Описание комплекса "Завиток"

Комплекс обеспечивает возможность двусторонней связи с малыми космическими аппаратами. В дополнение ко всему функционалу комплекса «Вьюнок» в части приема данных, «Завиток» позволяет также отправлять управляющие команды спутнику в соответствии с регламентом любительской радиосвязи, а также значительно лучше обеспечивает прием при малой высоте спутника над горизонтом.

Рисунок 1. Комплекс «Завиток» на крыше здания

Рисунок 2. Станция приема и управления спутниками «Завиток»

«Завиток» основан на SDR-технологии (технологии программно-определяемого радио), то есть как минимум основные операции демодуляции осуществляются программно. Комплекс обеспечивает расчёт положения КА на небе, разворот антенны в расчётную точку, расчёт необходимого сдвига частоты для компенсации эффекта Доплера, а также автоматическую подстройку частоты при приёме и передаче с учётом этого сдвига.

Рисунок 3. Контроллер опорно-поворотного устройства (ОПУ)

Рисунок 4. Программно-управляемый источник тока (ПУИТ)

Комплекс включает в себя антенну с высоким коэффициентом усиления на опорно поворотном устройстве, а также обзорные антенны с широкой диаграммой направленности, аналогично используемым в комплексе «Вьюнок».

Комплекс также оснащен внешней web-камерой для наблюдения за работой поворотной антенны.

Комплекс можно условно разделить на две части:

• антенный комплекс;
• радиотехнический комплекс.

Антенный комплекс

Антенный комплекс состоит из двух неподвижных квадрифилярных антенн 136-146 МГц, 435-438 МГц, спиральной антенны 430-440 МГц с двухосевым поворотным устройством.

Рисунок 5. Схема комплекса «Завиток»

Неподвижные квадрифиллярные антенны могут быть использованы для приёма снимков с метеорологических КА NOAA и Метеор, приёма телеметрии с КА, работающих в диапазоне частот 136-146 МГц, а также приёма телеметрии с КА, работающих в диапазоне частот 430-440 МГц, при ограничении угла места величиной более 20…30 градусов, но без необходимости наведения антенны КА на небо, что удобно при отсутствии данных об орбитальных параметрах КА и при одновременной работе с несколькими КА. Антенны используются совместно с усилителем-диплексором, который усиливает принимаемые сигналы для компенсации потерь в кабеле снижения и обеспечивает смешивание сигналов в двух диапазонах в один кабель.

Третья антенна комплекса – направленная, обладает высоким усилением, чтобы в типичном случае обеспечивать работу с КА в диапазоне 430…440 МГц с углов места около 5º. Эта антенна установлена на двухкоординатном опорно-поворотном устройстве, позволяющем навести её в любую точку неба. Направленная используется с совмещённым усилителем, который включает в себя малошумящий усилитель с фильтром и усилитель мощности, а также автоматическую (VOX) схему переключения приём-передача. Установка усилителя мощности в непосредственной близости от антенны позволяет, соблюдая ограничение по мощности передатчика любительской радиостанции третьей категории, получить ЭИИМ (EIRP), достаточно высокую для уверенной связи с космическими аппаратами.

Неподвижная антенна диапазона 136-146 МГц

Рабочая частота на приём 136-146 МГц Номинальное усиление ненаправленной антенны в зените 3-4 dBi

Рисунок 6. Неподвижная антенна диапазона 136-146 МГц

Неподвижная антенна диапазона 430-440 МГц

• Рабочая частота на приём 430-440 МГц
• Номинальное усиление ненаправленной антенны в зените 3-4 dBi

Рисунок 7. Неподвижная антенна диапазона 430-440 МГц

Направленная антенна диапазона 430-440 МГц

• Рабочая частота на приём 430-440 МГц
• Номинальное усиление ненаправленной антенны 11 dBi
• Ширина диаграммы направленности по уровню -3dB ±20º

Рисунок 8. Направленная антенна диапазона 430-440 МГц

Радиотехнический комплекс

Основой радиотехнического комплекса является рабочая станция с развёрнутым на ней ПО. К ней подключён SDR-приёмопередатчик LimeSDR или HackRF и, при необходимости, SDR-приёмник RTL-SDR.

Связь SDR-устройств с антеннами осуществляется через инжектор, который подаёт в кабель фантомное питание для устройств антенного комплекса, осуществляет доусиление сигнала передатчика, и служит патч-панелью для коммутации различных конфигураций станции, позволяя подключать любые устройства к любым антеннам.

Интерфейс ОПУ осуществляет управление опорно-поворотным устройством по командам с рабочей станции через USB-интерфейс и передаёт в обратную сторону положение антенны. Преудсмотрено также прямое ручное управление (повороты, установка в штормовое положение, аварийная остановка). Raspberry Pi позволяет легко организовать интеграцию станцию в международную сеть SatNOGS. Сетевой коммутатор обеспечивает объединение устройств по интерфейсу Ethernet и доступ во внешний мир.

Выходная мощность передатчика 10 Вт (40 dBm)