Сдам Сам

ПОЛЕЗНОЕ


КАТЕГОРИИ







Системы спутниковой связи, принципы построения





Виды орбит. Спутник связи может находиться на круговой или на эллиптической орбите. Соответственно центр Земли совпадает с центром круговой орбиты либо с одним из фокусов эллиптической орбиты (рис. 12.1). Угол i между плоскостью орбиты и плоскостью экватора называют наклонением. При i=0 орбита называется эк­ваториальной, при i = 90°—полярной, остальные — наклонными. Круговые орбиты различаются наклонением и высотой Нз над поверхностью Земли. Эллиптические орбиты — наклонением и высо­тами апогея А и перигея П над поверхностью Земли. Линия, со­единяющая апогей и перигей, называется линией апсид. Поля тя­готения Луны, Солнца, планет, магнитное поле Земли, несферич­ность Земли и другие возмущающие факторы вызывают изменение параметров орбиты во времени. Для наклонных эллиптических орбит эти изменения минимальны, если выбрать i=63,4°.

В ССС нашли применение орбиты двух типов: высокая эллип­тическая типа «Молния» и геостационарная орбита. Первая полу­чила название от советского спутника связи «Молния». Ее пара­метры: высота апогея около 40 тыс. км, высота перигея около 500 км, i=63,4°. Апогей орбиты находится над северным полушарием.

Период обращения ИСЗ — 12 ч. За сутки ИСЗ совершает два оборота. Поэтому каждые сутки он виден в одних и тех же районах Земли в одно и то же время. Орбита, для которой период обращения ИСЗ кратен земным суткам, называется субсинхрон­ной. В районе апогея высокой эллиптической орбиты ИСЗ движется гораздо медленнее, чем у перигея. Сеанс связи проводят, когда ИСЗ движется по части ор­биты, прилегающей к апогею. Он может продолжаться около 8 ч, поскольку в течение этого времени спутник на орбите типа «Мол­ния» виден на всей территории СССР. Разместив на орбите три ИСЗ, можно поддерживать связь круглосуточно. Эти спутники пе­ремещаются относительно ЗС, поэтому на последних приходится устанавливать подвижные антенны, следящие за ИСЗ.

Геостационарная орбита (ГО -это экваториальная круговая орбита, для которой Нз=35786 км. Спутник, движущийся по этой орбите, называют геостационарным. Он вращается с той же угловой скоростью, что и Земля, и поэтому наблюдателю ни Зем­ле кажется неподвижным. Точку на земной поверхности, над которой ИСЗ находится в зените, называют подспутниковой. Для гео­стационарного спутника траектория подспутниковой точки вырож­дается в точку на экваторе. Долгота этой точки определяет поло­жение геостационарного ИСЗ. Связь через такой ИСЗ можно под­держивать с помощью неподвижных антенн ЗС. Обычно имеются небольшие колебания положения ИСЗ. Под их влиянием подспутниковая точка начинает совершать колебания с суточной периодичностью. Траектория движения подспутниковой точки за сутки приобретает вид «восьмерки», вытянутой в направлении север-юг, с центром на экваторе. Через год размах этой восьмер­ки составит около ±1°. Из-за этого приходится периодически кор­ректировать положение спутника на орбите.

Геостационарные спутники позволяют построить более деше­вую и удобную в эксплуатации систе­му связи. Поэтому ГО отдают предпоч­тение. Такая орбита у Земли всего одна, и орбитальные позиции для ИСЗ на ней предоставляются по решению Всемирной административной конференции по радио (ВАКР). Занято более 100 по­зиций. Если точность поддержания по долготе геостационарного спутника не хуже ±1°, то на ГО можно разместить до 180 ИСЗ. Через геостационарный спутник не могут работать ЗС, распо­ложенные в высокоширотных районах, так как они не видны с ИСЗ (рис. 12.2). Для ЗС, расположенных на экваторе, геостацио­нарный спутник находится в зените. Другими словами, угол ме­ста β (угол между направлениями на горизонт и на ИСЗ) составляет 90°. В этом случае путь сигнала в. атмосфере Земли самый короткий. Если же расположить ЗС на широте 81°, то ее антенна должна быть направлена на горизонт, т. е. β =0. С уменьшением β путь сигнала в атмосфере становится длиннее. При этом уве­личивается ослабление сигнала при распространении в свободном пространстве. Возрастает также ослабление сигнала в атмосфер­ной влаге и шумовая температура антенны за счет шумового из­лучения атмосферы. Если же β <5°, то резко увеличивается влия­ние шумового излучения Земли. Поэтому на практике МККР ре­комендует обеспечивать углы места не менее 3...50 на частотах до 6 ГГц и 10... 15° на частотах свыше 10 ГГц.

Территория, с которой виден ИСЗ при минимальных углах ме­ста, называется зоной видимости. Для геостационарного ИСЗ при β =5° она располагается между,76° с. ш. и 76° ю. ш, а по долготе занимает примерно третью часть экватора (заштрихованная об­ласть на рис. 12.2). Пусть на ИСЗ установлена общая приемопередающая антенна. Если ее максимум излучения ориентирован на центр Земли, т. е. антенна создает прямой луч, а ширина главного лепестка ДН около 173° (под таким углом видна Земля с геостационарного ИСЗ), то все станции, расположенные в зоне видимости, могут поддерживать связь через ИСЗ. Если же на ИСЗ установлена узконаправленная антенна, то она освещает на Земле только часть зоны видимости, так называемую зону покрытия (рис. 12.3). Теперь связь через спутник может быть установлена только между ЗС, находящимися в зоне покрытия.

На рис. 12.2 была рассмотрена КС, у которой зоны видимости и зона покрытия совпадают. Такая КС имеет глобальную зону по­крытия и глобальную антенну. Глобальные антенны применяют, когда надо охватить связью большие террито­рии, например в международных ССС, узконаправленные — при создании национальных ССС. Во втором случае антенна ИСЗ при­целена в определенную точку на земной поверхности, а не на центр Земли, т. е. она дает наклонный луч. Зона покрытия имеет форму, максимально приближенную к границам государства, рай­она и т. п. На современных многофункциональных ИСЗ устанав­ливают вместе и те, и другие антенны, причем узконаправленные антенны могут иметь несколько лучей, образующих на Земле свои зоны покрытия. Они получили название многолучевых антенн (МЛА). Если зоны покрытия МЛА не перекрываются, то переда­чу во всех лучах можно вести на одной и той же частоте. Таким образом МЛА допускают многократное применение одной полосы частот и позволяют за счет этого повысить эффективность исполь­зования ГО. Часть зоны покрытия, на которой действительно предусмотрена установка ЗС, называют зоной обслуживания. Эффектив­ны ССС, в которых зоны покрытия и обслуживания совпадают.

Диапазон частот. Сигнал в ССС проходит через всю толщу ат­мосферы. Антенны ЗС направлены в космос, поэтому их шумовая температура зависит от шумового излучения космоса и атмосфе­ры. Для ССС пригодны те частоты, сигналы которых не испытыва­ют значительного ослабления в атмосфере, и в гидро­метеорах. Частоты 1-10 ГГц наиболее подходят для ССС. На этих частотах шумовые из­лучения космоса и атмосферы должны быть минимальными.

2. Задание на СРС (Л1 стр. 281-284) 2.1 На каком расстоянии от земли находится перигей? 2.2 На каком расстоянии от земли находится апогей? 2.3 Что такое полярная орбита? 2.4 Что такое эллиптическая орбита? 2.5 На что влияет эффект Доплера? 2.6 Что такое зона видимости? 2.7 Что такое зона обслуживания? 2.8 Что такое глобальная антенна? 3. Задание на СРСП. 3.1 Составить реферат на тему: «Низкоорбитальные системы спутниковой связи» 3.2 Дать сравнительный анализ геостационарным и эллиптическим орбитам 3.3 Какие факторы влияют на прохождение сигнала в атмосфере?  

4. Контрольные вопросы

4.1 Какие виды орбит вам известны? 4.2 Дайте определение наклонению орбиты 4.3 Какие факторы влияют на изменение параметров орбит во времени? 4.4 Параметры эллиптической орбиты? 4.5 Дайте понятие апогею и перигею 4.6 Параметры геостационарной орбиты, почему она предпочтительнее? 4.7 Дайте понятие зоне видимости и зоне покрытия 4.8 Что из себя представляет многолучевая антенна?

Глоссарий

5.1 Зона обслуживания 5.2 Апогей 5.3 Перигей 5.4 Эллиптическая орбита 5.5 Геостационарная орбита Глобальная антенна Zone Service Apogee Perigee Elliptical orbit The geostationary orbit      

Литература

Основная 6.1 М.М. Маковеева Радиорелейные линии связи стр. 281-287 6.2 Н.И. Калашников Системы радиосвязи стр. 184-215 Дополнительная  

Лекция 15







Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычис­лить, когда этот...

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала...

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.)...





Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:


©2015- 2024 zdamsam.ru Размещенные материалы защищены законодательством РФ.