1.2. Способы активной ретрансляции
В системах связи через ИСЗ спутники играют роль ретрансляционных станций. Их можно использовать в качестве активных, пассивных и квазипассивных ретрансляторов сигналов 1. Наибольшее распространение получили системы с активной ретрансляцией.
Активная ретрансляция. Системой активной ретрансляции, или системой с активным спутником, называется система радиосвязи с бортовым приёмопередающим оборудованием.
Система с активной ретрансляцией сигнала в зависимости от высоты орбиты и расстояния между корреспондентами может быть выполнена как система с мгновенной ретрансляцией (система в реальном масштабе времени) и как система с задержанной ретрансляцией. Рассмотрим схему связи, приведенную на рис.1.3.
Здесь А и Б – пункты, между которыми устанавливается связь. Прямые АА' и ББ' – касательные к поверхности Земли, в точках А и Б являются линиями горизонта этих пунктов. Из рисунка видно, что ИСЗ-1, движущийся по орбите MN, одновременно может наблюдаться в пунктах А и Б
Рис.1.3. Принципы осуществления радиосвязи через ИСЗ.
только на участке орбиты А'-Б'. При движении на этом участке электромагнитные волны, излучаемые антенной станции А в направлении ИСЗ-1, принимаются бортовой радиоаппаратурой спутника, а затем сразу же, после усиления, переизлучаются в сторону Земли и могут быть приняты в пункте Б. Это система с мгновенной ретрансляцией.
К достоинствам таких систем относятся: 1) высокий уровень сигнала на входе приёмника земной станции; 2) большая пропускная способность; 3) относительная простота оборудования ЗС и на борту; 4) спутник на высоких орбитах охватывает значительную территорию; 5) возможность обмена информацией в реальном масштабе времени 2.
Недостатки таких систем вытекают из их достоинств, например, высокие орбиты спутников подразумевают: 1) большие мощности передатчиков; 2) громоздкие антенны; 3) сложные системы наведения антенн земных станций; 4) дорогой запуск спутника и существенные ограничения на его массу. Наличие на борту энергоёмкого оборудования требует автономного источника питания большой мощности, который является одним из самых ненадёжных элементов оборудования с ограниченным сроком службы.
Рассмотрим случай движения спутника ИСЗ-2 по орбите mn (рис.1.3) с настолько малой высотой, что он не может одновременно наблюдаться из пунктов А и Б (высота орбиты ниже точки пересечения линий горизонта АА' и ББ'). Очевидно, что сигнал, поступающий к спутнику ИСЗ-2, не может быть сразу передан корреспонденту Б. В этом случае система радиосвязи выполняется следующим образом: спутник, пролетая над корреспондентом А, принимает сообщения, которые после предварительного усиления записываются в бортовую аппаратуру памяти. Над пунктом Б на спутнике включается бортовой передатчик и передается информация, полученная спутником от корреспондента А. Включение передатчика может осуществляться подачей специального командного сигнала, излучаемого корреспондентом Б в момент появления спутника ИСЗ-2 в зоне видимости, или бортовым программным устройством, учитывающим скорость движения спутника по орбите, ее высоту и расстояние между корреспондентами.
Спутник ИСЗ-2 с аппаратурой памяти на борту называется спутником-курьером, а система радиосвязи, использующая такие спутники – системой связи с памятью или системой связи с задержанной ретрансляцией.
Достоинствами этих систем являются: 1) использование низких орбит, что удешевляет запуск спутников и позволяет работать с малыми мощностями передатчиков ЗС и ретранслятора; 2) возможность осуществления селективной связи с определёнными географическими зонами; 3) неограниченная дальность связи. Недостатками являются: 1) малая пропускная способность; 2) сложность оборудования; 3) невозможность обмена информацией в реальном масштабе времени.