|
В настоящее время радиотехнические системы (РТС) достигли высокого уровня развития и способны выполнять самые разнообразные задачи. Одной из областей применения РТС является связь. Радиосистемы могут работать в различных частотных диапазонах, но самым перспективным является диапазон СВЧ. Важнейшее преимущество СВЧ заключается в том, что радиоканал может занимать весьма широкую (в абсолютных единицах) полосу частот. Следовательно, достигается высокая пропускная способность канала и большой объём обрабатываемой информации. Кроме того, значительно уменьшаются массогабаритные характеристики аппаратуры, а распространение сигнала очень слабо зависит от погодных условий, времени суток, состояния ионосферы. Поэтому, несмотря на повышенную сложность и стоимость изготовления СВЧ-устройств (по сравнению с более низкочастотными устройствами), СВЧ диапазон активно используется, в том числе и для связи.
Отдельным классом связных систем являются системы космической, или спутниковой, связи. Они обладают рядом достоинств по сравнению с чисто наземными системами:
•глобальность;
•быстрота развёртывания;
•удобство эксплуатации в труднодоступных районах;
•простота создания мобильной системы;
•возможность маневрирования пропускной способностью.
С другой стороны, существуют определённые недостатки:
•высокая стоимость разработки и запуска;
•необходимость резервирования аппаратуры для обеспечения высокой надёжности связи;
•большое время задержки сигнала;
•ограничения по орбитальной ёмкости и частотному ресурсу.
В состав системы космической связи входят орбитальная группировка спутников-ретрансляторов (СР) и сеть земных станций (ЗС). При этом СР могут находиться как на геостационарной (ГСО), так и на высокоэллиптических орбитах. В связи с тем, что при любой орбите дальность связи велика и существуют жёсткие ограничения на плотность потока мощности сигнала, идущего со спутника, к аппаратуре приёмного тракта ЗС предъявляются повышенные требования по энергетике. Поэтому следует использовать направленные антенны с большим значением коэффициента направленного действия (КНД). Если спутник находится не на ГСО, то его угловое положение относительно антенны земной станции изменяется с течением времени даже в случае стационарной ЗС. Возникает необходимость перемещения луча антенны в пространстве. А для обеспечения качественного приёма слабых сигналов требуются хорошие шумовые свойства приёмного тракта.
Из вышеизложенного следует, что в системах спутниковой связи оказывается весьма целесообразным применение активных фазированных антенных решёток (АФАР). Поясним вкратце, почему речь идёт именно об АФАР.
Как известно, КНД антенной решётки (АР) прямо пропорционален количеству излучающих элементов в ней. Но луч пассивной АР всегда направлен по нормали к решётке, и смещение его в пространстве возможно только путём механического поворота. Таким образом, для наведения луча на спутник необходимо опорно-поворотное устройство (ОПУ) с постоянно работающим двигателем. Это сильно ухудшает быстродействие и надёжность системы.
От указанного недостатка можно избавиться переходом от пассивной АР к фазированной (ФАР), которая содержит в каждом канале электрически управляемый фазовращатель. Изменяя фазовое распределение в раскрыве, можно с высокой скоростью сканировать лучом. Если принять размер сектора сканирования равным величине видимой зоны перемещения СР, то ОПУ понадобится только для начальной ориентации ФАР или при переходе на другой спутник, т.е. уже не будет иметь принципиального значения. Но использование ФВ приводит к увеличению потерь в тракте прохождения сигнала. От этого увеличивается шумовая температура антенны (в случае приёмной ФАР) или возрастает требуемая мощность генератора (в случае передающей ФАР).
Для компенсации потерь используются активные устройства, которые вводятся в каждый канал ФАР. Это малошумящий усилитель в приёмном тракте и усилитель мощности в передающем. Такая решётка называется активной (АФАР).
Итак, АФАР в максимальной степени отвечает требованиям, предъявляемым к антенне станции спутниковой связи. Данный проект посвящён разработке приёмной АФАР в сантиметровом диапазоне длин волн.
|
На уровень вверх
Купить