Новости PCB - Современное состояние глобальных спутниковых систем

Спутниковая система состоит из трех основных компонентов, включая спутник, приемник и передатчик. Спутники все чаще используются для управления рисками стихийных бедствий, прогнозирования погоды, дистанционного зондирования, географического позиционирования и навигации.

Материалы для спутниковых печатных плат: Керамические печатные платы, углеводородные печатные платы, термореактивные полимерные композиционные материалы, разработанные Rogers PCB и Isola PCB, Inc. Производитель печатных плат Audemars Piguet может разрабатывать высоконадежные спутниковые печатные платы.

Спутниковая система

Система спутниковой связи на самом деле является разновидностью микроволновой связи, которая использует спутники в качестве ретрансляционных станций для передачи микроволновых сигналов и связи между несколькими наземными станциями. Основная цель спутниковой связи - обеспечить "бесперебойное" покрытие местности. Поскольку спутники работают на орбитах протяженностью в сотни, тысячи или даже десятки тысяч километров, радиус их действия намного больше, чем у обычных систем мобильной связи. Однако для спутниковой связи требуется наземное оборудование с высокой мощностью передачи, что затрудняет ее популяризацию и использование.

Система спутниковой связи состоит из трех частей: спутниковой, наземной и клиентской. Спутник выполняет функцию ретрансляционной станции в воздухе, усиливая электромагнитные волны, излучаемые наземной станцией, и передавая их обратно на другую наземную станцию. Корпус спутника состоит из двух подсистем: бортового оборудования и корпуса спутника. Наземная станция является интерфейсом между спутниковой системой и наземной сетью общего пользования. Наземные пользователи также могут входить в спутниковую систему и выходить из нее через наземную станцию для установления соединения. Наземная станция также включает в себя наземный центр спутникового управления, а также его станции слежения, телеметрии и команды. Клиент ссылается на различные пользовательские терминалы.

В микроволновом диапазоне частот ширина рабочей полосы частот всего спутника связи составляет около 500 МГц. Для облегчения усиления и передачи и уменьшения модуляционных помех на спутнике обычно устанавливается несколько транспондеров. Каждому ретранслятору присвоен определенный диапазон рабочих частот. В настоящее время в спутниковой связи в основном используется технология множественного доступа с частотным разделением частот, при которой разные наземные станции занимают разные частоты и используют разные несущие. Больше подходит для двухточечной связи с высокой пропускной способностью. В последние годы технология множественного доступа с временным разделением также широко применяется в спутниковой связи, где несколько земных станций занимают одну и ту же полосу частот, но разные временные интервалы. По сравнению с конвейерами множественного доступа с частотным разделением, технология множественного доступа с временным разделением не создает интермодуляционных помех, не требует повышающего и понижающего преобразования для разделения сигналов от различных наземных станций, подходит для цифровой связи и может распределять полосу пропускания в соответствии с изменениями объема бизнеса, значительно увеличивая фактическую пропускную способность. Другим типом технологии множественного доступа является множественный доступ с кодовым разделением (CDMA), при котором разные земные станции используют одну и ту же частоту и время, но используют разные случайные коды для кодирования информации, чтобы различать разные адреса. CDMA использует технологию связи с расширенным спектром, которая обладает такими преимуществами, как высокая защита от помех, хорошая конфиденциальность передачи данных и гибкое планирование ресурсов передачи. Она больше подходит для систем с небольшой пропускной способностью, широким распределением и определенными требованиями к конфиденциальности.

В зависимости от рабочей орбиты спутниковые системы связи обычно делятся на следующие три категории

1. Низкоорбитальные спутниковые системы связи (НОО)

На расстоянии 500-2000 км от земли задержка передачи и энергопотребление относительно невелики, но зона покрытия каждой звезды также относительно невелика. Типичной системой является система Iridium от Motorola. Низкоорбитальная спутниковая система связи может поддерживать множество каналов связи благодаря низкой орбите спутника и небольшой задержке распространения сигнала; потери соединения невелики, что позволяет снизить требования к спутникам и пользовательским терминалам. Можно использовать микро-/малые спутники и портативные пользовательские терминалы. Однако низкоорбитальные спутниковые системы также имеют значительные преимущества: из-за их низкой орбиты каждый спутник имеет относительно небольшую зону покрытия, и для формирования глобальной системы требуются десятки спутников. Например, система Iridium имеет 66 спутников, Globalstar - 48, а Teledisc - 288. Между тем, из-за высокой скорости перемещения низкоорбитальных спутников для одного пользователя время, необходимое для того, чтобы спутник поднялся над горизонтом и снова скрылся за ним, относительно невелико, что приводит к частому переключению между спутниками или операторами связи. Таким образом, состав системы и управление низкоорбитальной системой являются сложными, сопряженными с высокими технологическими рисками и относительно высокими затратами на строительство.

2. Система спутниковой связи на средней околоземной орбите (MEO)

На расстоянии 2000-20000 км от земли задержка передачи больше, чем у низкоорбитальных спутников, но зона покрытия также больше. Типичной системой является Международная морская спутниковая система. Систему спутниковой связи на средней орбите можно назвать компромиссом между синхронной спутниковой системой и низкоорбитальной спутниковой системой. Спутниковая система на средней орбите сочетает в себе преимущества обеих схем, в то же время в определенной степени преодолевая недостатки обеих схем. Потери связи и задержки распространения у спутников на средней орбите относительно невелики, и все еще можно использовать простые небольшие спутники. Если как среднеорбитальные, так и низкоорбитальные спутниковые системы используют межзвездную связь, то при общении пользователей на больших расстояниях задержка передачи информации в системе средней орбиты через подсеть спутниковой межзвездной связи будет ниже, чем в низкоорбитальной системе. Более того, поскольку его орбита намного выше, чем у низкоорбитальных спутниковых систем, каждый спутник может охватывать гораздо больший радиус действия. Когда высота орбиты составляет 10000 км, каждый спутник может покрыть 23,5% поверхности Земли, поэтому для покрытия всего мира требуется всего несколько спутников. При наличии более десяти спутников это может обеспечить двойное покрытие большинства районов мира, что позволяет использовать разнесенный прием для повышения надежности системы, а затраты на систему ниже, чем на низкоорбитальные системы. Таким образом, в определенном смысле система на средней орбите может быть превосходным решением для создания глобальной или региональной спутниковой системы мобильной связи. Конечно, если наземным терминалам требуются услуги широкополосной связи, то для систем на средней орбите возникнут определенные трудности, а эффективность использования низкоорбитальных спутниковых систем в качестве высокоскоростных мультимедийных спутниковых систем связи выше, чем у спутниковых систем на средней орбите.

3. Система спутниковой связи на высокой околоземной орбите (GEO)

на высоте 35 800 км над землей, на синхронной геостационарной орбите. Теоретически, глобальный охват может быть обеспечен с помощью трех высокоорбитальных спутников. Технология традиционных систем спутниковой связи на синхронной орбите является наиболее совершенной. С тех пор как синхронные спутники стали использоваться для предоставления услуг связи, использование синхронных спутников для создания глобальных систем спутниковой связи стало традиционным способом создания систем спутниковой связи. Однако синхронные спутники сталкиваются с непреодолимым препятствием в виде длительных задержек распространения и значительных потерь соединения, что серьезно влияет на их применение в определенных областях связи, особенно в спутниковой мобильной связи. Во-первых, синхронные спутники имеют высокие орбиты и высокие потери соединения, что требует высокой производительности от приемных устройств пользовательских терминалов. Эта система с трудом поддерживает прямую связь между портативными устройствами через спутники или требует использования спутниковых антенн (L-диапазона) с разрешением 12 м или более, что предъявляет высокие требования к полезной нагрузке спутниковой связи и не способствует использованию технологии малых спутников в мобильной связи. Во-вторых, из-за большого расстояния соединения и большой задержки распространения сигнала задержка распространения одного перехода может достигать нескольких сотен миллисекунд. Кроме того, время обработки речевых кодеров и других устройств еще больше увеличит задержку при однократном переходе. Когда мобильные пользователи подключаются к двухканальной связи через спутники, задержка может достигать нескольких секунд, что невыносимо для пользователей, особенно для пользователей голосовой связи. Чтобы избежать такой двойной передачи данных, необходимо использовать бортовую обработку, позволяющую спутнику выполнять функцию переключения, но это неизбежно приведет к усложнению спутника, не только увеличит стоимость системы, но и повлечет за собой определенные технологические риски.

В настоящее время существует четыре основные спутниковые навигационные системы, которые широко используются многими людьми

1. Глобальная система позиционирования (GPS) в Соединенных Штатах

Первое, о чем следует упомянуть, - это, безусловно, система GPS, которая была разработана Соединенными Штатами в 1970-х годах, заняла 20 лет и обошлась в 20 миллиардов долларов и была полностью завершена в 1994 году. Это система спутниковой навигации и позиционирования нового поколения с комплексными функциями трехмерной навигации и позиционирования в режиме реального времени на море, суше и в воздухе.

В настоящее время он широко используется. Раньше он использовался в Китае в течение значительного периода времени, но сейчас он развился очень быстро и широко используется в инженерных изысканиях, гражданском автомобилестроении, военном деле и многих других областях.

2. Российская система ГЛОНАСС

В начале он был исследован и разработан Советским Союзом во время холодной войны. После распада Советского Союза Россия начала самостоятельно проводить исследования и внедрять его. План был запущен в 1993 году и введен в действие примерно в 2007 году. С тех пор прошло более десяти лет.

Из-за огромных размеров России, в начале, это не могло охватить глобальный масштаб. После двух лет исследований и разработок, в 2009 году команда разработчиков расширила сферу своих услуг на весь мир.