В октябре состоялась IV Всероссийская научно-техническая конференция «Системы связи и радионавигации»

Предлагаем к Вашему прочтению доклад сотрудников АО «РИРВ» на тему:

«Особенности построения средневолнового радиомаяка дифференциальных подсистем глобальных навигационных спутниковых систем «Каскад 800», обладающего повышенной эксплуатационной надежностью, и его перспективные возможности»

В докладе представлены результаты разработки средневолнового радиомаяка «Каскад 800».

 

Специалисты АО «РИРВ» представили доклад на тему «Особенности построения средневолнового радиомаяка дифференциальных подсистем глобальных навигационных спутниковых систем «Каскад 800», обладающего повышенной эксплуатационной надежностью, и его перспективные возможности»  на IV Всероссийской научно-технической конференции «Системы связи и радионавигации», которая проводилась с 12 по 13 октября 2017 года в Красноярске.

Авторы доклада: Л.А. Абрамов, Н.С. Хохлов, Н.А. Коротков, Д.Г. Кравченко, В.С. Никитин.

Совершенствование ГНСС и функциональных дополнений

Стремительное развитие глобальных навигационных спутниковых систем (ГНСС) продолжается: появляются новые созвездия спутников, совершенствуются тактико-технические характеристики ГНСС, создается интегрированная аппаратура потребителей, внедряются различные пользовательские сервисы, ведутся разработки по расширению рабочих зон ГНСС в высокоорбитальную область для обеспечения космических миссий и т.д.

Тем не менее общепризнано, что ГНСС остаются весьма уязвимыми как при воздействии различных природных факторов (например, авроральных явлений в ионосфере, усиливающихся в период повышения солнечной активности), так и преднамеренных действий заинтересованных в этом сторон. Особенно остро проблемы использования ГНСС проявляются в зонах локальных конфликтов. Поскольку полновесной альтернативы ГНСС пока нет, сохраняет актуальность, по меньшей мере на ближайшую перспективу, дальнейшее совершенствование ГНСС и их функциональных дополнений.

Разработка аппаратуры для морских и речных дифференциальных подсистем

Одним из востребованных направлений работ в области функциональных дополнений ГНСС является разработка аппаратуры для морских и речных дифференциальных подсистем, предназначенных для эксплуатации в суровых климатических условиях Арктики, Сибири и Дальнего Востока.

Для передачи потребителям контрольно-корректирующей информации к сигналам ГНСС в составе морских и речных дифференциальных подсистем используются средневолновые радиомаяки, работающие в диапазоне частот 283,5-325,0 кГц. В докладе рассматривается разработанный в АО «РИРВ» средневолновый радиомаяк «Каскад 800», особенности его построения и перспективные возможности.

Основные технические характеристики средневолнового радиомаяка «Каскад 800»

Наименование параметра Значение
Диапазон рабочих частот, кГц 283,5-325,0
Класс излучения G1D (MSK)
Формат передачи информации RTCM SC-104
Скорость передачи информации, бит/с 50, 100, 200
Номинальная (максимальная) выходная мощность, подводимая к антенне, Вт, не менее 400/800 *
Регулировка выходной мощности, подводимой к антенне, Вт плавная,

от 100/200 до 400/800 *

Входное активное сопротивление подключаемой нагрузки (антенны), Ом от 2 до 40
Входная статическая емкость подключаемой нагрузки (антенны), пФ от 300 до 3600
Диапазон рабочих температур, °С:

— для аппаратуры внутри помещений

— для аппаратуры вне помещений

 

от -10 до 50

от -50 до 50

* — Определяется вариантом исполнения и зависит от количества используемых унифицированных модулей.

Основные технические решения средневолнового радиомаяка «Каскад 800»

Рассмотрим работу средневолнового радиомаяка «Каскад 800» на примере варианта исполнения с выходной мощностью 400 Вт.

Схема радиопередающего устройства в общем виде для варианта исполнения с выходной мощностью 400 Вт

VT1…VT4  — транзисторы IRFP250N IR

VD1…VD4 — диоды HFA30TA60C IR

MSK сигнал, содержащий контрольно-корректирующую информацию, подается на вход средневолнового радиомаяка «Каскад 800», где сначала преобразуется в последовательность прямоугольных импульсов положительной полярности, фронты которых жестко привязаны к моментам переходов через ноль входного сигнала.

Формирователь импульсов (опытный образец)

Для управления мощностью выходного сигнала средневолнового радиомаяка «Каскад 800» используется широтно-импульсное регулирование указанной последовательности прямоугольных импульсов.

Далее полученный импульсный сигнал положительной полярности поступает на вход усилителя мощности, силовая часть которого выполнена по мостовой схеме на мощных полевых транзисторах, зашунтированных обратно включенными диодами.

Усилитель мощности (опытный образец)

На выходе мостовой схемы формируется последовательность знакопеременных прямоугольных импульсов, временные параметры которых определены одноименными параметрами входных импульсов, а уровень напряжения равен напряжению источника питания (48 В) с учетом падения напряжения на мощных полевых транзисторах.

Далее полученная последовательность знакопеременных прямоугольных импульсов через согласующий трансформатор поступает на вход полосового фильтра, на выходе которого формируется MSK сигнал, усиленный по мощности. Для обеспечения выходной мощности 800 Вт выполняется сложение мощностей двух унифицированных модулей.

Временные диаграммы напряжений для варианта с выходной мощностью 400 Вт

Отличительные особенности средневолнового радиомаяка «Каскад 800»

Использование широтно-импульсного регулирования для плавного изменения мощности выходного сигнала является одной из отличительных особенностей средневолнового радиомаяка «Каскад 800» по сравнению с существующими отечественными («Янтарь-1000», АО «Техномарин») и зарубежными аналогами («Vector D750», «Nautel»), в которых изменение мощности выходного сигнала выполняется регулированием напряжения источника питания.

Средневолновый радиомаяк «Каскад 800» обладает повышенной эксплуатационной надежностью, обеспечиваемой за счет следующих технических решений:

— возможности дистанционного и оперативного уменьшения выходной мощности, что позволяет исключать возможные пробои изоляторов передающей антенны во время обильных снегопадов, дождей или соляных туманов;

— наличия диодов, шунтирующих полевые транзисторы мостовой схемы усилителя мощности, что предотвращает возможность возникновения перенапряжения на полевых транзисторах в аварийных случаях повышения напряжения в антенной цепи, вызываемых разрядами молний.

Перспективные возможности использования созданного научно-технического задела

Средневолновый радиомаяк «Каскад 800» может быть использован не только для модернизации существующих и создания новых морских и речных дифференциальных подсистем ГНСС, но и для повышения надежности и точности координатно-временного и навигационного обеспечения при работе потребителей по сигналам радионавигационных систем длинноволнового диапазона, обеспечивающих независимое резервирование ГНСС.

Кроме того, созданный научно-технический задел может быть использован для разработки перспективного радиопередающего устройства службы НАВТЕКС (диапазон частот 490/518 кГц, класс излучения F1B), предназначенного для работы в составе глобальной морской системы связи при бедствии.

 

Авторы доклада: Л.А. Абрамов, Н.С. Хохлов, Н.А. Коротков, Д.Г. Кравченко, В.С. Никитин.