Tittel: STYREINNRETNING TIL FREKVENSEN TIL EN SATELLITT- FJERNKONTROLL TIL EN SENDER/MOTTAKER, SAMT TILHØRENDE SENDER OG MOTTAKER

Transkript

1 V1603NO00 EP Tittel: STYREINNRETNING TIL FREKVENSEN TIL EN SATELLITT- FJERNKONTROLL TIL EN SENDER/MOTTAKER, SAMT TILHØRENDE SENDER OG MOTTAKER

2 Beskrivelse [0001] Den foreliggende oppfinnelsen dreier seg om en innretning til styring av frekvensen til en mottaker til en satellitt-fjernkontroll eller til en sender til satellittfjernmåling. [0002] Helheten sender/mottaker er plassert om bord i en geostasjonær satellitt eller en som beveger seg og iverksetter en forbindelse til fjernmåling, fjernkontroll og avstandsmåling mellom stasjonene på bakken og den nevnte satellitten. Denne forbindelsen er kjent under navnet på forbindelsen TTC, som er et akronym fra den engelske betegnelsen Telemetry, Tracking and Command, eller fjernmåling, sporing og fjernkontroll, eller brukt med navnet på forbindelsen TCR, på engelsk Telemetry, Command and Ranging, eller fjernmåling, fjernkontroll og avstandsmåling. Denne forbindelsen blir særlig brukt til fjernkontroll av satellitten fra jorda, men også til fjernmåling, det vil si til overføringen fra satellitten av informasjon om tilstanden til maskinen. Mer nøyaktig, tilsvarer forbindelsen til en satellitt-fjernkontroll til den oppadgående forbindelsen mellom en sender på bakken og en mottaker om bord i satellitten. Forbindelsen til fjernmåling tilsvarer den nedadgående forbindelsen mellom en sender til fjernmåling som er plassert om bord i satellitten og en mottaker som er plassert i en stasjon på bakken. [0003] I fortsettelsen av beskrivelsen av akronymet brukes TTC som en referanse til forbindelsen med samme navn. En TTC-sender refererer til en sender til fjernmåling og en TTC-mottaker refererer til en mottaker til fjernkontroll, de to utstyrene er plassert om bord i en satellitt. [0004] De kjente arkitekturene for TTC-sendere/mottakere bruker en lokal oscillator som vanligvis leverer en fast frekvens eller et begrenset antall frekvenser. Denne frekvensen kan imidlertid gjøres programmerbar ved bruk av en fraksjonær synthesizer. Området for variasjon i frekvensen er vanligvis svært stort og dennes programmering blir gjort fra et inkrement til konstant frekvens, hvilket til slutt fører til et høyt antall potensielle frekvenser, dette tallet er lik lengden på området hvori frekvensen kan variere, delt på inkrementet til den brukte frekvensen. Denne muligheten til å rekonfigurere frekvensen som til å begynne med var fastlagt gjør det for eksempel mulig å koordinere frekvensene til flere satellitter ved en endring av banens posisjon eller å unngå visse uklare frekvenser. En av de viktigste ulempene ved TTC-arkitekturer med klassiske fraksjonære synthesizere er det svært høye antallet av programmerbare frekvenser som synthesizeren må ta hensyn til. Som et eksempel, for et frekvensbånd av typen Ku, kan en fraksjonær synthesizer iverksette forskjellige frekvenser for å dekke et totalt bånd på 70 MHz. Denne kapasiteten til synthesizeren til å kunne generere et stort antall forskjellige frekvenser har flere ulemper.

3 2 1 2 [000] Aller først medfører det store antallet av disponible frekvenser en mulighet for å validere på en fullstendig måte funksjonen til styringen av alle disse frekvensene til TTC-senderen og -mottakeren. I tillegg, blant helheten av disponible frekvenser finnes det noen som ikke kan brukes, fordi de tilsvarer frekvensbånd som er tildelt til en annen kanal til fjernkontroll, hvilket har som effekt å føre til problemer med falsk alarm. Faktisk kan alle feilaktige kommandoer til styringen av frekvensen føre til en kritisk konfigurasjon hvor TTC-mottakeren fungerer på en forbudt frekvens, fordi denne siste kan være, for eksempel, lagt oppå en frekvens som er reservert til en annen kommunikasjonsforbindelse. [0006] Dokumentet WO 96/08883 beskriver et apparat til frekvenssyntese. [0007] Bruken av en frekvenssynthesizer som er programmerbar og intelligent og hvis funksjon er å styre i frekvens en TTC-mottaker eller -sender gjør det mulig å bøte på problemene som er nevnt tidligere. Spesielt består løsningen som man har valgt i oppfinnelsen i å iverksette samtidig med den programmerbare frekvenssynthesizeren en intelligent innretning til frekvensstyring hvori frekvenstrinnene ikke systematisk er regelmessige, men de gjør det mulig å møte presise krav og som er spesifiserte av brukeren når det gjelder bruken av frekvensbåndet som er reservert til TTCforbindelsen. Til dette formålet, har den foreliggende oppfinnelsen særlig som hensikt å lage en innretning til frekvensstyring til en TTC-sender eller -mottaker som implementerer en intelligent frekvenskommando hvori funksjonen er å styre en lokal oscillator, slik at denne genererer en verdi som er tatt i et spesifisert frekvensområde og ikke lenger i helheten til frekvensbåndet som er reservert til tjenestene til kringkasting fra satellitter. [0008] Med den hensikten, har oppfinnelsen som formål å lage en styreinnretning av frekvensen F fra en sender og/eller en mottaker til TTC-satellittforbindelsen fra en frekvenskommando hvori verdien er tatt i en forhåndsbestemt frekvensflate som utgjøres av flere frekvenslommer som er fordelt på en usammenhengende måte i et gitt frekvensbånd, den nevnte innretningen er karakterisert i det at den omfatter minst en kvartsoscillator som leverer en referansefrekvens F OCXO, en lokal, syntetisert oscillator som leverer den nevnte frekvensen F fra den nevnte referansefrekvensen F OCXO ifølge den følgende forbindelsen 3 hvor N og R er programmerbare divisor koeffisienter og en numerisk, integrert krets som implementerer en konversjonstabell som gjør at hver frekvenslomme (03, 04, 0) av den nevnte forhåndsbestemte frekvensflaten er en helhet av binære adresser som er fordelt på en tilstøtende måte og som tar for seg verdiene til de nevnte koeffisientene N og R i form av binære ord som gjør det mulig for den syntetiserte,

4 lokale oscillatoren (1) å generere den nevnte frekvensen F, hvorav verdien er lik verdien til den nevnte frekvenskommandoen. [0009] I en variant for utførelse, er den nevnte integrerte, numeriske kretsen en komponent med en programmerbar logikk eller et leselager. [00] Oppfinnelsen har også som hensikt å lage en mottaker til fjernkontroll til en geostasjonær satellitt som omfatter minst en analogisk inngangskrets til forsterking og filtrering, en første konverteringskanal av frekvensen som leverer ved utgangen et signal ved en første mellomliggende frekvens og en krets til numerisk demodulasjon som er karakterisert ved at den nevnte første konverteringskanalen av frekvens omfatter minst en mikser, en krets til forsterkning og til filtrering og en innretning til styring av frekvensen, slik det allerede er beskrevet. [0011] I en variant for utførelse, omfatter den nevnte mottakeren i tillegg en andre konverteringskanal av frekvensen som mottar ved inngangen utgangssignalet til den nevnte første konverteringskanalen av frekvens og som leverer til den nevnte kretsen til demodulasjon et signal ved en andre mellomliggende frekvens. [0012] Oppfinnelsen har også som hensikt å lage en sender til fjernmåling til en geostasjonær satellitt eller en som beveger seg og som minst omfatter en krets til modulasjon, en krets til amplifikasjon og til filtrering og en innretning til styring av frekvensen til den nevnte senderen, slik det allerede er beskrevet. [0013] Andre karakteristikker og fordeler med den foreliggende oppfinnelsen vil komme bedre frem ved lesningen av beskrivelsen som følger i forbindelse med de vedlagte tegningene som viser: Figur 1 er en sammenfattende oversikt over en mottaker til en satellittfjernkontroll hvor frekvensen er styrt av en innretning ifølge oppfinnelsen, Figur 2 er en sammenfattende oversikt over en sender til satellitt-fjernmåling hvor frekvensen er styrt av en innretning ifølge oppfinnelsen, Figur 3 er en skjematisk fremstilling av et eksempel på et område til frekvensene til styring som gjør det mulig å unngå opptatte kommunikasjonskanaler, Figur 4 er en sammenfattende oversikt over innretningen til styring av frekvensen ifølge oppfinnelsen, Figur er en skjematisk fremstilling som illustrerer konverteringsprinsippet til frekvenslommer til binære adresser. Figur 1 representer et blokkdiagram av en mottaker til en TTCsatellittforbindelse ifølge oppfinnelsen. [0014] Denne mottakeren består hovedsakelig av de følgende elementene:

5 en helhet av analogiske inngangskretser 6 hvis funksjon er hovedsakelig forsterkningen og filtreringen av inngangssignalet og dernest tilpasningen i impedans av det nevnte signalet, - en frekvensmikser 7 som er forbundet med en styreinnretning for frekvens 4 ifølge oppfinnelsen og med en helhet av forsterkerkretser og filtreringskretser 8. Disse tre elementene utgjør en første kanal til passering til en mellomliggende frekvens hvis funksjon er å konvertere inngangssignalets frekvens mot den mellomliggende frekvensen som blir levert av styreinnretningen 4, - en andre kanal til passering til en mellomliggende frekvens 9, som kan være valgfri, som består av en frekvensmikser 1, av en lokal oscillator 112 som leverer en fast frekvens og av en forsterkerkrets 111, - en numerisk krets til demodulasjon 113 hvis funksjon er å demodulere det mottatte signalet for å gjenvinne den utsendte informasjonen. [001] Styreinnretningen 4 av frekvensen omfatter hovedsakelig en konverteringskrets 2 som mottar ved inngangen en kommando til frekvensen og som er egnet til å styre numerisk en syntetisert, lokal oscillator 1 hvis funksjon er å levere frekvensen til den nevnte mottakeren til satellitt-fjernkontrollen som så blir levert ved inngangen til mikseren 7. Den syntetiserte, lokale oscillatoren 1 er også forbundet med en kvartsoscillator 3 hvis funksjon er å levere en referansefrekvens fra hvilken den syntetiserte, lokale oscillatoren 1 genererer frekvensen til mottakeren til satellittfjernkontrollen. [0016] Figur 2 viser et blokkdiagram over arkitekturen til en sender til en TTCsatellittforbindelse eller en sender til fjernmåling ifølge oppfinnelsen. Denne arkitekturen består vesentlig av de følgende elementene: 3 en styreinnretning 4 til frekvens, slik det allerede er beskrevet og hvis funksjon det er å generere frekvensen til senderen til fjernmålingen. Denne innretningen 4 består hovedsakelig av en konverteringskrets 2 som reagerer på en kommando for frekvens til en syntetisert, lokal oscillator 1 og til en kvartsoscillator 3, en modulasjonskrets 1 hvis funksjon er å modulere inngangssignalet til den genererte frekvensen som styreinnretningen 4 har lagd, en eller flere forsterkerkretser og filtreringskretser 2 som genererer det modulerte signalet til et analogt signal som kan overføres. [0017] Figur 3 skjematiserer et eksempel på en plan over fordelingen av frekvensene for kommandoer ifølge oppfinnelsen. Et kommunikasjonsbånd, for eksempel et bånd

6 1 av typen Ku som brukes av systemene for satellittkommunikasjon omfatter kanaler til telekommunikasjon 1, 2, 3, 4 som er opptatt med andre overføringer enn den som er forbundet med TTC-satellittforbindelsen. Oppfinnelsen består i å begrense feltet til de mulige frekvensene til mottakeren til fjernkontrollen til visse frekvenser som ikke er i bruk i kommunikasjonsbåndet og som er spesifiserte av systemets behov. For eksempel, frekvenslommene 0, som ligger rundt minimumsfrekvensene F min og maksimumsfrekvensene F maks til frekvensbåndet eller frekvenslommene 6, 7, 8, 9, 3 som er plasserte mellom de opptatte kanalene til telekommunikasjon kan reserveres i planen for frekvensene for hvilke mottakeren ifølge oppfinnelsen må være i stand til å fungere. Generelt sett, kan man definere N som en frekvenslomme Si, 1 i N på innsiden av kommunikasjonsbåndet som vurderes, som kan være, for eksempel, et bånd av typen Ku, K eller C. Hver av de nevnte lommene Si kan inneholde et variabelt antall av frekvenser M i som er plasserte på en regelmessig måte eller ikke. Det totale antallet M av programmerbare frekvenser som må fungere til mottakeren til fjernkontrollen eller senderen til fjernmålingen, ifølge oppfinnelsen, er altså lik summen av antall frekvenser til hver lomme, ifølge det følgende forholdet: 2 3 [0018] Programmeringen av frekvensen til mottakeren ifølge denne planen for frekvens har til hensikt å begrense de mulige frekvensene til lommene som er disponible og nødvendige for brukeren. [0019] Figur 4 skjematiserer et detaljert blokkdiagram over styreinnretningen 4 i frekvens hvis funksjon er å generere funksjonsfrekvensen til mottakeren til fjernkontrollen eller til senderen til fjernmålingen, ifølge oppfinnelsen. Denne styreinnretningen 4 omfatter særlig en kvartsoscillator 3 som har som funksjon å levere en fast referansefrekvens med henvisningen F OCXO til en syntetisert, lokal oscillator 1 som også kalles frekvenssynthesizer. Denne kvartsoscillatoren 3 er for eksempel en kvartsoscillator med termostat eller OCXO. Frekvenssynthesizeren 1 omfatter en divisjonsinnretning 404 til frekvens med en hel faktor R, en mikser 40 som gjør det mulig å kombinere frekvensen ved utgangen av divisjonsinnretningen til frekvens 404 med den som er levert ved utgangen av en andre divisjonsinnretning 406 av en divisjonsrang N (hvor N kan være fraksjonær) og en underkastelsesinnretning av frekvensen 409 som forbinder mikserens utgang 40 med inngangen til en oscillator som har et kontrollert trykk 408 som er mer kjent under det engelske akronymet VCO for «Voltage Controlled Oscillator». Oscillatoren som har et kontrollert trykk 408

7 6 leverer ved utgangen en frekvens F VCO som er forbundet med referansefrekvensen til kvartsoscillatoren 403 ved det følgende forholdet: [00] En integrert, numerisk krets til konvertering 2 som utfører styringen av frekvensen til mottakeren, ifølge oppfinnelsen, og som virker på divisorene 404 og 406 for å bestemme verdiene N og R som gjør det mulig fra forholdet (1) å generere den ønskede frekvensen. Denne integrerte, numeriske kretsen kan være en programmerbar, logisk komponent, et leselager eller enhver annen innretning som gjør det mulig å levere numeriske ord ved utgangen. Funksjonen til denne integrerte numeriske kretsen er å kommandere divisorene til frekvens 404, 406 til den lokale oscillatoren ifølge oppfinnelsen for å få dem til å bruke verdiene til koeffisientene N og R, slik at det er mulig å generere helheten av frekvensene fra frekvensplanen, slik det er beskrevet i figur 2. For å gjøre dette, implementerer den nevnte integrerte numeriske kretsen 402 en konverteringstabell som har som funksjon å forbinde en binær adresse til hver frekvens i den reserverte frekvensplanen. Helheten av de binære adressene må utgjøre en tilstøtende helhet for å begrense frekvensutvalget til det aller nødvendigste. Til hver binære adresse tilsvarer et programmeringsord som inneholder verdiene til koeffisientene N og R som også blir lagret midt i kretsen 2. Fordelen med denne løsningen er å innskrenke antall adresser som skal programmeres til kun de spesifiserte, programmerbare frekvensene som virkelig blir brukt av senderen/mottakeren til TTCsatellittforbindelsen. Som et eksempel, så trenger en mottaker som er i stand til å fungere på 32 forskjellige frekvenser et felt til adresser til programmering som er begrenset til bit, mens for en fraksjonær synthesizer i den nyeste teknologien som fungerer i et Ku-bånd, så trenger programmeringen av frekvenser 19 bit. [0021] Figur skjematiserer konverteringsprinsippet som er iverksatt av konverteringskretsen 2 ifølge oppfinnelsen. En helhet av frekvenslommer 03, 04, 0 er representert, disse lommene er fordelt på frekvensaksen 01 på en usammenhengende måte. Hver lomme inneholder et forskjellig antall frekvenser, den første lommen 03 inneholder M 1 frekvenser som er fordelt midt i lommen på en sammenhengende eller usammenhengende måte, den andre lommen 04 inneholder M 2 frekvenser og den n'te lommen 0 inneholder M n frekvenser. Konverteringskretsen 2 forbinder en gruppe av binære adresser med hver av de nevnte lommene, helheten til gruppen av adresser er fordelt på en sammenhengende måte på aksen til de binære adressene 02. Konverteringskretsen 2 forbinder en første frekvenslomme 03 med en første gruppe med binære adresser 06 som omfatter et område med adresser som går fra 0 til M 1-1. Den andre frekvenslommen 04 er representert av en gruppe med

8 7 1 2 adresser 07 hvor verdiene går fra M 1 til M 1 +M 2-1 og så videre for hver gruppe av adresser som er oppnådd ved konvertering av en frekvenslomme. [0022] Som et eksempel, kan frekvenslommen 03 inneholde de følgende frekvensene f 1 =1371,1 MHz, f 2 =1371,2 MHz, f 3 =1371, MHz og f 4 =1371,6 MHz som ikke nødvendigvis er jevnt fordelt. Konverteringskretsen 2, i dette eksempelet, får adressen 0 til å tilsvare paret av numeriske ord (N 1,R 1 ) som gjør det mulig for den syntetiserte, lokale oscillatoren å generere frekvensen f 1. På en lignende måte, tilsvarer adressene 1, 2 og 3 til parene med numeriske tall (N 2,R 2 ), (N 3,R 3 ), (N 4,R 4 ) som gjør det mulig å generere frekvensene f 2, f 3 og f 4. [0023] Programmeringen av den numeriske konverteringstabellen som er iverksatt av konverteringskretsen 2 er slik at til hver adresse tilsvarer en frekvens som er nyttig for mottakeren (eller senderen) til fjernkontrollen (eller til fjernmålingen) ifølge oppfinnelsen. Denne konverteringstabellen får programmeringsordene som er nødvendige til styringen av frekvensen til den tilhørende synthesizeren til å tilsvare til en binær adresse som er levert ved inngangen. [0024] En av fordelene ved oppfinnelsen ligger i å begrense helheten av de mulige frekvensene sammen med hvilke mottakeren til fjernkontrollen eller senderen til fjernmålingen kan fungere. Bruken av en styreinnretning til frekvensen gjør det mulig å programmere, ved hjelp av en konverteringstabell, helheten av de tillatte funksjonsfrekvensene og gjør det mulig å lette betydelig muligheten for testing av TTC-utstyret. I tillegg, gjør oppfinnelsen det også mulig å unngå bruken av en frekvens som ikke er tillatt, for eksempel en frekvens som vil brukes av en annen type overføring. Når det gjelder applikasjoner for satellitter, gjør innretningen ifølge oppfinnelsen det mulig å generere frekvenser hvis verdier er begrensede kun til bruken av frekvensplanen. Helheten av frekvenser som kan genereres kan ses på som en maskering av frekvensen som er tilpasset til planen for frekvenser til systemet som er målet. En slik maskering kan enkelt modifiseres, hvis planen for frekvensene endrer seg. I så fall er det nok å oppdatere innretningens konverteringstabell. Til slutt, gjør bruken av en integrert, numerisk krets for å gjøre frekvensen programmerbar det mulig å utføre på en enkel måte en endring i frekvensen i løpet av satellittens levetid, hvilket ikke er lett å utføre med en arkitektur i den nåværende teknologien, særlig i tilfellet med satellitter som ikke er utstyrt med standard forbindelser mot utstyrene og for hvilke endringene i tilstanden til frekvensen er utført ved inkrementering eller dekrementering av kommandoordene. 3 40

9 8 P a t e n t k r a v 1. Styreinnretning av frekvensen F til en sender og/eller en mottaker til TTCsatellittforbindelsen fra en frekvenskommando hvis verdi er tatt i en forhåndsbestemt plan for frekvens som utgjøres av flere frekvenslommer (03, 04, 0) som er fordelt på en usammenhengende måte i et gitt frekvensbånd, den nevnte innretningen er karakterisert ved at den omfatter minst en kvartsoscillator (3) som leverer en referansefrekvens F OCXO, en syntetisert, lokal oscillator (1) som leverer den nevnte frekvensen F fra den nevnte referansefrekvensen F OCXO ifølge det følgende forholdet 1 hvor N og R er programmerbare divisor koeffisienter og en numerisk, integrert krets (2) som implementerer en konverteringstabell som får til å tilsvare til hver frekvenslomme (03, 04, 0) til den nevnte planen for forhåndsbestemte frekvenser til en helhet av binære adresser som er fordelt på en tilstøtende måte og som tar seg av verdier til de nevnte koeffisientene N og R i form av binære ord som gjør det mulig for den syntetiserte, lokale oscillatoren (1) å generere den nevnte frekvensen F hvis verdi er lik verdien til den nevnte frekvenskommandoen. 2. Innretning ifølge patentkravet 1 som er karakterisert ved at den nevnte numeriske, integrerte kretsen (2) er en komponent med en programmerbar logikk eller et leselager En mottaker til fjernkontroll til en geostasjonær satellitt som omfatter minst en analogisk inngangskrets til forsterkning og til filtrering (6), en første mellomliggende konverteringskanal til frekvens og en numerisk krets til demodulasjon (113) som er karakterisert ved at den nevnte første konverteringskanalen for frekvens (114) omfatter minst en mikser (7), en krets til forsterkning og til filtrering (8) og en styreinnretning (4) til frekvensen ifølge et av patentkravene 1 til En mottaker til fjernkontroll til en geostasjonær satellitt eller en som beveger seg ifølge patentkravet 3 som er karakterisert ved at den nevnte mottakeren omfatter i tillegg en andre konverteringskanal til frekvens (9) som mottar ved inngangen utgangssignalet til den nevnte første konverteringskanalen til frekvens (114) og som leverer til den nevnte demodulasjonskretsen (113) et signal til en andre mellomliggende frekvens. 3

10 9. En sender til fjernmåling til en geostasjonær satellitt eller en som beveger seg som omfatter minst en modulasjonskrets (1), en forsterkningskrets og en filtreringskrets (2) og en styreinnretning (4) av frekvensen til den nevnte senderen ifølge et av patentkravene 1 til 2.

11

12 11

13 12

14 13

15 14