ОСОБЛИВОСТІ ЕНЕРГЕТИКИ СУПУТНИКОВИХ ЛІНІЙ

Лінії супутникового зв'язку складаються з двох ділянок: Земля — супутник і супутник — Земля. Для цих ділянок виділені діапазони частот, вибір яких визначається умовами розповсюдження радіохвиль, а також міркуваннями перешкод між наземними і космічними системами радіозв'язку. Для зручності розподілу частот вся земна куля роздільна на три райони: 1 — Європа, Африка, азіатські країни СНД і Монголія; 2— Північної і Південної Америки, Гренландія; 3 — Азія (без країн СНД), Австралія і Океанія.

Розрізняють декілька видів служб супутникового радіозв'язку, для кожної з яких використовують геостационарниє ІСЗ:

фіксована супутникова служба (ФСС), яка використовує бортовий ретранслятор для радіозв'язку між земними станціями, розташованими в певних пунктах;

рухома супутникова служба (ПСС), що є систему радіозв'язку між рухомими земними станціями через один або декілька ІСЗ;

радіомовна супутникова служба (ВСС), що дозволяє організувати за допомогою космічного апарату безпосередній прийом населенням сигналів телевізійного і звукового віщання.

Розподіл діапазонів частот залежить від виду служби, району земної кулі і напряму передачі (табл. 3.1).

Таблиця 3.1 Розподіл діапазонів частот на лініях супутникового зв'язку

Енергетичний розрахунок супутникової радіолінії, тобто визначення відношення "сигнал/шум" в її окремих крапках, виконують окремо для двох ділянок. При цьому необхідно враховувати характер і число передаваних сигналів, а також їх обробку в супутниковому ретрансляторі. У простому випадку, наприклад, при передачі програм телебачення, бортовий ретранслятор працює в од-носигнальном режимі, типовому для радіорелейних ліній, тобто лише підсилює ретрансльований сигнал. При створенні мережі земних станцій, що обмінюються багатоканальними телефонними сигналами, бортовий ретранслятор працює в багатосигнальному режимі.

Для порівняння технічних характеристик різних супутникових систем зв'язку доцільно ввести ряд визначень.

Еквівалентна ізотропно випромінювана потужність передавальної станції

(3.9)

де Рпер — ефективна потужність на виході передавача, Вт; п — ККД антенно-фідерного тракту; Gnep — коефіцієнт посилення передавальної антени щодо ізотропного випромінювача.

Загасання сигналу у вільному просторі, пов'язане з розсіянням енергії передаваного сигналу

(3.10)

де d — дальність, похилої, визначувана по формулах (3.7) і (3.8); Я— довжина хвилі.

Випромінюваний ІСЗ сигнал можна оцінити, якщо відома створювана супутником у поверхні Землі щільність потоку потужності, Вт/м2

(3.11)

де ?доп — додаткові втрати, обумовлені загасанням радіосигналів в атмосфері Землі, неточністю наведення антен і т.д. Якщо в точці прийому встановлена земна станція з антеною, апертури 5JlM, що має ефективну площу,, то потужність сигналу на вході приймача, Вт

(3.12)

Відомо, що коефіцієнт посилення приймальної антени пов'язаний з ефективною площею її апертури співвідношенням

(3.13)

Підставивши вирази (3.10), (3.11) і (3.13) в (3.12), після перетворень одержимо:

(3.14)

Потужність шумів на вході приймача, Вт, визначається по формулі

(3.15)

де до = 1,38• 10~~3 Вт/(ГЦ-К) —постоянная Больцмана; Ts — сумарна еквівалентна шумова температура всієї приймальної станції з урахуванням внутрішніх і зовнішніх шумів, приведена (перерахована) до входу приймача, До; Д/ш — еквівалентна (енергетична) шумова смуга приймача, Гц.

Повна еквівалентна шумова температура приймальної системи, що складається з антени, хвилеводного тракту і власне приймача, перерахована до входу приймача (вхід малошумливого підсилювача СВЧ), визначається співвідношенням

(3.16)

де Та — еквівалентна шумова температура антени; Го — абсолютна температура середовища (290 ДО); Гпр — еквівалентна шумова температура власне приймача, обумовлена його внутрішніми шумами; i]nv — ККД антенно-хвилеводного тракту приймальної станції. Важливою характеристикою приймальної станції є її енергетична добротність, ДБ-К ',

(3.17)

Енергетична добротність земної станції з високою інформаційною місткістю досягає 29...41,5 дБ-К"1. Цікаво відзначити, що у бортових ретрансляторів добротність може бути менше одиниці. Насправді, при використанні бортової антени з коефіцієнтом посилення Спер.б = 30 дБ і типової ІСЗ сумарній шумовій температурі Tz& = 2000 До добротність

В процесі проектування і експлуатації супутникових систем зв'язку (ССС) широко використовується поняття зони. Зоною називається частина земної поверхні, межі якої розраховуються на підставі одного або декількох критеріїв.

Зоною видимості називається частина території Землі, де ІСЗ можна спостерігати радіотехнічними засобами під кутом місця, що перевищує деяку мінімально допустиму величину (наприклад, /J=10°).

Для геостационарних ІСЗ межами зон видимості для різних /3 є концентричні кола з центром в підсупутниковій крапці, якщо представити земну поверхню сферою. На рис. 3.17 зображені зони видимості, побудовані для геостационарного ІСЗ "МАРІСАТ-В" (вс~ 176,5° в.д.), що входить в космічний сегмент морський ССС "Інмарсат". В даному випадку межі зон видимості відрізняються від кіл через те, що географічна карта виконана з використанням равнопромежуточной циліндрової проекції.

Рис. 3.17. Зони видимості для геостационарного ІСЗ "МАРІСАТ-В" з довготою точки стояння 176,5= в.д.

Якщо ІСЗ рухається по еліптичній орбіті похилої, то користуються поняттям миттєвої зони видимості. На рис. 3.18 показані миттєві зони видимості для космічних апаратів, віддалених від поверхні Землі на 1000, 6000 і 36 000 км при кутах місця 0° і 10°. Підсупутникова крапка (?п.т =40° с.ш.) розташована на Північноамериканському континенті приблизно в 300 км від Тихоокеанського побережжя.

Рис. 3.18. Миттєві зони видимості для космічних апаратів, віддалених від поверхні Землі на 1000, 6000 і 36 000 км

Якнайповніші суперечливі аспекти експлуатації ССС враховані в понятті зони обслуговування. В межах цієї зони бортовий передавач забезпечує певний рівень щільності потоку потужності, необхідний для прийому сигналів із заданою якістю на земній станції з певною енергетичною добротністю. Крім того, в межах зони розв'язується проблема електромагнітної сумісності (ЭМС) по відношенню до інших радіотехнічних засобів, включаючи і інші ССС. Зони обслуговування можуть мати довільну форму. Вони формуються глобальними, півсферичними або зональними променями бортових антен ІСЗ. Часто зона обслуговування повторює контури країни, регіону або континенту.

Супутники серії "Intelsat" (рис. 3.19 ілюструє їх розташування на геостационарной орбіті) призначені для створення різних зон обслуговування. На рис. 3.20 приведені зони покриття ІСЗ "Intelsat-VlII-A" (точка стояння — 319,50° в.д.) для обох півкуль, створювані двома півсферичними променями в С-диапа-зоні (4...8 ГГц) і одним вузьким променем в К^-диапазоне (12,5...18 ГГц). У табл. 3.2 приведені основні дані таких ІСЗ.

Рис. 3.19. Схема розташування ІСЗ серії "Intelsat" на геостационарной орбіті

Рис. 3.20. Зони покриття ІСЗ "Inielsat-VIH-A" для обох півкуль

Таблиця 3.2. Основні технічні дані ІСЗ серії "Intelsat"

Читайте також:

<== попередня сторінка	\|	наступна сторінка ==>
ОРБІТИ ШТУЧНИХ СУПУТНИКІВ ЗЕМЛІ	\|	БАГАТОСТАНЦІЙНИЙ ДОСТУП І МЕТОДИ РОЗДІЛЕННЯ СИГНАЛІВ ЗЕМНИХ СТАНЦІЙ

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:

Генерація сторінки за: 0.005 сек.