Retransmission de signaux de télévision via des satellites terrestres artificiels. Satellites terrestres artificiels - définition

Le 23 avril 1965, le premier satellite de communication domestique "Molniya-1" a été lancé sur une orbite elliptique élevée, ce qui a marqué la formation des communications radio par satellite dans notre pays. Presque simultanément, le premier satellite de communication commercial Intelsat-1 a été lancé en orbite géostationnaire aux États-Unis.

Ainsi, l'idée d'une forte augmentation de la portée des communications radio s'est concrétisée grâce à l'emplacement du répéteur bien au-dessus de la surface de la Terre, ce qui a permis d'assurer une radio visibilité simultanée des stations de radio situées en différents points du vaste territoire. . Avantages du système communications par satellite(SS) sont une large bande passante, une globalité d'action et haute qualité la communication.

La configuration des systèmes SS dépend du type de satellite terrestre artificiel (AES), du type de communication et des paramètres stations terriennes... Pour la construction de systèmes SS sont utilisés principalement trois types de satellites(Figure 9.1) - en orbite haute elliptique (HEO), en orbite géostationnaire (GSO) et en orbite basse altitude (LVO). Chaque type de satellite a ses propres avantages et inconvénients.

Les satellites domestiques du type "Molniya" avec une période orbitale de 12 heures, une inclinaison de 63 °, une hauteur d'apogée sur l'hémisphère nord de 40 000 km peuvent servir d'exemple de satellite avec HEO. Le mouvement du satellite dans la zone d'apogée ralentit, tandis que la durée de visibilité radio est de 6 ... 8 heures.L'avantage de ce type de satellite est la grande taille de la zone de service, couvrant la majeure partie de l'hémisphère nord. L'inconvénient de HEO est la nécessité de suivre les antennes d'un satellite à dérive lente et de les réorienter d'un satellite entrant vers un satellite ascendant.

L'orbite unique est le GSO - une orbite circulaire avec une période d'orbite du satellite de 24 heures, située dans le plan équatorial, à une altitude de 35875 km de la surface de la Terre. L'orbite est synchrone avec la rotation de la Terre, donc le satellite est stationnaire par rapport à la surface de la Terre. Avantages du GSO : la zone de service est d'environ un tiers de la surface de la terre, trois satellites suffisent pour une communication presque mondiale, les antennes des stations terriennes ne nécessitent pratiquement pas de systèmes de poursuite. Cependant, dans les latitudes nordiques, le satellite est visible à de petits angles par rapport à l'horizon et n'est pas du tout visible dans les régions circumpolaires.

Le plan des orbites à basse altitude est incliné par rapport au plan équatorial (orbites polaires et quasi-polaires) avec une altitude d'environ 200 à 2000 km au-dessus de la surface de la Terre. Le lancement d'un satellite léger en orbite basse peut être effectué à l'aide de lanceurs peu coûteux.

Le principe de la mise en œuvre du système de communication utilisant satellites artificiels La terre est représentée sur la figure 9.2. Ici, par a et b, les stations terriennes (ES) sont désignées, entre lesquelles la communication est établie, et les droites et, tangentes à la surface de la Terre aux points a et b, sont les lignes d'horizon de ces points. Ainsi, un satellite AES 1 se déplaçant sur une orbite MN peut être observé simultanément depuis les stations a et b lorsqu'il se déplace le long du segment orbital u. Par conséquent, les oscillations électromagnétiques émises par le système d'antenne ZP au point a en direction d'AES 1 peuvent être captées par les équipements radio embarqués du satellite et, après amplification et conversion de fréquence, sont dirigées vers la Terre, où elles seront reçues par l'antenne ZP au point b. Les antennes AP doivent toujours être orientées vers le satellite. Par conséquent, lorsque le satellite se déplace, les antennes doivent tourner, effectuant un "suivi" continu du mouvement du satellite dans l'espace.

Un système de communication radio avec équipement embarqué est appelé un système avec relais de signal actif ou un système avec un satellite actif.

Envisager diagramme communication duplex entre le SE situé aux points a et b avec retransmission active du signal (figure 9.3). Ici, le message C 1 est fourni au modulateur M de la station 3S a, à la suite de quoi la modulation des oscillations avec la fréquence porteuse f 1 est effectuée. Ces vibrations de l'émetteur P sont transmises à l'antenne A a1 et rayonnées vers le satellite, où elles sont reçues par l'antenne embarquée A du répéteur. Ensuite, les oscillations de fréquence f 1 sont transmises au filtre croisé (RF), amplifiées par le récepteur Pr 1, converties à la fréquence f 2 et transmises à l'émetteur P 1. A partir de la sortie de l'émetteur, des oscillations avec une fréquence f 2 sont transmises via la RF à l'antenne embarquée A et rayonnées vers la Terre. Ces oscillations sont reçues par l'antenne A b2 par la station ZS b, alimentant le récepteur (Pr) et le détecteur (Det), à la sortie duquel est alloué le message C 1 . La transmission du ZS b vers la station ZS a du message C 2 se fait à la fréquence f 3 de manière similaire, et le répéteur embarqué convertit les oscillations avec la fréquence porteuse f 3 en oscillations avec la fréquence f 4.

Une autre méthode peut être proposée pour transmettre des messages, dans laquelle il n'y a pas d'équipement radio à bord du satellite. Dans ce cas, les signaux émis depuis le point A sont réfléchis par la surface du satellite 1 vers la Terre (y compris le point b) sans amplification préalable. Par conséquent, les signaux reçus par la station b seront beaucoup plus faibles qu'en présence d'équipements embarqués. Les satellites passifs peuvent être utilisés comme réflecteurs spéciaux de différentes formes (sous forme de ballons sphériques, de polyèdres volumétriques et autres) et du satellite naturel de la Terre - la Lune. La capacité de tels systèmes de communication au niveau actuel de la technologie ne dépasse pas deux ou trois messages téléphoniques.

Dans le cas où le satellite 2 AES se déplace sur l'orbite m – n (figure 9.2) avec une altitude si basse qu'elle ne peut pas être observée simultanément par les antennes des stations ZS a et ZS b (la hauteur de l'orbite est inférieure au point d'intersection des lignes d'horizon et), et donc le signal reçu des équipements embarqués sur l'AES 2 ne peut pas être immédiatement transmis à la station b. Le fonctionnement du système dans ce cas peut être structuré comme suit : AES 2, survole la ZS et reçoit des messages qui, après amplification, sont transmis à l'équipement de mémoire du bot (par exemple, ils sont enregistrés sur un magnétophone). Ensuite, lorsque AES 2 survole le ZS b, il est connecté à l'émetteur du bot et les informations reçues du ZS a sont transmises. L'émetteur peut être allumé en appliquant un signal de commande spécial émis par le ZS b au moment où le satellite apparaît dans la zone de visibilité de cette station, ou à l'aide d'un dispositif logiciel bot qui prend en compte la vitesse du satellite dans orbite, sa hauteur et la distance entre les stations. Un tel système est appelé système de communication à mémoire ou système de relais retardé. Un système avec relais de signal actif, en fonction de l'altitude de l'orbite et de la distance entre les stations, peut être mis en œuvre en tant que système avec relais de signal instantané (non retardé) (système en temps réel) et en tant que système avec relais retardé.

L'orbite géostationnaire est particulièrement intéressante - une orbite circulaire située dans le plan équatorial (i = 0) et située à une distance d'environ 36 000 km de la surface de la Terre. Dans le cas où le sens de déplacement du satellite sur une telle orbite coïncide avec le sens de rotation de la Terre, le satellite sera immobile par rapport à l'observateur au sol (satellite géostationnaire). Cette caractéristique, ainsi que le fait que le satellite est situé à une grande distance de la Terre, conduit aux avantages importants suivants de la communication via un satellite géostationnaire : premièrement, il devient possible d'émettre et de recevoir des signaux en utilisant des systèmes d'antennes fixes (qui est, plus simple et moins cher que le mobile) et, deuxièmement, la mise en place d'une communication continue 24 heures sur 24 dans une zone égale à environ un tiers de la surface de la terre. Cependant, à travers un satellite géostationnaire, il est difficile de communiquer avec les régions circumpolaires situées à des latitudes supérieures à 75º… 78º, car cela augmente considérablement le bruit à l'entrée des récepteurs terrestres.

Dans notre pays, des satellites de communication tels que "Raduga" et "Horizon" ont été mis en orbite géostationnaire.

Lorsque le satellite se déplace le long d'autres orbites (non géostationnaires), les satellites se déplacent par rapport à l'observateur au sol. Dans ce cas, des dispositifs d'antenne mobiles et un équipement spécial sont nécessaires pour suivre et diriger l'antenne vers un satellite en mouvement. Des systèmes de communication avec des satellites mobiles, avec un choix approprié d'orbites, permettent d'assurer la communication avec toutes les régions du globe, y compris circumpolaires. Lors de l'utilisation de satellites mobiles, la communication entre les stations situées aux points a et b (figure 9.2) ne peut s'effectuer que pendant le temps pendant lequel le satellite se déplace le long de l'orbite.

Assurer une communication continue à long terme sur des orbites relativement basses n'est possible qu'avec une augmentation du nombre de satellites (Figure 9.4, a). Dans ce cas, deux antennes (A1 et A2) doivent être installées sur chaque station terrienne, qui peut émettre et recevoir des signaux à l'aide d'un des satellites, par exemple AES 1, situé dans la zone de communication mutuelle. Lorsque AES 1 quitte cette zone, la communication se fera via AES 2 en utilisant les antennes A 2. Lorsque l'AES 2 sort de la zone, l'émission et la réception des signaux doivent s'effectuer au moyen d'AES 3 et d'antennes A 1 dirigées vers ce satellite, et ainsi de suite. Pour obtenir une communication continue entre les stations a et b, la distance entre les satellites voisins doit être inférieure à la zone. Le nombre de satellites avec cette méthode dépend de la distance entre les points de communication et des paramètres de l'orbite.

Lors de l'utilisation de satellites, les signaux peuvent être relayés non seulement par un, mais également par plusieurs satellites. Dans ce cas, dans le cas des orbites basses, pour la transmission continue du signal aux stations terriennes, il est nécessaire d'avoir deux antennes.

La figure 9.4, b montre des satellites se déplaçant dans le sens des aiguilles d'une montre le long d'une orbite basse, dont une partie est représentée par un arc mn. Le signal de la station a via l'antenne A1 entre dans AES 4 et est retransmis via AES 3, AES 2, AES 1 vers l'antenne de réception A 1 de la station b. Ainsi, dans ce cas, les antennes A1 et un segment d'orbite contenant AES 4 - AES 1 sont utilisés pour la retransmission du signal. Lorsque l'AES 4 quitte la zone à gauche de la ligne d'horizon, l'émission et la réception du signal s'effectueront à travers les antennes A 2 et un segment contenant AES 5 - AES 2. Ensuite, l'émission et la réception des signaux seront assurées par les antennes A1 et un segment constitué des satellites AES 6 - AES 3 et ainsi de suite.

Graphique 9.4. Système de communication avec plusieurs satellites

L'utilisation de satellites se déplaçant sur des orbites à basse altitude simplifie l'équipement des stations terriennes, car dans ce cas, il est possible de réduire le gain des antennes terriennes, la puissance des émetteurs et de travailler avec des récepteurs qui ont une température de bruit équivalente légèrement plus élevée qu'en le cas des satellites géostationnaires. Cependant, dans ce cas, le nombre de satellites augmente, et le contrôle de leur mouvement en orbite est requis.

Un autre cas d'utilisation pour relayer les signaux de plusieurs satellites est illustré à la Figure 9.4, c. Dans ce cas, depuis l'un des satellites du groupe se déplaçant sur une même orbite, par exemple AES 4, le signal émis par A 1 de la station "a" est relayé vers le satellite géostationnaire de AES d, puis reçu par l'antenne A de poste "b". Lorsque l'AES 4 quitte la zone à gauche de la ligne d'horizon, la communication continue entre la station "a" et AES r s'effectuera via les antennes A2 et AES 5, puis via A1 et AES 6, et ainsi de suite. Dans ce cas, à la station "b", il suffira d'avoir une seule antenne dirigée vers le satellite de la ville de Moscou.

Le satellite pouvant être observé depuis une large zone à la surface de la Terre, il est possible d'effectuer une communication entre plusieurs SE via un satellite commun. Dans ce cas, le satellite est « disponible » pour de nombreuses stations terriennes, c'est pourquoi ce système est appelé système à accès multiple (MD). Dans les systèmes MD, il est possible d'organiser à la fois une communication circulaire entre les stations (transmission de messages d'une station à plusieurs stations) et une communication duplex simultanée entre tous les ES à l'aide d'un répéteur embarqué commun situé sur le satellite. Le système de communication via le satellite avec MD se compose de plusieurs stations terriennes situées dans la zone de communication mutuelle via le satellite et utilisant un répéteur commun sur le satellite pour communiquer entre elles ou pour communiquer une station avec plusieurs stations dans n'importe quelle combinaison (Figure 9.5). A noter que dans un système avec MD, la communication simultanée peut également être organisée non pas avec toutes les stations, mais uniquement avec un groupe de stations. Dans ce cas, il est conseillé d'utiliser des antennes embarquées avec des diagrammes de rayonnement étroits (gain élevé). De telles antennes sont commandées depuis le sol et peuvent être dirigées vers le groupe de stations souhaité. Une autre version de ce système consiste à commuter les équipements embarqués sur l'une ou l'autre antenne embarquée, qui a une direction fixe vers certains points de la surface de la terre. Les canaux de communication organisés via le satellite entre les stations terriennes du système MD peuvent être divisés en deux groupes :

• canaux permanents (fixes) destinés à la communication uniquement entre des stations terriennes spécifiées;

• canaux non permanents (non fixes), temporairement organisés entre différentes stations, en fonction des besoins des consommateurs.

Evidemment, les canaux du premier groupe permettent une communication immédiate à tout moment ; les canaux du deuxième groupe pour l'organisation de la communication nécessitent une certaine procédure, similaire à celle qui est typique pour la communication téléphonique urbaine ordinaire. Avant de transférer des messages via les canaux du deuxième groupe, il est nécessaire: ​​d'obtenir des informations sur la présence d'un canal libre dans le système (c'est-à-dire de recevoir une confirmation d'accès au système de communication - dans le PBX, cela correspond à un ton long); composer l'adresse (numéro) du correspondant souhaité ; assurez-vous que le canal est libre pour le correspondant (c'est-à-dire pour avoir accès au correspondant).

Évidemment, dans les systèmes à canaux fixes, du fait que certains des canaux seront utilisés à certains intervalles de temps, le nombre total de canaux devrait être supérieur à celui des systèmes à canaux libres. Ainsi, les systèmes à canaux non fixes sont plus efficaces, mais ils présentent également des inconvénients : d'une part, un temps supplémentaire est nécessaire pour établir la communication (il faut trouver un canal libre et utiliser les signaux d'appel et d'adresse pour effectuer la commutation nécessaire) et, d'autre part , il est possible de refuser d'établir une connexion immédiate au système.

Avec tout type de canaux de communication (fixes ou non fixes), des messages et des jonctions multidiffusion, monodiffusion et mixtes peuvent être créés.

Dans la construction multicast de messages multicast, chaque station terrienne émet une jonction, dans laquelle un message multicast est transmis, destiné à être reçu par toutes les stations terriennes. Les liaisons émises par tous les SE, ayant transité par le répéteur embarqué, sont reçues au niveau de chaque SE. Après démodulation, les parties des messages de groupe qui sont destinées uniquement à cet ES sont extraites de chaque jonction. Cette attribution s'effectue soit sur la base de l'adresse de cette station, qui est transmise avant le message, (avec des canaux non fixes), soit par accord préalable sur la localisation des canaux destinés à cet ES dans les messages de groupe transmis (avec canaux fixes).

De toute évidence, avec la construction multidiffusion de messages de groupe dans les circuits HF, chaque ES doit recevoir n-1 circuits, où n est le nombre d'ES. Ainsi, dans ce cas, un dispositif d'émission relativement simple est obtenu, mais l'équipement de réception de l'ES est considérablement compliqué.

En cas de construction unicast, chaque ES génère son propre message de groupe et son propre tronc HF, dans lequel chaque station émettrice occupe le nombre correspondant de canaux. Ainsi, chaque station occupe un certain nombre de canaux dans n-1 circuits traversant le répéteur, chacun étant dédié à une seule station terrienne spécifique. Dans ce cas, à chaque station, il est nécessaire de recevoir et de démoduler une seule tige destinée à cette station. Il est évident que l'équipement d'émission est plus compliqué que celui de réception.

Avec la mise en forme mixte des arbres, la mise en forme multidiffusion des arbres est effectuée à chaque station terrienne et une transition de la multidiffusion à la mise en forme monodiffusion des arbres est effectuée sur le répéteur, c'est-à-dire que les canaux sont réarrangés. Ainsi, avec une construction mixte des circuits, une simplification à la fois des équipements de réception et d'émission des stations terriennes est obtenue, mais l'équipement du répéteur devient plus compliqué.

Il existe trois méthodes principales pour diviser un canal de communication commun : en fréquence (PD), en temps (BP) et au moyen de signaux de formes différentes (division de code des canaux).

Graphique 9.6. Accès multiple avec division de fréquence (a) et de temps (b)

Accès multiple par répartition en fréquence (FDMA).

Dans ce cas, une certaine fréquence porteuse (f 1, f 2, ..., f n) est allouée pour chaque jonction (c'est-à-dire pour chaque station). L'espacement entre une paire de porteuses adjacentes est choisi de telle sorte que la possibilité de chevauchement mutuel des spectres pendant la modulation soit exclue (Figure 9.6, a). A noter que le FDMA est le plus simplement mis en œuvre lorsque la modulation de fréquence des oscillations est effectuée dans les stations terriennes par un message multicanal avec division de fréquence des canaux téléphoniques (en abrégé FDF FM FDMA system). Ainsi, dans ce système, un signal complexe arrive à l'entrée du répéteur, qui est un système de n signaux harmoniques modulés en fréquence qui sont les fréquences porteuses de tous les ES. Le passage d'un signal aussi complexe à travers un répéteur embarqué commun, qui est un dispositif non linéaire, conduit aux phénomènes indésirables suivants :

1) l'apparition d'une diaphonie ;

2) suppression des signaux de ces stations terriennes (c'est-à-dire de ces circuits), dont le niveau à l'entrée du répéteur pour une raison quelconque (par exemple, en raison d'un évanouissement), sera inférieur aux niveaux de signal d'autres stations . Cette suppression peut aller jusqu'à 6 dB. Pour éliminer ce phénomène, une surveillance et un réglage appropriés des niveaux de signal émis par chaque station terrienne sont nécessaires. Un tel réglage peut être effectué automatiquement en comparant les niveaux de signal reçus du transpondeur à partir de différents axes (stations ;

3) l'apparition d'une diaphonie entre les circuits et une diminution de la puissance de sortie du répéteur en raison de la non-linéarité des caractéristiques d'amplitude de ces étages de répéteur qui sont communs à tous les circuits reçus des stations terriennes. Une diminution de la puissance de sortie est provoquée par l'apparition de produits non linéaires, qui consomment une partie de la puissance du répéteur.

Les phénomènes énumérés conduisent au fait qu'avec une valeur donnée de bruit transitoire dans les voies téléphoniques avec une augmentation du nombre de stations terriennes, c'est-à-dire avec une augmentation du nombre de lignes (porteuses) amplifiées simultanément par un répéteur, il est nécessaire pour réduire le nombre de messages téléphoniques transmis sur chaque opérateur. Par conséquent, plus il y a de stations incluses dans le système FDMA, moins de messages téléphoniques peuvent être transmis. Des calculs et des tests de systèmes réels montrent qu'un répéteur capable de transmettre 700 canaux téléphoniques sur une porteuse à FM FM, dans le cas de 8 stations fonctionnant dans le système FM FM FDMA, peut transmettre 30 canaux sur chaque porteuse, c'est-à-dire pas plus que 8 30 = 240 canaux (réduction du débit de près de 3 fois). Lors de l'exploitation de 16 stations dans le système PD, FM FDMA, pas plus de dix messages téléphoniques peuvent être transmis sur chaque porteuse. Ainsi, par rapport au débit d'origine est de 23%. Cependant, avec ce mode de fonctionnement, en utilisant les caractéristiques statistiques des messages téléphoniques transmis sur différents supports, il existe de nouvelles opportunités pour augmenter le débit du répéteur. Si, pendant les pauses entre les mots, les phrases et pendant le silence des abonnés dans un tel système, supprimez le rayonnement des émetteurs terrestres à la fréquence porteuse, cela réduira considérablement la charge du répéteur et augmentera le débit de 3 ... 4 fois. Rappelons qu'une telle suppression de porteuses est utilisée dans la construction d'équipements pour la séparation de fréquence : à la sortie des convertisseurs individuels, le niveau d'oscillations avec les sous-porteuses a tendance à être rendu aussi faible que possible.

La méthode FDMA supprimée est utilisée dans le système Spade implémenté dans le système international Intelsat. Dans ce système, chaque message téléphonique est converti en un signal PCM à huit bits (64 kbps) et transmis sur une porteuse RF distincte à l'aide d'une méthode PM à quatre phases. La bande de fréquences occupée par une voie téléphonique est de 38 kHz, l'intervalle de garde Δf prote = 7 kHz (figure 9.6, a). Le système décrit assure la transmission dans un seul canon d'une largeur de 36 MHz de 800 canaux non fixes.

L'équipement domestique "Gradient N" utilise également le FDMA, dans lequel chaque message téléphonique est transmis sur une porteuse distincte par FM avec un écart de fréquence de crête correspondant au niveau de mesure égal à 30 kHz. Le nombre de porteuses dans le tronc est de 200, l'espacement entre les porteuses adjacentes est de 160 kHz. Dans le "Groupe" d'équipement domestique, le nombre de porteurs est de 24; l'espacement entre eux est de 1,35 MHz. La modulation de fréquence dans cette version de l'équipement est effectuée par un groupe standard de 12 canaux (spectre 12..60 kHz) avec un écart de fréquence efficace de 125 kHz. Ainsi, le nombre de messages téléphoniques transmis est de 24 · 12 = 288.

Accès multiple par répartition dans le temps (TDMA).

Dans ce cas, le travail des stations terriennes à travers le répéteur est effectué à tour de rôle. Par conséquent, toutes les stations peuvent fonctionner sur la même fréquence porteuse et doivent avoir système commun synchronisation, qui assure une mise sous et hors tension strictement séquentielle des émetteurs.

La figure 9.6, b montre le cycle de fonctionnement du système TDMA, composé de trois stations - 1, 2 et 3. Pendant les intervalles de temps , appelés trames de station, chaque station émet des oscillations de fréquence porteuse modulées par un message provenant de l'équipement de séparation ; par τ 3 l'intervalle de temps de protection est indiqué, ce qui empêche l'activation simultanée de deux stations au sol, et par T c - le cycle de transmission. La variante décrite se réfère au cas d'un fonctionnement synchrone de stations au sol. Le système de synchronisation, qui peut être effectué sur la tonalité pilote, devrait tenir compte de la différence de distance entre le satellite et les stations terriennes individuelles. Typiquement, les systèmes TDMA fonctionnent avec des satellites géostationnaires, car il est difficile de se synchroniser lors de l'utilisation de satellites mobiles, car dans ce cas les distances entre les satellites et les stations terriennes seront variables. Dans le cas du TDMA, l'option la plus réalisable consiste à utiliser le PCM avec modulation de phase de porteuse (en abrégé PCM PM FDMA). La figure 9.7 montre le cycle détaillé du système TDMA à titre d'exemple. Il résulte de la figure que pendant chaque trame, non seulement les messages envoyés via les canaux de communication téléphonique et de service sont transmis depuis les stations, mais également plusieurs signaux spéciaux. Ceux-ci comprennent : les signaux de synchronisation, d'appel et de commutation (SViK), les signaux d'adresse (CA) et le signal pilote (PS). Notez que le SViK se compose d'un signal de synchronisation d'oscillateurs de référence avec réception cohérente (SCS), d'un signal de synchronisation de trame (DS), d'un signal requis dans les systèmes avec PCM pour la synchronisation d'horloge (TC) et de signaux qui fournissent des appels d'abonné et une commutation de circuit. (CC) ...

La partie informative du cadre représente environ 85 ... 90% de la longueur totale du cadre.

Les systèmes avec TDMA présentent un certain nombre d'avantages par rapport à FDMA :

1) la puissance d'impulsion du dispositif d'émission d'une station donnée ne dépend pas des conditions de fonctionnement des autres stations et ne nécessite pas de réglages, car il n'y a pas de suppression mutuelle des signaux;

2) toutes les stations terriennes émettrices peuvent fonctionner sur une fréquence porteuse et en recevoir sur une autre, ce qui simplifie la construction des stations ;

3) l'émetteur du répéteur fonctionne en mode de puissance maximale ; en même temps, il n'y a pas d'interférence mutuelle entre les signaux relayés.

Les inconvénients des systèmes avec TDMA incluent la complexité du système de synchronisation des stations et l'apparition d'interférences lorsque la synchronisation du fonctionnement d'au moins une station est perturbée.

La comparaison de différents types de MD en termes de débit pour une valeur donnée de bruit en sortie de canaux et une puissance de répéteur limitée montre que le TDMA présente des avantages évidents par rapport au FDMA.

Le principe du MDVR est implémenté dans l'équipement domestique MDVU-40, qui permet d'effectuer un débit de transmission de flux numérique dans le tronc AES égal à 40 Mbit/s. Ce système utilise OFM-4.

9.2. Caractéristiques de la transmission de signaux dans l'espace

Retard du signal.

La longue distance de la ligne de communication entre les stations terriennes et le répéteur à bord du satellite entraîne des retards de signal. Ceci est déterminé par le fait qu'il faut du temps au signal pour parcourir la distance, m :

où est la longueur de la ligne de communication entre l'ES situé au point "a", à travers l'IZS jusqu'à l'ES situé au point "b" (Figure 4.1.2); s = 3 · 10 8 m / s - la vitesse de la lumière; H est la distance du satellite à la surface de la Terre. Il en résulte qu'à H = 36000 km (c'est-à-dire dans le cas d'un satellite géostationnaire), le retard sera d'environ 250 ms. Un retard du signal lors de la transmission de conversations téléphoniques duplex entraîne l'apparition de pauses forcées dans la conversation, la perte de "contact" entre les abonnés, c'est-à-dire qu'il limite le naturel de la conversation.

Échos.

Le retard du signal entraîne l'apparition de signaux d'écho, perceptibles pour les abonnés, apparaissant lors du passage des circuits de communication à quatre fils aux circuits à deux fils en raison de l'imperfection des systèmes différentiels. Les signaux d'écho se présentent sous la forme d'une écoute par l'abonné de sa conversation, retardée d'un temps égal à deux fois le temps de propagation du signal entre les abonnés. Prise en compte (9.1)

Les signaux d'écho sont particulièrement visibles à des valeurs élevées de t écho. Pour les systèmes de communication utilisant des satellites se déplaçant sur des orbites de km (c'est-à-dire pour les satellites géostationnaires) t écho ≈ 500 ms. Dans ces cas, les échos doivent être atténués à environ 60 dB au-dessus du niveau. signal utile... L'atténuation nécessaire des signaux d'écho est effectuée à l'aide de suppresseurs d'écho.

Effet Doppler.

L'une des caractéristiques des systèmes de communication par satellite est l'émergence effet Doppler causé par le mouvement du satellite par rapport à l'ES. Notons r la composante de la vitesse de déplacement de l'AES, qui coïncide avec la ligne de communication radio AES - ES, et nous convenons de considérer la valeur de ν r négative dans le cas d'une diminution de la distance entre l'AES et le ES et positif avec une augmentation de cette distance.

On sait que lorsque la source de signal se déplace à une vitesse de ± ν r, la fréquence des oscillations reçues f est liée à la fréquence des oscillations rayonnées f 0 par le rapport

. (9.3)

Ici c est la vitesse de la lumière.

Habituellement, la condition r / c<< 1, поэтому при движении источника сигнала в сторону приемника ... D'où le changement de fréquence causé par l'effet Doppler

L'effet Doppler sera plus prononcé dans les systèmes de communication utilisant des orbites non géostationnaires (dans le système Molniya dans la section de travail de l'orbite). Dans les systèmes de communication avec des satellites géostationnaires, l'effet Doppler peut se produire lors de la correction de la position d'un satellite en orbite.

A noter que, conformément à (9.4), l'effet conduit non seulement à une modification de la fréquence des oscillations émises, et donc de la fréquence porteuse, mais provoque également une déformation du spectre du message transmis. Ainsi, si la modulation a été réalisée par une oscillation de fréquence F, l'oscillation reçue en sortie du détecteur, compte tenu de l'effet Doppler, aura une fréquence ... Ainsi, en modulant par oscillations avec des fréquences F 1 = 1 kHz et F 2 = 10 4 kHz à la sortie du détecteur à on obtient des fréquences de Hz et Hz, respectivement. Il s'ensuit, premièrement, que les fréquences supérieures dans le spectre du message changeront considérablement, et deuxièmement, que la largeur du spectre de la vibration reçue sera différente de la largeur du spectre des vibrations modulantes (dans l'exemple donné , de près de 100 Hz).

Gammes de fréquences de fonctionnement des systèmes de communication par satellite. Le choix des bandes de fréquences attribuées pour l'exploitation des systèmes de communication par satellite est déterminé par les conditions de base suivantes :

les particularités de la propagation des ondes électromagnétiques dans l'atmosphère ;

l'intensité du bruit causé par les émissions radio de diverses sources externes (le Soleil, la Lune, les planètes, l'atmosphère terrestre et autres) ;

la capacité d'exploiter des systèmes de communication via des satellites dans les bandes de fréquences attribuées avec d'autres services radio à des valeurs admissibles d'interférence radio.

Conformément à la réglementation radio, pour la région 1 (Europe, RF, Mongolie, Afrique), le service fixe par satellite, qui comprend les systèmes de communication par satellite, se voit attribuer les bandes de fréquences suivantes (dans la gamme jusqu'à 40 GHz) :

pour la transmission de messages sur la section des messages Terre-AES 5.725 ... 7.075; 7,9 ... 8,4 ; 12,5 ... 13,25 ; 14,0 ... 14,8 ; 27,5 ... 31,0 GHz ;

pour la transmission de messages sur la section de message AES - Terre 3.4 ... 4.2; 4,5 ... 4,8 ; 7,25 ... 7,75 ; 10,7 ... 11,7 ; 12,5 ... 12,75 ; 17,7 ... 21,2 ; 37,5 ... 40,5 GHz.

Il convient de noter que les meilleures bandes de fréquences pour les systèmes de communication via satellites sont des fréquences comprises entre 2 et 8 GHz.

Signal à l'entrée des appareils récepteurs. La force du signal à l'entrée du récepteur peut être déterminée par la formule :

. (9.5)

Ici, A est l'atténuation totale du signal dans la section entre les antennes ; V (t) - facteur d'atténuation non dépassé pendant le temps t (%) ; A p et A pr - caractérisent, respectivement, l'atténuation (atténuation) du signal dans les filtres situés entre la sortie de l'émetteur et l'antenne, et la sortie du récepteur et l'antenne ; K floor - la valeur des pertes de polarisation dues à la fois à la non-identité des caractéristiques de polarisation des antennes et au changement de plan de polarisation provoqué par l'effet Faraday.

Atelier.

Trouver la puissance du signal à l'entrée du récepteur de la station au sol à : P per = 15 W ; voie G = 25 dB ; Gpr = 47db ; f voie = 30 GHz. Pertes d'énergie dans la troposphère A = 190 dB, pertes de polarisation K plancher = 7 dB. Le satellite est géostationnaire.

Pour résoudre de tels problèmes, utilisez la formule (9.5), à condition que V = 1, il n'y ait pas de pertes Ap et Ap. Toutes les valeurs sont entrées dans la formule en unités.

La valeur de A ∑ est déterminée par l'atténuation du signal dans l'espace libre A b0 et l'absorption dans l'atmosphère à un angle d'élévation β en l'absence de précipitations A a (β). Donc,

. (9.6)

La quantité а (β) η dépend de la longueur du trajet des ondes radio dans l'atmosphère, qui peut être caractérisée par l'angle d'élévation β. Le chemin, et donc l'absorption, sera minimum à β = 90º, lorsque les ondes radio traversent l'atmosphère à angle droit, et maximum à β → 0. Dans la détermination de l'atténuation, la hauteur de la station au-dessus du niveau de la mer joue également un rôle, puisque il caractérise la longueur du trajet du faisceau dans l'atmosphère...

Pour calculer а (β) μ, les courbes illustrées à la figure 9.8 peuvent être utilisées, où la valeur d'atténuation а а а (β), est tracée le long de l'axe des abscisses, c'est-à-dire а а = 10 · lg А а ( ).

Multiplicateur d'atténuation dans les systèmes de communication par satellite.

Le facteur d'atténuation V 2 (t) est déterminé uniquement par l'absorption d'énergie électromagnétique dans les précipitations (pluie, nuages ​​et brouillard) :

. (9.7)

Ici, a g est l'atténuation du signal par unité de longueur, dB, sur un trajet de 1 km ; R g est la longueur de la piste, en km, sur laquelle des précipitations sont observées. La valeur de a g pour des pluies d'intensités différentes est déterminée à partir des graphiques.

La valeur de R g, incluse en (9.7), détermine la longueur du trajet, sur laquelle le coefficient d'atténuation a g est approximativement constant. Pour les routes verticales (β = 90º), on peut supposer la valeur de R g = 3 ... 4 km, pour horizontale (β = 0º) - la valeur de R g dépend de l'intensité des précipitations. À une intensité de précipitation de 1<10 мм/ч величина R g может доходить до нескольких сотен километров; при I=10 мм/ч R g =45…55 км; при I=25…30 мм/ч R g =30…35 км; в случае I ≥ 100 мм/ч R g =8…12 км.

Aux fréquences inférieures à 8 GHz, la valeur de a d sera petite, donc, conformément à (9.7), nous obtenons V 2 (t) = 1. Ainsi, dans les systèmes de communication via des satellites à des fréquences inférieures à 8 GHz, l'évanouissement du signal peut être ignoré. C'est un avantage important de ces systèmes de communication par rapport aux systèmes RRL et TRL.

La valeur du champ K inclus dans (9.5) sera déterminée uniquement par la non-concordance des caractéristiques de polarisation des antennes de réception et d'émission. Pour éviter une forte diminution de la valeur du champ K dans les systèmes de communication par satellite, on utilise souvent des antennes à polarisation circulaire qui, si les antennes sont mal fabriquées, peuvent devenir elliptiques. Lors de l'utilisation d'antennes d'émission et de réception avec la même polarisation (linéaire ou circulaire), il est possible d'obtenir la valeur du champ K = 1. Si les deux antennes sont polarisées linéairement dans des plans mutuellement orthogonaux, c'est-à-dire si une antenne est conçue pour des oscillations avec une polarisation horizontale et l'autre - avec une polarisation verticale, la valeur du champ K = 0, c'est-à-dire qu'il n'y a pas de connexion entre les antennes. Si l'une des antennes a une polarisation circulaire et l'autre est linéaire, la valeur de Kpol = 0,5, ce qui correspond à une diminution de 2 fois de la puissance reçue.

Bruits à l'entrée des appareils récepteurs.

V systèmes satellitaires Contrairement à la ligne de visée RRL, des récepteurs avec un bruit intrinsèque nettement inférieur sont utilisés. Par conséquent, la puissance totale du bruit rapporté à l'entrée du dispositif de réception est déterminée à la fois par l'amplitude du propre bruit thermique du récepteur, Pt.in, et par l'intensité du bruit provenant de diverses sources et circuits externes au récepteur. Les sources externes de bruit peuvent inclure : les émissions radio de l'atmosphère, le bruit de la terre et de l'antenne, ainsi que le bruit thermique généré par divers circuits connectés à l'entrée du récepteur (alimentations, filtres, etc.). De plus, un niveau de bruit important à l'entrée du récepteur peut être créé par des sources extraterrestres - émissions radio du Soleil, de la Lune, des planètes et des sources radio spatiales. Ainsi, la puissance de bruit totale rapportée à l'entrée des récepteurs est

Ici Р твх - puissance du propre bruit du récepteur; Р Ф - puissance du bruit généré par l'alimentation et d'autres circuits, rapportée à l'entrée du récepteur ; Р А est la puissance du bruit d'antenne, en tenant compte du bruit thermique de l'atmosphère et du bruit de la Terre, rapporté à l'entrée de l'antenne ; P k - puissance du bruit généré par l'émission radio du Soleil, de la Lune, des planètes et des sources spatiales, rapportée à l'entrée de l'antenne ; η - efficacité du doseur et des filtres ; situé entre l'entrée de l'antenne et l'entrée du récepteur.

Tenant compte du fait que la puissance de bruit est liée à la dépendance de la température de bruit équivalente T e

R w = kT e P e, (9.9)

Où k est la constante de Boltzmann, et P e est la bande passante du récepteur, l'expression (4.2.8) peut être réécrite comme

Considérons la définition des quantités incluses dans (9.10). Le bruit intrinsèque du récepteur, rapporté à son entrée, est généralement caractérisé par le facteur de bruit W ou la température de bruit équivalente T e.pr. Ces paramètres sont liés par la relation

T e.pr = T 0 (W-1),

où T 0 = 290 K.

Les valeurs de T e.pr et W sont déterminées principalement par les paramètres des premiers étages du récepteur. Les récepteurs avec des amplificateurs d'entrée à faible bruit sont difficiles à fabriquer et à utiliser. Par conséquent, le choix d'un dispositif de réception, par exemple avec un amplificateur d'entrée à mécanique quantique, doit être précédé d'une comparaison technique et économique approfondie de cette variante de construction d'un dispositif de réception avec d'autres options possibles. Parallèlement à cela, le choix du schéma du dispositif d'entrée du récepteur doit être déterminé par le gain de la valeur du bruit total. Ainsi, une comparaison des amplificateurs quantiques et paramétriques montre la supériorité inconditionnelle des premiers en termes de caractéristiques de bruit. Cependant, les amplificateurs quantiques nécessitent des installations cryogéniques à hélium liquide plus chères ; de plus, ils sont structurellement plus compliqués en raison de la nécessité de créer un champ magnétique constant. Les deux amplificateurs sont à peu près équivalents en gain et en bande passante. Si le départ (ou un élément supplémentaire), situé à une température T f = 290 °K, présente une atténuation de 0,1 dB (η = 0,977), la température équivalente de bruit rapportée à sa sortie (c'est-à-dire à l'entrée du récepteur), T ef = 6,7 K. Ainsi, chaque dixième de décibel d'atténuation du départ (élément supplémentaire) entraînera une augmentation de la température totale rapportée à l'entrée du récepteur d'environ 7 K. D'où l'opportunité de la réduction de la longueur de la ligne d'alimentation entre la source d'antenne et le récepteur, c'est-à-dire l'installation d'amplificateurs de réception à faible bruit d'entrée à proximité immédiate des sources d'antenne.

La température de bruit équivalente d'une antenne est déterminée par l'effet sur elle du rayonnement thermique de la Terre, du rayonnement thermique de l'atmosphère et du bruit intrinsèque de l'antenne causé par les pertes de ses éléments. Typiquement, ces pertes sont très faibles et donc le bruit intrinsèque de l'antenne peut être ignoré. Par conséquent, la température équivalente de l'antenne, recalculée à son entrée, est

, (9.11)

β - angle d'élévation ; T e.z, T e.a - températures équivalentes respectivement de la Terre et de l'atmosphère, rapportées à l'entrée de l'antenne.

La figure 9.9 montre les courbes qui déterminent la dépendance de la température atmosphérique équivalente, réduite à l'antenne, T e.a, de la fréquence f et de l'angle d'élévation β. Le même graphique montre la plage approximative des changements de la température équivalente du bruit cosmique.

Graphique 9.9. Dépendance de la température de bruit équivalente des sources spatiales et de l'atmosphère sur la fréquence et l'angle d'élévation.

L'examen des courbes de la figure 9.9 montre qu'avec une diminution de , la valeur de Тe.а croît si vite que l'utilisation de la valeur β<5º нецелесообразно. Следует отметить, что при малых β увеличивается вероятность от наземных радиотехнических средств и промышленных объектов. Максимумы на частотах 22.23 и 60 ГГц объясняются поглощением в водяных парах и кислороде атмосферы соответственно.

Les courbes (figure 9.9) se réfèrent à l'état normal de l'atmosphère en l'absence de précipitations ; dans le cas des précipitations, T e.a augmente. La figure 9.10 montre les résultats d'expériences à une fréquence de 6 GHz avec diverses intensités de précipitation. La courbe 2 coïncide avec la dépendance de T e.a vis-à-vis de l'angle représenté sur la figure 9.9 pour 6 GHz.

Figure 9.10 - Température de bruit de l'atmosphère : 1 - pluie 6,35 mm/g ; 2 - nuages ​​de pluie, pas de pluie ; vapeur d'eau 5g/cm 3

Considérons la définition de la température équivalente de la Terre, rapportée à l'entrée d'antenne T e.z. Dans les systèmes de communication par satellite, des antennes terrestres à gain élevé sont utilisées, ayant une largeur de faisceau d'environ un degré ou moins. De telles antennes, comme il ressort de la Figure 9.9, sont utilisées à β> 5… 7º pour réduire la température équivalente du bruit atmosphérique. par conséquent, on peut supposer que les émissions radio provenant de la Terre (bruit terrestre) ne seront reçues que par les lobes latéraux du diagramme d'antenne de Terre. Ceci peut être expliqué à l'aide des courbes de la figure 9.10. La figure montre la dépendance de la température de bruit d'antenne à une fréquence de 2 GHz sur l'angle d'élévation pour deux variantes d'irradiation du miroir d'antenne (réflecteur) et montre les valeurs relatives du bruit par le lobe principal du diagramme et les lobes latéraux des hémisphères avant et arrière. Le plus "poids" est le bruit venant le long des lobes latéraux, et ce sont ces bruits qui déterminent le bruit de fond de l'antenne. Ces bruits dépendent en grande partie du mode d'irradiation du miroir de l'antenne : avec une décroissance plus forte de l'irradiation vers les bords de l'antenne, les lobes latéraux sont plus petits et, par conséquent, la température de bruit diminue. Il est à noter que dans le même temps, l'utilisation de la surface de l'antenne se dégrade, ce qui conduit à une diminution du gain à même taille du miroir de l'antenne.

Etant donné que, dans la pratique, l'atténuation du rayonnement vers les bords du miroir correspond généralement à 10 dB, conformément à la Figure 9.11, on peut supposer grossièrement qu'en raison des lobes latéraux, la température équivalente de la Terre (K), rapportée à la l'entrée de l'antenne terrestre, est

Ici β définit l'angle d'élévation en degrés.

Ainsi, d'après les formules (9.11) et (9.12) pour l'antenne de réception de la station terrienne

où T e.a (β) est déterminé à partir des courbes de la figure 9.9 pour une valeur et une fréquence f données.

Pour les antennes embarquées des satellites de communication orientées vers la Terre, on peut supposer que Ω A> Ω s, et T s> T ; ici Ω A est l'angle solide du lobe principal de l'antenne embarquée (sterad) ; s est l'angle solide de la Terre « observé » depuis le satellite (sterad) ; T z = 290º est la température équivalente de la Terre ; T est la température équivalente de l'environnement et des objets les plus proches entourant l'antenne embarquée. Considérant qu'en plus du rayonnement de la Terre, l'antenne embarquée sera affectée par le rayonnement de l'atmosphère qui entoure la Terre, on obtient

Ici, la valeur de e.а (90º) est déterminée selon la courbe de la figure 9.9 pour la valeur = 90º et la fréquence f.

Pour caractériser les émissions radio des sources spatiales, le concept de la température de brillance T i de la source est généralement utilisé, qui est défini comme la température d'un corps absolument noir (K), qui a la même brillance à une fréquence donnée et dans un direction donnée comme source considérée.

Dans le cas où la température ambiante dans différentes directions de l'antenne n'est pas la même et est caractérisée par la température de brillance T i (β 0, ψ 0), où 0, 0 sont des coordonnées dans un système sphérique, pour déterminer T ek il faut multiplier la valeur de T i (β 0, 0) sur le gain d'antenne dans les directions correspondantes G (β 0, ψ 0) et moyennée sur toute la sphère. Ainsi, en pratique, les deux cas suivants sont souvent rencontrés :

1. La valeur de T I (β 0, 0) est constante ou change peu dans le lobe principal du diagramme directionnel de l'antenne, et le rayonnement reçu par les lobes secondaires peut être négligé. Ceci s'applique lorsque Ω et> A, où A est la largeur de faisceau de l'antenne. Dans ce cas, T ek = T i.

2. La taille angulaire des sources de rayonnement et est petite par rapport à la largeur du diagramme de rayonnement de l'antenne A (c'est-à-dire Ω et< Ω з). При этом можно считать, что в пределах Ω и усиление G (β 0 ,ψ 0) = G max и потому

. (9.15)

La dépendance de T cp pour le Soleil et diverses planètes sur la longueur d'onde est illustrée à la Figure 9.12

La magnitude du diamètre angulaire du Soleil pour un observateur "terrestre" est, et le diamètre angulaire de la Lune au périgée et à l'apogée, respectivement, et, par conséquent, la probabilité de diriger l'antenne réceptrice exactement vers une planète ou une autre s'avère être petit, néanmoins avec cela, ainsi qu'avec la possibilité de recevoir le rayonnement par les lobes d'antenne latéraux devrait être considéré.

La température de luminosité moyenne du rayonnement de fond provenant de l'espace, rapportée à l'entrée de l'antenne, est représentée par deux lignes en pointillés sur la figure 9.9. La ligne supérieure caractérise le maximum et la ligne inférieure - la valeur de température minimale.

De ce qui précède, il s'ensuit que cent calculs de la valeur de T eq, inclus dans l'expression (4.2.10), sont effectués conformément aux expressions (9.15) et aux graphiques caractérisant, illustrés à la figure 9.9. Dans le cas où l'antenne de réception n'est pas dirigée vers le Soleil, la Lune, les planètes et les sources spatiales discrètes, la valeur

T éq =, (9.16)

et est déterminé conformément à la figure 9.9.

9.3. Caractéristiques matérielles

Dispositifs de transmission de la station terrienne.

Ces appareils sont similaires aux émetteurs des lignes de communication troposphériques. La modulation de fréquence ou de phase des oscillations est effectuée par des méthodes utilisées dans les lignes de relais radio en visibilité directe et dans les lignes de communication troposphériques.

La figure 9.13 montre un schéma fonctionnel de la partie émission de l'équipement "Gradient", qui fonctionne dans la bande de fréquences 5975 ... 6225 MHz et est installé sur chaque tronc de la station terrienne (ES). Messages transmis (signal téléphonique multiligne ou signal de télévision accompagnés d'un message audio) sont envoyés à l'entrée (In) du modulateur (M). Ici, la modulation de fréquence des oscillations de fréquence intermédiaire est effectuée, qui sont transmises aux convertisseurs PR. A la sortie du PR, des oscillations FM sont obtenues dans la bande de fréquence ci-dessus avec une puissance de 3 W. L'amplification ultérieure (jusqu'à 3 ou 10 kW) est réalisée dans des amplificateurs puissants (MU) sur des klystrons avec un rendement d'au moins 25 %. Les sorties MU sont connectées au switch PC, à l'aide duquel il est possible de connecter le premier ou le deuxième ensemble de PR et MU au dispositif d'addition (US) et ainsi réaliser la redondance de ces blocs (temps de commutation à réserver pas plus de 200 ms). Notez qu'au moyen des États-Unis, plusieurs équipements identiques peuvent être connectés au système d'antenne, c'est-à-dire transmettre à travers une antenne plusieurs lignes réseau, chacune occupant un demi-34 MHz. Le contrôle des travaux est assuré par les blocs K.

Graphique 9.13. Schéma fonctionnel de l'appareil émetteur "Gradient"

Les dispositifs de transmission des systèmes de communication via satellites diffèrent des dispositifs de transmission d'autres systèmes de communication, discutés dans les chapitres précédents, en ce que la limitation de puissance y est effectuée et des signaux de dispersion spéciaux sont introduits.

Récepteurs de stations terriennes.

L'une des principales caractéristiques des récepteurs de stations terriennes est l'utilisation d'amplificateurs à faible bruit à l'entrée et d'antennes à gain élevé, atteignant 52 ... 60 dB.

Considérons le schéma fonctionnel du dispositif de réception Orbit-2 (figure 9.14), calculé pour un fonctionnement dans la bande de fréquences 3400 ... 3900 MHz. Les oscillations reçues par l'antenne traversent le commutateur d'ensembles P et vont à l'entrée d'un des amplificateurs paramétriques refroidis à faible bruit (LNA), puis à l'entrée du convertisseur et du préamplificateur FI (PR; PUPCH). A partir de la sortie du PUPCH, les oscillations sont transmises à l'IFA principal et au détecteur de fréquence, qui sont situés dans le rack P (St. P). A la sortie de ce rack, selon le type de signal reçu, vous pouvez recevoir soit un message téléphonique multicanal, soit un signal image accompagné du son. La séparation de ces derniers est réalisée par le filtre F. La figure 9.14 montre que le LNA, PR et PUPCH sont totalement redondants, le passage à la réserve s'effectue automatiquement par l'interrupteur P au moyen de l'équipement de surveillance et de redondance (CR ) dans les 250 ms. Les principaux paramètres du dispositif de réception décrit sont les suivants : température de bruit effective rapportée à l'entrée - 80 ... 90 K ; facteurs d'amplification; LNA - 40 dB, PUPCH - 23 dB, amplificateur principal 55 dB. Le système AGC maintient le niveau de sortie FI avec une précision de ± 1 dB lorsque le niveau d'entrée change de ± 10 dB ; Bande passante du chemin IF 1 dB - 34 MHz, bande passante LNA 1 dB - 250 MHz.

Graphique 9.14. Schéma fonctionnel du dispositif de réception Orbit-2

L'équipement Orbita-2 permet de créer une option de réception multi-canons ; pour cela, à partir des sorties du LNA, illustrées à la figure 9.14, les oscillations sont transmises à plusieurs unités PR connectées en parallèle ; PUPCH.

Antennes.

Les dispositifs de réception et d'émission utilisent des systèmes d'antenne avec un gain de 50 ... 60 dB et de petits lobes latéraux - antennes cornet paraboliques et paraboliques avec un réémetteur (antennes Cassegrain). Parallèlement à cela, le système d'antenne doit fournir un suivi continu du mouvement du satellite. Ceci est nécessaire même lors de l'utilisation de satellites géostationnaires, car, en raison d'imprécisions en orbite, ils ont un certain déplacement et nécessitent une correction de mouvement. Notez que les exigences modernes déterminent le déplacement admissible des satellites géostationnaires de ± 0,1 par rapport à la valeur nominale de la longitude. Par conséquent, les systèmes d'antenne à diagramme de rayonnement étroit devraient être équipés de dispositifs rotatifs appropriés qui assurent le mouvement de l'antenne dans l'espace soit selon un programme pré-compilé, soit à l'aide d'un système de poursuite spécial en fonction de la valeur maximale du signal reçu de le satellite. La seconde méthode ne peut être mise en œuvre directement que sur des antennes de réception, à partir desquelles des données caractérisant la direction de l'antenne de réception vers le satellite peuvent être transmises à un système qui contrôle le mouvement de l'antenne d'émission. Lors de la transmission de ces données, des modifications appropriées y sont apportées, en tenant compte à la fois d'une certaine séparation territoriale des antennes de réception et d'émission, et de leur non-identité constructive.

Équipement émetteur-récepteur embarqué.

L'une des principales exigences de tous les complexes faisant partie de l'équipement embarqué du satellite est leur haute fiabilité, qui garantit le fonctionnement sans problème de l'équipement dans l'espace pendant longtemps. Cette exigence doit être satisfaite non seulement par détails individuels et les composants qui composent l'équipement, mais aussi les méthodes technologiques utilisées dans la fabrication de l'équipement. Le choix d'une variante du schéma d'équipement embarqué doit être déterminé par le poids minimum, les dimensions et la consommation électrique.

La figure 9.15 montre un schéma fonctionnel de l'émetteur-récepteur du système de communication Molniya-1. La réception et la transmission des signaux sont assurées par une antenne commune A, qui est reliée à l'entrée des récepteurs et à la sortie des émetteurs à travers le séparateur P 1 et les filtres 1 et Ф 2. Les signaux avec les fréquences porteuses f 1 et f 2, reçus des stations terriennes, sont transmis à un séparateur Р 2 (figure 9.15) et à travers les filtres Ф 3 et Ф 4 sont transmis aux mélangeurs Cm, UHR et aux limiteurs Ogr. Après alignement avec les limiteurs d'amplitude signaux reçus ces derniers sont acheminés vers les mélangeurs, dans lesquels la fréquence intermédiaire est convertie en fréquence micro-onde. Ensuite, les signaux avec des fréquences porteuses f 2 et f 4 à travers des filtres F 5 et F 6 et un séparateur P 3 sont transmis à un amplificateur à deux étages sur un TOP. Le TOP est refroidi par un liquide qui passe à travers des radiateurs externes, qui diffusent de la chaleur dans l'espace.

Graphique 9.15. Schéma structurel du répéteur Molniya-1

Pour assurer un fonctionnement à long terme et augmenter la fiabilité de la station émetteur-récepteur embarquée, la redondance à froid des ensembles d'équipements et système automatique check, qui se compose d'un simulateur d'oscillations avec la fréquence porteuse des stations terriennes (INZ), d'un dispositif de contrôle et de mesure (CIU), d'un dispositif de programmation-temps (PVU) et d'un commutateur de complexes (CK). Lorsqu'un kit défectueux est détecté, il est remplacé par l'un des deux kits de secours.

Les principales caractéristiques du retransmetteur du système de communication Molniya-1 sont les suivantes : gamme de fréquences - 800 ... 1000 MHz ; la largeur du diagramme directionnel de l'antenne embarquée à mi-puissance - 22º; la puissance des émetteurs embarqués lors de l'émission d'un signal de télévision est de 40 W, avec une transmission duplex des conversations téléphoniques, 14 W dans chaque ligne haute fréquence (aux fréquences f 2 et f 4) ; Mouvement AES - sur une orbite elliptique avec un apogée d'environ 40 000 km dans l'hémisphère nord, un périgée d'environ 500 km et une inclinaison orbitale d'environ 65º; la période de circulation du satellite est de 12 heures.

En 1972, les satellites "Molniya-2" ont été lancés avec un répéteur modernisé, dont les émetteurs fonctionnent dans la gamme des 4 GHz.

Questions de contrôle :

1. Énumérez les avantages des systèmes de communication par satellite.

2. Donner la définition de l'orbite géostationnaire.

3. Expliquer le principe de communication à l'aide de satellites terrestres artificiels

4. Quel système est un système de communication retardé par relais ?

5. Décrivez un système d'accès multiple.

6. Expliquez le principe de la construction de stems multicast.

7. Expliquer le principe de l'accès multiple par répartition en fréquence.

8. Expliquer le principe de l'accès multiple par répartition dans le temps.

9. Qu'est-ce qui conduit au décalage du signal ?

10. Quels sont les échos pour les abonnés ?

11. Qu'est-ce qui cause l'effet Doppler ?

12. Qu'est-ce qui détermine le choix des bandes de fréquences allouées pour l'exploitation des systèmes de communication par satellites ?

13. Comment la force du signal à l'entrée du récepteur est-elle déterminée ?

14. Donnez la formule de la puissance de bruit totale rapportée à l'entrée des récepteurs ?

15. Donnez un schéma fonctionnel du dispositif de transmission « Gradient ».

16. Énumérez les principales caractéristiques du répéteur du système de communication "Molniya-1".

Considérons brièvement les problèmes liés à la diffusion par satellite - la transmission de programmes de télévision des stations terrestres émettrices aux stations réceptrices via un répéteur actif situé sur un satellite terrestre artificiel (AES).

Le principe de base de la diffusion par satellite est l'utilisation d'un transpondeur intermédiaire installé sur le satellite, qui se déplace en orbite haute pendant longtemps sans consommation d'énergie pour ce mouvement.

Les premières expériences de retransmission à longue distance d'émissions de télévision à l'aide de répéteurs actifs situés à haute altitude au-dessus de la surface de la Terre ont été menées en URSS en 1957.

Au début de 1937, L.V.Shmakov a fait une base technique pour la proposition d'installer des répéteurs de télévision actifs dans les avions, mais à cette époque cette proposition n'était pas pertinente.

En 1957, après avoir effectué un grand travail scientifique et expérimental, une telle retransmission des programmes télévisés du VI Festival mondial de la jeunesse et des étudiants de Moscou à Smolensk, Kiev et Minsk a été réalisée.

Lors de la retransmission, des avions de type LI-2 ont été utilisés à une altitude d'environ 4000 m. Plus tard, en raison du grand succès de l'exploration spatiale, il est devenu possible d'installer des répéteurs actifs sur le satellite.

Pour la retransmission par satellite des émissions de télévision, on utilise principalement des satellites de deux types : ceux tournant sur des orbites elliptiques allongées et ceux tournant sur des orbites géostationnaires.

L'utilisation des satellites pour la diffusion télévisuelle en URSS a commencé avec le lancement du premier satellite de communication du type Molniya-Im le 23 avril 1965. Par la suite, plusieurs autres satellites du type Molniya ont été lancés... km.

Le plan orbital de ces satellites est incliné par rapport au plan de l'équateur terrestre de 63,4°. D'après la deuxième loi de Kepler, le mouvement du satellite à haute altitude, dans la région de l'apogée, se déroule lentement. À ce moment, le satellite est au-dessus de l'hémisphère nord de la Terre.

A basse altitude, dans la région du périgée, lorsque le satellite est au dessus de l'hémisphère sud, il se déplace très rapidement. La période orbitale des satellites Molniya est de 12 h.

Desservir l'ensemble du territoire de l'URSS avec un satellite de ce type est possible 8 heures par jour, l'utilisation de trois satellites a donc permis d'assurer une retransmission 24 heures sur 24. L'émetteur embarqué du répéteur installé sur le chantier naval de Molniya fonctionne à une fréquence de 3875 MHz avec une puissance de sortie de 40 W avec modulation de fréquence de la fréquence porteuse.

La retransmission à l'aide des satellites "Molniya" est effectuée à l'aide du système "Orbit". Les stations de réception au sol de ce système sont des structures complexes et coûteuses, constituées d'un bâtiment avec une antenne parabolique de 12 m de diamètre.L'antenne est montée sur un dispositif de support à tour complet.

En raison du mouvement continu du satellite par rapport aux stations terriennes, l'antenne de la station doit constamment se déplacer, fournissant une orientation au satellite. Pour cela, l'antenne est équipée d'un dispositif de guidage programmé et manuel, ainsi que d'un système de guidage automatique au maximum du signal reçu.

Pour améliorer la sensibilité, le dispositif de réception de la station terrienne Orbit contient des amplificateurs paramétriques refroidis à faible bruit, des blocs d'amplification et de conversion des signaux d'image de la modulation de fréquence à la modulation d'amplitude, des blocs de régénération d'un signal d'horloge et des systèmes de suppression des interférences et de la distorsion.

En plus * il y a un équipement pour recevoir des signaux de radiodiffusion sonore et des images de bandes de journaux à partir de satellites. Enfin, toutes les unités de l'appareil sont dotées d'une double redondance avec des systèmes qui se contrôlent automatiquement et se mettent en veille.

Les signaux de sortie du programme de télévision de la station terrienne Orbit sont transmis à un émetteur de télévision local, qui assure la diffusion du programme reçu pour réception par des récepteurs de télévision conventionnels utilisant également des antennes individuelles ou collectives conventionnelles.

Entre-temps, l'utilisation de stations terriennes complexes et coûteuses "Orbita" était opportune pour la diffusion de programmes de télévision dans de grandes agglomérations. La construction de telles stations dans des agglomérations de plusieurs milliers d'habitants est économiquement inopportune. Dans de telles conditions, des stations terriennes plus simples et moins chères sont nécessaires.

Pour y parvenir, une puissance d'émission accrue est nécessaire. répéteur satellite, qui permet de simplifier le dispositif de réception de la station terrienne, et l'utilisation d'un AES situé sur une orbite géostationnaire, qui élimine le besoin de pointer en continu l'antenne de réception vers l'AES.

En 1945, l'ingénieur anglais A. Clark, connu plus tard comme écrivain de science-fiction, proposa d'utiliser pour les satellites de communication une orbite géostationnaire avec une période orbitale de 24 heures, qui a la forme d'un cercle situé dans le plan de la Terre. l'équateur à une altitude de 35 875 km au-dessus de la surface de la terre. ... Le sens de rotation du satellite coïncide avec le sens de rotation quotidienne de la Terre.

Par conséquent, pour un observateur terrestre, le satellite semble se tenir immobile à un certain point de l'hémisphère céleste. Cela simplifie grandement les installations de réception terrestres. Il n'est pas nécessaire d'avoir un système complexe de pointage constant de l'antenne de la station terrienne vers un satellite avec un dispositif de poursuite automatique.

En raison de la distance constante au satellite, la stabilité du niveau du signal d'entrée est nettement plus élevée. Il n'y a pas de changement de fréquence Doppler dans le signal d'entrée.

La communication via un satellite géostationnaire peut s'effectuer 24 heures sur 24 sans interruptions nécessaires au passage d'un satellite à un autre. Ces avantages ont conduit à l'arrêt de nouveaux lancements de satellites du type "Molniya" et à la construction de stations terriennes du système "Orbit".

En 1985, le Comité international d'enregistrement des fréquences avait enregistré 128 systèmes de communication via des satellites géostationnaires, et en 1992, environ 200 satellites supplémentaires ont été lancés sur des orbites géostationnaires à des fins de communication. Cependant, l'utilisation de satellites géostationnaires est associée. quelques difficultés.

Ces satellites desservent mal les régions circumpolaires, et les mettre en orbite géostationnaire nécessite la localisation du cosmodrome à l'équateur ou une puissance significativement plus élevée du lanceur. Cependant, ces inconvénients sont compensés par la simplicité et le faible coût d'un grand nombre de stations terriennes.

Sur la base des satellites géostationnaires Ekran et Gorizont, notre pays a créé les systèmes de retransmission de télévision par satellite Ekran-M et Moskva. Le satellite Ekran est situé sur une orbite avec une coordonnée de 99° de longitude est et est équipé de deux émetteurs fonctionnant à 714 et 754 MHz de la bande décimétrique. La puissance de l'émetteur atteint 200 watts.

Les signaux d'image sont transmis par modulation de fréquence d'une porteuse polarisée elliptiquement.

La bande son d'une émission de télévision est réalisée sur une sous-porteuse. une fréquence de 6,5 MHz, qui est égale à la séparation des porteuses image et son en radiodiffusion télévisuelle terrestre. Tout cela a permis de simplifier considérablement les installations de télévision terrestre. Deux classes d'installations de réception sont produites en série.

Les récepteurs de classe I de qualité et de fiabilité améliorées sont destinés à la livraison de programmes de télévision à des émetteurs de télévision de haute et moyenne puissance (centres de télévision locaux et puissants répéteurs terrestres).

Les récepteurs de classe II sont des récepteurs simplifiés d'oscillations modulées en fréquence et sont conçus pour convertir les signaux reçus en un signal de télévision standard avec modulation d'amplitude de la porteuse image et modulation de fréquence de la porteuse audio.

Ces appareils sont destinés à délivrer le programme soit directement aux téléviseurs des ménages via un réseau câblé (dans ce cas, l'appareil est une unité de réception de télévision collective), soit à des répéteurs terrestres locaux de faible puissance.

Plusieurs versions de récepteurs de classe II sont produites : une station de réception collective des programmes télévisés "Ekran-KR-10", une station de réception collective "Ekran-KR-1", une station télévision par satellite"Screen" et récepteur d'abonné "Screen".

La station Ekran-KR-10 est conçue pour desservir la télédiffusion en couleur dans les grandes agglomérations en formant un signal de télévision standard de 10 W à la fréquence de l'un des canaux du compteur, le signal étant diffusé à l'antenne pour être reçu par les téléviseurs domestiques dotés d'antennes conventionnelles. .

La station Ekran-KR-1 est destinée à desservir les petites agglomérations et diffère de la station Ekran-KR-10 par la puissance de sortie de l'émetteur, qui est de 1 W.

La portée de la station Ekran-KR-10 est de 6 ... 7 km et celle de la station Ekran-KR-1 est de 2 ... 2,5 km. La station de télévision par satellite Ekran est conçue pour desservir de petits groupes de téléspectateurs (stations météorologiques, géo-expéditions, etc.) et génère un signal de télévision standard sur la première ou la quatrième chaîne avec un niveau de tension de 1 V pour l'alimentation par le câble de distribution réseau aux entrées d'antenne des téléviseurs domestiques, jusqu'à huit ...

Le récepteur d'abonné "Ekran" est destiné à être connecté à un téléviseur domestique et génère un signal de télévision standard sur l'un des canaux du compteur avec un niveau de tension de 40 mV.

Ce récepteur contient un amplificateur décimétrique à faible bruit haute fréquence, un convertisseur à fréquence intermédiaire de 70 MHz, un amplificateur à fréquence intermédiaire, un limiteur d'amplitude, un détecteur de fréquence, à la sortie desquels sont prélevés le signal image et la sous-porteuse audio.

Ils vont au bloc modulateur d'amplitude. Ici, les signaux sont séparés et convertis en un signal de télévision standard, la composante continue est restaurée, la prédistorsion du signal d'image est corrigée, l'une des bandes latérales du signal d'image modulé en amplitude est supprimée. Dimensions hors tout du récepteur d'abonné 440 x 240 x 165 mm, poids 5 kg, alimentation à partir d'une tension alternative de 220 V, fréquence de 50 Hz.

En relation avec les questions qui se posent fréquemment, il convient de noter que les récepteurs d'abonnés Ekran ne sont pas encore disponibles pour la vente au détail, mais sont répartis entre les fonds par l'intermédiaire des principaux départements d'approvisionnement de divers ministères et départements.

Certains radioamateurs, qui ont à leur disposition des récepteurs de télévision domestiques équipés d'un sélecteur de chaîne décimétrique, tentent de recevoir directement les émissions de télévision du répéteur embarqué du satellite Ekran, estimant que pour cela il suffit d'installer une antenne efficace et dirigez-le vers le point de l'hémisphère céleste correspondant à la position AES.

Dans le même temps, ils perdent de vue que la sensibilité du récepteur de télévision domestique est insuffisante, que le signal d'image est transmis par le répéteur satellite avec modulation de fréquence, ainsi que d'autres caractéristiques du signal.

Bien qu'en principe, la création d'un récepteur radio amateur similaire au récepteur d'abonné Ekran soit possible, cette tâche est assez difficile et ne peut incomber qu'aux radioamateurs les plus qualifiés qui ont de l'expérience dans la construction et la mise en place du matériel, s'il dispose de l'ensemble d'appareils de mesure nécessaire. Jusqu'à présent, des descriptions et des schémas d'équipements radioamateurs à cet effet ne sont pas apparus dans la littérature.

Le système de communication par satellite "Moskva" utilise cinq satellites de type "Horizon", placés sur une orbite géostationnaire avec des coordonnées de 14 ° de longitude ouest, 53 °, 80 °, 90 ° et 140 ° de longitude est, qui assurent la retransmission des programmes de télévision de Ostankino vers divers pays de régions avec un décalage horaire de deux à huit heures.

Les émetteurs de ces répéteurs fonctionnent à une fréquence de 3675 MHz avec une puissance de sortie de 40 W, la bande son est transmise sur une sous-porteuse de 7 MHz. Le système "Moscou-Global" a également été créé pour la retransmission de programmes télévisés vers les pays d'Europe, d'Asie, d'Afrique et d'Amérique.

Nikitin V.A., Sokolov B.B., Shcherbakov V.B. - 100 et une conception d'antenne.

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Agence fédérale de communication

Établissement d'enseignement public

Université d'État de Sibérie

Télécommunications et informatique "

Département de la radiodiffusion et de la télévision

ESSAI

sur les fondamentaux des télécommunications

thème: "Communication radio par satellite".

Terminé : étudiant de 1ère année

Leonov N.I.

Vérifié par : G.P. Katunin

Novossibirsk-2009

1. Les satellites artificiels de la Terre comme répéteurs pour les systèmes

connexions. ………………………………………………………………. …………. ………… .3

2. Les principes de construction et les caractéristiques du CCS …………………………………… .7

3. Tendances technologiques ……………………………………………… .. ……… 11

4. Stations spatiales ………………………………………………………… 12

5. Stations terriennes ……………………………………………………………… .16

1. Satellites artificiels de la Terre comme répéteurs pour les systèmes de communication

L'augmentation de la portée et de la capacité des systèmes de communication a toujours été un problème fondamental dans l'art. Malheureusement, les caractéristiques correspondantes, en règle générale, s'avèrent être alternatives : des mesures pour augmenter la capacité conduisent à une réduction de la portée, et vice versa. En particulier, une augmentation de la bande passante nécessite une transition vers des longueurs d'onde de fréquence toujours plus élevée, dont les signaux ne peuvent être directement transmis pratiquement qu'à une distance en visibilité directe.

Les succès dans le développement de l'astronautique ont permis d'utiliser les satellites comme tels répéteurs. Comme ils peuvent être situés presque arbitrairement au-dessus de la Terre, leur zone de service peut couvrir non seulement des pays ou des mers individuels, mais également des continents et des océans entiers. Dans le cas général, les satellites se déplacent sur des orbites elliptiques, dans l'un des foyers dont se situe le centre de la Terre. Le satellite se déplace par rapport à l'observateur au sol, et avec lui la zone de service se déplace le long de la surface sombre. En conséquence, il faut soit augmenter le nombre de satellites dans le système, soit convenir que la communication 24 heures sur 24 ne sera pas fournie.

Une amélioration de la situation peut être obtenue si l'orbite du satellite est choisie de telle sorte que la période de révolution du satellite autour de la Terre soit en rapport simple avec la période de sa révolution autour de son axe (orbites synchrones). L'utilisation de telles orbites conduit à un calendrier constant de sessions de communication possibles, puisque pour tout observateur au sol, un satellite relais (SR) apparaît en un point donné de la sphère céleste périodiquement, constamment en même temps.

D'autres simplifications des systèmes de communication par satellite se produisent si :

L'orbite du satellite est circulaire et se situe dans le plan équatorial ;

La période orbitale du satellite est exactement d'un jour. Un tel satellite reste généralement immobile par rapport à tout observateur au sol. L'orbite correspondante est appelée géostationnaire(GSO), et un satellite se déplaçant le long de celui-ci - Stationnaire. Le GSO a un rayon d'environ 42,3 mille km. Il est unique et le seul, donc le placement de satellites sur celui-ci est strictement contrôlé par des organisations internationales dirigées par les auspices actuels de l'ONU, l'Union internationale des télécommunications (UIT). La même organisation est chargée de la coordination internationale des autres systèmes de communication par satellite afin de limiter rationnellement l'influence mutuelle entre eux.

Bien qu'à l'heure actuelle l'écrasante majorité des SR utilisés soient stationnaires et, ils ne sont pas dénués d'inconvénients importants. Ce sont ces satellites qui sont les mieux adaptés pour desservir les régions tropicales et subtropicales. Au fur et à mesure que l'observateur se déplace à la surface de la Terre depuis le point sous-satellite le long du méridien jusqu'aux pôles terrestres, l'angle d'élévation de la direction par rapport au vaisseau spatial stationnaire (SC) diminue, atteignant zéro pour la 82e latitude (nord ou sud). Pour les points du méridien sous-satellite les plus proches des pôles, la visibilité du satellite est généralement absente. Il est facile de comprendre que la limite de la visibilité géométrique d'un engin spatial stationnaire, lorsque l'observateur s'écarte du méridien sous-satellite, descend vers l'équateur. De plus, l'exploitation de lignes radio dans des directions à faibles angles d'élévation est généralement très difficile à la fois en raison de la réception des signaux réfléchis par la Terre et en raison de l'effet de blindage de diverses élévations, forêts, bâtiments ou autres obstacles. Par conséquent, les engins spatiaux stationnaires sont pratiquement incapables de desservir les territoires situés au nord des cercles polaires nord et sud. Parallèlement, ces territoires présentent souvent un intérêt important, par exemple pour la Russie. Même le territoire du pôle Nord présente un intérêt considérable, principalement en raison du fait qu'il est traversé par les routes les plus rentables d'un certain nombre des plus importantes compagnies aériennes.

Les orbites SR peuvent être choisies de manière à fournir un service préférentiel à certaines régions de la surface de la Terre. Ainsi, la Russie s'est vu offrir une orbite elliptique, spécialement adaptée pour desservir les régions septentrionales de notre planète. L'apogée de cette orbite est située au-dessus de l'hémisphère nord à une distance d'environ 40 000 km de la surface de la Terre, et le périgée se situe à une altitude de plusieurs centaines de kilomètres au-dessus de l'hémisphère sud. Le plan orbital est incliné par rapport à l'équateur d'environ 65°. La période orbitale d'un satellite sur cette orbite est d'une demi-journée, c'est donc un satellite synchrone. En une journée, il fait deux boucles "la première d'entre elles, appelée principale, atteint son apogée sur la Sibérie (en un point de coordonnées géographiques 63 "5 ° N et 81 ° E), et le second - conjugué - en un point de même latitude, mais décalé en longitude de 180 °, c'est-à-dire ... 99°O (au-dessus du Canada). Les paramètres de cette orbite sont choisis pour que & de la partie de l'orbite adjacente à l'apogée, la vitesse du mouvement angulaire du satellite dans la direction « est-ouest » coïncide avec celle de la Terre. Cette condition est approximativement remplie sur toute la section de travail de l'orbite (de trois à quatre heures avant d'atteindre l'apogée à trois à quatre heures après son passage) et assure que le satellite ne se déplace par rapport à aucun observateur terrestre à l'est. -direction ouest.

Sur la section de travail de l'orbite, le déplacement dans la direction "nord-sud" est également relativement faible. L'orbite elliptique dessert l'hémisphère nord de la Terre, y compris la région du pôle Nord avec des angles d'élévation assez importants. Son inconvénient est la nécessité d'utiliser un système de trois ou quatre satellites pour maintenir la continuité de la communication pendant la journée, ce qui augmente le coût du segment spatial du système ; Il est également significatif que lors de l'utilisation de satellites elliptiques à l'ES, il soit nécessaire de fournir un suivi d'antenne des mouvements de l'engin spatial, ce qui augmente également le coût du complexe terrestre du système.

Le satellite relais (SR) doit recevoir les signaux des stations terriennes (ES) du système de communication, les amplifier et les retransmettre à ces ES, qui sont destinés aux yeux. Ainsi, le CP contient des équipements de réception et d'émission pour relayer les signaux.

Étant donné que le gain de bout en bout du trajet de l'émetteur-récepteur SR doit être suffisamment important, il est nécessaire de recevoir et d'émettre à différentes fréquences (sinon, l'auto-excitation du trajet ne peut être évitée). Ainsi, les convertisseurs de fréquence sont également un élément indispensable du chemin de retransmission.

La particularité des répéteurs du service de diffusion est que pour eux le principal est le chemin de transmission, par lequel s'effectue effectivement l'accrochage. Des équipements de réception sont également installés sur les systèmes de diffusion, qui sont utilisés pour recevoir les programmes diffusés fournis à bord. La liaison radio embarquée s'appelle mangeoire.

Un satellite relais, comme tout engin spatial actif, à l'exception du trajet relais lui-même, évoqué en relation avec cet appareil, charge utile(PN) contient également un certain nombre de systèmes auxiliaires, tels qu'un système d'alimentation électrique, un système d'orientation et de stabilisation, un système de régulation et de contrôle thermique. Ce dernier comprend des systèmes de génération et de transmission d'informations télémétriques. CA moins charge utile mentionné plate-forme spatiale(KP). Une telle plate-forme peut être utilisée en combinaison avec divers véhicules de vol pour créer un certain nombre d'engins spatiaux différents.

Actuellement, dans l'intérêt des services fixes et de radiodiffusion, les SR fixes sont le plus souvent utilisés. Paramètres typiques de ces plates-formes satellites :

rapport puissance/poids jusqu'à 5-7 kW, et 1,5-2 kW sont alloués pour alimenter la charge utile ;

poids de l'ordre de 2-3 tonnes, y compris une charge utile de 0,5-0,8 g;

précision d'orientation et de stabilisation de l'ordre de 0,1 ;

la période d'existence active est de 12 à 15 ans.

Parallèlement aux engins spatiaux standard, il est actuellement considéré comme prometteur d'utiliser des petits engins spatiaux (SSC) dans l'intérêt du service fixe avec une masse de 500-800 kg (y compris un PS de 100-200 kg) et un rapport puissance/poids de 1,8-2,5 kW. L'avantage du petit engin spatial est la possibilité d'un lancement groupé ou d'accompagnement (avec un engin spatial standard), ce qui réduit considérablement le coût de lancement. Les SSC peuvent être lancés aux points où d'autres SR sont déjà situés et fournir l'ajout nécessaire de barils fonctionnant sur eux ou le remplacement de barils hors service. Ils peuvent également être utilisés pour construire des systèmes nationaux de communication par satellite de pays relativement petits ou pauvres.

Selon la composition des utilisateurs, les SR sont divisés en internationaux et nationaux. Les SR internationaux les plus connus du service fixe sont Intelsat et Eutelsat. La société internationale Interspoutnik possède également des ressources importantes. SR Eutelsat contient également les liaisons les plus utilisées par les pays européens pour la diffusion télévisuelle. Le système satellite Astra est utilisé spécifiquement à ces fins.

Le système national du service fixe par satellite de la Russie utilise actuellement SR de type Express, ainsi que Yamal de diverses modifications.

2. Les principes de construction et les caractéristiques du CCC.

Types d'orbite. Le satellite de communication peut être sur une orbite circulaire ou elliptique. Ainsi, le centre de la Terre coïncide avec le centre d'une orbite circulaire ou avec l'un des foyers d'une orbite elliptique (Fig. 1).

Injection je entre le plan de l'orbite et le plan de l'équateur est appelé inclinaison. À je=0 l'orbite est dite équatoriale, quand je= 90 ° - polaire, le reste - oblique. Les orbites circulaires diffèrent par leur inclinaison et leur hauteur H 3 au-dessus de la surface de la Terre. Orbites elliptiques - par l'inclinaison et les hauteurs de l'apogée A et du périgée P au-dessus de la surface de la Terre. La ligne reliant l'apogée et le périgée s'appelle la ligne de l'abside. Les champs gravitationnels de la Lune, du Soleil, des planètes, le champ magnétique terrestre, la non-sphéricité de la Terre et d'autres facteurs perturbateurs provoquent des modifications des paramètres de l'orbite au fil du temps. Pour les orbites elliptiques inclinées, ces changements sont minimes si l'on choisit je= 63,4°.

Deux types d'orbites ont trouvé une application dans la SSS : le type elliptique élevé "Molniya" et l'orbite géostationnaire. Le premier tire son nom du satellite de communication soviétique "Molniya". Ses paramètres : hauteur de l'apogée environ 40 000 km, hauteur du périgée environ 500 km, i≈63,4 °. L'apogée de l'orbite se situe au-dessus de l'hémisphère nord. La période orbitale du satellite est de 12 heures, le satellite fait deux tours par jour. Par conséquent, chaque jour, il est visible dans les mêmes régions de la Terre à la même heure. L'orbite pour laquelle la période orbitale du satellite est un multiple du jour terrestre est dite subsynchrone. D'après la deuxième loi de Kepler, dans la région de l'apogée d'une orbite elliptique élevée, le satellite se déplace beaucoup plus lentement qu'au périgée. La session de communication s'effectue lorsque le satellite se déplace le long de la partie de l'orbite adjacente à l'apogée. Cela peut durer environ 8 heures, car pendant ce temps, le satellite en orbite de type Molniya est visible dans toute l'URSS. En plaçant trois satellites en orbite, il est possible de maintenir une communication 24 heures sur 24. Ces satellites se déplacent par rapport à l'ES, donc, sur cette dernière, il est nécessaire d'installer des antennes mobiles qui suivent le satellite.

Orbite géostationnaire(GO) est une orbite circulaire équatoriale pour laquelle H 3 = 35786 km. Le satellite se déplaçant sur cette orbite s'appelle géostationnaire. Il tourne à la même vitesse angulaire que la Terre et semble donc immobile pour un observateur sur Terre. Le point à la surface de la Terre, au-dessus duquel le satellite est à son zénith, est appelé le sous-satellite. Pour un satellite géostationnaire, la trajectoire du point sous-satellite dégénère en un point sur l'équateur. La longitude de ce point détermine la position du satellite géostationnaire. La communication via un tel satellite peut être maintenue en utilisant des antennes fixes de l'ES. En effet, il est souvent nécessaire de prendre en compte les fluctuations relativement faibles de la position du satellite provoquées par les facteurs perturbateurs ci-dessus. Sous leur influence, le point sous-satellite se met à osciller avec une fréquence quotidienne. Au bout d'un certain temps, la trajectoire du mouvement du point sub-satellite en une journée prend la forme d'un « huit », allongé dans le sens nord-sud, avec le centre à l'équateur. Dans un an, l'envergure de ce chiffre huit sera d'environ ± 1 °. De ce fait, il est nécessaire de corriger périodiquement la position du satellite en orbite.

Communications par satellite ……………………………………………… ..4 1.1 Historique Satellite communication ………………………………………………… .4 1.2 Organisation Satellite tronc ………………………………………… ..5 ... conférence administrative sur communications radio(CAMR-92), ...

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Un satellite terrestre artificiel (AES) est un engin spatial tournant autour de la Terre sur une orbite géocentrique. Pour se déplacer en orbite autour de la Terre, l'appareil doit avoir une vitesse initiale égale ou supérieure à la première vitesse spatiale... Les vols AES sont effectués à des altitudes allant jusqu'à plusieurs centaines de milliers de kilomètres. La limite inférieure de l'altitude de vol AES est déterminée par la nécessité d'éviter le processus de décélération rapide dans l'atmosphère. La période orbitale d'un satellite, selon l'altitude moyenne de vol, peut aller d'une heure et demie à plusieurs années. Les satellites en orbite géostationnaire sont particulièrement importants, dont la période orbitale est strictement égale aux jours et donc, pour un observateur au sol, ils "se bloquent" immobiles dans le ciel, ce qui permet de se débarrasser des dispositifs rotatifs dans les antennes.

Conformément à l'accord international, un engin spatial est appelé satellite s'il a effectué au moins une révolution autour de la Terre. Sinon, il est considéré comme une sonde de missile mesurant le long d'une trajectoire balistique et n'est pas enregistré en tant que satellite. Selon les tâches résolues à l'aide de satellites, elles sont subdivisées en recherche scientifique et en recherche appliquée. Si un satellite est équipé d'émetteurs radio, de l'un ou l'autre équipement de mesure, de lampes flash pour fournir des signaux lumineux, etc., il est dit actif. Les satellites passifs sont généralement conçus pour des observations depuis la surface de la terre lors de la résolution de certains problèmes scientifiques (de tels satellites incluent des satellites ballons atteignant plusieurs dizaines de mètres de diamètre). Les satellites de recherche sont utilisés pour explorer la Terre, les corps célestes, l'espace extra-atmosphérique. Il s'agit notamment des satellites géophysiques (voir Satellite géophysique), des satellites géodésiques, des observatoires astronomiques en orbite, etc. Les satellites appliqués sont les satellites de communication, les satellites météorologiques (voir Satellite météorologique), les satellites pour l'étude des ressources terrestres, les satellites de navigation (voir Navigation satellite), les satellites à des fins techniques (pour étudier l'effet des conditions spatiales sur les matériaux, pour tester et mettre au point des systèmes embarqués) et d'autres satellites destinés au vol humain sont appelés navires satellites habités. Les AES sur une orbite équatoriale proche du plan équatorial sont appelés équatoriaux, les satellites sur une orbite polaire (ou circumpolaire) passant près des pôles de la Terre sont appelés polaires. AES, lancé sur une orbite équatoriale circulaire, située à 35 860 km de la surface de la Terre, et se déplaçant dans le sens coïncidant avec le sens de rotation de la Terre, "se suspend" immobile sur un point de la surface de la Terre ; de tels satellites sont appelés stationnaires.

Le premier satellite "Spoutnik".
Lancé dans le cadre du programme IGY (International Geophysical Year) pendant la période d'activité solaire maximale (1957-1958). La masse du satellite est de 83,6 kg. Boîtier - sphère dia. 0,58 m. La durée de vie est de 92 jours.

Le premier satellite avec un animal ("Sputnik-2" avec le chien Laika).
Le satellite n'était pas séparé et représentait tout le deuxième étage - le bloc central de la fusée. Charge utile 503,8 kg Date de lancement 11/03/1957

Le premier satellite de communication - un répéteur actif ("Atlas-Speed")
Anglais Atlas-Score, Atlas du lanceur et SCORE de Signal Communcations Orbit Relay Experiment - une expérience pour relayer les signaux de communication depuis l'orbite. Date de lancement 18/12/1958

Le premier satellite météorologique "TIROS-1"
("TIROS", en abrégé pour Television Infra-Red Observation Satellite, est un satellite d'observation doté d'équipements de télévision et d'infrarouge permettant d'obtenir des images de la couverture nuageuse et de mesurer le rayonnement thermique de la Terre). Poids 120kg. Boîtier - Prisme à 18 faces (hauteur 0,5 m, largeur transversale max. ~ 1 m) Date de lancement 01/04/201960

Le premier avion de reconnaissance par satellite soviétique (Zenit-2)
Le nom officiel est "Cosmos-4". Créé sur la base de la station de compression Vostok 2K. Avait une capsule de descente pour le retour du matériel scientifique et du film photographique sur Terre. Date de lancement 26/04/201962

20. Stations interplanétaires automatiques : buts et objectifs de leur application, exemples de mise en œuvre.

Une station interplanétaire automatique (AMS) est un engin spatial sans pilote conçu pour le vol dans l'espace interplanétaire (pas en orbite géocentrique) avec la mise en œuvre de diverses tâches assignées. S'il existe plusieurs dizaines de pays dotés de satellites géocroiseurs, technologies sophistiquées seuls quelques pays maîtrisent les stations interplanétaires - URSS/Russie, USA, Europe/ESA, Japon, Chine, Inde. Dans le même temps, seuls les quatre premiers ont été envoyés vers Mars, Vénus et les comètes, vers les astéroïdes - uniquement les États-Unis, l'Europe et le Japon, vers Mercure, Uranus et Neptune - uniquement les États-Unis, vers Jupiter et Saturne - les États-Unis , dont deux AMS avec la participation de l'ESA. Au vu du coût important et de la grande complexité des vols interplanétaires, les projets internationaux dans ce domaine ont de belles perspectives. Par exemple, une sonde de nouvelle génération pour l'exploration du système Jupiter est prévue avec la participation conjointe de la NASA, de l'ESA, de Roscosmos et de la JAXA. L'AMC est généralement conçu pour effectuer une série de tâches, allant des projets de recherche aux manifestations politiques. Les objets typiques pour les tâches de recherche sont d'autres planètes, leur satellites naturels, comètes et autres objets Système solaire... Dans ce cas, la photographie, le balayage du relief sont généralement effectués ; les paramètres actuels du champ magnétique, du rayonnement, de la température sont mesurés; composition chimique l'atmosphère d'une autre planète, le sol et l'espace extra-atmosphérique près de la planète ; les caractéristiques sismiques de la planète sont vérifiées. Les mesures accumulées sont périodiquement transmises à la Terre par radiocommunication. La plupart des AMC ont une communication radio bidirectionnelle avec la Terre, ce qui permet de les utiliser comme appareils télécommandés. V ce moment Les fréquences de la plage radio sont utilisées comme canal de transmission de données. Les perspectives d'utilisation des lasers pour la communication interplanétaire sont à l'étude. Les longues distances créent des retards importants dans l'échange de données, donc le degré d'automatisation de l'AMC est recherché pour être maximisé.

Le premier satellite artificiel de la Lune (ISL "Luna-10")
Le temps d'existence est de 56 jours, a fait 460 tours autour de la Lune, lancé le 31/03/1966, injecté en orbite autour de la Lune le 03/03/1966

Le premier satellite artificiel de Mars ISM ("Mariner-9")
La masse du vaisseau spatial est de 998 kg, incl. KTDU de 450 kg, poussée de 1,3 kN. Transfert de 7329 images de Mars (résolution jusqu'à 0,1 m), de ses satellites Deimos et Phobos. Sur la base des images, une carte de la planète a été établie et les zones d'atterrissage des modules d'atterrissage des engins spatiaux Viking-1 et Viking-2 ont été sélectionnées, qui ont atterri sur Mars le 20.07. et 04.09. 1976 à une distance de 6400 km les uns des autres. Lancé le 30/05/1971 ; conclusion de l'orbite autour de Mars 14/11/1971

Les premiers satellites artificiels soviétiques de Mars ISM ("Mars-2", "Mars-3")
Poids vaisseau spatial 4650 kg chacun, ils avaient des compartiments orbitaux et des véhicules de descente. L'ISM, après séparation, freinage dans l'atmosphère, descente et atterrissage en douceur de l'engin spatial sur la surface martienne, a servi de répéteurs pour transmettre les données de l'engin spatial à la Terre. L'ISM disposait d'équipements scientifiques et de deux caméras de photo-télévision avec des distances focales différentes pour photographier la surface de Mars. Lancement le 19/05/201971; lancement en orbite autour de Mars les 27 novembre et 2 décembre 1971

Les premiers satellites artificiels de Vénus ISV (Venera-9, Venera-10).
Lancement les 08.06 et 14.06.1975; lancer en orbite autour de Vénus les 22.10 et 25.10.1975.

Le premier satellite artificiel de Saturne, l'AMS Cassini.
Le budget du projet est de plus de 3 milliards de dollars.Avec l'aide de cet appareil, de nombreux nouveaux satellites de Saturne ont été découverts, des photographies uniques de la planète elle-même et de ses satellites ont été obtenues. La masse du Cassini au départ était de 5710 kg, dont le Huygens de 320 kg, 336 kg d'instruments scientifiques et 3130 kg de carburant. La station mesure 6,7 m de haut et 4 m de large. Date de lancement 15/10/1997, en orbite autour de Saturne 30/06/2004 Le premier satellite artificiel de Mercure "Messenger" en traduction "Messenger" - une abréviation pour MErcury Surface, Space Environment, GEochemistry and Ranging La masse de lancement de l'AMC MESSENGER est environ 1100 kg, avec près de 600 kg (plus de la moitié de la masse totale) - carburant. Le corps de l'appareil est fait d'un matériau en graphite composite et a des dimensions de 1,42 × 1,85 × 1,27 m Puissance 450 kW Date de lancement 17/03/2011 lancement orbital 18/03/2011.