Организация связи в мп



Скачать 57.01 Kb.
Дата25.04.2016
Размер57.01 Kb.
Организация связи в МП

Система связи должна обеспечить надежную, достаточно информативную связь между Землей и эскадрой МК, между МК на всех этапах полета. Предлагается следующая схема организации связи.

1. Приемо-передачу информации по радиолинии эскадра МК - Солнечная система ведет станция связи на гелиоцентрической орбите - Станция межзвездной связи (СМС).

2. На втором конце этой линии находится базовый МК (БМК), который обеспечивает связь с СМС и ретрансляцию полученных данной информации на другие МК.

3. Обеспечивается радиосвязь по линии МК-МК.

4. Для повышения безопасности полета обеспечивается возможность создания линии "МК (любой) - СМС" с небольшой скоростью передачи информации.

5. Радиолиния "СМС - Земля" здесь не рассматривается из-за сравнительной простоты ее создания.

Схема организации радиосвязи представлена на рис.1




А. Радиолиния "СМС-БМК-СМС"

B. Радиолиния "БМК-МК"

C. Радиолиния " МК-МК"

D. Радиолиния "МК-СМС-МК"

E. Радиолиния "СМС-Земля-СМС"
Будем считать, что радиолинии A, B и C должны обеспечивать информативность 108 бит/с (5 TV каналов в реальном масштабе времени), а радиолиния D 106 бит/с (5 каналов речевой связи).
Теоретическая часть
1. Выбор частоты приема-передачи.

Поскольку важно показать принципиальную осуществимость развитой системы связи, помехи, связанные с работой систем корабля здесь не учитываются.

Эквивалентная температура принципиально неустранимых помех может быть представлена в виде [1]:
TN = Tn + Tt + Tq (1)
где:

Tn - температура, обусловленная синхротронным космическим излучением,

Tt - -"- тепловым излучением,

Tq = h ν /k- -"- квантовыми флуктуациями. (2)

В диске нашей Галактики [1] (±50° по долготе)


TN = 2*1017 ν-2,9 + 1019 ν-2 +4,8*10-11 ν (3)

В [1] и в ряде других работ указывается, что оптимальная длина волны линий межзвездной связи λ = 10-1 м, что соответствует частоте ν = 3*109 Гц. Эта частота и выбирается рабочей. В этом случае:


TN =0,657 + 1,111 + 0,144 ≈ 2° K (4)
В дальнейшем для надежности будем считать TN = 10° K.

Итак, принимаем:



λ = 10-1 м, TN = 10° K.
2. Выбор α и определение эффективной полосы передатчика (Δν).

α = Fν Az/k TN (5)

где Fν - поток излучения в единичном интервале частот в точке приема.



Az - поток излучения в единичном интервале частот в точке приема.

Для того, чтобы обеспечить надежный прием выбираем α = 127 [2]. Вообще говоря, надежный прием обеспечивает α > 1.

Скорость приема передачи определяется следующим соотношением [1], [2]:
RΔν log2 (1+ α) (6)
или (в нашем случае):
Δν = R/? (7)
3. Определение параметров антенны.

a) антенна СМС R = 104 м, A1 = 3,14*108 м2 .

b) приемо-передающая антенна БМК R = 102 м, A2 = 3,14*104 м2 .

c) всенаправленная передающая антенна БМК:

(не понятно)

d) Антенна радиолинии "МК-МК" и радиолинии "D":


R = 10 м, A1 = 3,14*102 м2
Считается, что эффективная площадь параболических антенн близка к их геометрической.

Реальность создания таких антенн подтверждается в [3].


4. Требования к точности наведения параболических антенн.

Ширина луча для параболических антенн круглого сечения определяется из выражения:


sin(φ) = 1,26 λ/D
Определим требуемую точность наведения для:

a) антенна СМС


φ = arc sin (1,26*10-1/2*104) = 6*10-6 рад (9)

φ ≈ 1,2"
b) антенна БМК
φ = arc sin (1,26*10-1/2*102) ≈ 6,3*10-4 рад ≈ 2,15 (10)
c) антенна МК
φ = arc sin (1,26*10-1/2*10) ≈ 0,36° (11)
То есть сложную задачу будет представлять только наведения СМС.
5. Мощность передатчика.

Мощность передатчика определяется [1] как:


Pп = (α λ2 r2 Δν k TN)/(A1*A2) (12)
где r - расстояние передачи.
Для сравнения проведем расчет по формуле:
Pп = (K/1020)( r/λ)2(λ /Dп)2(λ /Dпр)2 (13)
для радиолинии А.

В этой формулу сильно занижены возможности приема (Н-р, TN принимается в 290°K)

Расчетная часть

Принятые и рассчитанные параметры радиолиний сведены в Табл.1.


Табл.1.

Радиолиния

r

R

Aп

Aпр

Δν

Pп




м

бит/с

м2

м2

Гц

Вт

"A"

4*1016

108

3,14*108

3,14*104

1,43*1011

4,1*105

"B"

109

108

?

3,14*102

1,43*107

1,0*104

"C"

109

108

3,14*102

3,14*102

1,43*107

250

"D"

4*1016

106

3,14*102

3,14*108

1,43*105

4100

Отсюда следует, что БМК должен быть оснащен передатчиком с потребляемой энергией примерно 1 МВт, а МК - 20 кВт.

Пользуясь материалом [3] можно ориентировочно оценить вес антенной системы:

a) Антенна СМС 100 тыс. тонн.

b) Большая антенна БМК 10 тонн .

c) Антенна МК 0,1 тонны.

При получении данных о весе приемо-передающей аппаратуры размеры антенн могут быть увеличены с целью минимизации общего веса системы связи.

Мощность радиопередатчика радиолинии "А" по формуле (13):



Pп = 5,5*107 Вт.
Выводы.

1. С небольшими запасами массы и энергии можно обеспечить достаточно высокоинформативную связь в МП.

2. Следует сравнить реальные системы дальней связи с описанной с целью подтверждения правильности выбранных параметров.

3. Дальнейшее направление работы в этой области - рассмотрение всей системы связи (масса передатчиков, приемников и т.п.) и учет влияния помех от работы КС.


Литература

1. "Передача информации внеземным цивилизациям" Кардашев М.С. в кН. "Внеземные цивилизации". Труды совещания 20-23.05.64 г., Ереван, 1965.

2. "Введение в астронавтику", т.2. Руппе, Москва,1971.

3. "За горизонт Вселенной" Р.Скворень "Наука и жизнь", 1978.



(см. приложение.)


База данных защищена авторским правом ©bezogr.ru 2016
обратиться к администрации

    Главная страница