antennaelemeket. Jelenleg ez a piacon található
egyetlen ilyen berendezés. Több éve hibátlanul működik az ELTE
északi tömbjének tetején található műholdas vevőállomáson.
A műholdas távközlésben a legfejlettebb
technológiát jelenleg az ún. fázisvezérelt antennatechnológia
jelenti. Ez egy olyan megoldás, amelyben az antenna sugárzási
karakterisztikájának beállítása és az antennanyaláb mozgatása
elektronikus vezérléssel, szoftveres úton történik, és nem igényli
az antenna fizikai mozgatását. A BHE ezen a területen is az
élvonalban van. 2014. július 19-én űrséta keretében szerelték fel és
helyezték üzembe a Nemzetközi Űrállomás (ISS) Zvezda moduljának
külső felületére azt a fázisvezérelt mikrohullámú kommunikációs
berendezést, amelynek a legfontosabb részeit cégünk tervezte és
gyártotta. A működő berendezés messze meghaladta az eredetileg vele
szemben támasztott elvárásokat. Ennek eredményeként megrendelést
kaptunk egy hasonló funkcióval rendelkező, de műszaki paramétereiben
még fejlettebb berendezés kifejlesztésére és gyártására.
Nagy sikerként könyvelhetjük el a négy évvel
ezelőtt pályára állított VesselSat–1 és VesselSat–2 amerikai
üzemeltetésű műholdak fedélzetén hibátlanul működő digitális
modulátorunkat is. Ezeken a holdakon próbáltuk ki először űrbéli
körülmények között a szoftverrádiós (SDR) technológiánkat, melynek
lényege, hogy a különleges, torzítástűrő modulációt és kódolást
matematikai algoritmusok használatával, szoftveresen állítjuk elő.
Ezáltal a berendezés tetszőlegesen átkonfigurálható, azaz bármely
működési paramétere megváltoztatható. Az alkalmazott megoldások
megfelelőségét a több mint hétéves folyamatos űrbéli működés
igazolta, ami jó referenciaként szolgált az ESA-munkáinkban is.
Nagyon fontosnak tartjuk, hogy aktívan részt
vegyünk az ESA űrtávközlési programjaiban. A korábban kifejlesztett
és az űrben sikeresen kipróbált technológiánkra alapozva szerződést
kötöttünk egy korszerű műholdfedélzeti telemetriaadó
kifejlesztésére, amelyet az ESA tudományos és kommunikációs célú,
kisméretű műholdjain fognak majd használni. Alapvető előírás volt az
ESA összes vonatkozó szabványának való megfelelés. A fejlesztés már
az utolsó fázisában, a repülő példány (FM) áramköri tesztelésénél
tart. Röviden bemutatjuk a berendezést.
A telemetriaadó (TM) rendkívül tiszta modulációs
spektrumot állít elő, és alkalmas különböző modulációk és a hozzájuk
tartozó hibajavító kódolások előállítására. A kívánt teljesítményt
speciális beállítású gallium-nitrid (GaN) mikrohullámú FET-eszközök
biztosítják. Az általunk használt kapcsolás nagy előnye, hogy a
hatásfoka a szokásos 35–40% helyett elérheti a 80%-ot is. A
telemetriaadó-rendszer diagramja a 1. ábrán látható.
A TM-adó a fedélzeti számítógéphez az ESA
ECSS-E-ST-50-15C szabványában meghatározott módon, MIL-STD-1553
interfészen keresztül csatlakozik. Az összes digitális funkció
egyetlen FPGA-chipben lett implementálva. Ebben egy Cortex
processzor és egy programozható logika található. Az eszköznek két
fontos feladata van: az ESA ECSS-E-ST-50-01C szabvány szerinti
kódolás, randomizáció és szinkronizáció. A fedélzeti számítógép
(OBC) konfigurálja az eszközt, amely tetszőleges kombinációban
támogatja a Reed Solomon, randomizer, konvolúciós és turbo kódoló
algoritmusokat.
A modulációs szekció a BHE egyedi megoldása. Az
alkalmazott egyedi algoritmusok miatt nincsen szükség a szűrő
paramétereinek intenzív újraszámolására, és ennek eredményeként
megvalósítható egy tetszőleges szűrőfunkció. PCM/FM-, GMSK-, BPSK-,
QPSK-, OQPSK-, SOQPSK-, 8PSK- és 16PSK-modulációkkal teszteltük az
eredeti berendezést a 9600 kbps és 20 Mbps közötti
adatsebesség-tartományban.
Az alkalmazott módszer előnyeinek érzékeltetésére
az előző oldalpáron bemutatunk néhány modulációs spektrumképet.
Látható, hogy az általunk előállított modulált jelek lényegesen
kisebb helyet foglalnak el az adási frekvenciatartományban. Ez
nagyon nagy előny, és sokkal jobb minőségű kommunikációt tesz
lehetővé, mivel a műholdas csatorna annál kisebb zajú, minél kisebb
sávot foglal el. Ez a vételi érzékenység jelentős javulását
eredményezi.
Ebben a fedélzeti telemetriaadóban integrált módon
megtalálhatók a jelenleg legkorszerűbbnek tekinthető technológiák.
Mind architektúrájában, mind pedig az alkalmazott áramköri
megoldások tekintetében nagyon korszerű és minden bizonnyal még
évekig az is marad. A BHE Kft. ezzel a berendezéssel is erősíteni
kívánja a hazai űripar nemzetközi elfogadottságát.
Kulcsszavak: műholdas kommunikáció, űrtávközlés, telemetria, ESA,
Nemzetközi Űrállomás, szoftverrádió, apertúra szintézis,
fázisvezérelt antenna, űrtechnológia, moduláció,
REFERENCIÁK
Telemetry Standards, IRIG Standard 106-11
(Part 1), Appendix A, June 2011
ECSS-E-ST-50-01C, Space engineering, Space
data links – Telemetry synchronization and channel coding, 31 July
2008
ECSS-E-50-12A, Space engineering,
SpaceWire - Links, nodes, routers and networks. 24 January 2003
|