А.Е. Жестерев1, В.П. Ипатов2

1,2 АО «Российский институт радионавигации и времени» (Санкт-Петербург, Россия)

Постановка проблемы. Спутниковые радиолокационные высотомеры сантиметрового (СМ) и миллиметрового (ММ) диапазонов позволяют проводить глобальный мониторинг земной поверхности вне зависимости от времени суток и состояния атмосферы, осуществляя бесконтактное измерение уровня и степени взволнованности морской поверхности, локализацию океанских течений и вихрей. Важнейшим этапом проектирования подобных приборов является выбор формата модуляции и структуры зондирующего сигнала. Большинство современных высотомеров строятся на платформе линейной частотной модуляции (ЛЧМ). Однако существуют возможности и перспективы перехода от зондирующего ЛЧМ-сигнала к фазоманипулированному.

Цель. Обосновать выбор минимальной частотной манипуляции (МЧМ) как специфической разновидности фазовой модуляции (ФМ) для повышения точности измерения высоты относительно как традиционной ЛЧМ, так и стандартной бинарной ФМ (БФМ).

Результаты. Сопоставлены альтернативные форматы модуляции зондирующего сигнала радиовысотомера космического базирования. Обоснована целесообразность использования в перспективном высотомере сигнала с МЧМ, дающей существенный выигрыш по точности измерения высоты в сравнении с традиционной ЛЧМ при одинаковой спектральной эффективности. Показано, что в энергетическом эквиваленте этот выигрыш составляет до 3 дБ и более.

Практическая значимость. Проведенное исследование показало предпочтительность формата МЧМ в качестве способа манипуляции зондирующего сигнала спутникового высотомера по сравнению с общепринятой в спутниковой альтиметрии ЛЧМ.

Жестерев А.Е., Ипатов В.П. Выбор формата модуляции сигнала спутникового высотомера // Радиотехника. 2022. Т. 86. № 9. С. 14−22. DOI: https://doi.org/10.18127/j00338486-202209-02

1. Лаврова О.Ю., Костяной А.Г., Лебедев С.А., Митягина М.И., Гинзбург А.И., Шеремет Н.А. Комплексный спутниковый мониторинг морей России. М.: ИКИ РАН. 2011. 480 с.
2. Coastal Altimetry. Eds. by S. Vignudelli, A. G. Kostianoy, P. Cipollini, J. Benveniste. Berlin: Springer, 2011. 565 p.
3. Martin S. An Introduction to Ocean Remote Sensing. 2nd ed. Cambridge: Cambridge University Press. 2014. 496 p.
4. Satellite Altimetry and Earth Sciences. A Handbook of Techniques and Applications. Eds. by L.-L. Fu, A. Cazenave. San Diego: Academic Press. 2001. 463 p.
5. Vincent P., Steunou N., Caubet E., Phalippou L., Rey L., Thouvenot E., Verron J. AltiKa: a Ka-band altimetry payload and system for operational altimetry during the GMES period // Sensors. 2006. V. 6. P. 208-234.
6. Боровицкий Д.С., Жестерев А.Е., Ипатов В.П., Мамчур Р.М. Выбор модуляционного формата и параметров сигнала спутникового высотомера. Известия высших учебных заведений России // Радиоэлектроника. 2018. № 3. Р. 5-14.
7. Боровицкий Д.С., Жестерев А.Е., Ипатов В.П., Мамчур Р.М. Вопросы построения радиоинтерфейса спутникового высотомера / Под ред. В.П. Ипатова. СПб: БХВ-Петербург. 2017. 192 с.
8. Гришин Ю.П. и др. Радиотехнические системы: Учебник для вузов. М.: Высшая школа. 1990.
9. Варакин Л.Е. Теория сложных сигналов. М.: Советское радио. 1970. 376 с.
10. Ипатов В.П. Широкополосные системы и кодовое разделение сигналов. Принципы и приложения: Пер. с англ. М.: Техносфера. 2007.
11. Ипатов В.П., Орлов В.К., Самойлов И.М., Смирнов В.Н. Системы мобильной связи / Под ред. В.П. Ипатова. М.: Горячая линия-Телеком. 2003.
12. Ипатов В.П., Корниевский В.И., Шутов В.К. Эквивалентность задач синтеза двоичных шумоподобных сигналов с фазовой и минимальной частотной манипуляцией // Радиотехника и электроника. 1989. Т. 34. № 7. Р. 1402-1407.
13. Прокис Дж. Цифровая связь: Пер. с англ. М.: Радио и связь. 2000.
14. Скляр Б. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение: Пер. с англ. М.: Вильямс. 2003.
15. Боровицкий Д.С., Жестерев А.Е., Ипатов В.П., Мамчур Р.М. Потенциальная точность измерения запаздывания отраженного сигнала космическим альтиметром // Известия высших учебных заведений России. Сер. Радиоэлектроника. 2017. № 2.