где Т – тактовый интервал;
Тk – межканальный временной интервал.
Межканальный временной интервал составляет:
Тk = Т/n
Первый канальный импульс в тактовом периоде является маркерным. Он принадлежит каналу синхронизации. Маркерный импульс имеет особую форму, передается вместе с канальными импульсами. Он несет «информацию» о времени начала цикла (такта) и, будучи принятым, заставляет Работать канальные распределители импульсной последовательности приемной части синфазно с канальным распределителем передающей части корреспондента. Это обеспечивает временное соответствие принятых канальных импульсов и передаваемых канальных импульсов корреспондента.
Структурная схема передающей части многоканальной системы с ИКМ и временным разделением каналов приведена на рис.2.
рис.2 Структурная схема передающего тракта наземной станции.
И1, И2, И3 – первый, второй и третий источники сообщения наземной станции;
ДК1, ДК2, ДК3 – устройства канальной дискретизации 1-го, 2-го и 3-го каналов;
РИК – распределитель импульсов каналов;
ЗГ – задающий генератор;
å – суммирующее устройство 1-го, 2-го и 3-го каналов наземной станции;
КД – кодер;
ФХИ – формирователь хронизирующих импульсов;
ПЕР – блок передающих усилителей наземной станции;
На передаче сообщения от источников (И1, И2, И3) подаются на устройства канальной дискретизации (ДК1, ДК2, ДК3). Дискретизация по времени осуществляется с частотой, задаваемой распределителем импульсов каналов (РИК). Отсчеты сигналов сдвинуты во времени на канальный интервал
Тk = Т/n, где Т – период повторения канальных импульсов, его величина определяется теоремой Котельникова; n – число каналов.
В дискретизаторе осуществляется амплитудная модуляция канальных импульсов сигналов соответствующего источника сообщения. Амплитудно-модулированные импульсные последовательности каналов объединяются в сумматоре, образуя групповой сигнал (рис.3).
рис.3 Групповой сигнал в сумматоре.
Групповой сигнал с АИМ приведен для двух каналов, чтобы не загромождать рисунок и не потерять сущность.
Далее канальные импульсы АИМ кодируются в кодере (КД), где в соответствии со значением амплитуды импульсов в точках отсчета формируется m-разрядная кодовая группа. Управление кодером производится импульсами, вырабатываемыми в формирователе хронизирующих импульсов (ФХИ). хронизирующие импульсы по существу являются стробирующими. Они по времени совпадают с соответствующими канальными импульсами, а их длительность равна канальному интервалу Тk, т.е. длительности кодового слова плюс защитный интервал между каналами.
ФХИ формирует также сигналы цикловой синхронизации (СЦС). Во втором сумматоре объединяются в единую двоичную последовательность групповой сигнал с ИКМ и CWC/ время полного цикла двоичного группового сигнала равно ТЦ = Т.
Структура цикла 3-канальной системы с ИКМ для случая пятиразрядной кодовой группы приведена на рис.4.
рис.4 Структура цикла 3-канальной системы с ИКМ.
Один из канальных интервалов отводится для передачи синхросигнала, поэтому общее число канальных интервалов в ТЦ равно n+1, т.е. в нашем случае равно 4.
В передатчике осуществляется вторая ступень модуляции ВЧ колебания, сформированной многоканальной импульсной последовательностью.
Структурная схема приёмного тракта наземной станции представлена на рис.5.
рис 5. Структурная схема приёмного тракта наземной станции.
ПР – блок приёмных усилителей наземной станции;
РГ – устройство регенерации по видео;
УР – устройство разделения;
ЗГ – задающий генератор;
УС – устройство синхронизации;
ДКД – декодер;
РИК – распределитель импульсов каналов;
КС1,КС2,КС3 – канальные селекторы;
ФНЧ – фильтр нижних частот;
П1, П2, П3 – приёмники сообщений наземной станции;
При приеме сигнал демодулируется в приемнике (ПР), восстанавливается в устройстве регенерации по видео (РГ), и далее видеопоследовательность поступает в устройство разделения (УР), где происходит разделение кодовых комбинаций каналов цикловой синхронизации и информационных каналов. Синхросигналы управляют работой задающего генератора тракта приема, вырабатывающего управляющие импульсы для декодера и распределителя импульсов каналов (РИК).
Канальные кодовые группы преобразуются в декодере в квантованные многоуровневые импульсы. На детектор подаются управляющие импульсы с задающего генератора, их временное положение и длительность совпадают с кодовой канальной группой, таким образом с детектора снимаются импульсные последовательности АИМ, распределенные по времени (рис.3). число последовательностей равно числу каналов. Далее импульсные последовательности АИМ поступают на канальные селекторы (КС), где происходит разделение каналов по времени. Восстановление непрерывных сообщений в каналах осуществляется с помощью фильтров (ФНЧ).
Далее полученные сигналы передаются каждый на свой приемник сообщений (П1, П2, П3).
Высокая помехоустойчивость цифровых систем с ИКМ обеспечивается за счет регенерации импульсов. В системах с ретрансляцией при восстановлении первоначальной формы импульсов на выходе каждого регенератора сохраняется одно и тоже отношение сигнал/шум, т.е. практически не происходит накопление шумов.
Точность передачи непрерывных сообщений с помощью ИКМ можно повысить за счет квантования с неравномерным шагом, предсказанием (ДИКМ) и за счет создания избыточного кода.
2.2. Разработка структурной схемы и описание работы ИСЗ.
Большинство национальных и региональных систем и сетей спутниковой связи и вещания космических станций, как правило, содержит ИСЗ (или несколько) находящийся в постоянной работе, и резервный спутник (или несколько), находящийся в той же (или соседней) орбитальной позиции.
ИСЗ состоит из: космической платформы и полезной нагрузки. В случае геостационарных спутников конфигурация ИСЗ тесно связана с радиотехническими и конструктивными параметрами полезной нагрузки, что накладывает на космическую платформу ряд требований: высокая степень удержания и устойчивость положения; высокая точность наведения антенн; большой срок службы на выделенной орбитальной позиции; отвод (рассеяние) тепла, выделяемого полезной нагрузки, в свободное пространство; подвод электрической энергии от системы батарей к полезной нагрузке; обеспечение (если предусмотрено) возможности работы в тенях. Основные части ИСЗ следующие: собственно конструкция; система терморегулирования; система регулирования положения и орбиты (т. е. система стабилизации ИСЗ на геостационарной орбите); система определения дальности (командная и телеметрическая); апогейный двигатель. Конструкция ИСЗ должна выдерживать статические и динамические нагрузки, возникающие при запуске ракеты-носителя; статические и динамические нагрузки, вызванные пуском апогейного двигателя и различного рода орбитальные возмущения.
Динамические нагрузки, вызываемые работой стартовой установки, очень велики и состоят из механических и акустических ударов и вибраций, связанных с работой двигателя и возникающих в процессе движения.
Обычно конструкция ИСЗ условно делится на две части: главную и вспомогательную (или обеспечивающую).
Главную конструкцию, или корпус, на ИСЗ выполняют из легких алюминиевых сплавов, она содержит простую оболочку цилиндрической или конической формы с рамой или ребрами жесткости и различные фасонные опоры и перекладины для ячеистых панелей и плоскостей антенн и других устройств.
Вспомогательная конструкция (платформа) включает в свой состав, например, панели солнечных генераторов (батарей) и антенных рефлекторов, и выполняют ее обычно из сложных материалов (например, угольное волокно, эпоксидная резина) высокой жесткости и с низким коэффициентом расширения, с одновременным учетом минимизации массы и в совокупности со стойкостью и способностью сохранить размеры при значительных перепадах температур.
Система терморегулирования поддерживает температуру ИСЗ в пределах, подходящих для нормального функционирования ПН, и другой, обеспечивающей функционирование ИСЗ на орбите, аппаратуры.
В космосе теплопередача происходит главным образом в результате излучения в вакуум. Для приборов ИСЗ она происходит через их конструктивную связь с внешними излучающими радиаторами, постоянная освещенность которых сильно ограничивает емкость теплопередачи. Внешние источники тепловой энергии, воздействующие на ИСЗ, — это тепловое излучение Солнца и Земли, а также отраженная от освещенной части Земли солнечная радиация (альбедо). Эти воздействия имеют различные спектральные и геометрические характеристики и поэтому по разному поглощаются (воспринимаются) поверхностью спутника.
Для геостационарных ИСЗ тепловая окружающая обстановка определяется следующими условиями: земной тепловой поток и альбедо незначительны; максимальная продолжительность периодов тени доходит до 70 мин/сутки; северная и южная стороны ИСЗ попеременно находятся в тени (до шести месяцев в году) и освещаются Солнцем на относительно низких углах (до 23° для других шести месяцев); в случае трехосной стабилизации боковые стороны ИСЗ по разному освещаются Солнцем в течение суток.
Кроме того, полезная нагрузка состоит, как правило, из подсистем с сосредоточенным (локализованным) тепловыделением (например, мощные усилители на ЛБВ, клистронах и т. п.).
Решение задач терморегулирования в трудных условиях обеспечивают принятые специальные конструктивно-технологические меры, а именно: использование жесткозакрепленных оптических солнечных отражателей, специальных материалов для создания легких поверхностей с высокой теплопроводностью (бериллий, магний), методов специального теплового кондиционирования для южной и северной сторон, в некоторых случаях ЛБВ с коллектором прямого излучения и/или с помощью тепловых труб и ограничение температурных перепадов на антеннах путем использования специальных покрытий.
Ещё одной важной характеристикой спутника является – срок его службы, его увеличение, достигнутое за последние годы, обусловлено внедрением твердотельных схем и усилителей, многократным дублированием (резервированием) ЛБВ и клистронов выходных устройств, появлением водородно-никелевых аккумуляторов и совершенствованием системы удержания ИСЗ на орбите.
