RU191165U1 - Бортовой терминал радиосвязи беспилотного летательного аппарата - Google Patents
Бортовой терминал радиосвязи беспилотного летательного аппарата Download PDFInfo
- Publication number
- RU191165U1 RU191165U1 RU2019108135U RU2019108135U RU191165U1 RU 191165 U1 RU191165 U1 RU 191165U1 RU 2019108135 U RU2019108135 U RU 2019108135U RU 2019108135 U RU2019108135 U RU 2019108135U RU 191165 U1 RU191165 U1 RU 191165U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- satellite
- radio
- input
- antenna
- output
- Prior art date
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 230000006870 function Effects 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 2
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
- B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
- B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
- B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
- B64C39/024—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use of the remote controlled vehicle type, i.e. RPV
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/14—Relay systems
- H04B7/15—Active relay systems
- H04B7/185—Space-based or airborne stations; Stations for satellite systems
- H04B7/18502—Airborne stations
- H04B7/18506—Communications with or from aircraft, i.e. aeronautical mobile service
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04B—TRANSMISSION
- H04B7/00—Radio transmission systems, i.e. using radiation field
- H04B7/24—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts
- H04B7/26—Radio transmission systems, i.e. using radiation field for communication between two or more posts at least one of which is mobile
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Astronomy & Astrophysics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radio Relay Systems (AREA)
Abstract
Полезная модель относится к бортовому оборудованию радиосвязи и может быть использована для информационного обмена между беспилотным летательным аппаратом и пунктом управления. Бортовой терминал включает модем, радиочастотный блок, содержащий широкополосный повышающий конвертор, двухканальный синтезатор частоты и широкополосный понижающий конвертор, усилитель мощности, малошумящий усилитель, спутниковую антенну, дуплексер спутникового канала, антенный переключатель, дуплексер прямого канала и слабонаправленную антенну. Технический результат полезной модели заключается в уменьшении габаритно-массовых характеристик бортового терминала радиосвязи беспилотного летательного аппарата за счет совмещения функций блоков различных каналов в одном устройстве и оптимальном выборе частотных планов.
Description
Полезная модель относится к бортовому оборудованию радиосвязи и может быть использована для информационного обмена между беспилотным летательным аппаратом (БЛА) и пунктом управления (ПУ).
Информационный обмен в комплексах с БЛА большой дальности в пределах радиовидимости между БЛА и ПУ осуществляется по прямым каналам, а на больших расстояниях - по спутниковым. Прямой канал связи служит для дистанционного пилотирования БЛА и передачи информации, получаемой аппаратурой полезной нагрузки (ПН) в пределах радиогоризонта. Особенность прямого канала - малое время прохождения сигналов. Использование спутникового канала радиосвязи позволяет снять ограничения на дальность связи, но увеличивает время доставки сообщений и снижает оперативность управления.
Одним из критериев эффективности БЛА большой дальности является масса ПН, увеличение которой при ограничениях массы БЛА возможно за счет сокращения массы оборудования самого аппарата. Поэтому, касательно оборудования радиосвязи БЛА, наиболее целесообразным является интеграция возможностей прямого и спутникового каналов и различных режимов работы в рамках одного комплекта аппаратуры.
Известно устройство подвижной спутниковой связи для БЛА, работающее через низкоорбитальную группировку «Iridium» [1], [2], построенное на базе стандартных модулей абонентского оборудования «Iridium».
К недостаткам устройства можно отнести ограниченные скорости передачи информации и невозможность использования оборудования в прямых каналах связи.
Известна аппаратура интегрированной системы радиосвязи серии EnerLinks компании EnerdyneIII [3] с дальностью связи 150 км, бортовой приемо-передающий тракт которой включает приемное устройство, состоящее из малошумящего усилителя и понижающего конвертора, передающее устройство в составе усилителя мощности и повышающего конвертора, а также контроллер, управляющий работой понижающего и повышающего конверторов. Бортовой тракт работает совместно со слабонаправленными антеннами. В составе наземного оборудования предусмотрена узконаправленная антенна с автоматическим сопровождением БЛА в пределах зоны прямой видимости и приемопередающий тракт. В качестве каналообразующей аппаратуры бортовой и наземной аппаратуры используются модемы.
Недостатком аналога является ограниченная радиогоризонтом дальность связи.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемой полезной модели является бортовой терминал радиосвязи БЛА Global Hawk разработанная L3 Communication System-West [4], который состоит из общего модемного оборудования и четырех каналов радиосвязи, работающих в разных частотных диапазонах. Высокоскоростной спутниковый канал Ku-диапазона состоит из радиочастотного блока, усилителя мощности, источника электропитания в виде самостоятельного устройства и спутниковой антенны с прямым управлением. Высокоскоростной прямой канал Х-диапазона состоит из радиочастотного блока с интегрированными усилителем мощности и малошумящим усилителем и узконаправленной антенны. Низкоскоростной спутниковый командный канал UHV-диапазона состоит из радиочастотного блока, усилителя мощности, малошумящего усилителя, дуплексера и слабонаправленной антенны. Низкоскоростной прямой командный канал UHV-диапазона имеет аналогичный состав.
К недостаткам бортового терминала можно отнести его большую массу (170 кг), а также громоздкое антенное оборудование, включающее четыре антенны.
Задачей настоящей полезной модели является создание бортового терминала радиосвязи БЛА большой дальности с уменьшенными габаритно-массовыми характеристиками.
Технический результат полезной модели заключается в уменьшении габаритно-массовых характеристик бортового терминала радиосвязи БЛА за счет совмещения функций блоков различных каналов в одном устройстве и оптимальном выборе частотных планов.
Достигается технический результат за счет того, что в бортовой терминал радиосвязи беспилотного летательного аппарата, содержащий модем, сигнальные выход и вход которого соединены со входом передающей ветви и выходом приемной ветви радиочастотного блока соответственно, усилитель мощности, вход которого соединен с выходом передающей ветви радиочастотного блока, малошумящий усилитель, выход которой подключен к входу приемной ветви радиочастотного блока, спутниковую антенну, связанную по средствам радиосвязи с космическим аппаратом, и дуплексер прямого канала, соединенный со слабонаправленной антенной, связанной по средствам радиосвязи с земной станцией, согласно полезной модели дополнительно введены дуплексер спутникового канала, связанный со спутниковой антенной, и антенный переключатель, первый контакт которого соединен с выходом усилителя мощности, второй контакт соединен с входом малошумящего усилителя, третий и пятый контакты соединены с входом и выходом дуплексера спутникового канала соответственно, а четвертый и шестой контакты соединены с входом и выходом дуплексера прямого канала соответственно, причем информационные входы и выходы модема, а также командные входы радиочастотного блока, антенного переключателя и спутниковой антенны соединены с бортовой аппаратурой беспилотного летательного аппарата, в радиочастотный блок дополнительно введен синтезатор частот, связанный с широкополосным повышающим конвертором, образующим передающую ветвь радиочастотного блока, и широкополосным понижающим конвертором, образующим приемную ветвь радиочастотного блока.
Сущность заявляемого бортового терминала радиосвязи БЛА поясняется чертежом (фиг.), на котором представлена структурная электрическая схема.
Бортовой терминал включает в себя (фиг.) модем 1, радиочастотный блок 2, содержащий широкополосный повышающий конвертор 10, двухканальный синтезатор 11 частоты и широкополосный понижающий конвертор 12, усилитель мощности 3, малошумящий усилитель 4, спутниковую антенну 5, дуплексер 6 спутникового канала, антенный переключатель 7, дуплексер 8 прямого канала и слабонаправленную антенну 9.
Бортовой терминал радиосвязи БЛА работает следующим образом. От аппаратуры БЛА по средствам радиосвязи бортового терминала и земной станции (ЗС) на ПУ передается телеметрическая информация (ТМИ) и информация ПН. Причем информация может передаваться как независимо, так и в уплотненном потоке. От ПУ к БЛА передается командная информация. В зависимости от программы полета БЛА аппаратура бортового терминала и ЗС радиосвязи работает по прямому или спутниковому каналам. В качестве единой ЗС ПУ может выступать стандартный терминал спутниковой связи с расширенным Ku диапазоном. Антенна ЗС должна обеспечивать автосопровождение объектов в азимутальной плоскости в пределах 360°, а в угломестной - 0…90°. Причем ЗС может работать в спутниковом канале с несколькими БЛА одновременно. В прямом канале количество одновременно обслуживаемых БЛА ограничивается шириной диаграммы направленности антенны ЗС. Обеспечение радиосвязи по обоим каналам требует соблюдения требований соответствующих протоколов взаимодействия.
При передаче модем 1 бортового терминала получает кодированную информацию от бортовой аппаратуры БЛА, уплотняет ее, формирует групповой сигнал, модулирует, преобразует в аналоговую форму и передает на вход широкополосного повышающего конвертора 10 радиочастотного блока 2. С выхода широкополосного повышающего конвертора 10 сигнал передается на усилитель мощности 3 и далее - на вход 1 антенного переключателя 7.
При приеме сигнал с выхода 2 антенного переключателя 7 поступает на последовательно соединенные малошумящий усилитель 4 и широкополосный понижающий конвертор 12. Выход широкополосного понижающего конвертора 12 связан с входом модема 1, в котором производятся операции оцифровки и демодуляции. Демодулированный сигнал поступает на соответствующую аппаратуру БЛА.
Для работы в прямом канале бортового терминала антенный переключатель 7 коммутирует контакты 1 с 4 и 2 с 6, подключая к усилителю мощности 3 и малошумящему усилителю 4 слабонаправленную в нижней полусфере антенну 9 через дуплексер 8. Двухканальный синтезатор 11 по командам аппаратуры БЛА устанавливает рабочие частоты диапазона прямого канала. Для работы в спутниковом канале антенный переключатель коммутирует контакты 1 с 3 и 2 с 5, подключая через дуплексер 6 к усилителю мощности 3 и малошумящему усилителю 4 спутниковую антенну 5 с управляемой в верхней полусфере диаграммой направленности. Двухканальный синтезатор 11 по командам аппаратуры БЛА устанавливает рабочие частоты диапазона спутниковой связи. Наведение спутниковой антенны на космический аппарат (КА) производится по маяку КА или по командам аппаратуры БЛА.
Частотный диапазон радиосвязи выбирается из условия обеспечения возможности работы единой ЗС как в спутниковом, так и в прямом каналах. В Российской Федерации выделен один спутниковый диапазон (Ku) для целей обеспечения высокоскоростной связи с подвижными объектами [5]. Поэтому частота для прямого канала связи выбирается близкой к спутниковому Ku-диапазону. Информация для выбора частот подвижной связи содержится в [6]. В таблице 1 приведен один из возможных вариантов частотного плана для Российской Федерации.
Особенностью функционирования приемо-передающего тракта бортового терминала является его относительно высокое значение перекрытия по частоте для работы в прямом и в спутниковом каналах. На основании значений, приведенных в таблице 1, коэффициент перекрытия для передающего тракта составляет К=Fmax/Fmin=14,5/10=1,45, а для приемного тракта - К=14,8/10,95≈1,35. Современное состояние элементной базы обеспечивает реализацию широкополосных трактов [7]. Серийно выпускаются СВЧ микросхемы с диапазоном рабочих частот 6…18 ГГц (К=3) и выходной мощностью 40 Вт (СНРА06118-1, СНРА0618-2, LO0618-46 и др.). Реализация широкополосных трактов облегчается тем обстоятельством, что дуплексеры прямого и спутникового каналов являются относительно узкополосными и коммутируются при переключении каналов.
Определение значения массы оборудования бортового терминала радиосвязи БЛА выполнено на основании результатов создания экспериментального образца комплекса с БЛА большой дальности в АО «Кронштадт». Ориентировочное значение массы бортового терминала составляет 51,6 кг включая две антенны. Значительно сокращается и земной сегмент системы связи, так как в нем используется только одна ЗС для работы в прямом и спутниковом каналах.
Таким образом, применение указанной полезной модели позволяет уменьшить габаритно-массовые и стоимостные характеристики бортового терминала радиосвязи БЛА за счет совмещения функций блоков различных каналов в одном устройстве и оптимальном выборе частотных планов. Это в свою очередь обеспечивает возможность увеличения массы ПН с целью повышения эффективности применения комплекса с БЛА большой дальности в целом.
Источники
1. Батурин Т.Н., Сушков А.А., Боев Н.М. Разработка автономного приемопередающего устройства спутниковой связи с функцией бортового регистратора для беспилотных летательных аппаратов // Современные проблемы радиоэлектроники. 2014. С. 22-25.
2. С.Е. Копылов, Т.Н. Батурин, А.А. Сушков. Проектирование и разработка устройства подвижной спутниковой связи для беспилотных летательных аппаратов. Материалы 21 Международной научно-практической конференции, посвященной памяти академика М.Ф. Решетнева (08-11 ноября 2017, г. Красноярск) Часть 1.
3. Слюсар В. Радиолинии связи с БПЛА. Примеры реализации // Электроника: Наука, Технология, Бизнес - 2010. - №5.
4. Global Hawk - Integrated Communications System - L-3 Communication Systems-West, 2011. [Электронный ресурс]. URL: http://www2.l-3com.com/csw/ProductsAndServices/DataSheets/Global-Hawk-ICS_Sales-Sheet_WEB.pdf (дата обращения: 17.08.2015).
5. Решение Государственной комиссии по радиочастотам при Минкомсвязи России от 2 октября 2012 г. №12-15-05-6 «Об использовании полос радиочастот в диапазонах 14/11-12 ГГц абонентскими земными станциями спутниковой связи, устанавливаемыми на подвижных объектах».
6. Постановление Правительства Российской федерации от 21 декабря 2011 г. №1049-34 «Об утверждении таблицы распределения полос радиочастот между радиослужбами Российской Федерации и признании утратившими силу некоторых постановлений Правительства Российской Федерации».
7. Кищинский А. Широкополосные транзисторные усилители мощности СВЧ диапазона - смена поколений // Электроника: Наука, Технология, Бизнес - 2010. - №2.
Claims (1)
- Бортовой терминал радиосвязи беспилотного летательного аппарата, содержащий модем, сигнальный выход и вход которого соединены со входом передающей ветви и выходом приемной ветви радиочастотного блока соответственно, усилитель мощности, вход которого соединен с выходом передающей ветви радиочастотного блока, малошумящий усилитель, выход которой подключен к входу приемной ветви радиочастотного блока, спутниковую антенну, связанную по средствам радиосвязи с космическим аппаратом, и дуплексер прямого канала, соединенный со слабонаправленной антенной, связанной по средствам радиосвязи с земной станцией, отличающийся тем, что дополнительно введены дуплексер спутникового канала, связанный со спутниковой антенной, и антенный переключатель, первый контакт которого соединен с выходом усилителя мощности, второй контакт соединен с входом малошумящего усилителя, третий и пятый контакты соединены с входом и выходом дуплексера спутникового канала соответственно, а четвертый и шестой контакты соединены с входом и выходом дуплексера прямого канала соответственно, причем информационные входы и выходы модема, а также командные входы радиочастотного блока, антенного переключателя и спутниковой антенны соединены с бортовой аппаратурой беспилотного летательного аппарата, в радиочастотный блок дополнительно введен синтезатор частот, связанный с широкополосным повышающим конвертором, образующим передающую ветвь радиочастотного блока, и широкополосным понижающим конвертором, образующим приемную ветвь радиочастотного блока.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019108135U RU191165U1 (ru) | 2019-03-21 | 2019-03-21 | Бортовой терминал радиосвязи беспилотного летательного аппарата |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019108135U RU191165U1 (ru) | 2019-03-21 | 2019-03-21 | Бортовой терминал радиосвязи беспилотного летательного аппарата |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU191165U1 true RU191165U1 (ru) | 2019-07-26 |
Family
ID=67513289
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019108135U RU191165U1 (ru) | 2019-03-21 | 2019-03-21 | Бортовой терминал радиосвязи беспилотного летательного аппарата |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU191165U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2767044C1 (ru) * | 2021-07-19 | 2022-03-16 | Акционерное общество "РАДИОАВИОНИКА" | Бортовой ретранслятор комплекса обеспечения радиосвязи разведывательно-ударной системы с беспилотными летательными аппаратами |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8446883B2 (en) * | 2009-09-16 | 2013-05-21 | Northrop Grumman Corporation | Method and apparatus for enabling networked operations in voice radio systems |
RU2503038C1 (ru) * | 2012-06-26 | 2013-12-27 | Закрытое акционерное общество "Комплексный технический сервис" | Автоматический беспилотный диагностический комплекс |
US20180026705A1 (en) * | 2015-01-29 | 2018-01-25 | Rocky Mountain Equipment Canada Ltd. | Communications system for use with unmanned aerial vehicles |
-
2019
- 2019-03-21 RU RU2019108135U patent/RU191165U1/ru active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8446883B2 (en) * | 2009-09-16 | 2013-05-21 | Northrop Grumman Corporation | Method and apparatus for enabling networked operations in voice radio systems |
RU2503038C1 (ru) * | 2012-06-26 | 2013-12-27 | Закрытое акционерное общество "Комплексный технический сервис" | Автоматический беспилотный диагностический комплекс |
US20180026705A1 (en) * | 2015-01-29 | 2018-01-25 | Rocky Mountain Equipment Canada Ltd. | Communications system for use with unmanned aerial vehicles |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2767044C1 (ru) * | 2021-07-19 | 2022-03-16 | Акционерное общество "РАДИОАВИОНИКА" | Бортовой ретранслятор комплекса обеспечения радиосвязи разведывательно-ударной системы с беспилотными летательными аппаратами |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102564896B1 (ko) | 소형 또는 초소형 위성의 비행 형성체를 사용하여 최종 사용자 디바이스 및 단말과 직접 연결하기 위한 고처리량 분할 위성 | |
CN105449362B (zh) | 一种双星双波束s频段卫星通信相控阵天线 | |
Pinkney et al. | Unmanned aerial vehicle (UAV) communications relay | |
US9425888B2 (en) | Methods and systems for providing high-speed connectivity to aircraft | |
CN111478726B (zh) | 一种用于小型通信卫星的通信*** | |
US3151295A (en) | Communication system employing means for adjusting the power between control and relay stations | |
CN108880665A (zh) | 一种全双工卫星通信*** | |
CN101296019A (zh) | 用于无人驾驶直升机的中继转发*** | |
CN205752544U (zh) | 一种双星双波束s频段卫星通信相控阵天线 | |
RU191165U1 (ru) | Бортовой терминал радиосвязи беспилотного летательного аппарата | |
CN105530042A (zh) | 一种低功耗宽范围的测控中继终端*** | |
CN109361052A (zh) | 一种片式双频机载卫星通信天线 | |
CN109039433B (zh) | 一种高通量卫星的接入载荷*** | |
US20230141562A1 (en) | Aircraft with wireless provision of power | |
CN111756431B (zh) | 用于无人机的通信***、方法、电子设备及可读介质 | |
Arun et al. | An effective downlink budget for 2.24 GHz s-band LEO satellites | |
Hoth et al. | The Telstar satellite system | |
Werner et al. | System design for aeronautical broadband satellite communications | |
CN114257966B (zh) | 无人机定位***及方法 | |
RU2714301C1 (ru) | Способ ретрансляции радиосигналов с геостационарной орбиты | |
Karapantazis et al. | Broadband from heaven [High altitude platforms] | |
CN116667871A (zh) | 覆盖机载综合射频***多频域信号的射频前端模组及方法 | |
Sisodiya et al. | Green Microwave and Satellite Communication Systems | |
RU2118055C1 (ru) | Низкоорбитальная система региональной связи | |
Khan | Role of Millimeter Waves in Satellite Communication |