ПРОБЛЕМЫ РАЗРАБОТОК АНТЕННЫХ СИСТЕМ, САМОНАВОДЯЩИХСЯ ПО ИНФОРМАЦИОННОМУ СИГНАЛУ

July 21, 2012 by admin Комментировать »

А. В. Усиченко, Е. В. Лукашук ОАО "АО Научно-исследовательский институт радиотехнических измерений" (ОАО "АО НИИРИ"), Харьков, Украина e-mail: common(8)_niiri. kharkov. сот


I.  Введение

Развитие информационных систем, космических навигационных систем (GPS, NavStar и т.д.), а также бурное развитие космической отрасли в целом, потребовало совершенствование наземных станций обслуживания космических аппаратов. В настоящее время становятся все более актуальными задачи по передаче больших потоков информации при усовершенствовании систем управления спутниками Земли. Это требует решение задачи совмещения функции приема информации и командного управления спутниками, например, разработкой самонаводящихся антенных систем наземных станций управления космическими аппаратами.

II.  Основная часть

На данном этапе развития космической техники к наземным станциям выдвигаются жесткие требования по обеспечению качественного приема информации с борта космического аппарата (КА), а также по управлению КА. Эти требования еще больше ужесточаются с учетом требований, таких как минимальные массогабаритные параметры и минимальное энергопотребление, налагаемых на оборудование находящегося, на борту КА. Эти требование противоречивы.

В настоящее время на практике реализованы несколько технических решений самонаводящейся антенной системы наземной станции, осуществляющей прием информации с КА.

Одним из таких решений, реализованных в ряде наземных станциях, является использование дополнительного пеленгационного канала, формируемого на борту КА дополнительным передатчиком «свистком». К достоинству данного решения следует отнести, улучшенную энергетику радиолинии борт КА Земля. Однако наличие на борту КА дополнительного оборудования, работающего в непрерывном режиме, приводит к возрастанию энергопотребления и увеличения массогабаритных параметров спутника, что в свою очередь приводит к значительному увеличению стоимости спутника.

Второе решение проблемы организации самонаведения на КА, является программное наведение с использованием информации, полученной от GPS приемника, установленного на борту КА. Использование GPS приемника позволяет уменьшить ошибку определения параметров траектории КА и уменьшить область неопределенности положения спутника полученную по баллистическим вычислениям. К недостатку данного технического решения следует отнести следующее: во-первых, использование GPS информации приводит к увеличению потока информации, что вызывает усложнение оборудование наземной станции; во-вторых, при работе с GPS используется гражданский диапазон, в который искусственно заложено заглубление и, в-третьих, часто необходимо начинать отслеживание спутника на этапе первых витков, когда его орбита еще нестабильна, а, следовательно, и область неопределенности положения КА весьма велика.

Оба этих технических решений не применимы при работе с украинскими спутниками «Ci4-1» и «Ci4-2M», так как в их состав не входят ни «свисток», ни приемник GPS. Поэтому единственным возможным техническим решением для организации самонаведения, есть самонаведение на КА по информационному сигналу.

Для решение задачи самонаведения АС на КА по информационному сигналу необходимо удовлетворить ряд противоречивых требований, а именно:

0.  Требование к созданию узкой ДН АС для обеспечения требуемого уровня сигнала на входе приемника и создание широкой ДН для обеспечения пеленгации.

1.   Требование к минимальным потерям энергии информационного сигнала и необходимости ответвления части энергии в пеленгационные каналы.

2.  Требование к уменьшению массы АС, для упрощения ОПУ и необходимость расположения первых каскадов приемника и диаграммообразующей системы на самом зеркале.

Поэтому решение проблем разработки АС, самонаводящихся по информационному сигналу является актуальным.

Были рассмотрены несколько вариантов технических решений, позволяющих организовать самонаведение АС по информационному сигналу:

–    Однозеркальная АС с изменяющимся положением облучателей вдоль оптической оси антенны (для организации переменной ширины ДН).

–    Двухзеркальная АС с изменяющимся положением контррефлектора вдоль оптической оси антенны.

–    Двухзеркальная АС с изменяющимся положением облучателей вдоль оптической оси антенны.

–    Трехзеркальная АС.

–    Трехзеркальная АС с коническим сканированием.

–    Двухзеркальная АС с вынесенным на край рефлектора, пеленгатором.

Все предложенные выше решения имеют свои достоинства и недостатки. В частности, требование малых потерь в информационном канале реализуется путем размещения схем суммарно-разностной обработки при моноимпульсном методе самонаведения в непосредственной близости от облучателей, что конструктивно удобнее осуществить на двухзеркальной антенне. Однако принципиально такие антенные системы имеют большие боковые лепестки. Если же использовать однозеркальную антенную систему, то появляются большие потери в информационном канале из-за промежуточных линий передачи от облучателей до схем суммарно-разностной обработки, которые, как правило, размещаются за основным рефлектором. Поэтому возникла необходимость разработки такой конструкции антенны, которая бы объединила достоинства двухзеркальной (а именно, малые потери в информационном канале, из-за приближения схемы суммарно-разностой обработки и МШУ к облучателям) и однозеркальной (простота реализации, низкий уровень боковых лепестков и т.д.).

В настоящей работе предложена конструкция многоярусной схемы суммарно-разностной обработки и первых каскадов приемника, располагаемых за экраном облучателей, реализующих моноимпульсный метод самонаведения при однозеркальном варианте антенной системы (рис. 1). Данное расположение предусматривает использование всей доступной площади, отведенной для экрана облучателей, и не увеличивает затенение основного зеркала.

Рис. 1 Конструкция многоярусной схемы суммарноразностной обработки Fig. 1. Circuit of multiple-tiered sum-difference processing

Puc. 2. Топография ярусов многоярусной структуры Fig. 2. Tiers topography in multiple-tiered structure

Для уменьшения потерь в фидерном тракте и обеспечении требуемой селекции основного сигнала, целесообразно полосовой фильтр и кольцевой балансный мост выполнить в виде единого функционального узла в коаксиальном исполнении [1, 2]. Использование готовых серийно выпускаемых фильтров не желательно из-за больших потерь в самих фильтрах и особенно потерь в переходах. Этот аспект становиться наиболее важным, если стоит задача обеспечения минимальных потерь при приеме большого потока информации.

На рис. 2 представлено одно из возможных конструкторских решений по размещению схемы суммарно-разностной обработки и частотноразделительного устройства [3]. К достоинству данного решения следует отнести использование одинаковых фильтров и кольцевых мостов, что позволяет конструктивно упростить схему. Угломестный и азимутальный пеленгационные каналы полностью идентичны.

На рис. 2.а показано размещение частотноразделительного устройства и устройств основного информационного канала.

На рис. 2.6 представлена топология идентичных пеленгационных каналов.

III.  Заключение

Предложенное конструктивное решение обладает рядом существенных достоинств:

–    Уменьшаются потери в фидерном тракте, так как первые каскады приемника и частотноразделительного устройство располагаются в непосредственной близости от облучателей.

–     Решается задача электромагнитной совместимости первого уровня, т.к. возможно функционально разделить каналы приема-передачи и пеленгационные каналы.

–    Упрощается конструкция схемы в связи с применением одинаковых элементов в каждом из каналов.

IV. Список литературы

1.    Гэлубев В. И., Ковалев И. С., Кузнецов Е. Г. и др. Конструирование и расчет полосковых устройств. Учебное пособие для вузов. Под редакцией чл.-корр. Академии наук БССР проф. И. С. Ковалева. М., «Сов. радио», 1974.

2.    Орлов С. И. Расчет и конструирование коаксиальных резонаторов. Изд-во «Советское радио», 1970, 256 стр.

3.    Фуско В. СВЧ цепи. Анализ и автоматизированное проектирование: Пер. с англ. -М.: Радио и связь, 1990. -288 с.

ISSUES IN DEVELOPMENT OF SELFPOINTING ON INFORMATION SIGNAL ANTENNA SYSTEMS

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

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

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

Источник: Материалы Международной Крымской конференции «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии», 2003г.

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты