3.10 Бортовые ретрансляторы
Выполняются в виде двух конструктивных вариантов:
Классический - в виде герметизированного отсека с газовой средой, в котором располагаются электронные блоки, антенны крепятся снаружи и раскрываются после вывода ИСЗ на орбиту по командам с Земли. Достоинство - постоянный температурный режим, защита от космических излучений. Недостатки - масса, сложность конструкции, при метеоритном поражении разгерметизация и отказ аппаратуры.
В виде платформ из труб, по которым циркулирует специальная жидкость (для выравнивания температурных перепадов). Антенны располагаются на стороне, обращенной к Земле, электронные блоки - на противоположной. Антенны также раскрываются после выхода на орбиту. Конструкция ИСЗ проще, но влияют космические излучения, микрометоды, электризация поверхности и собственная атмосфера ИСЗ. Собственная атмосфера возникает из-за эффектов потерь массы с негерметизированных поверхностей за счет выделения газов, испарения, утечек газа из герметизированных отсеков, выхлопов ракетных двигателей коррекции орбиты и т.п. Наличие ионизированной атмосферы может привести к пробоям в высоковольтных цепях выходных каскадов датчиков СВЧ.
В качестве источников электропитания используются панели солнечных элементов, во время нахождения ИСЗ в тени Земли - аккумуляторы, работающие в буферном режиме. Перспективными являются бортовые ядерные реакторы. У нас разработаны безопасные и экологически чистые, за рубежом - нет.
Все БР можно разделить на три типа:
- гетеродинного
- с однократным преобразованием частоты
- с демодуляцией радиосигналов
1. БР гетеродинного типа - широко распространена на практике. Структурная схема одного ствола имеет вид:
Выходной УСВЧ сообщается обычно на ЛБВ, ретрансляторы, как правило, являются многоствольными. Например, БР ИСЗ «Радуга» имеет шесть стволов. В случае применения общей приемно-передающей антенны тракты приема и передачи развязываются с помощью поляризационного селектора и полосовых фильтров. Этот тип БР используется в спутниках «Молния-3», «Радуга», «Горизонт» (6ГГц на участке «вверх», 4 ГГц на участке «вниз») и ИСЗ «Экран» (6 ГГц - «вверх», 700 МГц «вниз» ).
2. БР с однократным преобразованием частоты
Структурная схема одного ствола
Ретрансляторы находят все большее применение. К этому типу относятся БР «Интелсат IV» и другие современные многоствольные ретрансляторы.
Fnep = Fnp.+ Fсдв., если
Fпр = 6 ГГц, Fпер = 4 ГГц , то частота сдвига Fсдв = 2 ГГц.
3. БР с демодуляцией сигналов на борту
Применяются в следующих случаях:
если необходимо выделить и переформировать на борту многоканальные сообщения перед их отправлением к ЗС;
если целесообразно изменить способ или глубину модуляции на линии «Вниз» по сравнению с линией «вверх»;
осуществить в БР регистрацию передаваемых с ЗС цифровых сигналов. Структурная схема многоствольного БР
Особенность и недостаток таких БР в том, что после запуска спутника невозможно изменить вид модуляции ретранслируемых сигналов.
Антенны ИСЗ делятся на одно - многолучевые. В зависимости от диапазона однолучевые антенны выполняются либо в виде больших парабол (ИСЗ «Горизонт»), либо синфазных антенных решеток с большим количеством облучателей ( ИСЗ «Экран» - 100 спиральных облучателей).
Многолучевые антенны могут быть отражательного типа с несколькими облучателями, линзовые, ФАР и др. В БР с многолучевыми антеннами может производится коммутация сигналов как при МДВР, так и при МДЧР. Применение переключения позволяет сочетать преимущества МДВР и достоинства узконаправленных антенн. Принцип БР с коммутацией