Посвящение в радиоэлектронику
Шрифт:
Система «Экран» оказалась весьма эффективным средством телефикации Сибири и Крайнего Севера СССР. Но использование ее в других районах страны невозможно, так как привело бы к созданию недопустимо больших помех наземным телевизионным средствам соседних государств. В связи с этим потребовалось создать аналогичную по простоте спутниковую систему подачи программ телевизионного вещания на некоторые области Урала, Средней Азии и Дальнего Востока.
Такая система была разработана и в 1979 году введена в действие. Система «Москва» работает в диапазоне 4 ГГц (длина волны 7,5 см) с геостационарными спутниками серии «Горизонт». Бортовой передатчик мощностью 40 Вт в сочетании с высоконаправленной антенной создает достаточно высокую напряженность поля у поверхности Земли, а благодаря высокой направленности антенны ослабляются помехи на соседних с зоной обслуживания территориях. Для приема телевизионного
Система «Москва» позволяет передавать один канал изображения с высоким качеством и два канала звукового сопровождения. Для охвата всей территории страны в системе используется четыре геостационарных спутника «Горизонт», размещенные в разных точках. Чисто приемных пунктов системы уже превысило 300 и продолжает быстро увеличиваться. Высвободившиеся станции системы «Орбита» используют для приема второй Общесоюзной телевизионной программы, ретранслируемой спутниками «Молния» и «Горизонт».
Телевизионные сигналы на спутники-ретрансляторы подаются с наземного передающего пункта. Для спутника «Экран», например, наземный пункт, расположенный в Подмосковье, оборудован антенной диаметром 12 м и передатчиком мощностью 5 кВт. Передача на спутник ведется в диапазоне 6200 МГц методом частотной модуляции с девиацией частоты ±9 МГц. Наземный пункт связан радиорелейной линией с Общесоюзным телевизионным центром в Останкине.
Особый интерес представляет использование спутников для телефонной и телеграфной связи. Установлено, что объем информации, которую нужно передавать оперативно и с высокой достоверностью, возрастает примерно пропорционально квадрату объема промышленного производства. Число телефонных разговоров также катастрофически растет. Линии проводной связи давно уже не вмещают всей массы информации, на КВ ее тоже уже не передашь, остаются УКВ. Радиорелейные линии с ретрансляторами через каждые 30…50 км отчасти решают проблему, но тянуть радиорелейную линию до Владивостока очень дорого, а до Петропавловска-Камчатского — практически невозможно: надо огибать Охотское море по малонаселенным местам с первозданной природой и суровым климатом. Спутник связи ретранслирует передачу только один раз, и, пожалуйста, готова линия связи Москва — Петропавловск-Камчатский!
Внутрисоюзная система спутниковой связи обеспечивает магистральную связь между крупными промышленными, административными и культурными центрами, а также передачу центральных программ радиовещания и изображений газетных полос из Москвы в различные города и пункты страны. В системе используют те же спутники, что и для ретрансляции телевизионных программ: «Радуга», «Горизонт» и «Молния». Земная ость системы связи содержит базовые станции, оснащенные антеннами диаметром 25 м. Они расположены в районе Москвы и Комсомольска-на-Амуре. Через них организован «космический мост» емкостью 240 двусторонних телефонных каналов между западными и восточными районами страны. Телефонные сообщения передаются цифровыми методами с использованием импульсно-кодовой модуляции. Пропускная способность высокочастотного ствола спутникового ретранслятора составляет 40 Мбит/с, что соответствует примерно 600 телефонным каналам. Через один ствол может одновременно работать до 36 наземных станций. Большинство наземных периферийных станций организовано на базе приемных телевизионных станций системы «Орбита».
Некоторые земные станции связи работают через спутники «Горизонт» с использованием аппаратуры «Группа», обеспечивающей передачу в цифровой форме группы из восьми телефонных каналов со скоростью 512 кбит/с. При этом общее число групп, передаваемое в одном стволе, достигает 24, что соответствует пропускной способности ствола около 200 телефонных каналов. Спутник «Горизонт» позволяет работать одновременно в шести стволах.
Велики успехи нашей страны в области создания международных спутниковых систем связи. 15 ноября 1971 года представители девяти социалистических государств: Болгарии, Венгрии, ГДР, Кубы, Монголии, Польши, Румынии, Советского Союза и Чехословакии подписали соглашение о создании международной организации «Интерспутник». Она предназначена для удовлетворения потребности стран в обмене телевизионными и радиовещательными программами, телефонно-телеграфными сообщениями и другими видами информации с помощью системы космической связи. Впоследствии членами «Интерспутника» стали Социалистическая Республика Вьетнам, Народная Демократическая Республика Йемен и Демократическая Республика Афганистан.
Организация пока не имеет своих спутников. Она арендует на льготных условиях отдельные каналы и стволы спутников связи, принадлежащих Советскому Союзу. Земные же станции принадлежат построившим их странам. Первая за пределами СССР станция была сооружена на Кубе, вторая — в Чехословакии, под Прагой. Теперь такие станции имеют все страны, участвующие в соглашении.
В нашей стране сооружен Международный центр спутниковой связи «Дубна», предназначенный для работы в системах «Интерспутник» и «Интелсат» через геостационарные спутники Атлантического региона «Горизонт» и «Интелсат — IV А». Работа в системе «Интелсат» предполагает обмен телевизионными программами со странами Запада. Благодаря спутниковым системам налаживается телевизионный обмен в глобальном масштабе. Просмотр футбольного матча, состоявшегося, например, в Мексике, для москвичей стал обыденным явлением!
Как же видоизменялись и развивались спутники связи я странах Запада? Первый англо-американский спутник связи, запущенный в конце 50-х годов, «Эхо-1» был крайне прост. После вывода на орбиту крошечного неуправляемого спутника открывался клапан помещенного в нем баллончика со сжатым газом и надувалась пластиковая оболочка, покрытая тонким слоем алюминиевой пудры. Получался шар-отражатель диаметром 30 м. Никаких активных ретрансляторов на спутнике не было. Сигнал с Земли излучался мощными передатчиками с остронаправленными антеннами, и такими же огромными антеннами были оснащены сверхчувствительные приемники, охлаждаемые жидким азотом для уменьшения собственных тепловых шумов.
Спутник «Эхо-1» имел одно неоспоримое достоинство: пропускная способность его была неограниченна, ведь пассивному отражателю безразлично, сколько и каких сигналов от него отражается. Просуществовав на орбите недолгое время, легкая оболочка затормозилась даже в крайне разреженном газе верхней атмосферы и сгорела, войдя в более плотные слои.
С 1965 года страны Запада используют серию связных спутников «Интелсат», размещаемых на геостационарных орбитах над Тихим, Атлантическим и Индийским океанами. Спутники обслуживают систему глобальной связи между любыми двумя точками земной поверхности, за исключением полярных областей. Международный консорциум спутниковой связи «Интелсат». образованный в 1964 году, к 1972 году имел в эксплуатации 72 наземные станции, размещенные в 48 странах. А вот как примерно за те же годы изменялись параметры спутников. Первая цифра относится к спутнику «Интелсат-1», запущенному в 1965 году, а вторая — к спутнику четвертого поколения «Интелсат-4». Пропускная способность возросла с 240 телефонных каналов и одного телевизионного до 9000 телефонных и 12 телевизионных. Энерговооруженность спутника возросла с 46 Вт до полукиловатта, а срок активного существования увеличился с полутора до семи лет.
«Интелсат-4» представляет собой внушительное сооружение цилиндрической формы диаметром около 2,5 и высотой около 3 м. Масса его близка к полутора тоннам, включая заряд твердого топлива для собственного двигателя и 120-килограммовый запас гидразина для работы малых реактивных двигателей ориентации и коррекции орбиты. Для вывода в космос этого тяжелого спутника нужна мощная ракета-носитель «Атлас-Центавр». Но и она выводит его только на промежуточную эллиптическую орбиту с высотой в перигее 640 км и в апогее 35900 км. На конечную геостационарную орбиту спутник переходит с помощью собственного двигателя. Корпус спутника издали напоминает вращающийся зеркальный цилиндр. Вся цилиндрическая поверхность покрыта мозаикой из 45 000 солнечных элементов, каждый площадью около 2 см2. Может возникнуть вопрос: а почему солнечные элементы не расположены на плоских панелях, которые мы привыкли видеть на снимках многих КЛА? Дело в том, что «Интелсат» стабилизирован на орбите точно так же, как стабилизирован волчок, вертящийся на столе. Спутник вращается вокруг оси цилиндрического корпуса с частотой 1 об/с. Представьте, каково было бы там космонавтам! Но, по счастью, их на спутнике нет, а на работе аппаратуры вращение никак не отражается.
Ретрансляционная радиосистема спутника работает на прием в диапазоне частот 5932…6418 МГц, а на передачу — 3707…4193 МГц. Используемая ширина полосы ретранслируемых частот достигает 432 МГц. Поскольку сразу всю эту полосу передать трудно, система содержит двенадцать 750-канальных ретрансляторов, работающих в смежных частотных диапазонах с шириной полосы 36 МГц. Этой полосы как раз достаточно для передачи одного канала цветного телевидения. При телефонной связи для каждого канала отводится полоса частот 4 кГц. В телефонных каналах можно передавать и цифровую информацию.