L-3 Cincinnati Electronics: Телеметрический передатчик X-диапазона T-725A

Рассмотрен низкоскоростной OQPSK передатчик X-диапазона T-725A нисходящих каналов передачи данных с космических аппаратов.
Передатчик поддерживает скорость передачи данных до 100 кбит/с и предоставляет следующие возможности кодирования и шифрования: AES-256 шифрование в режиме электронной кодовой книги, кодирование Рида-Соломона с FEC, псевдослучайное и дифференциальное кодирование.

---

Телеметрический передатчик X-диапазона T-725A

Общие сведения

Работа

Модель T-725A от компании L-3 Cincinnati Electronics представляет собой низкоскоростной OQPSK передатчик X-диапазона, предназначенный для нисходящих каналов передачи телеметрических данных с космических аппаратов [1].

Частота передачи устанавливается на заводе в диапазоне частот от 7800 до 8400 МГц.

Передатчик T-725A поддерживает скорость передачи данных до 100 кбит/с и предоставляет следующие возможности кодирования и шифрования данных: AES-256 (Advanced Encryption Standard) шифрование в режиме электронной кодовой книги - ECB, кодирование Рида-Соломона с FEC исправлением ошибок, псевдослучайное и дифференциальное кодирование (преобразование кода формата NRZ-L в код формата NRZ-М), соответствующие документам комитета по стандартизации систем космических данных - CCSDS.

Поступающие на блок данные непосредственно модулируют несущую в X-диапазоне частот. Модулированный сигнал усиливается до выходной мощности 1,0 Вт.

Интерфейс синхронизации и данных

Блок T-725A воспринимает первичные, вторичные (резервные) входные данные и синхросигналы на интерфейс RS-422. Блок имеет два входа управления - вход зашифрованного текста и вход обычного текста, который обеспечивает в реальном времени обход шифрования, позволяя передавать заголовки кадров в незашифрованном виде.

Выходы RS-422 обеспечивают последовательную телеметрию и RS-кодирование, используемое для управления потоком. Опции обработки данных включают в себя AES шифрование (256-битное), кодирование Рида-Соломона (RS) с буфером FIFO ("первый пришел, первым обслужен"), используемым для обнаружения нарастания потока параллельных данных RS-кода, сигналов с псевдослучайным шумовым (PN) и дифференциальным кодированием.

Информационная безопасность

AES-шифрование, реализованное в передатчике, выполнено так, как описано в публикации Федеральных стандартов обработки информации (FIPS PUB) 197 для AES-шифрования, использующего 256-битный ключ. Ядро шифрования использует режим работы с электронной кодовой книгой (ECB), как описывается в документах NIST Special Publication 800-38A. 

Одночиповый криптографический модуль шифрования AES-256 соответствует требованиям FIPS PUB 140-2 для уровня безопасности 1.

Генерация несущей

Сигнал несущей генерируется посредством использования генератора с диэлектрическим резонатором (DRO), охваченного петлей ФАПЧ с термокомпенсированным кварцевым генератором (TCXO) опорной частоты. Такое решение обеспечивает уровень фазового шума сигнала несущей менее 2°_RMS во всех условиях эксплуатации передатчика.

Модуляция

Данные модулируют несущую X-диапазона в OQPSK-модуляторе с фазовым балансом лучше чем 4°, балансом амплитуд лучше чем 0,75 дБ_p-p и с подавлением несущей более чем на 30 dBc.

Твердотельный усилитель мощности (SSPA)

Высокоэффективные ступени усиления модулированного сигнала X-диапазона выполнены на GaAs FET приборах и представляют собой последовательные усилительные каскады, обеспечивающие выходную мощность передатчика 1,0 Вт. При желании передатчик Т-725A может быть сконфигурирован на уровни мощности до 7,5 Вт.

Механические характеристики

Механическая конструкция передатчика Т-725A использует модульный подход с несколькими шасси для оптимального размещения элементов высокой мощности и шасси для монтажа компонентов, устранения закрытых или заглубленных сборок, обеспечения параллельных операций изготовления и испытания, улучшения структурной жесткости конструкции, электрической защиты и изоляции отдельных модулей.

Конструкция оказалась прочной и выдерживающей заданные уровни вибраций и ударов, встречающихся в условиях эксплуатации на космических аппаратах.

Все шасси модулей изготовлены из обработанных пластин алюминиевого сплава 6061, который используется для обеспечения высокого отношения прочность/масса и превосходной электрической и тепловой проводимости.

Наружные поверхности защищены черной краской с высокой излучательной способностью, а все другие обработанные поверхности защищены покрытием, получаемым химической обработкой металла в соответствии с MIL-C-5541, класс 3.

Нижняя поверхность имеет шероховатость поверхности 63 микродюйма и плоскостность ".010 with .001/1 inches". Навесной монтаж и сборки коаксиальных кабелей/разъемов используются для завершения внутренних межсоединений блока.

Технические характеристики телеметрического передатчика T-725A

Входные характеристики
Данные	RS-422
Тактовые импульсы	RS-422
Допустимые данные	RS-422
Зашифрованный/обычный текст	RS-422
Первичные и резервные команды (CMD)	RS-422
Вход разрешения последовательных команд	RS-422
Последовательные синхросигналы	RS-422
Вход разрешения последовательных данных	RS-422: - сброс системы; - кодирование кодом Рида-Соломона/обход; - псевдослучайное кодирование/обход; - считывание данных PN (псевдослучайное шумовое кодирование) разрешено/запрещено; - преобразование формата кода NRZ-L в код NRZ-M/обход; - загрузка AES ключа; - AES сброс/самотестирование.
Режимы работы
OQPSK (50 кбит/с на канал): - входные данные: (100 кбит/с); - вход синхронизации: (100 кГц)
Внутреннее формирование псевдослучайного тестового шаблона испытаний (PN23)
Требования к электропитанию
Входное напряжение источника электропитания	от 22 до 36 В источника постоянного тока
Потребляемая мощность	45 Вт максимум
Излучение	• общая доза 60 крад минимум; • устойчивость к эффекту защелкивания
Требования к окружающей среде
Температура	- от минус 54 до + 71 °C (в нерабочем состоянии); - от минус 24 до + 61 °C (в рабочем состоянии)
Вибрация	случайная; 14,1 grms по 3-м осям
Выходные характеристики
Выход РЧ сигнала	субминиатюрный разъем версии A (SMA)
Выходная РЧ мощность	1,0 Вт минимум при 40 °C (конфигурируемость до более высоких уровней мощности)
Несущая частота	от 7,800 до 8,4 ГГц (частоты выбираемые; фабричные предустановки)
Источник частоты	TCXO с низким уровнем шума
Телеметрический сигнал RF-мощности	аналоговый (0-5) В
Вторичные телеметрические сигналы	аналоговые (0-5) В
Телеметрический сигнал температуры	с термистора
Разрешение RS-кодирования (A и B)	RS-422
Последовательные данные телеметрии	RS-422: - первичные/резервные входы; - кодирование кодом Рида-Соломона/обход; - псевдослучайное кодирование/обход; - считывание разрешено/заблокировано; - преобразование формата кода NRZ-L в код NRZ-M/обход; - состояние загрузки ключей AES; - состояние ошибки AES; - обнуление ключа AES; - обнаружение ошибки ключа AES; - алгоритм тестирования AES; - тестирование обхода AES
Разъемы	• разъем RF- розетка SMA, соответствующая MIL-C-39012; • разъем электропитания 9-контактный с фильтрами типа D-Sub; • разъем телеметрии 15-контактный , высокой плотности типа D-Sub; • разъем для первичных сигналов 44-контактный, высокой плотности типа D-Sub • разъем для резервирующих сигналов 44-контактный, высокой плотности типа D-Shell
Физические характеристики
Размеры	(6.8” W x 6.10” D x 4.8” H)/(173 х 155 х 122) мм
Масса	8.5 lbs./3,9 кг

---

Источники информации:

1. T-725A X-BAND TELEMETRY TRANSMITTER - L-3 Cincinnati Electronincs, 2010. [Электронный ресурс]. URL: http://www.cinele.com/images/space_datasheets/t-725a_x-band.pdf  (дата обращения: 06.03.2015).