В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
Тогда было показано, что система спутникового непосредственного радиовещания на подвижные объекты (СНРВ-ПО) в дециметровом диапазоне волн, аналогичная американской Sirius ХМ Radio, слишком дорога для России и не окупается за срок жизни спутников в силу недостаточной платежеспособности населения.
Задача осложняется недоступностью по разным причинам участков спектра в L- и S-диапазонах, в которых можно было бы реализовать указанную систему. Международным регламентом радиосвязи для целей звукового вещания выделена полоса частот 1452—1492 МГц. Из выделенных 40 МГц для использования сегодня разрешены этим же Регламентом только 25 МГц, а именно полоса частот 1467—1492 МГц. Внутренняя российская таблица распределения частот еще больше ограничивает используемую полосу частот — до 1480-1492 МГц. Однако полоса 1467—1492 МГц сегодня уже используется спутниковой системой WORLDSPACE, которая обеспечивает почти глобальное покрытие с помощью трех геостационарных спутников. Повторное использование частот в системах СНРВ практически невозможно из-за слабой направленности приемных абонентских антенн, поэтому уже сегодня свободные частоты для такого рода систем отсутствуют.
В S-диапазоне, где также возможно применение слабонаправленных антенн, ситуация еще сложнее. Этот диапазон не выделен Регламентом радиосвязи для спутникового вещания в Районе 1, к которому относится Россия. Соответствующее выделение отсутствует также и в национальной таблице распределения частот. Выделение специальной полосы частот для российской негеостационарной системы СНРВ потребовало бы согласованного решения как в рамках конверсии радиочастотного спектра внутри страны, так и в рамках процедур Международного союза электросвязи.
За прошедшие четыре года никто не оспорил проведенные в [1] расчеты окупаемости и не привел иных данных, подтверждающих реализуемость в России системы СНРВ-ПО в дециметровом диапазоне волн. Тем не менее периодически высказываются предложения продолжить изучение радиочастотных аспектов проблемы с целью найти подходящий участок спектра в L- или S-диапазоне для создания такого рода системы.
В качестве альтернативы нами предлагается другой, значительно более экономичный путь организации спутникового непосредственного радиовещания, базирующийся на использовании доступного и хорошо освоенного Ku-диапазона. Покажем преимущества данного варианта на примере построения многофункционального космического аппарата (КА) среднего класса с 35—40 стволами на борту, который мог бы наряду с непосредственным радиовещанием оказывать услуги фиксированной и подвижной связи.
Среди всех высокоэллиптических орбит наибольший интерес представляют геосинхронные орбиты, период обращения по которым кратен звездным суткам, так что трасса КА относительно поверхности Земли остается неизменной. Из двух практически используемых сегодня в спутниковой связи геосинхронных эллиптических орбит — "Молния" с периодом обращения 12 ч и "Тундра" с периодом обращения 24 ч — следует, по нашему мнению, выбрать орбиту "Тундра", как обеспечивающую 15-летний срок активного существования КА. Этот фактор окажется решающим при оценке экономической окупаемости системы. Использовавшаяся ранее орбита типа "Молния" с периодом обращения 12 ч не обеспечивает срок активного существования 15 лет из-за пересечения космическим аппаратом радиационных поясов Земли во время прохождения орбиты вблизи точки перигея.
Траектория движения КА на орбите типа "Тундра" в проекции на поверхность Земли имеет вид восьмерки. Изменяя параметры орбиты, можно организовать такое движение КА, при котором каждый следующий аппарат входит в точку узла этой "восьмерки" в тот момент, когда предыдущий ее покидает, так что для земных станций обеспечивается непрерывность связи. Известно, что орбита с эксцентриситетом 0,27 обеспечивает прохождение спутником малой петли "восьмерки" за восемь часов, так что трехспутниковая орбитальная система предоставляет возможность организации круглосуточной связи.
При дальнейшем рассмотрении и построении зон обслуживания будем использовать орбиту с параметрами:
При выбранных параметрах верхняя петля "восьмерки" симметрична относительно долготы 100 град. в.д. (рис. 1), что соответствует примерно географической середине российской территории, откуда одинаково хорошо видны и западная, и восточная ее оконечности.
Примем скорость цифрового потока в вещательном стволе 7 Мбит/с, этого достаточно для передачи 100 звуковых программ высокого качества, или 70 звуковых программ и 3—4 программ низкоскоростного телевидения для небольших дисплеев, других низкоскоростных циркулярных сигналов. Расчет показывает, что для приема такого потока на антенну с размерами 0,2x0,2 м ЭИИМ ствола должна составлять порядка 52,5 дБВт, что при мощности бортового передатчика 100 Вт соответствует лучу с угловыми размерами 2,1x2,1 град. Примем далее, что наиболее населенная часть Российской Федерации покрывается шестью лучами 2,1x2,1 град., как показано на рис. 2.
К каждому лучу подключено по одному стволу ретранслятора с полосой пропускания 4,5 МГц, все шесть стволов размещены в полосе частот 54 МГц одного из стандартных стволов Кu-диапазона, как показано на рис. 3.
Нетрудно видеть, что по объему ствольного оборудования подсистема СНЗВ занимает примерно 1/6 часть полезной нагрузки. В первом приближении можно считать, что такова же и доля общей цены КА, приходящейся на подсистему. Полагая цену одного аппарата среднего класса равной 150 млн долл. США, получим для четырех аппаратов затраты на подсистему радиовещания 150 млн х 4 х 1/6 = 100 млн долл. Это в 15 раз меньше, чем стоимость космического сегмента американской системы Sirius Satellite Radio. Достичь окупаемости в данном случае значительно проще.
Ценой упрощения и удешевления бортового оборудования космических аппаратов является усложнение абонентской приемной установки. В Кu-диапазоне пространственная избирательность антенны значительно выше, чем в L- или S-диапазоне, поэтому даже антенна 0,2 м в фиксированном положении не обеспечит устойчивый прием сигнала со спутника при его движении по орбите во время восьмичасового сеанса, и тем более при изменениях положения самой антенны в процессе движения транспортного средства, на котором она установлена. Как показывает расчет, видимое с земли перемещение КА по орбите типа "Тундра" за время сеанса в зависимости от географического местоположения может достигать 8—10 град., столько же составляет ширина диаграммы направленности антенны размером 0,2 м по уровню половинной мощности.
При перемещении подвижного объекта (например, транспортного средства) в пространстве направление на спутник будет постоянно изменяться, и приемная антенна должна отслеживать эти изменения с достаточной точностью и достаточной скоростью.
На рынке имеется достаточное число моделей антенных систем для подвижных объектов с электромеханическим приводом [2, 3], обеспечивающих необходимые параметры слежения, однако такие системы дороги (от 30 тыс. долл. США) и не могут быть рекомендованы для массового использования. Актуальной задачей является разработка упрощенной системы, допускающей пониженную точность слежения, по возможности полностью электронной и приемлемой по цене для большинства потенциальных пользователей (автомобилистов, владельцев маломерных судов, других транспортных средств). В таблице приведены основные технические требования, которым должна удовлетворять такая антенная система.
Литература
Опубликовано: Журнал "Broadcasting. Телевидение и радиовещание" #4+5, 2013
Посещений: 11961
Автор
| |||
Автор
| |||
В рубрику "Оборудование и технологии" | К списку рубрик | К списку авторов | К списку публикаций
