Обзор литературы и патентные исследования при проектировании передатчика земной станции спутниковой связи

2.  Обзор литературы и патентные исследования

В ходе курсового проектирования возникает достаточно большое количество вопросов, связанных с разработкой отдельных узлов передатчика, расчётом функциональной и принципиальной схем и т. д.. С целью обосновать принятые в ходе проектирования решения, был рассмотрен материал, изложенный в некоторых учебных пособиях. Из многообразия различных инженерных решений были выбраны наиболее точно отвечающие передатчику данного типа, а также соответствующие техническому заданию проекта.

Оборудование земных станций строят таким образом, чтобы обеспечить высококачественную передачу любой информации. Частотную полосу одного передатчика обычно используют для одновременной передачи различных сообщений, т. е. её уплотняют. Основным способом модуляции при передаче сигналов в аналоговой форме является частотная модуляция. Передатчики земных станций являются элементом тракта, и требования к ним формулируют в процессе разработки линии с учётом параметров других элементов систем связи. Максимальную девиацию частоты на линиях спутниковой связи принимают обычно равной 15 МГц. В диапазоне 12…14 ГГц в связи с сильными селективными замираниями сигналов в атмосфере Земли рекомендуется меньшая девиация. Исследования искажений ЧМ сигналов в радиочастотных трактах показали, что для высококачественной передачи необходима полоса пропускания тракта 25…27 МГц. В пределах полосы частот наибольшее отклонение АЧХ не должно превышать 1 db [1].

Разделение канала связи не приводит к заметному ухудшению качества связи, но предъявляет высокие требования к линейности модуляционной характеристики ЧМ модулятора. Далее приведены основные технические характеристики передатчика земной станции спутниковой связи:

Мощность в нагрузке – 3…10 кВт

Тип оконечного усилителя – Пролётный многорезонаторный клистрон

Тип предварительного усилителя – ЛБВ

Усиление оконечного каскада – 40…50 db

Усиление предоконечного каскада – 20…30 db

Полоса частот – 25…35 МГц

Групповое время запаздывания – 1…5 нс

Уровень высших гармоник на выходе передатчика – не более -60 db

Допустимая относительная нестабильность частоты излучения – 10^-6

Для линий спутниковой связи характерно использование аппаратуры одного ИСЗ (искусственный спутник земли) для ретрансляции сигналов нескольких передатчиков. Каждый из них работает в своей полосе частот, называемой стволом. Высокая надёжность линии связи обеспечивается резервированием передатчиков. 

Земные станции, как правило, ведут не только передачу, но и приём сигналов с орбиты ИСЗ. Используется частотное разделение каналов, что позволяет иметь общий антенно-волноводный тракт приёма и передачи. С этой целью на выходе передатчика устанавливается разделительный фильтр. Фильтры гармоник ослабляют побочные излучения передатчика.

Общая схема построения передатчика следующая. Входным устройством является возбудитель, где происходит частотная модуляция. На спутниковых линиях, как отмечалось выше, для передачи телевидения используется частотная модуляция, в отличие от наземных станций, где применяется амплитудная модуляция с частично подавленной боковой полосой. Это объясняется трудностью достижения требуемого отношения сигнал/шум на спутниковых линиях из-за большого расстояния между передатчиком и приёмником, а также необходимостью уменьшения взаимных помех с наземными системами радиосвязи и вещания. Используемая для передачи частотная модуляция позволяет повысить помехоустойчивость по отношению к тепловым шумам