналов ΔF1 равна 150 кГц, то число требуемых устройств когерентного сложения сигналов может быть определено как частное от деления величины ΔF2 на ΔF1, т.е. М=10.
Все элементы предлагаемой модели могут быть реализованы на базе известных и стандартных технических средств, в т.ч. логических интегральных схем и микропроцессоров.
Предлагаемая система работает по следующей схеме. Спутники поочередно активизируются и обеспечивают непрерывную М-канальную радиосвязь между приемо-передающими устройствами, установленными на
наземных станциях и объектах различного функционального назначения. При этом радиосвязь обеспечивается одновременно по М радиоканалам, радиочастоты которых отличаются друг от друга на величину, достаточную для исключения взаимных радиопомех. Все предаваемые с Земли радиосигналы одновременно воспринимаются N независимыми разнесенными в пространстве и направленными в определенную область земной поверхности однолучевыми широкоугольными приемными антеннами 1 ретранслятора активированного спутника. Принятые каждой n-ной приемной антенной 1 радиосигналы поступают через свой широкополосный приемный тракт 2 и разветвитель 3 на соответствующие n-ные входы всех М устройств когерентного сложения сигналов 4. Каждое устройство когерентного сложения сигналов 4 настроено на свою рабочую радиочастоту. Поэтому из принятых на его N входах радиосигналов выделяются, обрабатываются и усиливаются только радиосигналы своей рабочей частоты одного из М радиоканалов связи. В каждом устройстве когерентного сложения каждый из N принимаемых сигналов подвергается следующим преобразованиям. В первом узкополосном фильтре 7 из общего спектра принятых радиоволн выделяются те, которые находятся в рабочем диапазоне частот данного устройства когерентного сложения 4. Выделенный таким образом сигнал поступает в первый смеситель 8 и узкополосный фильтр 9, и далее в управляемый "взвешивающий" второй смеситель 10, выполняющий функции фазовращателя. Узкополосной фильтр 7, первый смеситель 8, узкополосный фильтр 9 и второй смеситель 10 образуют цепь промежуточной обработки сигналов. Выходные напряжения N таких цепей линейно суммируются в сумматоре 11, усиливаются первым усилителем 12 и направляются на один из М входов суммирующего устройства 5 широкополосного передающего тракта. Одновременно сигнал, формируемый в сумматоре 11, подвергается предварительному ограничению и усилению во втором усилителе 13 и подается по петле положительной обратной связи на вторые входы первых смесителей 8. После взвешивания во вторых смесителях 11 фазы входных
сигналов всех цепей приводятся к единой фазе полезной составляющей суммарного сигнала, а амплитуды остаются пропорциональными их весовым коэффициентам. В результате указанных преобразований полезные сигналы суммируются по напряжению, а собственные шумы - по мощности, благодаря чему обеспечивается высокая помехоустойчивость системы. Выходные сигналы всех М устройств когерентного сложения сигналов 4 поступают через широкополосный передающий тракт с суммирующим устройством 5 на передающую антенну 6 и далее на приемные антенны наземных объектов.
Таким образом, использование предлагаемой полезной модели приводит к созданию системы спутниковой связи с широкими функциональными возможностями, реализуемыми благодаря многостанционной и многоканальной радиосвязи, обеспечиваемой ретрансляторами.
Источники информации, принятые во внимание:
1. Заявка на изобретение №2005125001 RU, кл. Н04В 7/195 (2006.01), приор. 01.08.2005
2. Заявка на полезную модель №2007148595/22(053238), кл. Н04В 7/185, приоритет 27.12.2007