Россия вновь нашла иной путь: «Ростех» разрабатывает уникальные приборы, которые могут усиливать спутниковый сигнал в сотни тысяч раз. SFERA

Инженеры «Росэлектроники» не следуют по западному пути дешевого массового производства. Они выбирают инновации и долговечность в вопросе развития систем спутниковой связи. Именно эти принципы легли в основу новых приборов, которые станут еще одним шагом на пути цифровизации всех уголков страны.

Волшебная лампа «Ростеха»

НПП «Алмаз» (входит в холдинг «Росэлектроника» госкорпорации «Ростех») разрабатывает новую модификацию лампы бегущей волны (ЛБВ). Это оборудование используется в качестве усилителя мощности радиоволн в системах космической связи. Новая модель предназначена для установки в наземной аппаратуре высокотехнологичной коммуникационной инфраструктуры для обеспечения цифрового телевещания, высокоскоростного доступа в Интернет, услуг фиксированной и подвижной связи. Благодаря новинке сигналы достигнут даже самых отдаленных районов России.

ЛБВ, как сказано выше, усиливает мощность сверхвысокочастотных радиоволн, благодаря чему увеличивается расстояние передачи сигнала. Ученые планируют создать два типа ламп бегущей волны — C- и Ku- диапазонов с выходной мощностью в режиме насыщения до 700 Вт и воздушным охлаждением прибора. Помимо усиления мощности волн в сотни тысяч раз новые лампы имеют длительный срок эксплуатации. Выпуск и испытания опытных образцов намечены на 2024 год, но планы идут уже гораздо дальше. Как сообщается на сайте НПП «Алмаз»:

«На базе этих ЛБВ в дальнейшем можно будет создавать приборы с еще более высокими уровнями мощности, а также в смежных диапазонах».

Проект стоимостью 500 млн рублей реализуется при поддержке Минпромторга. От иностранных, в частности, западных, аналогов его отличает существенно иной подход к развитию космической связи. Заграничные коллеги делают упор на дешевизну и массовость. Следствием чего является низкая долговечность конечной продукции и тотальное отсутствие инноваций.

Российские исследователи в свою очередь делают ставку на уникальность приборов. Благодаря их кропотливому труду создаются уникальные приборы, способные улавливать и кратно усиливать сигнал до показателей, которые недоступны обычным приёмникам. В скором времени новые ЛБВ будут работать в системах связи на благо науки, промышленности и структур коммуникации.

«В рамках проекта «Цифровая Россия» планируется создание высокотехнологичной инфраструктуры для цифровизации страны. Для обеспечения качественной связи потребуется запуск большого количества коммуникационных спутников и создания наземных станций космической связи. Лампы бегущей волны с увеличенной мощностью позволят решить стоящие сегодня задачи, а также сформируют технологический задел для дальнейшего развития СВЧ-приборов данного типа. Серийное производство устройств мы планируем запустить в 2025 году после прохождения всего цикла испытаний», — сообщил генеральный директор НПП «Алмаз» Михаил Апин.

Погружение в технологию

Лампа бегущей волны — небольшой, но чрезвычайно важный элемент систем связи. Как писал в своей диссертации главный научный сотрудник НПП «Алмаз», кандидат наук Шалаев Павел Данилович:

«Постоянно растущие потребности в увеличении объёмов передаваемой через спутники информации, улучшении качества космической связи и снижении её себестоимости в значительной степени удовлетворяются за счёт улучшения параметров бортовых ЛБВ».

По определению ЛБВ — это вакуумный электронный прибор, в котором бегущая электромагнитная волна усиливается за счет длительного взаимодействия поля данной волны с движущимися электронами. По сути ЛБВ — это вакуумная трубка, в которой расположена фокусирующая магнитная система. В упрощенном виде это спираль, по которой движется усиливаемая волна, и поток электронов, который проходит внутри спирали, вдоль ее оси от одного конца трубки к другому. В результате электроны отдают часть своей кинетической энергии бегущей волне, и на выходе из трубки амплитуда сигнала намного превышает амплитуду на входе.

Первым синхронизировать таким образом бегущую волну с электронами удалось архитектору Рудольфу Компфнеру, который помимо основной работы много занимался физикой. Свою новую конструкцию он предложил в 1943 году, как средство увеличения дальности радиолокаторов, обнаруживающих немецкие бомбардировщики.

В России первый образец под названием УВ-1 был собран в 1951 году на фрязинском НИИ-160, сейчас — НПП «Исток». Как и положено продукции госзаказа, советский вариант превосходил все существующие мировые аналоги. В 1952 году начался серийный выпуск, а к 1965 году объемы производства составляли 11,5 тысяч ламп в год. С тех пор технология практически не изменилась, но ведется постоянная работа по улучшению основных параметров. Как указано на сайте «Ростеха»:

«С развитием спутниковой связи эволюционировали и лампы бегущей волны для систем космического назначения — в несколько раз увеличился срок эксплуатации, вдвое вырос КПД. Новое поколение ЛБВ могут удивить и другими характеристиками».

Кроме того, расширились полосы рабочих частот, снизился вес, увеличилась надежность и долговечность оборудования.

Совершенствование продолжается

Лампы, предназначенные для наземной установки, входят в состав наземных станций вещания. Такие станции передают сигнал на спутник, который ретранслирует его на другие объекты в рамках зоны покрытия. Современные спутники оснащены активными ретрансляторами, которые в свою очередь тоже усиливают сигнал и направляют его в зону приема.

Новые ЛБВ от НПП «Алмаз» имеют не только уникальные технические характеристики, но и потенциал создания еще более компактного, надёжного и мощного оборудования. Благодаря этому возможно будет создать спутники связи даже на более высоких орбитах, чем у знаменитого Starlink.

Несмотря на довольно долгую историю развития ламп бегущей волны лишь несколько стран их производят. Это несколько европейских стран, США, Япония, Индия, Китай и Южная Корея. Россия много лет занимает в списке лидирующие позиции. Можно не сомневаться, что благодаря новым разработкам инновационный разрыв в этой отрасли станет еще больше.

SFERA
https://dzen.ru