Фулл. Вопросы для подготовки к экзамену по ссс за 2022 год
 Скачать 2.69 Mb.
|
спутниковой связи. Сети VSAT (В 80-е годы успехи в области техники и технологии ключевых элементов ССС позволили использовать спутниковые каналы в корпоративных деловых сетях связи, получивших название VSAT.) строятся на базе геостационарных КА-ретрансляторов. Это позволяет максимально упрощать конструкцию АТ (абонентский терминал) и снабжать их простыми фиксированными антеннами без системы слежения за спутником. КА принимает сигнал от ЗС, усиливает его и направляет назад на Землю. Важнейшими характеристиками КА являются мощность бортовых передатчиков и количество радиочастотных стволов или транспондеров на нем. Для обеспечения работы через малогабаритные АТ типа VSAT требуются передатчики на борту КА с выходной мощностью около 40 Вт); Сеть типа "звезда" является наиболее распространенной архитектурой построения ССС с абонентскими станциями класса VSAT. Такая сеть обеспечивает многонаправленный радиальный трафик между ЦЗС, или HUB в английской литературе, и удаленными периферийными станциями (терминалами) по энергетически выгодной схеме: «малая ЗС - большая ЦЗС», оснащенная антенной большого диаметра и мощным передатчиком. Недостатком архитектуры "звезда" является наличие двойного скачка при связи между терминалами сети, что приводит к заметным задержкам сигнала. Земная станция «В» Земная станция «А» Центральная земная станция (ЦЗС) Сети VSAT подобной архитектуры широко используются для организации информационного обмена между большим числом удаленных АТ, не имеющих существенного взаимного трафика, и центральным офисом фирмы, различными транспортными, производственными и финансовыми учреждениями. «точка-точка» Сеть"точка - точка" позволяет обеспечивать прямую дуплексную связь между двумя удаленными абонентскими станциями по выделенным каналам. Такая схема связи наиболее эффективна при большой загрузке каналов (не менее 30%…40%). Преимуществом такой архитектуры является простота организации каналов связи и их полная прозрачность для различных протоколов обмена. Кроме того, такая сеть не требует системы управления); В сети "каждый с каждым" обеспечиваются прямые соединения между любыми абонентскими станциями (так называемый "односкачковый" режим связи). 14. Классификация систем спутниковой связи. По виду спутниковой службы: Фиксированная спутниковая служба (fixed-satellite service) использует ЗС с заданным местоположением и один или несколько КА. Заданное местоположение может представлять собой определенный фиксированный пункт, расположенный в определенной зоне. В некоторых случаях эта служба включает МЛС: «КА↔КА». Подвижная спутниковая служба (mobile satellite service) обеспечивает радиосвязь между подвижными ЗС и одной или несколькими РТР, включая МЛС. В радиовещательной спутниковой службе (broadcasting satellite service) сигналы, ретранслируемые космическими РТР, предназначены для непосредственного приема населением. При этом непосредственным считается как индивидуальный, так и коллективный прием, при котором программы вещания доставляются абонентам с помощью той или иной наземной системы распределения. По виду передаваемой информации: ― Многофункциональные – VSAT, фактически предоставление канала связи; ― специализированные (радиовещательные, навигационные, передачи данных, в т.ч. спутники ДЗЗ, связные и т.п.) Эта грань в настоящее время стирается путём применения цифровых каналов передачи. По обслуживаемой территории: ― глобальные ССС (Irirdium, Гонец); ― региональные системы спутниковой связи (КА Anik-F2 и Taicom-4); ― национальные системы спутниковой связи (КА Экспресс); ― ведомственные (и специальные) ССС (КА Ямал); ― международные и национальные ССС (глобальные, со всемирным охватом, такие как Intelsat, Inmarsat, Irirdium, GlobalStar, Thuraya). По назначению: связные (Anik-F2 и Taicom-4), навигационные, метеорологические (КА «Электро» и Электро-Л №2), дистанционного зондирования Земли (Канопус-В-Ик). 15. Технические характеристики системы спутниковой связи. ― Характеристики системы в целом; ― Характеристики ретранслятора; ― Характеристики земных станций. Основные характеристики ССС: - Зона обслуживания системы; - Пропускная способность системы; - Число и размещение ЗС; - Число ИСЗ и тип их орбиты; - Точка размещения на ГСО. Основные параметры антенной системы земных станций: -Полоса рабочих частот; -КУ; -Добротность ПРМ системы (G/T); -Ширина ДН по уровню половинной мощности; -УБЛ; -Развязка между входом и выходом (для ПРМ-ПРД антенн); -Потери на неточность наведения; -Коэффициент эллиптичности. -Эквивалентная изотропная излучаемая мощность (ЭИИМ) – произведение мощности ПРД на КУ антенны (в полосе передачи) относительно изотропной антенны 16. Транспондер (ствол) системы спутниковой связи. Устройство, принимающее, усиливающее и передающее далее сигнал на той же или другой частоте в соответствии с частотным планом (дуплекс, полудуплекс, частотный дуплекс, временной дуплекс). Стволом РТР или стволом ССС, называется приемопередающий тракт, в котором радиосигналы проходят через общие усилительные элементы (общий передатчик) в некоторой выделенной стволу общей полосе частот. Считается, что: ― обычное число стволов 6 − 12; ― число стволов 24 − 48 на наиболее мощных ИСЗ; ― ширина рабочих частот ствола 27 − 36, 72 − 120 МГц. Обычно реализуются на ЛБВ либо на твердотельных усилителях. Пропускная способность в Мбит/с примерно равна полосе в МГц. Важнейшими характеристиками КА являются мощность бортовых передатчиков и количество радиочастотных стволов (транспондеров) на нем (Для спутников серии Anik: Anik A1 – 12 транспондеров С диапазона; B1 – 12 С и 6 Кu диапаз.; С1 – 16 Ku; D1 – 25 C и т.д.) Плюсы УМ на ЛБВ: ― возможность обеспечения высокой выходной мощности (более 100 Вт) во всех используемых частотных диапазонах; ― высокий КПД, достигающий в лучших образцах современных ЛБВ 70% и более; ― широкополосность, составляющая 10% от центральной частоты усиления; ― высокая надежность, большой расчетный срок службы (более 15 лет) и способность выдерживать значительные ударные и вибрационные нагрузки; ― приемлемые массогабаритные характеристики. Минусы УМ на ЛБВ: - нужно формировать высокие напряжения [10-12 кВ], это сложно. В транзисторных УМ чаще всего используют полевые транзисторы {FET — Field Effect Transistor} на основе арсенида галлия (GaAs). Плюсы УМ на транзисторах: - лучшая по сравнению с ЛБВ линейность передаточной и АФХ; - низковольтное питание. Минусы УМ на транзисторах: - низкая мощность одного транзистора (нужны схемы суммирования); - КПД ниже по сравнению с ЛБВ (20-40 % против 70%). 17. Классификация земных станций системы спутниковой связи. Абонентские терминалы земных станций. По работе с КА: базирующимися на ГСО (геостационарные орбиты) – антенны с ТВ вещания, не требующими коррекции наведения; имеющими ВЭО (высокоэллиптические орбиты) – ДЗЗ (дистанционное зондирование земли), метеорология (HUB- антенны); с низколетящими спутниками (от 1000 до 10000 км) – связь (HUB-антенны). АТ ЗС могут выпускаться и со следующими режимами работы: автоматическим раскрывом конструкции антенны; автоматическим поиском заданного РТР КА; автоматическим вхождением в связь с установкой рабочих режимов. АТ ЗС, как правило, используют однозеркальную офсетную антенную систему. Такое конструктивное решение позволяет уменьшить влияние атмосферных осадков, снега, дождя. При этом зеркало на широте Москвы располагается почти вертикально, поскольку КА на ГСО виден под углом около 10. Абонентские станции VSAT АТ ЗС VSAT обычно включает в себя антенно-фидерное устройство, наружный внешний радиочастотный блок и внутренний блок (модем). Внешний блок представляет собой небольшой приемопередатчик или приемник. Внутренний блок обеспечивает сопряжение спутникового канала с терминальным оборудованием пользователя (компьютер, сервер ЛВС, телефон, факс и т.д.). Переносимый АТ типа «FlyAway» Особенностями переносимых (перевозимых) станций VSAT типа FlyAway являются: − быстрота развертывания антенной системы (от 5 до 15 мин. в зависимости от модели); − транспортировка всего оборудования в специальной таре (кейсах, от 2-х до 7-ми мест); − использование транспортировочной тары в качестве опоры для установки антенной системы (для некоторых моделей); − использование, как правило, ручного механизма наведения и отсутствие системы автоматического сопровождения КА. Основным отличием станций данного типа от стандартных ЗС ФСС является специализированное исполнение антенной системы и использование в качестве опоры транспортировочных кейсов. Для подвижной связи АТ станции снабжаются слабонаправленными антеннами, поэтому используются более низкие частоты (L- или S-диапазон частот). Лучшие АТ имеют СКО поверхности рефлектора 0,15 мм для Ка-диапазона частот, 0,5 для Кu-диапазона и для С-диапазона более 1,0 мм; 18. Классификация земных станций системы спутниковой связи. Базовые земные станции. По работе с КА: базирующимися на ГСО (геостационарные орбиты) – антенны с ТВ вещания, не требующими коррекции наведения; имеющими ВЭО (высокоэллиптические орбиты) – ДЗЗ (дистанционное зондирование земли), метеорология (HUB- антенны); с низколетящими спутниками (от 1000 до 10000 км) – связь (HUB-антенны). Большинство действующих ССС с КА на ГСО работают в С- (6/4 ГГц) и Ku-диапазонах частот (14/11 ГГц). Ка-диапазон в нашей стране пока широко не применяется, тогда как в США и Европе он уже освоен (КА Anik-F2 - и Тайком- 4). Структура базовой земной станции РСС-ВСД Функция антенной системы в составе ЗС — это преобразование пространственных радиоволн (электромагнитных колебаний) в направляемые, и далее в электрические токи и напряжения. В настоящее время сложилась следующее разделение антенных систем (АС) по группам, в зависимости от диаметра зеркал: − диаметр 1,2 м, 1,8 м и 2,4 м – АТ станций VSAT; (Вспомним, что в ССС «Тайком-4» азиатско- тихоокеанского региона ЗС применяются с антеннами 1,2 (для узких лучей) и 1,8 м (для контурных лучей); − диаметр 2,4 м, 3,7 м и 4,5 м – АТ станций для корпоративных сетей связи, ЗС «подъема» ТВ и радиовещания, организаций закрепленных направлений связи; − диаметр 4,5 м, 6,3, м, 7,2 м, 9,3 м и 12 м – в составе БЗС (центральных, Hub-станнций по зарубежному обозначению), ЗС измерения и контроля, специальных ЗС. 19. Состав антенной системы земных станций. Основные параметры антенных систем земных станций. В зависимости от назначения ЗС могут включать: −зеркальную систему (основное и вспомогательное зеркала, конструкции для установки облучателя и малого зеркала); −облучатель зеркальной системы; −волноводный тракт (фильтры режекторные, полосовые, элементы волноводных линий и т.п.); −МШУ или усилитель мощности для активных антенн; −опорно-поворотное устройство (ОПУ) с исполнительными механизмами проводов поворота; −систему наведения (аппаратура наведения, датчики углового поворота, концевые выключатели); −систему антиобледенения (основного и вспомогательного зеркал, облучателя, дегидратор волноводного тракта). Структурная схема антенны земной станции: Функция антенной системы в составе ЗС — это преобразование пространственных радиоволн (электромагнитных колебаний) в направляемые, и далее в электрические токи и напряжения. Основные параметры АС ЗС: полоса рабочих частот (∆𝐹), ГГц; коэффициент усиления (КУ), дБ; добротность приемной системы (G\T), дБ/K; ширина ДН по уровню половинной мощности (2θ −3дБ ), град.; уровень боковых лепестков (УБЛ), дБ; развязка между входом и выходом (для приемопередающих антенн) (∆𝑃 вх/вых ), дБ; потери на неточность наведения ∆𝑃 нав ), дБ; коэффициент эллиптичности. (𝐾э), разы, дБ; кроссполяризационная развязка (𝐾р), дБ. 20. Заявочная характеристика антенн космического ретранслятора. Заявочная характеристика антенны (ЗХА) является электрической характеристикой бортовых антенн. Любая географическая карта – искаженное изображение (т.к. не существует проекций, позволяющих развернуть поверхность эллипсоида (или шара) в плоскость без растяжений или сжатий.) ЗХА представляет собой набор контуров равного ослабления (как правило, по «минус» 3 дБ), нанесенных на географическую карту, относительно максимума ДН. Каждый контур ЗХА есть линия пересечения поверхности Земли (точнее – той части земной поверхности, которая находится в пределах границ оптической видимости из точки расположения КА) с поверхностью равного усиления по ДН антенны. Виды сеток картографических проекций: а – цилиндрическая; б – коническая; в – азимутальная. При расчете и построении ЗХА обычно задаются следующие параметры: радиус земной сферы R, высота ГСО (отсчет ведется от центра Земли) Н; номинальная долгота μ ц и широта θ ц точки прицеливания; ширина ДН антенны Ф0 и Ф1 ; формула ДН в двумерном или одномерном варианте (𝜉=𝐹(𝑆,𝛾), 𝜉=𝐹(𝑆) соответственно); относительное усиление по ДН для каждого контура 𝑺 ЗХА (обычно 𝑆 = «минус» 3 дБ ); вид проекции; масштабные параметры карты, на которой необходимо изобразить ЗХА. 21. Методика определения параметров многолучевой антенной системы. При разработке перспективной ССС (спутниковая система связи) решается сложная многокритериальная оптимизационная задача, которая уточняется в процессе разработки системного и технического проектов, поскольку необходимо удовлетворить все требования, предъявляемые к современным РТР (ретранслятор), включая и конструкторскую проработку. Схематично, методика определения параметров многолучевой антенной системы изображен на рисунке: •добротность приемной системы (G\T), дБ/K; PG - ЭИИМ 22. Принцип построения МЛА-системы из гибридно- зеркальных антенн для зонированного обслуживания территории РФ. Так как есть ограничение в виде того, что соседние лучи одной зеркальной антенны не могут пересекаться по уровню более -4 дБ, то для покрытия территории РФ была придумана система, состоящая из 4 сложных тороидальных зеркал и системы из 2 облучателей (каждый облучатель на свою поляризацию) на каждом зеркале, которые обеспечивают пересечение лучей по уровню -1 дБ. [облучатель сложный, то есть имеет решетчатую структуру (для того, чтобы получать много лучей), также поэтому зеркало тороидальной формы] 23. Частотно-поляризационный план МЛА-системы для зонированного обслуживания территории РФ. Так как есть ограничение в виде того, что соседние лучи одной зеркальной антенны не могут пересекаться по уровню более -4 дБ, то для покрытия территории РФ была придумана система, состоящая из 4 сложных тороидальных зеркал и системы из 2 облучателей (каждый облучатель на свою поляризацию) на каждом зеркале, которые обеспечивают пересечение лучей по уровню -1 дБ. [облучатель сложный, то есть имеет решетчатую структуру (для того, чтобы получать много лучей), также поэтому зеркало тороидальной формы] 24. Основные требования к материалам зеркал для бортовых антенн космического применения. Материалы, применяемые для их изготовления. Основными требованиями к материалу зеркал МЛА являются: ‒ стабильность размеров зеркала и точность ее рабочей поверхности при изготовлении и эксплуатации; ‒ прочность элементов конструкции МЛА; ‒ жесткость и отсутствие собственных частот колебаний в заданной рабочей полосе; ‒ минимальная масса. Для изготовления зеркала с учетом работы в космической среде на ГСО были выбраны материалы с композиционной структурой: углеродная лента ЛУ-П/0.1А ГОСТ 28006-88 и модифицированный эпоксидный связующий клей ЭНФБ ТУ 1-596-36-98 с толщиной монослоя (0,11-0,13) мм, соответствующие ОСТ92-9566082 (ГОСТ Р50109) и содержащиеся в Перечне материалов, разрешённых к применению в космической технике. 25. Экспериментальный КА ACTS МО США. Экспериментальный КА ACTS США для исследования перспективных космических технологий связи. Выведен многоразовым космическим комплексом (КК) Space Shuttle Discovery в орбитальную позицию 100° з.д. в 09.1993 г. В августе 2000 г. перемещён в орбитальную позицию 105,2° з.д. Экспериментальные работы проводились до мая 2001 г. КА ACTS разработан по заказу HACA на основе базового блока GE4000 в лаборатории COMSAT. Стоимость его создания ориентировочно составляет $500 млн. Помимо экспериментов в интересах коммерческих ССС, проводились работы и в интересах МО США. Исследовалась возможность высокоскоростной передачи данных в системах контроля и управления, а также видеоконференцсвязь между начальником штаба армии и командирами подразделений, а также сеансы видеосвязи между военнослужащими на Гаити и их семьями в США. Основные характеристики: ― количество стволов – 3 с полосой частот по 900 МГц каждый; ― диапазон частот – 30 ГГц на линии «вверх» и 20 ГГц на линии «вниз»; ― суммарное потребление – 1,4 кВт; ― ЭИИМ = 61-66,7 дБВт (по уровню – 3 дБ); ― G/Т = 15,4-20,7 дБ/°К (по уровню – 3 дБ); ― диаметр приёмной антенны (фиксированные лучи) – 2,2 м: ― диаметр передающей антенны (фиксированные лучи)– 3,3 м; ― диаметр приёмо-передающей антенны (перенацеливаемый луч)- 1м. ACTS был создан для |