Космические станции
Космическая станция содержит ретранслятор и системы обеспечения: источники энергоснабжения, системы ориентации антенн (на Землю) и солнечных батарей (на Солнце), системы коррекции положения ИСЗ на орбите и др.
Аппаратура КС должна иметь минимальную массу и габариты, высокую надежность и потреблять малую мощность. Ретрансляторы КС, как правило, многоствольные. Они состоят из приемопередающей аппаратуры и антенн. Структурные схемы стволов ретранслятора подобны применяемым на ПРС РРЛ. В зависимости от схемы ствола различают ретрансляторы гетеродинного типа, ретрансляторы с одним преобразованием частоты и ретрансляторы с обработкой сигнала на борту. Кроме демодуляции и модуляции, на КС применяют и другие многообразные способы обработки сигнала. Например, при МДВР после демодуляции на КС может быть предусмотрено разделение каналов с последующим объединением их на новой основе. При этом сообщения, адресованные станции i всеми другими ЗС, объединяют и передают по линии, “вниз” в одном пучке. В системах МДВР-КБ на борту происходит коммутация сигналов.
Рисунок12.2- Ретранслятор гетеродинного типа
В мощном ретрансляторе гетеродинного типа (см.рисунок 12.2) частота входного сигнала понижается в смесителе UZ1, а затем после усиления в УПЧ А2 вновь повышается в смесителе UZ2. Гетеродинные тракты ГТ1 и ГТ2 выполнены по аналогичным схемам. Для усиления СВЧ сигнала служат предварительный A3 и выходной А4 усилители мощности. Выходная мощность достигает 200...300 Вт. Подобную схему имеет ретранслятор на спутнике “Экран”. В нем А4 выполнен на пролетном клистроне. В схеме принято “холодное” резервирование всех блоков. Переключатели К1 — КЗ по команде с Земли выбирают рабочий комплект. Одновременно на него начинает поступать питающее напряжение.
Современные многоствольные ретрансляторы выполняют так, чтобы получить максимальную пропускную способность. В полосе 500 МГц, отводимой на один ИСЗ, можно разместить спектры сигналов 12 стволов. Обычно полоса ствола — 36 МГц, а ЗЧИ между стволами — 4 МГц. Чтобы увеличить вдвое емкость ретрансляторов, вдвое уменьшают разнос между несущими соседних стволов, а необходимую развязку между перекрывающимися по спектру сигналами получают за счет поляризации. Для всех нечетных стволов берут, например, вертикальную поляризацию (ВП), а для четных — горизонтальную (ГП). Напомним, что применение линейной поляризации возможно в ИСЗ с жесткой стабилизацией на орбите.
Первые ИСЗ с полностью полупроводниковой электронной аппаратурой появились в начале 80-х годов. Применение транзисторных УМ позволяет существенно улучшить электрические характеристики и надежность передающего тракта ствола, уменьшить массу и энергопотребление. Напомним, что во многих существующих ретрансляторах с выходной мощностью до нескольких десятков ватт УМ выполнены на ЛБВ, а число стволов в таких ретрансляторах составляет 6—12.
За 20 лет срок службы спутников, связи вырос с 1,5 лет до 3, 5, а затем и 7 лет. Для ретрансляторов в твердотельном исполнении он достигает 10 лет и ограничен в первую очередь износом систем корректировки орбиты, а также солнечных батарей и аккумуляторов.