Военные системы спутниковой связи

Как станции и центры спутниковой связи комплектуются унифицированными комплексами аппаратуры? В настоящее время для обеспечения КС используются земные средства первого и второго поколений. Средства первого поколения образуют комплекс спутниковой связи «Кристалл», второго — „Ливень“ и „Легенда».

В комплексе “Кристалл» основными (базовыми) являются узловые станции Р-440-У и оконечные станции Р-440-О, а в комплексе «Ливень» — узловые станции Р-441-У и оконечные станции Р-441-О. Станция космической связи Р-440-О в стационарном исполнении Космические аппараты с ретрансляторами на борту обеспечивают одновременную работу большого числа ЗС друг с другом. Основную роль при этом играет ретранслятор с комплектом приемных и передающих антенн.

Простейший ретранслятор представляет собой приемо-передающее устройство, с помощью которого улавливаемые приемной антенной слабые сигналы ЗС выделяются из шумов в приемном устройстве, переносятся по частоте во избежание возбуждения ретранслятора, усиливаются в передающем устройстве и передаются с помощью передающей антенны в направлении Земли. Остальное оборудование КА — это системы электропитания и жизнеобеспечения ретранслятора.

На практике применяются и более сложные ретрансляторы, в которых сигналы ЗС демодулируются и объединяются в общий групповой сигнал, передаваемый на Землю. Станция спутниковой связи Р-441-УВС В состав системы КС входят несколько КА на геостационарной орбите (ГСО) типа „Грань“ и „Глобус-1“. Космические аппараты типа „Грань“ обеспечивают работу ЗС комплекса „Кристалл“, а КА типа „Глобус-1“- ЗС комплексов „Ливень“ и „Легенда“. Каждый КА обслуживает определенную часть земной поверхности (зону).

Зона обслуживания КА определяется положением самого аппарата относительно Земли и используемой антенной. Точки, в которые выводятся данные КА, определены международными соглашениями. Космические аппараты на ГСО не обеспечивают работу ЗС из высокоширотных районов, поэтому для решения этой проблемы в состав системы КС включены КА типа „Молния-3“ на высокоэллиптических орбитах (ВЭО), с которых эти районы хорошо „видны“. Космические аппараты на ВЭО совершают один виток вокруг Земли за 12 часов, причем использование его для связи возможно только в течение 6 часов.

Поэтому для обеспечения круглосуточной работы необходимы 4 аппарата данного типа, образующие так называемую „четверку“. В состав системы могут входить несколько „четверок“, что позволяет обеспечить работу большого числа станций. Космические аппараты типа „Молния-3“ предназначены для работы земных станций комплекса „Кристалл“. Ретранслятор связи. Ретрансляторы связи предназначены для ретрансляции сигналов ЗС спутниковой связи.

Они устанавливаются на КА, выводимых на геостационарную и ВЭО. В системе спутниковой связи используются ретрансляторы с прямой ретрансляцией (ПР) и обработкой сигналов на борту (ОСБ). В первом случае ретранслятор обеспечивает прием сигналов от ЗС, их селекцию, преобразование по частоте, усиление и передачу. Сигналы на входе и выходе ретранслятора отличаются частотным сдвигом.

Достоинством ретрансляторов этого типа является простота и возможность использования для работы земных станций любого типа, рабочий диапазон частот которых совпадает с диапазоном частот ретранслятора. Недостатки данных ретрансляторов обусловлены необходимостью одновременного преобразования по частоте и усиления большого числа сигналов (по числу работающих в стволе станций). При прямой ретрансляции мощность выходного усилителя мощности распределяется между всеми сигналами, поступившими на его вход, в том числе и мешающими (такими, как собственный шум приемника, преднамеренные и непреднамеренные помехи), поэтому часть мощности теряется.

Кроме того, при усилении одновременно нескольких сигналов возникают так называемые комбинационные помехи, на которые также расходуется часть мощности. К тому же эти помехи могут совпадать по частоте с полезными сигналами, ухудшая качество их приема. Наконец, при прямой ретрансляции происходит накопление шумов: приемник земной станции вместе с полезным сигналом принимает и шум, образованный приемником ретранслятора, который, складываясь с собственным шумом приемника земной станции, ухудшает качество работы радиолинии. Для нормальной работы линий спутниковой связи с использованием прямой ретрансляции приходится уменьшать количество одновременно работающих в одном стволе станций.

Стволы с обработкой сигналов, как правило в качестве аварийного или резервного, имеют режим прямой ретрансляции. При использовании прямой ретрансляции для работы с несколькими корреспондентами каждая земная станция должна иметь количество приемников по числу корреспондентов и каждый из приемников должен быть настроен на свою частоту. Это приводит к усложнению земных станций и создает определенные трудности при необходимости увеличения количества направлений и каналов связи, образуемых ими.

Ретрансляторы с ОСБ отличаются тем, что принятые от ЗС сигналы демодулируются и, как правило, объединяются в групповой сигнал (ГС) ствола. При этом в значительной степени устраняются недостатки, присущие прямой ретрансляции. Ретрансляторы этого типа значительно сложнее ретрансляторов с ПР и могут работать только с определенным парком земных станций. Их применение позволяет существенно увеличить пропускную способность за счет более продуктивного использования выходного усилителя мощности ствола.

Как правило, в одном ретрансляторе устанавливают по несколько комплектов приемо-передающего оборудования. Каждый такой комплект аппаратуры образует ствол ретранслятора, причем в первом случае ствол обеспечивает прямую ретрансляцию сигналов и называется стволом с прямой ретрансляцией, а во втором случае ствол обеспечивает полную обработку (демодуляцию) сигналов и называется стволом с обработкой сигналов. Обычно рассматривают отдельно приемные и передающие тракты стволов, называя их соответственно приемными и передающими стволами.

Каждый ствол имеет свое оперативно-техническое предназначение, связанное с необходимостью ретрансляции сигналов определенной группы земных станций. Например, для работы центральной станции с несколькими оконечными может быть выделено два ствола с прямой ретрансляцией: один — для работы центральной станции, второй — для группы оконечных станций. Каждый ствол ретранслятора работает в своей полосе частот определенного диапазона.

В настоящее время в системе используются диапазоны 4/6;7/8 и 0,2/0,4 ГГц (первая цифра относится к участку „ЗС-РС“, вторая — к участку „РС-ЗС“). Полоса частот, отводимая одному стволу, находится в пределах от сотен килогерц до сотен мегагерц в зависимости от предназначения ствола. Сигналы, принятые в одном стволе, могут быть переданы в другом. Это позволяет организовать встречную работу станций различного назначения при использовании ими разных стволов.

Такая возможность реализуется при наличии межствольных (перекрестных) связей. Межствольные связи проще всего реализуются в стволах с обработкой сигналов на борту, поскольку в этом случае коммутируются низкочастотные сигналы. Земные станции, работающие через общий ствол, образуют определенную группировку, как правило, географически достаточно компактную. Поэтому каждый ствол обычно работает на свои антенны — приемную и передающую (иногда используются приемо-передающие антенны) с высокой направленностью, что позволяет им „освещать“ (обслуживать) определенные участки на земной поверхности, называемые зонами обслуживания.

Таким образом, каждому стволу соответствует определенная зона обслуживания. При необходимости изменения зон обслуживания в некоторых случаях антенны могут переориентироваться по командам с Земли. Использование остронаправленных антенн, формирующих заданные зоны обслуживания, позволяет уменьшить взаимные помехи между средствами связи и вероятность радио подавления со стороны противника. Если антенна „освещает“ всю видимую с космического аппарата поверхность Земли, то формируемая зона обслуживания называется глобальной.

В данном случае говорят, что антенна обеспечивает глобальное обслуживание. Глобальное обслуживание очень удобно для построения системы оповещения. Если антенна „освещает“ только часть поверхности Земли, то обслуживание является зональным. Зональное обслуживание позволяет защитить радиолинию от преднамеренных помех и улучшить ее работу за счет концентрации излучаемой мощности полезного сигнала в направлении корреспондента. Зональное обслуживание удобно для работы одной центральной земной станции или группы близко расположенных станций (находящихся в одной зоне).

Для работы земных станций комплекса „Кристалл“ используются ретрансляторы „Дельта“ (КА „Грань“ на геостационарной орбите) и „Сегмент“ (КА „Молния-3“ на высокоэллиптической орбите), а для работы земных станций комплексов „Ливень“ и „Легенда“ — ретранслятор „Цитадель“ (КА „Глобус-1“ на геостационарной орбите). Мобильные земные станции спутниковой связи Р-440-0, Р-441-0, Р-439 Станции спутниковой связи Р-440-0, Р-441-0 и Р-439 предназначены для организации дальней многоканальной радиосвязи и оповещения с использованием ретрансляторов на искусственных спутниках Земли.

Для работы станций используются ретрансляторы, устанавливаемые на космических аппаратах, выводимых на геостационарную и эллиптические орбиты. Станции обеспечивают дуплексную телеграфную, телефонную, факсимильную, телекодовую связь и обмен данными по цифровым (дискретным) каналам. Каналы, образуемые станциями, имеют унифицированные параметры входов/выходов (стыки), что позволяет подключать к ним оконечную аппаратуру различных типов. В станциях предусмотрен помехозащищенный (ПМЗ) режим работы, обеспечивающий возможность ведения связи при наличии помех, в том числе преднамеренных.

Станция спутниковой связи Р-440-0 Станция спутниковой связи является одномашинной ЗС спутниковой связи комплекса „Кристалл“, работающей через ретрансляторы, устанавливаемые на космических аппаратах типа „Грань“ и „Молния-3“, выводимых на геостационарную и высокоэллиптическую орбиты соответственно. Обеспечивается встречная работа со станциями комплекса „Кристалл“. Используемый диапазон частот — 4/6 ГГц.

Станция обеспечивает прием спецсигналов на отдельной несущей и в общем групповом сигнале. Состав аппаратуры станции позволяет организовать 1-2 направления спутниковой связи с максимальной скоростью группового сигнала на передачу 4,8 или 5,2 кбит/с. При этом образуются среднескоростные информационные цифровые каналы со скоростью передачи 1,2; 2,4 или 4,8 кбит/с, а также низкоскоростные телеграфные каналы со скоростью передачи до 100 бод, распределяемые между двумя направлениями связи по потребностям. Количество формируемых каналов различного типа определяются возможностями используемой в станции аппаратуры временного объединения/разделения „Дискрет“.

Так, при скорости передачи 4,8 кбит/с могут быть организованы 3 канала по 1,2 кбит/с и 2 канала по 100 бит/с, распределяемых между двумя направлениями связи. Возможны и другие варианты каналообразования. При скорости группового сигнала 5,2 кбит/с возможна работа в одном направлении связи по каналу со скоростью 4,8 кбит/с. Более подробно возможности станции по каналообразованию рассматриваются ниже.

Помимо перечисленных информационных каналов связи, в каждом направлении связи организуются низкоскоростные телеграфные каналы формализованной служебной связи со скоростью 50 бод. При необходимости станция может использоваться в помехозащищенном режиме с использованием специальной аппаратуры помехозащитны. При этом возможна организация одного одноканального направления связи с информационной скоростью передачи 100 или 1200 бод.

Служебный канал при этом сохраняется. Основные технические и эксплуатационные характеристики станции приведены в таблице. Станция Р-440-0 смонтирована на одном автомобиле УРАЛ-375. Кузов разделен на два отсека. В переднем отсеке при транспортировке размещается антенное устройство АК-12 и два автономных источника электропитания АБ-8-Т/230.Антенное устройство для работы поднимается с помощью подъемного устройства из переднего отсека и укрепляется на крыше аппаратной. Станция спутниковой связи Р-441-О Станция спутниковой связи Р-441-О является мобильной станцией комплекса „Ливень“, смонтированной на двух транспортных единицах: автомобиле УРАЛ-4320 и прицепе.

Станция работает через ретрансляторы, устанавливаемые на космических аппаратах типа „Глобус-1“ (на геостационарной орбите) и „Меридиан“ (на высокоэллиптической орбите). Обеспечивается встречная работа со станциями комплексов „Ливень“ и „Легенда“. Для работы используются диапазоны 4/6 и 7/8 ГГц (1-й и 2-й диапазон соответственно). При этом состав аппаратуры позволяет вести одновременный прием сигналов в обоих указанных диапазонах, а передачу — в одном (по выбору).

Предусмотрена возможность передачи и приема спецсигналов на отдельной несущей и в общем групповом сигнале. Станция позволяет организовать 1...8 направлений спутниковой связи при скорости группового сигнала на передачу до 12 кбит/с. При этом могут образовываться среднескоростные каналы со скоростью передачи 1,2; 2,4; 4,8 и 9,6 кбит/с, а также низкоскоростные каналы со скоростью передачи до 100 бит/с. Возможности станции по каналообразованию определяются используемой в ней аппаратурой временного объединения/разделения „Агат“.

Количество образуемых каналов и направлений связи связано со скоростью группового сигнала на передачу следующим образом. Групповой сигнал образуется из базовых последовательностей по 1,5 кбит/с, каждая из которых объединяет по одному сигналу 1,2 кбит/с и одному — 100 бит/с, а также служебные последовательности. Таким образом, при скорости ГС 12 кбит/с образуется 8 каналов по 1,2 кбит/с и такое же количество каналов по 100 бит/с, которые могут распределяться между направлениями связи.

При необходимости организации более высокоскоростных каналов базовые последовательности объединяются и количество возможных направлений связи сокращается. В каждом направлении связи организуется телеграфный канал формализованной служебной связи, выделяемый из общего числа образуемых станцией телеграфных каналов связи. Станция обеспечивает работу в помехозащищенном режиме.

Основным вариантом является работа на передачу сигналами с псевдослучайной перестройкой рабочей частоты (ППРЧ), а на прием — ФМ-ШПС (при работе в стволах 4 и 5 ретранслятора „Цитадель“). В стволах с прямой ретрансляцией сигналов может применяться на передачу и прием режим с ФМ-ШПС. Аппаратура станции обеспечивает работу в режиме радио-АТС как по закрепленным, так и по незакрепленным линейкам ретранслятора. В станции предусмотрено автоматизированное управление, реализуемое с помощью подсистемы автоматизированного управления (ПАУ).

ПАУ обеспечивает реализацию всех функций управления станцией. Основные технические и эксплуатационные характеристики станции представлены в таблице. Станция размещается на двух транспортных единицах: автомобиле УРАЛ-4320 (аппаратная У023) и прицепе (аппаратная У022). Кузов аппаратной У023 разделен на два отсека. В переднем отсеке размещается антенное устройство У100Б-У (в транспортном положении), дегидратор МАД-127/220 и элементы энергообеспечения, в заднем- электроагрегат АД-30У-Т/400-1В.

На антенном устройстве установлены входные устройства 1 и 2-го диапазонов (КН-302ТЭ и КУ-302ЛТ соответственно). Для работы антенное устройство на станке поднимается из отсека и крепится на крыше аппаратной. Аппаратура станции размещается в прицепе. При работе аппаратные соединяются между собой кабелями из комплекта станции, для передачи СВЧ-сигнала большой мощности к антенне служит гибкий волновод эллиптического сечения. Станция спутниковой связи Р-439 Станция спутниковой связи Р-439 является мобильной станцией комплекса „Легенда“.

Станция работает через ретрансляторы, устанавливаемые на космических аппаратах типа „Глобус-1“ (на геостационарной орбите) и „Меридиан“ (на высокоэллиптической орбите). Обеспечивается встречная работа со станциями комплексов „Ливень“ и „Легенда“. Диапазон рабочих частот — 4/6 гГц. Предусмотрена возможность приема спецсигналов на отдельной несущей и в общем групповом сигнале. Станция позволяет организовать 1...4 направления спутниковой связи при скорости группового сигнала на передачу до 6 кбит/с.

При этом могут образовываться среднескоростные каналы со скоростью передачи 1,2; 2,4; 4,8 кбит/с, а также низкоскоростные каналы со скоростью передачи до 100 бит/с. Возможности станции по каналообразованию определяются используемой в ней аппаратурой временного объединения/разделения „Агат“. Количество образуемых каналов и направлений связи связано со скоростью группового сигнала на передачу следующим образом. Групповой сигнал образуется из базовых последовательностей по 1,5 кбит/с, каждая из которых объединяет по одному сигналу 1,2 кбит/с и одному — 100 бит/с, а также служебные последовательности.

Таким образом, при скорости ГС 6 кбит/с образуется 4 канала по 1,2 кбит/с и такое же количество каналов по 100 бит/с, которые могут распределяться между направлениями связи. При необходимости организации более высокоскоростных каналов базовые последовательности объединяются и количество возможных направлений связи сокращается. В каждом направлении связи возможна организация телеграфного канала формализованной служебной связи, выделяемого из общего числа образуемых станцией телеграфных каналов связи.

Станция обеспечивает работу в помехозащищенном режиме. Основным вариантом является работа на передачу в режиме ППРЧ, а на прием — ФМ-ШПС (при работе в 4-м стволе ретранслятора „Цитадель“). В стволах с прямой ретрансляцией сигналов может применяться на передачу и прием режим с ФМ-ШПС. Основным вариантом работы станции является работа в режиме радио-АТС как по закрепленным, так и по незакрепленным направлениям связи (линейкам ретранслятора), реализуемая в 4-м ств.