Метод підвищення пропускної спроможності радіоканалу управління космічними апаратами систем супутникового зв'язку

Abstract

UA: Дисертаційна робота присвячена розробці методу підвищення пропускної спроможності радіоканалу управління космічними апаратами (КА) для низькоорбітальних угрупувань з метою побудови понадвисокочастотних (ПВЧ) і крайньовисокочастотних (КВЧ) радіотехничних систем (РТС) наземного комплексу управління (НКУ) при реалізації однопунктної технології побудови. У дисертації розроблено спосіб підвищення пропускної спроможності ПВЧ і КВЧ РТС на основі алгоритму адаптивного прийому сантиметрового і міліметрового діапазонів довжин хвиль. У роботі запропонован пристрій наведення антен систем наземних РТС НКУ, що забезпечує підвищення точності наведення і супроводу без істотного збільшення енергетичних витрат в радіоканалі. Враховуючи особливості побудови наземного сегмента управління, автор розробив методику оцінки пропускної спроможності НКУ однопунктної технології.

RU: Работа посвящена разработке метода повышения пропускной способности радиоканала управления космическими аппаратами (КА) для низкоорбитальных группировок, поэтому целью диссертации является разработка метода повышения пропускной способности радиоканала управления космическими аппаратами при реализации однопунктной технологии построения наземного комплекса управления (НКУ), что достигается путем адаптивного приема радиосигналов и разработкой устройства наведения антенн в нелинейных сверхвысокочастотных (СВЧ) и крайневысокочастотных (КВЧ) радиотехнических системах (РТС). Проведен анализ существующих реализаций НКУ, определены основные достоинства и недостатки многопунктной и однопунктной технологий построения. Исследованы особенности влияния среды распространения радиоволн на пропускную способность РТС. Разработана классификация основных радиофизических эффектов в атмосферном слое Земли по степени влияния на сверхскоростную передачу информации по радиоканалам. На основе анализа антенно-фидерных трактов РТС был сделан вывод о том, что основным источником тепловых шумов, ограничивающих чувствительность приемных устройств, являются шумы антенных систем. Проведен анализ особенностей проявления нелинейных искажений в приемных устройствах многокаскадных РТС. Определены условия согласования динамического диапазона антенно-приемных устройств РТС с динамическим диапазоном входных воздействий. Проведена оценка применимости известных способов повышения пропускной способности РТС управления КА. В ходе работы были получены зависимости шумовой температуры параболических антенн от угла места, которые позволили сделать вывод об оптимальности использования СВЧ и КВЧ диапазонов длин волн по уровню шумовой температуры. Используя усовершенствованный в диссертации математический аппарат анализа нелинейных радиоустройств на основе функциональных рядов Вольтерра, исследованы граничные условия устойчивости нелинейных антенно-приемных устройств РТС при наличии на трассе распространения радиоволн частотно-селективных замираний (ЧСЗ). В связи с этим, в диссертации предложен метод, который в себя включает: - способ повышения пропускной способности СВЧ и КВЧ РТС на основе алгоритма адаптивного приема радиосигналов сантиметрового и миллиметрового диапазонов длин волн. Данный способ учитывает влияние ЧСЗ на качество приема и обработки радиосигналов. По величине фазовых искажений  этот способ обеспечивает адаптивный переход к более оптимальной схеме наведения антенного устройства и оптимальному режиму обработки сигнала. Уточнено значение   60, при котором осуществляется переход от когерентного приема к автокорреляционному приему радиосигналов в нестационарных каналах передачи информации; - устройство наведения антенн СВЧ и КВЧ РТС НКУ, обеспечивающее повышение точности наведения и сопровождения без существенного увеличения энергетических затрат в радиоканале; - методику оценки пропускной способности НКУ, которая учитывает особенности построения наземного сегмента управления КА при реализации однопунктной технологии. На основе выполненных исследований были разработаны рекомендации по синтезу наземной РТС и реализации технических решений ее построения. Теоретические исследования были подтверждены проведенным экспериментом. На основе разработанного научно-методического аппарата, учитывающего искажения сигналов в антенно-приемном тракте вызванные нелинейными инерционными процессами, может быть повышена пропускная способность радиоканала управления низкоорбитальными космическими аппаратами систем спутниковой связи и определены пути совершенствования РТС наземного автоматизированного комплекса управления КА при реализации однопунктного построения НКУ. Результаты диссертационной работы представляется целесообразным применить при разработке и модернизации радиотехнических систем наземного комплекса управления космических аппаратов спутниковой связи.

EN: Thesis work sacred to rising method of carrying capacity management radio channel ability by cosmic vehicles (CV) for low orbit grouping by way construction of radiotechnical systems (RS) of ground management (GM) complex attached to realization monopunktial construction technology. In the dissertation is worked up a rise method of carrying capacity of microwave (MV) and highly microwaves (HMV) RS on algorithm base of adaptive taking centimetric and millimetric waves lengths ranges. In the work is offered an induction scheme of aerial systems of ground RS GM providing the lowering of power induction device expenditures for account of induction exactness rise. Taking into account the construction peculiarities of ground management segment author worked up estimation methods of carrying ability GM monopunktial technology.