Радиопередающее устройство

Изобретение относится к области радиотехники и может использоваться для передачи информации об аварийном состоянии изделий ракетно-космической техники на этапе космического запуска. Радиопередающее устройство (РПДУ) содержит автогенератор, усилитель мощности и передающую антенну. В автогенераторе и усилителе мощности используют транзисторы с частотой, соответствующей выходной частоте РПДУ. Плотность материала подложки антенных блоков выбирают минимальной при обеспечении защиты аппаратуры, находящейся в защитном корпусе за блоками, от радиационных излучений космического пространства. Техническим результатом изобретения является снижение габаритно-массовых параметров РПДУ. 2 ил.

 

Предлагаемое устройство относится к области радиотехники и может быть использовано в телеметрических системах для радиопередачи информации о техническом состоянии изделий ракетно-космической техники (РКТ) на этапе космического запуска. Последнее особенно важно, поскольку, как показал анализ информации по космическим запускам за последние 10 лет, на данном этапе эксплуатации РКТ происходит более 8% аварийных случаев и неудачных запусков ежегодно, при этом для России эта цифра в последние годы доходила даже до 17% от количества собственных запусков. Так, например, в 2011 году из 28 космических запусков 5 оказались неудачными и аварийными. Известно, например, что стоимость аварийного пуска с тремя спутниками в июле 2013 года составила 6 млрд руб. (см. НК №9 за 2013 год).

В этих условиях становится чрезвычайно важным своевременное получение информации о техническом состоянии систем изделий РКТ на этапе подготовки и в момент космического запуска, чтобы тем самым предотвратить аварийный пуск или помочь выяснить его причину. Очевидно, что для этого целесообразно оборудовать изделия РКТ специальной системой обнаружения аварийного состояния, поскольку штатная бортовая система телеметрии в этих условиях зачастую выходит из строя.

На подобную систему от ЦНИИмаш была подана заявка, по которой был получен патент за №135620 от 20.12.2013 [1].

РПДУ является одним из основных элементов такой системы и от его параметров зависят и параметры всей системы.

Основными узлами РПДУ являются: генератор несущей частоты, модулятор, усилитель мощности и передающая антенна.

Генератор несущей частоты формирует колебания несущей частоты, которые является переносчиками сообщения. В современных системах связи генератор несущей частоты выполняют в виде синтезатора частот, предназначенного для формирования в заданном диапазоне частот высокостабильных колебаний, определяемых стабильностью параметров задающего генератора.

Модулятор - узел, в котором на параметры несущего колебания накладывается передаваемое сообщение. При этом синтезатор частоты вырабатывает колебания с постоянной частотой.

Усилитель мощности предназначен для увеличения уровня радиосигнала до величины, определяемой мощностью излучаемого в системе связи сигнала. Необходимое согласование РПДУ с антенной обеспечивает выходная цепь.

Подобные РПДУ известны, например РПДУ для подвижных средств, в том числе и для космических аппаратов [2] (1-й аналог), который, с целью повышения помехоустойчивости получения телеметрической информации, содержит, наряду с перечисленными элементами, новый элемент "ИЛИ" и дополнительный ВЧ-генератор. Однако не указано, как это сказывается на габаритно-массовых параметрах РПДУ, что является недостатком указанного аналога.

Известен также бортовой радиопередатчик для передачи информации на наземный приемный пункт, который содержит сведения о габаритно-массовых параметрах элементов, входящих в состав устройства [3] (2-й аналог). Это устройство имеет довольно большую массу, которая составляет не менее 7 кг. Однако оно является наиболее близким к заявленному устройству и поэтому принято в качестве прототипа.

Заявленное устройство направлено на уменьшение габаритно-массовых параметров РПДУ.

Технический результат достигается за счет использования в автогенераторе и усилителе мощности транзисторов типа КТ909Б [4, 5], обладающих частотой, соизмеримой с выходной (~450 МГц). Использование одной частоты особенно важно при получении информации при ограниченном времени связи, кроме того, эти транзисторы обладают достаточно большой мощностью (40 Вт). Все это позволяет использовать минимальное количество таких транзисторов в автогенераторе и усилителе мощности и благодаря этому иметь плату с минимальными размерами в плане и размещать ее на одном теплоотводящем радиаторе, что позволяет, в свою очередь, иметь минимальные поперечные размеры защитного корпуса [6], где эта плата размещается на амортизированной платформе, и тем самым обеспечивается защита от механических нагрузок и от внешнего радиационного излучения.

В качестве антенны предлагается использовать малогабаритную антенну в виде четырех блоков [7], размещаемых в проемах на боковой поверхности защитного корпуса [6] и содержащих диэлектрическую подложку, например из пенопласта. При этом материал подложки принимают с минимальной плотностью при обеспечении защиты аппаратуры, размещаемой в корпусе за указанными блоками, от радиационных излучений космического пространства.

Предлагаемое РПДУ поясняется чертежами, где:

- на фиг.1 предлагаемое устройство с антенными блоками представлено в изометрии в масштабе примерно 1:3;

- на фиг.2 приведена структурная схема предлагаемого варианта РПДУ.

На фиг.1 обозначено: 1 - радиатор, 2 - слой теплопроводящей пасты, 3 - плата с приборами РПДУ, 4 - блок АФУ, содержащий пластину - 5, диэлектрическую подложку - 6, экранную плоскость - 7.

На фиг.2 обозначено: 8 - автогенератор, 9 - усилитель мощности, 10 - кварцевый резонатор, 11 - транзистор типа КТ909Б, 12 - индуктивность, 13 - емкость, 14 - сопротивление, 15 - подстроечная емкость, 16 - модулятор, 17 - выходная согласующая цепь, а также указан вход от вторичного источника питания (ВИЛ), имеющего в своем составе усилители согласования сигналов для управления РПДУ, поступающих от микропроцессорного устройства системы обнаружения аварийного состояния изделия РКТ, а также выход к антенно-фидерному устройству (АФУ).

Техническим результатом использования предлагаемого устройства является снижение габаритно-массовых параметров РПДУ.

При этом, как показали оценки, масса предлагаемого РПДУ (с антенно-фидерным устройством и радиатором) получается в четыре с лишним раза меньше по сравнению с прототипом.

Литература

1. «Устройство обнаружения аварийного состояния изделия ракетно-космической техники». Патент №135620 от 20.12.2013 г.

2. Радиопередающее устройство. Патент №2113056 01, МТК НО 481/04 от 10.06.1998.

3. Бортовой передатчик для передачи информации на приемный пункт. ФГУП НЛП «ОПТЭКС», М. 2004.

4. В.И. Калганов «Транзисторные радиопередатчики», М. «Энергия» 1976, с.430. 5. Транзисторы. М. «Радио и связь». 1989, с.237.

6. Корпус электронного блока. Патент №118157 от 10.07.2012 г.

7. А.Ф. Лось. «Микрополосковые и диэлектрические резонаторные антенны. САПР-модели. Методы математического моделирования». Антенны НТТЖ №11 (66) 2002 г., с.34-47.

Радиопередающее устройство, имеющее возможность передачи информации об аварийном состоянии изделия ракетно-космической техники на этапе космического запуска, содержащее автогенератор, усилитель мощности и передающую антенну в виде четырех блоков с диэлектрической подложкой, размещаемых в проемах на боковой поверхности защитного корпуса, отличающееся тем, что в автогенераторе и усилителе мощности используют транзисторы с частотой, соответствующей выходной частоте радиопередающего устройства, а плотность диэлектрического материала подложки антенных блоков выбирают минимальной при обеспечении защиты размещаемой в корпусе за антенными блоками аппаратуры от радиационных излучений космического пространства.