А. В. Усіченко, Е. В. Лукашук ВАТ “АТ Науково-дослідний інститут радіотехнічних вимірювань” (ВАТ “АТ НДІРВ”), Харків, Україна e-mail: common (8) _niiri. kharkov. сот


I. Вступ

Розвиток інформаційних систем, космічних навігаційних систем (GPS, NavStar і т.д.), а також бурхливий розвиток космічної галузі в цілому, вимагало вдосконалення наземних станцій обслуговування космічних апаратів. В даний час стають все більш актуальними завдання з передачі великих потоків інформації при удосконаленні систем управління супутниками Землі. Це вимагає рішення задачі суміщення функції прийому інформації та командного управління супутниками, наприклад, розробкою самонавідних антенних систем наземних станцій управління космічними апаратами.

II. Основна частина

На даному етапі розвитку космічної техніки до наземних станцій висуваються жорсткі вимоги щодо забезпечення якісного прийому інформації з борту космічного апарату (КА), а також з управління КА. Ці вимоги ще більше посилюються з урахуванням вимог, таких як мінімальні масогабаритні параметри і мінімальне енергоспоживання, що накладаються на обладнання знаходиться, на борту КА. Ці вимога суперечливі.

В даний час на практиці реалізовані кілька технічних рішень самонавідною антеною системи наземної станції, що здійснює прийом інформації з КА.

Одним з таких рішень, реалізованих у ряді наземних станціях, є використання додаткового пеленгаційної каналу, який формується на борту КА додатковим передавачем «свистком». До гідності даного рішення слід віднести, поліпшену енергетику радіолінії борт КА Земля. Проте наявність на борту КА додаткового обладнання, що працює в безперервному режимі, призводить до зростання енергоспоживання і збільшення масогабаритних параметрів супутника, що в свою чергу призводить до значного збільшення вартості супутника.

Друге вирішення проблеми організації самонаведення на КА, є програмне наведення з використанням інформації, отриманої від GPS приймача, встановленого на борту КА. Використання GPS приймача дозволяє зменшити похибку визначення параметрів траєкторії КА і зменшити область невизначеності положення супутника отриману по балістичним обчислень. До недоліку даного технічного рішення слід віднести наступне: по-перше, використання GPS інформації призводить до збільшення потоку інформації, що викликає ускладнення обладнання наземної станції, по-друге, при роботі з GPS використовується цивільний діапазон, в який штучно закладено заглиблення і, по-третє, часто необхідно починати відстеження супутника на етапі перші витків, коли його орбіта ще нестабільна, а, отже, і область невизначеності положення КА дуже велика.

Обидва цих технічних рішень не застосовні при роботі з українськими супутниками «Ci4-1» і «Ci4-2M», так як до їх складу не входять ні «свисток», ні приймач GPS. Тому єдиним можливим технічним рішенням для організації самонаведення, є самонаведення на КА з інформаційного сигналу.

Для вирішення завдання самонаведення АС на КА з інформаційного сигналу необхідно задовольнити ряд суперечливих вимог, а саме:

0. Вимога до створення вузької ДН АС для забезпечення необхідного рівня сигналу на вході приймача і створення широкої ДН для забезпечення пеленгації.

1. Вимога до мінімальних втрат енергії інформаційного сигналу і необхідності відгалуження частини енергії в пеленгаційної канали.

2. Вимога до зменшення маси АС, для спрощення ОПУ і необхідність знаходження перших каскадів приймача і діаграммообразующей системи на самому дзеркалі.

Тому рішення проблем розробки АС, самонавідних з інформаційного сигналу є актуальним.

Були розглянуті кілька варіантів технічних рішень, що дозволяють організувати самонаведення АС з інформаційного сигналу:

– Однозеркальная АС із змінним положенням опромінювачів вздовж оптичної осі антени (для організації змінної ширини ДН).

– Двухзеркальная АС із змінним положенням контррефлектора вздовж оптичної осі антени.

– Двухзеркальная АС із змінним положенням опромінювачів вздовж оптичної осі антени.

– Трехзеркальная АС.

– Трехзеркальная АС з конічним скануванням.

– Двухзеркальная АС з винесеним на край рефлектора, пеленгатором.

Всі запропоновані вище рішення мають свої переваги і недоліки. Зокрема, вимога малих втрат в інформаційному каналі реалізується шляхом розміщення схем сумарно-різницевої обробки при моноимпульсной методі самонаведення в безпосередній близькості від опромінювачів, що конструктивно зручніше здійснити на двухзеркальной антені. Однак принципово такі антенні системи мають великі бічні пелюстки. Якщо ж використовувати однозеркальная антенну систему, то з’являються великі втрати в інформаційному каналі через проміжних ліній передачі від опромінювачів до схем сумарно-різницевої обробки, які, як правило, розміщуються за основним рефлектором. Тому виникла необхідність розробки такої конструкції антени, яка б об’єднала гідності двухзеркальной (а саме, малі втрати в інформаційному каналі, через наближення схеми сумарно-різниць обробки та МШУ до опромінювача) і однозеркальная (простота реалізації, низький рівень бічних пелюсток і т.д.).

В даній роботі запропонована конструкція багатоярусної схеми сумарно-різницевої обробки і перших каскадів приймача, розташованих за екраном опромінювачів, що реалізують моноімпульсний метод самонаведення при однозеркальная варіанті антеною системи (рис. 1). Дане розташування передбачає використання всієї доступної площі, відведеної для екрану опромінювачів, і не збільшує затінення основного дзеркала.

Рис. 1 Конструкція багатоярусної схеми суммарноразностной обробки Fig. 1. Circuit of multiple-tiered sum-difference processing

Puc. 2. Топографія ярусів багатоярусної структури Fig. 2. Tiers topography in multiple-tiered structure

Для зменшення втрат в фідерному тракті та забезпеченні необхідної селекції основного сигналу, доцільно смуговий фільтр і кільцевої балансний міст виконати у вигляді єдиного функціонального вузла в коаксіальному виконанні [1, 2]. Використання готових серійно випускаються фільтрів не бажано через великі втрат у самих фільтрах і особливо втрат в переходах. Цей аспект ставати найбільш важливим, якщо стоїть завдання забезпечення мінімальних втрат при прийомі великого потоку інформації.

На рис. 2 представлено одне з можливих конструкторських рішень по розміщенню схеми сумарно-різницевої обробки та частотноразделітельного пристрої [3]. До гідності даного рішення слід віднести використання однакових фільтрів і кільцевих мостів, що дозволяє конструктивно спростити схему. Угломестной і азимутальний пеленгаційної канали повністю ідентичні.

На рис. 2.а показано розміщення частотноразделітельного пристрої та пристроїв основного інформаційного каналу.

На рис. 2.6 представлена ​​топологія ідентичних пеленгаційної каналів.

III. Висновок

Запропоноване конструктивне рішення має ряд істотних переваг:

– Зменшуються втрати в фідерному тракті, так як перші каскади приймача і частотноразделітельного пристрій розташовуються в безпосередній близькості від опромінювачів.

– Вирішується задача електромагнітної сумісності першого рівня, тому що можливо функціонально розділити канали прийому-передачі та пеленгаційної канали.

– Спрощується конструкція схеми у зв’язку із застосуванням однакових елементів в кожному з каналів.

IV. Список літератури

1. Гелубев В. І., Ковальов І. С., Кузнєцов Е. Г. та ін Конструювання і розрахунок полоськових пристроїв. Навчальний посібник для вузів. За редакцією чл.-кор. Академії наук УРСР проф. І. С. Ковальова. М., «Рад. радіо », 1974.

2. Орлов С. І. Розрахунок і конструювання коаксіальних резонаторів. Изд-во «Радянське радіо», 1970, 256 стор

3. Фуско В. НВЧ ланцюга. Аналіз та автоматизоване проектування: Пер. з англ. -М.: Радіо і зв’язок, 1990. -288 С.

ISSUES IN DEVELOPMENT OF SELFPOINTING ON INFORMATION SIGNAL ANTENNA SYSTEMS

A. V. Usichenko, E. V. Lukashuk JSK “Scientific-research institution of radio engineering measurements” Ltd., Kharkov, Ukraine e-mail: common(3)niiri. kharkov. com

Development of information systems, space navigation systems (GPS, NavStar, etc.) and active development of space industry requires further improvement of ground stations designed for space vehicles operation support. At present the tasks of transmission of huge information flows gain more importance due to improvement of Earth satellites control systems. It requires solution of problem concerning combination of functions of information reception and satellite command control. It is necessary, for example, in development of self-pointing antenna systems of ground stations for space vehicles control.

Presented in this paper is multi-stage structure of sumdifference processing.

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2003р.