Архитектура двухчастотного SDR-приемника сигналов радиомаяков низкоорбитальных спутников

В задачах низкоорбитальной спутниковой диагностики ионосферы для конструирования приемных станций сигналов радиомаяков все чаще применяется технология программно-определяемого радио (SDR). Одним из самых популярных решений для данных задач является платформа USRP. Приемники, собранные на основе данной платформы, позволяют регистрировать параметры принимаемых сигналов на частотах 150 и 400 МГц. После оцифровки принятых данных на их основе можно получать информацию о полном электронном содержании ионосферы, необходимую, например, в задачах спутниковой лучевой радиотомографии. Одним из минусов архитектуры приемных станций на основе плат USRP является их относительно высокая стоимость. Поэтому поиск простых и доступных решений может позволить строить более плотную приемную сетку при тех же финансовых затратах. Это позволит улучшить качество восстанавливаемых параметров среды, таких как электронная концентрация или диэлектрическая проницаемость. В качестве такой относительно недорогой альтернативы может выступать SDR HackRF One. Данная плата позволяет также принимать сигналы от космических аппаратов на низкой околоземной орбите на одной частоте.
Предлагаемая архитектура приемной станции включает в себя две платы HackRF One, малошумящие усилители LNA-144 и LNA-433 для соответствующих каналов, полосовые фильтры FBP-155 и FBP-433, а также турникетные антенны на 150 и 400 МГц. Совместно с приемной станцией работает сервер, рассчитывающий время запуска, а также на нем осуществляется хранение и обработка данных от записанных сигналов. Для корректной работы приемника две платы SDR синхронизированы между собой по опорной частоте и времени начала записи.
Этапы работы собранного приемника включают: расчет времени пролета спутника, запись сигналов и автоматическую обработку данных. На первом этапе с помощью эфемерид спутников составляется расписание включения записи и ее продолжительность, на втором – осуществляется проверка синхронизации и запись сигнала, а на третьем – обработка полученных данных.
Для апробации собранного приемника принимались сигналы от низкоорбитальных космических аппаратов. Результатом проверки стали полученные спектрограммы записанных сигналов.

Работа выполнена в рамках государственного задания Минобрнауки России (Задание № FZZE-2026-0006).