ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Проблемы радиоуправления (В. X. Пиккеринг) из "Космическая техника " Если рассмотрим поочередно каждую из величин, входящих в выражение (20.1), можно наметить те улучшения, которые могут и должны быть внесены в систему. [c.624] В первую очередь следует рассмотреть коэффициент направленности О бортовой антенны. Этот коэффициент показывает степень концентрации энергии антенной в заданном направлении по сравнению со всенаправленным излучением. Величина этого коэффициента на практике ограничивается двумя факторами. С одной стороны, ширина луча антенны должна быть достаточно большой для того, чтобы возможные ошибки в ]ориентации антенны и в относительном расположении передатчика и приемника не приводили к непопаданию сигнала в приемную антенну. Разумеется, этого можно достигнуть, используя ненаправленную антенну, однако в этом случае существенно уменьшится коэффициент . С другой стороны, для применения антенн с высоким коэффициентом направленности и, следовательно, узким лучом потребуется изучение проблем наведения и использование более или менее сложных методов и техники слежения. [c.624] Рассмотрим теперь наземную антенну. На рис. 20.3 показана типичная спиральная антенна с круговой поляризацией, подобная тем, какие сейчас используются в системах телеметрии. Эта антенна имеет ширину луча около 30° и эффективную площадь примерно 50 фут . Очевидно, что для приема слабых сигналов из космоса должны использоваться антенны со значительно большими физическими размерами и эффективной площадью. К счастью, благодаря развитию радиоастрономии, в настоящее время уже накоплен значительный опыт работы с большими антеннами. На рис. 20.4 показан 40-футовый параболический рефлектор с облучателем, который использовался Национальным бюро стандартов в экспериментах по распространению радиоволн. В настоящее время на испытательном ракетном центре Военно-воздушных сил во Флориде для приема слабых сигналов от системы телеметрии начинают применяться антенны с диаметром отражателя 60 футов. [c.625] На рис. 20.5 и 20.6 показана еще большая антенна радиотелескопа в Манчестере (Англия). Она имеет в диаметре 250 футов и поддерживается опорами высотой в 180 футов. [c.625] В космическом веке антенны такого типа будут украшать ландшафты всего мира. [c.625] Для рассмотренной телеметрической системы выберем антенну диаметром 140 футов, которая при длине волны /4 фута имеет ширину луча приблизительно 0°,1. Коэффициент направленности ее будет около 2,5 миллиона, а эффективная площадь около 10 ООО фут . Такая антенна вполне реальна и в настоящее время уже проектируется в Национальной радиоастрономической обсерватории в Западной Виргинии. [c.626] В эксперименте для моделирования внешнего сигнала были использованы местные генераторы в приемнике. Соответствующие комбинации их сигналов позволяют воспроизвести все особенности, которые, как полагают, будут свойственны принимаемому сигналу. Изменения параметров этой модели подчиняются тем же ограничениям, которые, согласно нашему уровню знаний, имеют место и в реальных принимаемых сигналах. [c.626] Такие приемники обычно имеют местные генераторы, корреляционные детекторы или балансные модуляторы для сравнения линейного и нелинейного детектирования и многоконтурную обратную связь для коррекции модели. [c.628] В системе Микролок при частотной модуляции несущей (система ЧМ-ЧМ) сигнал формируется и ограничивается так, что несущая частота всегда уверенно принимается. Генератор в наземном приемнике синхронизирован по фазе с несущей частотой сигнала при помощи очень узкополосной системы фазоподстройки. [c.628] Этот местный генератор затем используется в качестве когерентного детектора различных гармоник сигналов системы телеметрии. Ряд генераторов звуковых частот, соответствующих различным гармоникам входного сигнала, оказываются фазосинхронизированными с ними. [c.628] При использовании системы Микролок возникает одна проблема, заслуживающая внимания. Проблема состоит в том, что для надежного слежения за любыми флуктуациями несущей частоты по сравнению с частотой местного генератора в приемнике полоса частот, используемая в цепи фазовой синхронизации, должна быть достаточно широкой. Эти флуктуации могут быть вызваны нестабильностью работы задающих генераторов на борту космического корабля или наземных генераторов, а также наличием допплеровского сдвига частот вследствие относительного движения двух генераторов. [c.628] Если полоса частот цепи фазовой синхронизации сделана очень узкой, то необходимо иметь максимум информации о характере движения космического корабля, а также использовать наиболее стабильные генераторы в наземной и бортовой аппаратуре. В настоящее время ограничивающим фактором является существующая степень стабильности генераторов. [c.628] Проблема поиска при применении узконаправленной приемной антенны уже упоминалась. Ниже кратко обсуждаются более общие проблемы поиска, возникающие при попытках использовать максимально чувствительные приемные системы. Очевидно, что при использовании узконаправленных антенн и незнании ориентировочного местоположения космического корабля поиски должны проводиться во всех направлениях. Больше того, антенна должна оставаться направленной в определенную сторону в течение времени, необходимого для того, чтобы выяснить, находится там корабль или нет. Очевидно также, что нри использовании узкополосного приемника для обнаружения искомого сигнала необходимо настраивать приемник на все возможные частоты, оставаясь на каждой из них достаточное время. Полное время поиска будет определяться произведением времени обнаружения источника в одном направлении на число испытываемых направлений. [c.628] Вообще говоря, знание таких характеристик сигнала, как направление его прихода, частота, форма и т. д., позволяющих отличить полезный сигнал от посторонних сигналов и шума, приводит к уменьшению числа измерений многомерного пространства сигналов, которое должно быть просмотрено при поиске. [c.628] необходимое для просмотра одного элемента этого пространства, определяется шириной полосы пропускания приемника и приблизительно обратно пропорционально ширине этой полосы. При очень слабом сигнале, очень узкой полосе пропускания, очень узком луче антенны и высокочувствительном приемнике время, необходимое для поиска, может ока- заться неприемлемо большим. [c.628] В качестве иллюстрации предположим, что требуется просмотреть пространственный угол 30° X X 30° в диапазоне частот 100 кгц при помощи антенны с шириной луча 0°,1 и приемника с полосой пропускания 400 гц. Объем исследуемой области определится числом 30° X 30° X 100 ООО гц, а размер ячейки — числом 0°,1 X X 0°,1 X 0°,1 X 400 гц. Продолжительность обследования ячейки примерно равна 1/400 сек. [c.629] При этих данных время, необходимое для исследования заданного района, будет равно примерно 50 ООО сек, т.е. более 10 часов. Такое время, конечно, чересчур велико для подобного рода экспериментов. [c.629] Если столь малый уровень шумов действительно будет достигнут, очень важной проблемой станет устранение влияния индустриальных, атмосферных и космических шумов. Потребуется иметь на Земле такие области, где уровень шумов был бы очень низким. Необходимо будет экранировать антенные системы от наземных шумов и делать коэффициент направленности крайне высоким. Наконец, для того, чтобы избежать попадания космического шума в антенну, придется выбирать определенные рабочие частоты и специальную траекторию движения космического корабля. [c.632] ЛЯЯ ЭТИ величины, находим, что требуемая мощность передатчика равна не 1 миллиарду ватт, как раньше, а всего лишь 1/10 вт. Это значение даже меньше того, какое необходимо для других нужд, поэтому можно увеличить мощность до 1 вт или до 10 вт, что обеспечит большую надежность связи. На частоте 4300 Мгц общий коэффициент полезного действия передатчика лежит в пределах от 10% до 20%, поэтому при мощности в антенне 1 вт необходимо иметь по меньшей мере 5-ваттный источник питания. Для работы системы в течение недели необходимо 140 ватт-часов энергии. Вес серебряно-цинковых аккумуляторов такой емкости составит около 20 фунтов. [c.633] Вернуться к основной статье