БОРТОВОЙ РЕТРАНСЛЯТОР Российский патент 2005 года по МПК H04B7/185 

Изобретение относится к радиосвязи и может использоваться в спутниковых системах связи диапазона декаметровых волн, в высокоэллиптических космических аппаратах типа “Молния”, “Меридиан”.

Предназначено для обеспечения ретрансляции сигналов связи и управления в интересах фиксированной и подвижной спутниковых служб и модернизируемых систем “Корунд-М”.

Известен спутниковый ретранслятор, на борту которого расположен коммутатор, управляемый с наземной станции [1]. Приемные антенны ретранслятора принимают радиочастотные сигналы от нескольких земных станций спутниковой системы связи, блок обработки и коммутатор, расположенные на борту, обрабатывают и коммутируют сигналы для последующей передачи радиочастотных сигналов. Известный ретранслятор не осуществляет поствольную коммутацию сигналов.

Известен спутниковый ретранслятор, принимающий сигналы от ряда входных лучей [2]. Ретранслятор восстанавливает, уплотняет и направляет сигналы для передачи их с помощью выходных лучей. Каждый принимаемый луч содержит ряд каналов с повторным использованием частоты, а каждый передаваемый луч содержит широкополосный канал. Известный ретранслятор не обеспечивает гибкого распределения каналов по направлению.

Наиболее близким аналогом является бортовой ретранслятор [3] “RU 2013869 С1, ИЗФОНД, Н 04 В 7/185, Бортовой ретранслятор, от 30.05.1994”, содержащий два ствола, различающихся по несущей частоте. Каждый ствол посредством коммутатора-мультиплексора разделяется на множество ветвей, которые коммутируются в соответствующее направление. Ретранслятор для повышения помехоустойчивости обеспечивает перенос частот вверх, фильтрацию и последующий перенос частоты вверх, усиление сигналов и излучение.

Однако известный бортовой ретранслятор не обеспечивает режим ретрансляции с обработкой цифровых сигналов на борту и имитозащиту каналов управления.

Цель - расширение функциональных возможностей бортового ретранслятора.

Указанная цель достигается тем, что в каждом стволе приема-передачи сигналов между выходом преобразователя частоты вниз и входом усилителя промежуточной частоты введена схема перекрестных связей, второй выход которой соединен с устройством регенерации сигналов, выход которого соединен с дополнительным входом преобразователя частоты вверх, при этом управляющий вход ключа соединен с соответствующим выходом устройства управления, а к дополнительному выходу устройства регенерации сигналов подключен блок имитозащиты, соединенный с соответствующим выходом устройства управления.

Сравнительный анализ показал, что заявленный бортовой ретранслятор отличается от известных методом многостанционного доступа и возможностью комбинирования: каналов приема, обеспечивая частотное, временное и кодовое разделение, бортовой ретранслятор обладает возможностью защиты служебных каналов, что обеспечивает дополнительно управление по каналам связи, он выполнен с возможностью обеспечения обмена командной информацией и информацией телеметрии и выдачи массива команд на управление коммутацией, а также обладает возможностью обнаружения принимаемых сигналов, их демодуляции и декодирования и формирования информационной последовательности на передачу путем наложения псевдослучайной последовательности с временным уплотнением выходной информационной последовательности на одной несущей частоте.

Анализ патентной литературы показал, что до даты подачи отсутствовали устройства с указанной совокупностью существенных признаков, что говорит о новизне заявляемого технического решения.

Поиск технических решений в смежных областях техники не позволил выявить отличительные признаки заявляемого технического решения, что соответствует критерию “изобретательский уровень”.

На фиг.1 дана структурная схема заявленного бортового ретранслятора. На фиг.2 - схема перекрестных связей.

Бортовой ретранслятор содержит антенно-фидерные устройства 1, блок фильтров приема 2, преобразователи частот вниз и усилители 3, преобразователи частоты вверх и усилители 4, усилители мощности и коммутации каналов на передачу 5, опорные генераторы 6, устройство обработки сигналов 7, блок имитозащиты 8, устройство управления 9.

Бортовой ретранслятор работает следующим образом:

Обмен информацией между земными станциями выполняется в двух режимах ретрансляции: регенеративная ретрансляция и прямая ретрансляция. При прямой ретрансляции сигнал без обработки после преобразования частоты вниз в преобразователе 3 и вверх в преобразователе 4 поступает в блок усилителя мощности и коммутации каналов 5 и далее в антенно-фидерное устройство АФУ 1 для излучения на земные станции. В режиме регенеративной ретрансляции производится полная обработка сигналов на борту после преобразования спектра принимаемых сигналов до низких информационных частот, в блоке обработки сигналов 7 производится полная обработка сигналов. Далее также через усилитель мощности и коммутации каналов в АФУ.

Технический результат состоит в обеспечении режимов ретрансляции любых сигналов без их обработки (прямая ретрансляция - ПР) и/или с обработкой цифровых сигналов (регенеративная ретрансляция - РР) с возможностью дистанционного управления параметрами и режимами ПР и РР, обеспечением крипто- и имитозащиты каналов управления, а также перекрестной связью между стволами.

Для этого в каждый ствол двуствольного бортового ретранслятора (РТР), содержащий последовательно соединенные приемопередающее антенное устройство (АФУ), устройство конвертеров вниз (УКВН), устройство конвертеров вверх (УКВВ) и блок усилителей мощности (УМ), введены устройство обработки сигналов (УОС) с параллельно подсоединенным блоком имитозащиты (БИЗ), а также устройство опорных генераторов (УОГ), выходы которого соединены с входами гетеродинных цепей УКВН, УКВВ и УОС, и устройство управления (УУ), выходы которого подключены ко входам управления УКВВ для дистанционного выбора параметров ПР (изменения коэффициента передачи, включения автоматической регулировки усиления, изменения порога ограничения сигналов на промежуточной частоте), ко входу управления УОС для установления требуемых режимов РР (повышенной пропускной способности или повышенной помехозащиты, адаптации к переменным параметрам многостанционного доступа) и ко входу управления УОГ для дистанционной подстройки опорной частоты.

Вход УОС на промежуточной частоте соединен со входом УКВВ, а выход УОС подключен ко входу преобразователя частоты УКВВ.

Устройства УКВН, УКВВ, УМ, УОС имеют основной и резервный комплекты.

Устройства УУ, УОГ, БИЗ кроме основного имеют по два резервных комплекта.

Поступающие на входы РТР сигналы являются цифровыми широкополосными сигналами с двухпозиционной относительной фазовой манипуляцией и помехоустойчивым кодированием. Метод многостанционного доступа к РТР смешанный: каналы с кодово-временным разделением внутри обслуживаемых подсистем и частотным разделением между подсистемами.

Устройство обработки сигналов обеспечивает регенерацию сигналов в пакетном режиме с преобразованием демодулируемых сигналов в "ноль", декодирование, временное уплотнение информационной последовательности на передачу с наложением псевдослучайной последовательности.

Блок имитозащиты выполнен с возможностью защиты служебных каналов.

Устройство управления обеспечивает прием команд управления и выдачу телеметрической информации как по каналам командно-измерительной системы, так и по связным каналам РТР.

На фиг.1 представлена структурная схема заявленного бортового ретранслятора, на фиг.2 - схема перекрестных связей между стволами прямой ретрансляции и схема подключения УОС к стволам прямой ретрансляции.

Бортовой РТР содержит (фиг.1) антенно-фидерное устройство 1, фильтр приема дуплексера 2, преобразователь частоты вниз 3, преобразователь частоты вверх 4, усилитель мощности 5, опорный генератор 6, блок регенерации сигналов 7, блок имитозащиты 8, устройство управления 9.

Схема перекрестных связей состоит из входного сумматора-делителя УКВВ 9, сумматора-делителя 10, ключа межствольной связи 11, усилителя промежуточной частоты 12, сумматора подачи выходного сигнала УОС 13, ключа выходного сигнала УОС 14, преобразователя вверх 15, устройства обработки сигналов 16 и сумматора-делителя выходных сигналов УОС 17.

Остальные устройства - резервные комплекты ствола и комплекты второго ствола.

Литература

1. RU 92003497 А, НПЦ “СПУРТ”, Н 04 В 7/185, 20.04.1995.

2. RU 2116699 С1, САМСУНГ ЭЛЕКТРОНИКС, Н 04 В 7/185, 27.07.1998.

3. RU 2013869 C1, ИЗФОНД, Н 04 В 7/185, Бортовой ретранслятор, от 30.05.1994.

Изобретение относится к технике связи и может использоваться в спутниковых системах связи диапазона декаметровых волн. Технический результат заключается в расширении функциональных возможностей бортового ретранслятора. Для этого ретранслятор содержит антенно-фидерные устройства, блок фильтров приема и передачи, преобразователи частоты вниз и вверх, усилители мощности, коммутатор каналов на передачу, опорный генератор, устройство регенерации сигналов, блок имитозащиты, устройство управления и схему перекрестных связей. 6 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Бортовой ретранслятор, содержащий два основных ствола приема-передачи сигналов, состоящих из последовательно соединенных антенно-фидерного устройства, блока фильтров приема, преобразователя частоты вниз, усилителя промежуточной частоты, преобразователя частоты вверх и усилителя мощности, выходы усилителей мощности каждого ствола приема-передачи через коммутатор соединены со входами соответствующих блоков фильтров передачи, а также устройство управления, выходы которого соединены со входами управления преобразователя частоты вниз, преобразователя частоты вверх, блока регенерации сигналов и управляемого опорного генератора, выходы которого соединены в каждом стволе приема-передачи сигналов с гетеродинными входами преобразователя частоты вниз, преобразователя частоты вверх, и блока регенерации сигналов, отличающийся тем, что в каждом стволе приема-передачи сигналов между выходом преобразователя частоты вниз и входом усилителя промежуточной частоты введена схема перекрестных связей, второй выход которой соединен с устройством регенерации сигналов, выход которого соединен с дополнительным входом преобразователя частоты вверх, а к дополнительному выходу устройства регенерации сигналов подключен введенный блок имитозащиты, соединенный с соответствующим выходом устройства управления, при этом схема перекрестных связей каждого ствола приема-передачи сигналов состоит из первого сумматора-делителя, один из выходов которого соединен через ключ со входом второго сумматора делителя соседнего ствола приема-передачи сигналов, а другой выход первого сумматора-делителя соединен со входом второго сумматора делителя своего ствола приема-передачи сигналов, входы управления ключей схемы перекрестных связей соединены с соответствующими выходами устройства управления, блок имитозащиты выполнен с возможностью управления и защиты служебных каналов, а устройство регенерации сигналов выполнено с возможностью обнаружения принимаемых сигналов, их демодуляции, декодирования и формирования сигнала на передачу путем наложения псевдослучайной последовательности с временным уплотнением выходной информационной последовательности на несущую частоту.2. Бортовой ретранслятор по п.1, отличающийся тем, что усилители промежуточной частоты каждого ствола приема-передачи сигналов выполнены в виде усилителя с автоматической регулировкой усиления, со ступенчатым аттенюатором и ограничителем с переменным порогом, вход регулировки которых соединен с соответствующим выходом устройства управления.3. Бортовой ретранслятор по п.1 или 2, отличающийся тем, что опорный генератор выполнен в виде управляемого опорного генератора, вход управления которого соединен с соответствующим выходом устройства управления.4. Бортовой ретранслятор по любому из пп.1-3, отличающийся тем, что дополнительно введены от двух до трех резервных стволов приема-передачи сигналов.5. Бортовой ретранслятор по п.4, отличающийся тем, что выход устройства регенерации сигналов подключен к соответствующим входам дополнительного сумматора-делителя соответствующего ствола приема-передачи сигналов, выходы которого подключены через соответствующие ключи к входу соответствующего преобразователя частоты вверх соответственно основных и резервных стволов приема-передачи сигналов.6. Бортовой ретранслятор по любому из пп.1-5, отличающийся тем, что сигналами, поступающими на вход стволов приема-передачи, являются цифровые широкополосные сигналы с двухпозиционной относительной фазовой манипуляцией и помехоустойчивым кодированием с расширенным спектром с частотным, временным и кодовым разделением.7. Бортовой ретранслятор по любому из пп.1-6, отличающийся тем, что устройство управления выполнено с возможностью обеспечения обмена командной информацией и информацией телеметрии и выдачи массива команд на управление коммутацией.