Командование сухопутных войск США считает, что космические средства связи наиболее полно удовлетворяют требованиям современного боя и их можно использовать в звене от батальона до армейского корпуса включительно. С их помощью обеспечивается связь практически на дальности до 12000 км независимо от условий погоды, времени года и суток, характера местности и окружающих предметов. Для них не нужно выбирать и подготавливать площадки развёртывания, поэтому их можно быстро перебазировать в любой район и устанавливать связь с корреспондентами, находящимися на различных расстояниях. При использовании в космической связи диапазона ультракоротких волн антенны станций располагаются вне прямой видимости, так как спутник связи, как правило, находится высоко над горизонтом. Упрощается настройка и обслуживание космической радиолинии, сокращается количество обслуживающего персонала по сравнению с радиорелейными и тропосферными линиями связи, поскольку в этой радиолинии отсутствуют обслуживаемые промежуточные станции. Каналы, создаваемые с помощью средств космической связи, можно сопрягать и использовать в рамках полевой системы связи AATACS (Army Area Tactical Communication System).
В настоящее время для обеспечения действующей связи в армии США используются в основном наземные станции второго поколения. Однако находят применение и станции первого поколения, прошедшие модернизацию. К последним относятся станции EASTT-1, -2, -3, -4 и -5, работающие в диапазоне 225-400 МГц. Мощность их передатчика достигает 1000 Вт, время развёртывания 20-30 мин. Станции второго поколения применяются также для проведения экспериментов. Четыре из них работают в новом диапазоне частот — 7250-8400 МГц. Станции третьего поколения находятся в стадии опытно-конструкторских разработок. Их диапазон частот 7290-8400 МГц (см. таблицу).
Основные тактико-технические характеристики наземных станций космической связи
Основная особенность большинства наземных станций второго поколения — использование для связи широкополосных шумоподобных сигналов, обеспечивающих многостанционный доступ и повышение помехозащищённости. При этом кодирование информации и адреса осуществляется многопозиционным частотным кодом с помощью частотно-временной матрицы, в результате чего сигналы становятся похожими на шум. Как указывают иностранные специалисты, использование таких сигналов наряду с обеспечением одновременной работы многих станций в общем радиоканале и с повышенной защитой от узкополосных помех позволяет обеспечить скрытность работы станций, их быструю взаимную синхронизацию и в то же время сохранить относительно простые процедуры организации связи.
Установление радиальной связи (многих периферийных станций с центральной) начинается передачей синхропоследовательности импульсов главной станцией, которая затем по очереди производит опрос (обмен информацией) каждой периферийной станции. При повторном опросе синхропоследовательность сокращается, а его время для всех станции существенно уменьшается. Например, для опроса 25 станций требуется около 2 мин. Сокращение времени на синхронизацию станций при повторном опросе достигается тем, что управляющая ЭВМ главной станции запоминает частотные и временные сдвиги, характерные для каждой периферийной станции.
Децентрализованная связь (непосредственно друг с другом) устанавливается с помощью главной станции. Для этого с периферии по служебному каналу на главную станцию отправляют запрос, где указывают срочность и примерную продолжительность связи, а также адреса корреспондентов, с которыми необходимо обмениваться информацией. ЭВМ обрабатывает запросы, формирует с учётом приоритетов очерёдность связи и по команде оператора сообщает корреспондентам о предоставлении радиоканала.
Передача и приём широкополосных шумоподобных сигналов на каждой станции осуществляется с помощью специального устройства (TATS-модема), который подключается к тракту промежуточной частоты (средняя частота 70 МГц), С его помощью обеспечивается работа телетайпом со скоростью 75 бод или передача речи цифровым вокодером с использованием импульсной последовательности 2400 бод. Работа с устройством требует применения большого количества частот, эталоном Для которых служит сигнал радиомаяка, излучаемый спутником.
Некоторые станции второго поколения работают в режиме сверхбыстродействия. Этот режим обеспечивается дополнительным устройством, построенным на принципе фазовой телеграфии, который чаще используется для передачи дискретной информации с повышенной скоростью. Для временного уплотнения радиоканала применяется вспомогательный блок.
Все приёмопередающие станции второго поколения имеют телефонный режим с использованием аналоговых сигналов и частотной модуляции. Такой режим предусматривается для совместной работы с коммерческими станциями и станциями предшествующего поколения. Однако его рекомендуется использовать в редких случаях, так как при атом резко сокращается пропускная способность ретранслятора спутника.
Почти все станции обеспечивают приём сигналов тревоги и оповещения в режиме частотной модуляции. При этом используется односторонний циркуляр вый радиоканал. Оповещение начинается с выдачи синхропоследовательности в течение 40 с, затем десятикратно повторяется сам сигнал, представляющий собой кодовую комбинацию из 12 бит.
После демодуляции и декодирования сигнал отображается на декатронах в виде двух цифр. Выбранный способ кодирования позволяет сформировать 15 различающихся по смыслу кодовых комбинаций. Обнаружение сбоев производится логической схемой приёмника. Для принятия и отображения сигнала требуется, чтобы не менее трёх последовательных повторов из десяти переданных были декодированы одинаково. Только в этом случае сигнал отображается. Время развёртывания всех станций не превышает 20 мин, обслуживающий персонал два-пять человек.
Опытные партии станций второго поколения уже имели в своём составе переносные, транспортируемые и подвижные станции как для дециметрового, так и для сантиметрового диапазона волн.
Портативные приёмные станции AN/TRR-30 и AN/TRR-32 предназначены для приёма сигналов тревоги и оповещения в штабах и подразделениях, включая передовые отряды в составе роты или взвода. Переносит и обслуживает станцию один солдат. Частоты, генерируемые в приёмниках, сигналом бортового радиомаяка не синхронизируются Последний используется только для наведения антенны на спутник. Для компенсации отклонения частоты сигнала, принимаемого с борта, в приёмнике предусмотрена оперативная подстройка. Простота обслуживания станции достигается использованием встроенной системы контроля работоспособности и индикации неисправностей. В высоко частотном тракте приемника находится усилитель на тоннельном диоде (имеет шумовую температуру около 800 К и обеспечивает усиление сигналов свыше 15 дБ).
Приёмопередающие станции AN/TSC-79 и AN/TRC-156 (рис. 1) предназначены для связи с вышестоящим командованием батальонов и батарей, находящихся на главных направлен них. Эти станции обеспечивают полудуплексную связь телетайпом и телефоном, передачу информации в режиме сверхбыстродействия, а также приём сигналов тревоги и оповещения. Каждую станцию переносит команда из двух или трёх человек. При этом станция разбирается на несколько блоков, а антенна — на четыре части (сегмента).
Рис. 1. Станция AN/TRC-156
Станция AN/TSC-79 имеет вес 67-83 кг (в зависимости от комплекта источников питания). Электропитание обеспечивают аккумуляторные батареи напряжением 26 В, продолжительность непрерывной работы которых составляет 24 ч. Для подзарядки батарей вставляется новый ряд двухэлементных пластин, которые активизируются водой. Передатчик станции имеет усилитель на лампе бегущей волны мощностью 10 Вт (с помощью регулятора на передней панели её можно уменьшать до 3 Вт).
Станция AN/TRC-I56 имеет вес 54 кг (из них упаковка приёмопередатчика 12 кг, антенна 22 кг, источники питании 20 кг). Электропитание обеспечивает батарея постоянного тока напряжением 24 В. Потребляемая мощность 20-120 Вт (в зависимости от режима работы).
Приёмопередающее оборудование станций AN/MSC-57 и AN/MSC-58 (рис. 2) смонтировано на шасси легкового автомобиля повышенной проходимости типа «джиги, а источники питания — на прицепе. Они предназначаются для обеспечения артиллерийской и авиационной поддержки дивизий и бригад. Станции обеспечивают засекреченную телефонную и телеграфную связь с использованием дополнительной аппаратуры, дуплексную работу телефона и телетайпа (с помощью TATS-модема), аналоговую связь в режиме частотной модуляции, а также приём сигналов тревоги и оповещения. Кроме того, станция AN/MSC-57 может работать в режиме сверхбыстродействия. В приёмнике последней применяется неохлаждаемый параметрический усилитель, в в передатчике — лампа бегущей волны. На обеих станциях для преобразования речевых сигналов в дискретную форму используют вокодер IIY5. Для электропитания станций служат два генератора мощностью 3 кВт каждый, которые монтируются на отдельном прицепе. Генераторы вырабатывают переменный ток 60Гц напряжением 115 В. Кроме того, в комплекте станции для кратковременной работы предусмотрены батареи постоянного тока (напряжение 28 В) с преобразователями. Оборудование станции AN/MSC-57, устанавливаемое на джипе, имеет вес 340 кг (на прицепе 698 кг), а станции AN/MSC-58 соответственно 249 (677) кг.
Рис. 2. Станция AN/MSC-58
Приёмопередающие станции AN/TSC-80 и AN/TRC-157 предполагается использовать в армейском корпусе и штабах частей армейской авиации. Они работают в тех же режимах, что и описанные выше станции, смонтированные на 0,25-т автомобиле. Однако и их комплекте имеются дополнительные устройства для формирования сигналов тревоги и оповещения, поэтому они будут чаще использоваться для передачи этих сигналов.
Все оборудование станции AN/TSC-80 монтируется на 1,25-т автомобиле и прицепе. В кузове автомобиля находится приёмопередающая аппаратура, а на крыше устанавливает антенна. Общий вес этого оборудования 838 кг. На прицепе перевозятся два генератора мощностью 5 кВт каждый.
Антенная система станции имеет в своём составе неохлаждаемый параметрический усилитель и усилитель на тоннельном диоде, которые крепятся непосредственно около зеркала антенны. Для установки и снятия усилителей требуется 2-3 мин. Параметрический усилитель соединяется с облучателем антенны отрезком гибкого волновода и вращается вместе с ним на опоре. Выходной сигнал передатчика, собранного на пятирезонаторном клистроне, подаётся к антенному облучателю через секцию специального волновода. Сначала антенна устанавливается в направлении на спутник вручную, а затем с помощью червячной передачи наводится на спутник более точно по максимальному значению мощности сигнала радиомаяка спутника. Такой способ наведения обеспечивает угловую точность ±0,5°.
Для питания клистронного усилителя мощности передатчика применяется ток напряжением 5000 В. который получается путем преобразования однофазного переменного тока напряжением 115 В (частота 60 Гц). Преобразователь (объем менее 50 куб.дм.) имеет потребляемую мощность около 2 кВт.
Станция AN/TRC-157 работает в диапазоне дециметровых волн. Она монтируется в контейнере в прицепе, которые приспособлены для транспортировки на вертолёте, самолёте и грузовом автомобиле. Вес электронного оборудования, размещённого в контейнере, 780 кг. На прицепе устанавливаются два генератора мощностью 10 кВт каждый. Для электропитания станции используется трёхфазный ток (напряжение 110 В, частота 60 Гц, потребляемая мощность 6.5 кВт), который вырабатывает один из генераторов (второй, резервный).
Как сообщалось в американской печати, опытные наземные станции второго поколения прошли многочисленные эксплуатационные испытания. В настоящее время они поступили в 235-й батальон связи, расположенный в г. Лайкхерст (штат Нью-Джерси). Батальон находится в распоряжении комитета начальников штабов. Кроме того, он подчиняется начальнику проекта «Сатком», отвечающему за разработку и создание космических средств тактической связи американских сухопутных войск. Его привлекают также для проведения экспериментов и испытаний.
Наземные станции космической связи третьего поколения разрабатываются в США для обеспечения многоканальной магистральной связи в полосе боевых действий (в качестве дополнения к станциям второго поколения). Перспективные транспортабельные многоканальные станции предполагается включить в состав стационарных объектов (узлов) для обеспечения тактической связи (в системе «сетка»), а также использовать в составе мобильных войск и штабов (для работы на остановках). При их создании учитываются опыт эксплуатации, детальных и всесторонних испытаний малоканальных станции второго поколения, а также новые требования. Предусматривается обеспечивать многоканальную телефонную связь с возможностью засекречивания, снижать пропускную способность при воздействии интенсивных помех (подавления) для сохранения приемлемого качества связи.
Параболическая антенна станции (диаметр зеркала 2,4 м) с автоматическим слежением за спутником должна быстро развёртываться для работы в полевых условиях и свертываться для перемещения на новое место. Станции оборудуются встроенной системой автоматического контроля работоспособности и отыскания неисправностей. Фирма «Радио корпорейшн оф Америка» по контракту стоимостью 7,5 млн. долларов поставила 10 опытных образцов тактических станции космической связи третьего поколения AN/MSC-59, AN/TSC-85 и AN/TSC-86. В 1975 году эти станции были продемонстрированы в работе командованию сухопутных войск США. В настоящее время завершается программа всесторонних испытаний их в полевых условиях и решается вопрос о серийных поставках.
Станция AN/MSC-59 монтируется на прицепе М569. Она обеспечивает работу по шести или 12 дуплексным телефонным каналам (ширина спектра до 8 кГц). Предусмотрен также дистанционный ввод дискретной информации со скоростью 16 кбод. При максимальной пропускной способности информация передаётся со скоростью 48 кбод, а в случае воздействия помех (подавления) скорость снижается до 16 кбод или величины, обеспечивающей работу по одному телефонному каналу. В состав станции, кроме приёмопередающих устройств, входят:
- мультиплексор TD660, обеспечивающий уплотнение радиоканала;
- преобразователь CV1548/G аналогового сигнала в дискретную форму;
- устройства эхоподавления;
- минимальное количество запасных частей и модулей.
Проектный вес всего оборудования станции 680 кг. Стандартный генератор вырабатывает для аппаратуры станции переменный ток напряжением 115/230 В и частотой 50-60 Гц.
Станция AN/TSC-85(V) монтируется в контейнере S250, который может перевозиться на 1,25-т грузовом автомобиле. Первая модификация этих станций — AN/TSC-85 (V1) используется для организации прямой связи между двумя пунктами. При этом обеспечивается 6, 12, 18, 24, 36, 48, 72 или 96 дуплексных телефонных каналов (в зависимости от оперативных потребностей и энергетического потенциала радиолинии). Вторая модификация — AN/TSC-85 (V2) имеет в своём составе три дополнительных мультиплексора и столько же модемов, что позволяет станции работать в четырех направлениях одновременно. Максимальная пропускная способность при этом составляет 24 дуплексных телефонных канала. Вес станции AN/TSC-85 (V) около 1130 кг. Все её оборудование, за исключением антенны, монтируется в одном контейнере. Для электропитания станции служит стандартный генератор. Станцию можно подготовить к работе за 5 мин (из «холодного» состояния).
Станция AN/TSC-86 монтируется в контейнере и транспортируется на 2,5-т грузовом автомобиле. В тактическом варианте она комплектуется также параболической антенной, диаметр зеркала которой 2,4 м. Однако эту станцию предусматривается также использовать для обеспечения стратегической связи, В последнем случае она будет иметь антенну диаметром около 6,3 м.
Фирма «Коллинз рэдио» разработала малоканальные (модульные) радиостанции третьего поколения для работы в дециметровом диапазоне волн. Они предназначены для массового производства и по качеству связи удовлетворяют войсковым требованиям. Их пропускная способность и количество режимов работы ограничены. В серию входят радиостанции семи типов, из которых два (1-А и 1-Н) обеспечивают тактическую связь с использованием ИСЗ.
Станция 1-Н развёрнута в декабре 1974 года на авиабазе Ром (штат Нью-Йорк). Планировалось изготовить семь наземных станций для испытаний, а затем по их результатам принять решение о начале серийного производства.
Фирма «Электроник коммуни-кейшнз» разработала и испытала станцию AN/WSC-3 (Whiskey-З) для обеспечения тактической связи между кораблями, а также подразделениями корпуса морской пехоты. Аппаратура станции включает приёмопередатчик и антенну, аппаратуру уплотнения, устройства дистанционного управления и контроля. Специальный блок имеет набор модемов для работы различными сигналами. Модемы подключаются через согласующее устройство, работающее на промежуточной частоте 70 МГц, Станция работает на 7000 фиксированных частотах, нестабильность каждой менее 1-10-6. Среднее время наработки на отказ комплекта оборудования свыше 2000 ч и среднее время ремонта 30 мин. Станции, предназначенные для подразделении морской пехоты, монтируются в специальном автофургоне, их можно транспортировать по воздуху. Станция AN/WSC-3 может работать через спутник почти со всеми космическими станциями диапазона дециметровых волн, а также обеспечивать связь в пределах прямой видимости.
Помимо рассмотренных выше наземных станций, созданных специально для сухопутных войск, в США по заказам ВВС и ВМС разрабатывается также большое количество аппаратуры. которая в определённых условиях может функционировать централизованно. Характерная тенденция дальнейших работ в области конструирования станции космической связи — использование контейнерных вариантов, серийных типовых модулей и более совершенной элементной базы.
В американской печати указывалось, что, несмотря на отсутствие специального спутника для тактической связи, разработка станций для этих целей ведётся активно. При этом для проведения конструкторских испытаний приспосабливаются существующие ИСЗ, а действующая связь долгое время поддерживалась через ИСЗ LES-6, а затем «Марисат». В ближайшее время для тактической связи предполагается использовать спутники LES-8, LES-9 и «Флитсатком». Планируется создать также спутник DSCS-3, способный обеспечить тактическую и стратегическую связь одновременно. Он должен иметь на борту ретрансляторы дециметрового и сантиметрового диапазонов волн различной мощности, а также узконаправленные антенны, формирующие большое количество независимых радиолучей. Считается, что этот ИСЗ обеспечит эффективную работу всех существующих и перспективных станций.