Конспект лекций по курсу: «Основы построения Земных станций и бортовых ретрансляторов». Часть 1: "Спутниковые системы связи", страница 3

Спутник, находящийся на синхронной орбите, покрывает приблизительно 40% поверхности Земли. Поверхность покрытия уменьшается с увеличением минимального угла места.

Наклонная дальность до спутника (длина трассы распространения волны от Земной станции до спутника), определяющая потери мощности при распространении волны, равна

.                                      (1. 3. 8)

Время задержки при распространении сигнала на трассе длиной z

.                                                                        (1. 3. 9)

Время задержки для спутника, находящегося на геостационарной орбите равно 10 ms и, с учетом величины неопределенности позиции спутника, равной ±40 km, всегда имеется неопределенная составляющая времени задержки равная ±133 μs.

При высоте орбиты спутника h он проходит через точку на Земле с углом места, превышающим Φ1, с периодом, равным

,                                                               (1. 3. 10)

где ts период вращения спутника на орбите , tЕ период вращения Земли (один звездный день), ΦЕ - угол, определяемый по формуле (1. 3. 6).

Знак ± зависит от направления вращения спутника на орбите: знак «плюс» соответствует регрессивной, а знак «минус» - прогрессивной орбите. Для прогрессивной геостационарной орбиты ts = tЕ и tр =∞.

1. 4. Частотные диапазоны спутников связи

Частотные диапазоны спутников связи выбирают с точки зрения одновременного обеспечения: эффективной мощности сигнала, минимальных искажений при распространении электромагнитных волн, а также минимальных шумов и помех.


 


Рис. 1. 8. Частотные диапазоны спутников связи


 


Рис. 1. 9. Частотные диапазоны, введенные WARC (↑=канал связи Земля-спутник,↓= канал связи спутник-Земля, →=канал связи спутник-спутник).

Для удовлетворения требований по электромагнитной совместимости с наземными (эфирными) системами связи частотные диапазоны спутниковых систем связи определены Международным Союзом Связи (ITUInternationalTelecommunicationsUnion) совместно с Мировой Ассоциацией по Радиовещанию (WARC – World Administrative Radio Conference).

Большинство спутников первого поколения работали в диапазонах: UHF (дециметровый диапазон), С-диапазоне и Х-диапазоне, для освоения которых требовалась минимальная модификация хорошо развитых в то время приемо-передающих устройств.

Постоянно растущий объем передаваемой информации привел к переполнению наиболее выгодных орбит в С- и Х- диапазонах, поэтому стали интенсивно осваиваться более высокочастотные K- и V- диапазоны, что потребовало разработки новых технологий и аппаратуры в диапазоне СВЧ. Рабочая полоса частот (2,5 ГГц), которую можно разместить в K-диапазоне на несущей частоте 30 ГГц приблизительно в пять раз больше полосы частот (500 МГц), которую удается разместить на несущей частоте 5 ГГц в С-диапазоне.

1.  5. Форматы спутниковой связи с множественным доступом

2. 

Спутник должен обрабатывать одновременно большое количество данных, передаваемых по каналам связи Земля-спутник и спутник-Земля, как показано на рис. 1. 10.

 


Рис. 1. 10. Линии связи с множественным доступом

В данной системе связи каждая отдельная Земная станция передает на спутник сигналы на своей индивидуальной несущей частоте, и все сигналы одновременно ретранслируют со спутника на группу приемных станций. Одна из передающих станций может передавать сигналы на одну или несколько приемных станций. Одна из приемных станций может принимать сигналы от нескольких передающих станций. Данная система получила название «связь с множественным доступом».