Формирование состава

Примерный типовой состав навигационного КА приведен на рис.3.

Рисунок 3 - Типовой состав навигационного КА

В состав навигационного КА входят: комплексы целевой аппаратуры (КЦА) и бортовых служебных систем (КБСС).

В состав КЦА входят: бортовой навигационный передатчик (БНП) и бортовой хронизатор (БХ). В состав КБСС входят бортовой управляющий комплекс (БУК) и бортовые обеспечивающие системы (БОС). БУК включает бортовой вычислительный комплекс (БВК) (бортовую вычислительную систему (БВС), телеметрическую систему (БТС) и блок управления (БУ)), систему управления движением (СУД) (систему ориентации и стабилизации (СОС), коррекции(СК)), аппаратуру командной системы (АКС). БОС включает СЭП, ДУ, СТР, элементы конструкции и прочие системы и средства (кабельную сеть, механизмы раскрытия и др.).

Дадим краткую характеристику целевой аппаратуры навигационного КА.

БНП предназначен для формирования и излучения высокостабильных радионавигационных сигналов в двух диапазонах волн и . Навигационный сигнал диапазона содержит код дальности, бортовую шкалу времени и навигационные данные (эфемеридная информация, поправки времени, частоты и фазы бортового стандарта частоты). Навигационный сигнал диапазона содержит только код дальности и предназначен для исключения влияния ионосферной рефракции на точность измерений навигационных параметров военными потребителями.

БНП включает в свой состав аппаратуру формирования навигационных сигналов и антенно-фидерные устройства. Аппаратура формирования навигационных сигналов конструктивно выполнена из отдельных блоков, основные из которых (формирователь навигационных сигналов) расположены внутри термоконтейнера. Для контроля аппаратуры установлены амплитудные и сигнальные телеметрические датчики, сигналы с которых поступают на телеметрическую систему. Амплитудные датчики характеризуют наличие и уровень высокочастотной мощности на выходах усилителей. Переключение комплектов приборов и блоков аппаратуры можно производить подачей команды на прибор или автоматически по результатам анализа состояния амплитудных датчиков, проводимого в бортовой аппаратуре обработки и запоминания информации.

Антенно-фидерная система (АФС) предназначена для передачи электромагнитной энергии навигационных сигналов на частотах и в заданном направлении. Антенно-фидерное устройство включает следующие элементы: излучатели, блок делительный, делитель и кабели. Конструктивно АФС представляет собой решетку, состоящую из двух групп спиральных излучателей: центральной и периферийной кольцевой. Излучатели объединены в излучающие модуля. Каждый модуль состоит из трех излучателей (один из центральной группы и два ближайших из периферийной) и делительного блока. Такая антенная решетка обеспечивает одновременную работу на частотах и , подавление побочных излучений, а также оптимальное распределение энергии в диаграмме в целях обеспечения равенства парциальных сигналов при приеме на поверхности Земли. Основные технические характеристики БНП КА навигационной системы приведены в табл.1.

Таблица 1. - Технические характеристики БНП:

№	Наименование	Значение
	Диапазон частот, МГц
	канал	1597…1621
	канал	1241…1261
	Коэффициент усиления, дБ
	канал :
	по центру
	в углах
	в углах
	канал :
	по центру
	в углах
	в углах
	Выходная мощность,
	канал
	канал
	Эффективная излучаемая мощность, Вт
	канал
	канал
	Энергопотребление, Вт

Бортовой хронизатор предназначен для решения следующих задач: непрерывной выдачи высокостабильных синхрочастот в системы спутника; формирования, хранения и выдачи бортовой шкалы времени. Он обеспечивает формирование сигналов стандартной точности и сетки импульсов синхрочастот (Гц):

=5000000	=50
=200000	=10
=50000	=1
=10000	=1/60
=1000	=1/1800
=100

Сигнал формируется в виде синусоиды, остальные в импульсном виде. Кроме того, хронизатор формирует сигналы временных интервалов. Оцифровка времени производится 32-разрядным последовательным двоичным кодом с частотой 100 Гц.

В состав бортового хронизатора входит бортовой эталон времени и частоты (БЭВЧ) - атомный стандарт частоты (3 комплекта), устройство формирования синхрочастот и шкалы времени (ШВ).

Атомный стандарт частоты состоит из кварцевого генератора, атомно-лучевой трубки и системы автоподстройки частоты. Кварцевый генератор предназначен для генерирования колебаний с частотой 5 МГц. Атомно-лучевая трубка совместно с системой автоподстройки частоты служит для формирования высокостабильных колебаний частоты 5 МГц.

Состав устройства формирования синхрочастот и шкал времени входят блоки синусоидальных усилителей и устройство формирования. С атомного стандарта частоты высокостабильный сигнал частоты 5 МГц поступает на блок синусоидальных усилителей, а затем к внешним потребителям и на устройство формирования, которое выдает потребителям сетку синхрочастот и код времени.

Бортовой хронизатор работает в штатном или дежурном режиме. В дежурном режиме аппаратура обеспечивает выдачу сетки частот, необходимой аппаратуре КА на этапе ожидания, начальной ориентации, приведения в точку, при хранении КА на орбите, в аварийной ситуации. В этом режиме в качестве задающего генератора используется кварцевый генератор. При штатном функционировании аппаратура обеспечивает выдачу сигналов высокой стабильности. В штатный режим КА включается по командам с подсистемы контроля и управления (НКУ) после окончания проверок аппаратуры КА.

В случае если расхождение бортовой и наземной шкал времени превышает установленную норму, по команде с НКУ производится фазирование и коррекция бортовой шкалы. При выходе из строя эталона частот потребителю выдается сигнал “недостоверность фазы”. Переход из штатного режима в дежурный производится по командам блока управления КА. Основные технические характеристики БХ представлены в табл.2.

Таблица 2. - Технические характеристики БХ

№	Наименование	Значение
	Номинальное значение выходной частоты, МГц
	Точность хранения шкалы времени
	Относительная нестабильность стандарта частоты за сутки
	Ослабление дискретных боковых составляющих спектра выходного сигнала в полосе кГц по отношению к основной составляющей 5 МГц, дБ	более 90
	Масса, кг
	Энергопотребление, Вт

Параметры КЦА (БНП, БХ) КА характеризуются: массой, коэффициентом усиления передающей антенны , шириной диаграммы направленности антенны и мощностью излучения передатчика . Масса БХ в основном определяется массой бортового эталона времени и частоты (БЭВЧ). При выбранном типе БЭВЧ (для обеспечения временной синхронизации) масса БХ не изменяется в процессе выбора параметров орбиты. Масса БНП может изменяться при изменении высоты орбиты КА, а, следовательно, меняется и масса КА.

Рассмотрим это подробнее.

В ССН задается гарантированный минимум уровня радиосигнала КА, принимаемого АП. Он определяется как мощность радиосигнала на выходе приемной изотропной линейно поляризованной антенны (потери 3 дБ) при угле возвышения антенны (угол места) . Мощность принимаемого сигнала зависит от мощности излучения БНП. является функцией мощности передатчика БНП и коэффициента усиления : . В зависимости от высоты орбиты изменяется дальность связи КА – АП и, следовательно, требуемая мощность излучения (чем больше дальность связи, тем больше ) и масса БНП (передатчика или антенны). Изменение высоты приводит к изменению потребной ширины диаграммы направленности антенны и, следовательно, изменяется (больше – меньше ) и ее масса. Диаграмма направленности антенны должна быть , где определяется по формуле:

, - высота потребителя над поверхностью Земли, - средний радиус Земли, - высота круговой орбиты КА.

Таким образом, масса БНП

.

Для обеспечения необходимых значений параметров , и следует из баланса массы КА выделить массу на БНП:

,

где - коэффициент, характеризующий изменение массы КА при изменении параметров БНП.