Конспект лекций по курсу: «Основы построения Земных станций и бортовых ретрансляторов». Часть 3: "Основные характеристики спутниковой линии связи" (Анализ спутникового канала связи. Анализ линий связи вверх и вниз (Идеальный усилитель)), страница 2

Антенна, размещенная на спутнике, имеющая ограниченные размеры, должна обеспечивать облучение требуемого участка площади Земли. Напомним, что максимальная площадь облучения для заданного минимального угла места зависит только от высоты спутника. Следовательно, ширина ДН для линии связи вниз для покрытия максимальной площади облучения оказывается автоматически выбранной, если выбрана орбита спутника. Это означает, что на соответствующей высоте, требуемый КУ антенны, работающей на линии связи вниз, обеспечен для заданной высоты. Таблица 3.1, в которой представлены величины ширины ДН, КУ и отношения диаметра антенны к длине волны, обеспечивающие максимальную площадь покрытия земной поверхности, дополняет результаты, приведенные в таблице 1.2. Спутниковые антенны, которые обеспечивают максимальную площадь облучения, носят название глобальные антенны.

Таблица 3.1. Параметры спутниковой антенны

При заданных уровне мощности и КУ антенны мощность пилот-сигнала, принимаемого на земной станции, зависит только от величины g/T⁰ так же как и для линии вверх. Рис. 3.14 включает требуемые величины g/T⁰ , необходимые для линии вниз для достижения одинаковых величин отношения сигнал-шум (CNR) в условиях синхронной орбиты и глобальных спутниковых антенн. Очевидно, что требуются относительно большие величины g/T⁰ в наземных станциях для преодоления меньших значений EIRP спутника. Это означает, что маленькие земные станции будут существенно ограничены в их способности принимать пилот-сигналы с широкой полосой частот.

Хотя повышение частоты приводит к уменьшению размеров спутниковой антенны, требуется определенная осторожность при расчетах линий связи вниз. Повышение частоты обеспечивает большие значения g/T⁰ , но отношение сигнал-шум (CNR) не увеличивается из-за увеличения потерь распространения в линии связи вниз. Для подтверждения этого перепишем формулу для CNR (3.4.6) подставив в нее ДН спутниковой антенны

.                                                                               (3.5.1)

С учетом того, что определенные члены в знаменателе заданы линией связи, мы видим, что отношение сигнал-шум (CNR) зависит только от требуемой мощности спутникового передатчика P_T и от площади облучения A_r .Отметим, что ни EIRP спутника, ни КУ приемника не воздействуют напрямую на качество линии связи вниз. Естественно, выбор частотного диапазона важен при определении требуемой мощности P_T (см. рис. 3.15б) и при оценке потерь в атмосфере.

Индивидуальная система спутникового телевидения

На рис. 3.16 представлена геометрия индивидуальной системы спутникового телевидения.

Рис. 3.16. Индивидуальная система спутникового телевидения.

Данные системы отличает специфическая сложность, сопряженная с относительно малыми размерами антенны (установленной на крыше), широкая полоса ПЧ и довольно высокие значения отношений сигнал-шум демодулированного колебания, требуемый для воспроизведения высококачественного телевизионного изображения. Кроме того, АМ формат, в котором работают телевизионные приемники, должен быть согласован с постоянной огибающей ЧМ спутниковых сигналов. Хотя это и требует дополнительного устройства преобразования ЧМ в АМ, одновременно достигается улучшение отношения АМ (пилот-сигнал)-шум (CNR) с помощью обработки ЧМ сигнала, что, однако, связано с расширением рабочей полосы частот линии связи вниз. С помощью девиации частоты ЧМ видео несущей в спутниковой линии связи вниз достигают улучшение отношения сигнал-шум (CNR) АМ несущей в индивидуальном приемнике спутниковых сигналов. Это можно преобразовать в уменьшение отношения сигнал-шум (CNR) для ЧМ сигнала в антенне, установленной на крыше. В данном случае  обеспечивается  непосредственное преимущество увеличения полосы частот пилот-сигнала, так как более широкая полоса ЧМ сигнала будет возможна при таком компромиссном решении. Вследствие этого системы индивидуального приема спутниковых телевизионных сигналов работают преимущественно в К-диапазоне.