CC BY
6
issn 2410-6070
международный научный журнал «инновационная наука»
№ 3-2 / 2023
УДК 621.391
Бутин С.Ю., Шоколов А.А., Плахов А.В.
Сотрудники Академия ФСО России Россия, г. Орел
АНАЛИЗ ВАРИАНТОВ ПОСТРОЕНИЯ УЧЕБНОГО РЕТРАНСЛЯТОРА СИГНАЛОВ СПУТНИКОВЫХ СТАНЦИЙ В С-ДИАПАЗОНЕ
Аннотация
В статье обоснована необходимость разработки и проанализированы варианты построения учебного ретранслятора спутниковых сигналов в С-диапазоне. Произведено исследование характеристик преобразователей частоты.
Ключевые слова:
Ретрансляторы сигнала, сигнал, балансный преобразователь, сверхвысокие частоты, станция.
Введение
На данном этапе развития как России, так и мира в целом, непрерывно растет роль электросвязи. Главной её задачей является обеспечение обмена информацией в интересах частных лиц, организаций и государственных структур. Одна из её составных частей - спутниковая связь. Она является наиболее динамически совершенствующимся родом связи [1]. Это связанно с её способностью к оперативному развертыванию линии, предоставлению для удаленных регионов услуг связи, охвату территорий в больших масштабах. Следовательно, актуальной задачей в современных условиях будет совершенствование системы связи, улучшение их характеристик и оперативно-технических возможностей.
Для эффективного использования техники спутниковой связи необходима качественная подготовка. В связи с этим учебные заведения осуществляют подготовку специалистов в этой сфере. В них проводится подготовка как в практической части, так и в части теоритической. В рамках практической части имеет место ряд проблем, вызванный широким спектром факторов.
Одна из проблем подготовки специалистов в области спутниковой связи связанна с большими финансовыми затратами при использовании частотного ресурса ретранслятора связи: себестоимость 1 МГц частотно-энергетического ресурса в С-диапазоне соответствует десяткам тыс. руб. в месяц [2].
Помимо этого, проводя работы, с использованием действующих ретрансляторов связи во время отработки практических занятий, существует риск помеховых воздействий на других взаимодействующих пользователей, проводящих работы в тех же полосах частот транспондера это связано с тем, что квалификация обучаемых является недостаточной.
Одним из способов решения вышеуказанных проблем является разработка и построение устройств ретрансляции спутникового сигнала в С-диапазоне без использования бортовых ретрансляционных комплексов (БРК), размещенных на искусственных спутниках Земли (ИСЗ).
БРК с прямой ретрансляцией, находящийся на спутниковом аппарате, обеспечивает прием и преобразование входных сигналов без их обработки. В общем виде его структурная схема, представлена на рисунке 1.
Рисунок 1 - Структурная схема БРК с прямой ретрансляцией сигналов на борту
Принцип работы типового БРК заключается в следующем:
Многостанционный сигнал принимаемый антенной на частоте /прм, после его селекции полосовым фильтром и усиления в малошумящем усилителе, сигнал поступает на смеситель, где с помощью сформированного сигнала гетеродина /гет формируется выходной сигнал с частотой /пер. В дальнейшем происходит его усиление до необходимого уровня для последующей передачи по тракту.
Преобразователь частоты будет являться одним из основных элементов ретранслятора связи.
Будет рассмотрено три варианта реализации устройства ретранслятора:
1. Используя уже готовые смесители частот гармонических сигналов, на базе лабораторных приборов.
Рисунок 2 - Структурная схема имитатора РС с использованием лабораторных приборов.
Пассивный смеситель имеет два входных порта и один выходной (рисунок 2): первый порт RF - по нему на вход смесителя поступает радиочастотный сигнал высокой частоты fRF, второй порт LO - для опорного сигнала с частотой fw, и третий порт IF - промежуточной частоты fIF, В случае подачи сигнала на соответствующие порты, а именно IF и LO , в этом случае выходным будет считаться RF, в таком случае смеситель осуществляется преобразование частоты вверх смесителем. В том случае когда сигнал подается на RF и LO, порт IF будет выходным, то есть смеситель осуществляет преобразование частоты вниз. Это и необходимо для реализации учебного устройства ретранслятора.
В качестве смесителя можно использовать понижающие преобразователи компании UMS -CHR3861-QEG.
CHR3861-QEG - это многофункциональное устройство, включающее в себя переходное устройство гетеродина, балансный преобразователь на полевых транзисторах и высокочастотное малошумящее устройство. Данный смеситель разработан для широкого спектра применений, в основном для коммерческих систем связи [3].
Устройство изготовлено на транзисторах с высокой подвижностью электронов. Стоимость преобразователя порядка 8000 руб.
Таблица 1
Основные характеристики CHR3861-QEG
Диапазон ВЧ (ГГц) 5.9-9.0
Диапазон частот гетеродина (ГГц) 3.0-12.5
Диапазон ПЧ (ГГц) 0-3.5
^реобр (дБ) 12
^ (дБ) 2.5
Подавление зеркального канала (дБн) 15
Uпит (В) 4
Максимальная входная мощность гетеродина (дБм) 10
Максимальная пиковая входная мощность ВЧ (дБм) 15
Внешний вид CHR3861-QEG представлен на рисунке 3.
3 G о 5 р
О О > 5 5
Рисунок 3 - Плата понижающего преобразователя
2. На основе твердотельных устройств, которые совмещают функции преобразования частоты и усиления.
Внешний вид преобразователей представлен на рисунке 4.
Рисунок 4 - Внешний вид преобразователей частоты
1.ТС5548 - это высокопроизводительный пассивный микроволновый смеситель с двойной балансировкой, который можно использовать для преобразования с повышением или с понижением частоты. Устройство имеет широкополосный дифференциальный порт ПЧ от 0 до 6 ГГц. Стоимость преобразователя порядка 21000 руб. [3]
3. С использованием компонентов станций спутниковой связи (ССС).
Для реализация данного решения требуется выполнение необходимых требований:
1) физическая возможность подключения на антенны ко входу блока генератора сдвига;
2) соответствие параметров оборудования, которое должно обеспечить прием сигнала от первой станции и дальнейшую его передачу в направление второй станции, энергетическим характеристикам сигнала.
Прием
V
Передача Передача
Рисунок 5 - Структурная схема ретранслятора сигнала на базе станции спутниковой связи.
Вывод
Проведя анализ возможных вариантов построения ретранслятора, основываясь на технических характеристиках приборов, их финансовой составляющей и требований необходимых для реализации этого устройства, наилучший способом практической реализации будет использование компонентов станций спутниковой связи. Такое исполнение является самым дешевым при наличии незанятых станций при организации связи. Создание ретранслятора на основе готовых смесителей будет являться наиболее подходящим, если нет возможности использовать техническую базу спутниковых станций. В этом случае финансовые затраты будут увеличены по сравнению с реализацией на технике. Самым экономически затратным вариантом будет использование твердотельных устройств. Список использованной литературы:
1. Системы и сети спутниковой связи: учебное пособие / [А.А. Илюхин, В.Г. Шестаков] - Орел: Академия ФСО Росии, 2009. - 309с.
2. Lib.tssonline [электронный ресурс] // LIB.TSSONLINE [сайт]. URL: https: // www.Lib.tssonline.ru/ articles2/sputnik. - Дата обращения: 28.02.2023.
3. Analog devices [электронный ресурс] // ANALOG DEVICES Products [сайт]. URL: https: // www.analog.com/products. - Дата обращения: 28.02.2023
© Бутин С.Ю., Шоколов А.А., Плахов А.В., 2023
УДК 681.518.5
Егорова Е.Г.
канд.тех.наук, доцент ФГБОУ ВО ПГУПС,
г.СПб, РФ
НЕЙРОСЕТЕВАЯ ДИАГНОСТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ Аннотация
В статье рассмотрены вопросы формирования двухуровневой нейросетевой диагностической модели в рамках системы диагностики технологического процесса на примере производства железорудного агломерата.
Ключевые слова
Диагностическая модель, нейронные сети, нарушения, агломерация
В последнее десятилетие возрос интерес к нейронным сетям, они используются в самых разных областях, где необходимо решать задачи классификации, прогнозирования либо распознавания, так как они применимы в большинстве ситуаций, если существует связь между переменными, но точный вид
