Моделирование влияния космического излучения на работу радиотракта спутникового ретранслятора

Авторы

Русов Ю. С.^*, Куренков П. П.^**, Афанасьев Г. И.^***

МГТУ им. Н.Э. Баумана, Москва, Российская Федерация

*e-mail: rusovjus@bmstu.ru
**e-mail: kurenkov@bmstu.ru
***e-mail: gaipcs@bmstu.ru

Аннотация

В работе рассмотрены две схемы построения передающего тракта бортового ретранслятора системы спутниковой связи. Одна из схем содержит в своей основе программно-определяемое устройство, а другая выполнена на базе дискретных СВЧ компонентов. Предложена математическая модель, позволяющая моделировать прохождение сигнала через радиотракт при различных вариантах его построения. Для учёта влияние ионизирующего космического излучения в модель введены коэффициент мгновенной шумовой модуляции, связанный с появление фликкер-шума, и коэффициент, определяющий отклонение параметров диэлектриков при накопленной ионизации. Исследовано изменение формы сигнала на выходе тракта при различных отклонениях параметров диэлектрических материалов под воздействием ионизирующего излучения.

Ключевые слова:

система спутниковой связи; бортовой ретранслятор; программно-определяемое радио; суммарная накопленная ионизирующая доза; модуль вектора ошибки

Список источников

1. Tripathi G.C., Gaur R.K. Design Challenges in a SDR Platform for Space Applications // IEEE Space, Aerospace and Defence Conference (SPACE). Bangalore, India, 2024. P. 518-521. DOI: 10.1109/SPACE63117.2024.10667861.
2. Raja I., Banerjee G. A 0.75–2.5-GHz All-Digital RF Transmitter With Integrated Class-E Power Amplifier for Spectrum Sharing Applications in 5G Radios // IEEE Transactions on Very Large Scale Integration (VLSI) Systems. 2020. V. 28. № 10. P. 2109-2121. DOI: 10.1109/TVLSI.2020.3005438.
3. González G.J., Marino P.C. Caruso C.D. Satellite's Sdr Transceiver Design in Gnuradio // 2025 XXI Workshop on Information Processing and Control (RPIC). San Francisco, Argentina, 2025. P. 1-6. DOI: 10.1109/RPIC67987.2025.11260660.
4. Мовчан А.К., Рогожников Е.В., Дмитриев Э.М., Новичков С.А., Лаконцев Д.В. Имитационная модель передающего тракта базовой станции 5G // Доклады Томского Государственного Университета Систем Управления и Радиоэлектроники. 2020. Т. 23. № 3. С. 38-44. DOI: 10.21293/1818-0442-2020-23-3-38-44.
5. Kuznetsov V. Microstrip Line Modeling Taking into Account Dispersion Using a General-Purpose SPICE Simulator // Journal of Low Power Electronics and Applications (JLPEA). 2025. V. 15. № 3. DOI: 10.3390/jlpea15030042.
6. Joshi S., Kulkarni S. Model-Based Design and Simulation of Monopulse Tracking System // IEEE Microwaves, Antennas, and Propagation Conference (MAPCON). Bangalore, India. 2022. P. 1368-1372. DOI: 10.1109/MAPCON56011.2022.10047153.
7. He Y. Radiation-Induced Failures for Integrated Circuits in Space and Design Philosophy / He Y., Zhao J., Juanda, Shu W., Chong K. S., Chang J. // 2022 IEEE International Symposium on the Physical and Failure Analysis of Integrated Circuits (IPFA). Singapore. 2022. P. 1-4. DOI: 10.1109/IPFA55383.2022.9915726.
8. Scheuer K. Radiation Effects on FR4 Printed Circuit Boards // Scheuer K., Holmes J., Galyaev E., Blyth D., Alarcon R. // in IEEE Transactions on Nuclear Science. 2020 V. 67. № 8. P. 1846-1851. DOI: 10.1109/TNS.2020.2996536.
9. Bayramov M.N., Nabiev A.A., Aliyev N.S., Nuriev M. A. Effect of Fe3O4 Iron Oxide Nanoparticles on the Structure and Thermal Properties of High-Density Polyethylene-Based Nanocomposites // Inorganic Materials: Applied Research. 2024. V. 15. PP. 1367–1373. DOI: 10.1134/S2075113324701016.
10. Материалы полимерные. Требования к оценке радиационной стойкости. ГОСТ 25645.331 – 91, Москва, 1991. – 19 с.
11. Иванов В. Э., Червякова М. В. Генератор фликкер-шума на основе упрощённой модели лавинного процесса // Вестник ТОГУ. 2022. Т. 64. № 1. C. 17-28.
12. Bonaldo Stefano. DC response, low-frequency noise, and TID-induced mechanisms in 16-nm FinFETs for high-energy physics experiments // Bonaldo Stefano, Ma Teng, Mattiazzo Serena, Baschirotto Andrea, Enz Christian, Fleetwood Daniel M., Paccagnella Alessandro, Gerardin Simone // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment. 2022. V. 1033. DOI: https://doi.org/10.1016/j.nima.2022.166727.
13. Kumari B., Sahoo M., Sharma R. ABCD parameter based analytical AC modeling of novel Cu–carbon hybrid interconnects for noise constrained nanoscale systems // Scientific Reports. 2025. V. 15. DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-024-81729-9.
14. Bahl I. J., Garg R. Simple and accurate formulas for a microstrip with finite strip thickness // in Proceedings of the IEEE. 1977. V. 65. № 11. P. 1611-1612. DOI: 10.1109/PROC.1977.10783.

Скачать статью