Другие предметы \ Основы построения Земных станций и бортовых ретрансляторов

Конспект лекций по курсу: «Основы построения Земных станций и бортовых ретрансляторов». Часть 1: "Спутниковые системы связи", страница 2



Рис. 1. 4. Структурная схема бортового ретранслятора.


В качестве бортовых усилителей мощности в большинстве случаев используют электронно-вакуумные лампы - ЛБВ, верхняя рабочая частота которых достигает величины 30 ГГц.

Для усиления сигналов более высоких частот (в диапазоне 40…60 ГГц) используют твердотельные усилители на ЛПД (IMPATT diode).


1. 3. Орбиты спутников связи

Рис. 1. 5. Типовые орбиты спутников связи.

Виды орбит:

- экваториальная;

- полярная;

- наклонная.

Траектория движения спутника на орбите может быть эллиптической или круговой.

Скорость спутника на круговой орбите определяют с помощью формулы

,                                                                     (1. 3. 1)

где rЕ– радиус Земли, (rЕ=6378 км), h - высота орбиты и g0 - гравитационный коэффициент, равный

.                                               (1. 3. 2)

Период вращения спутника на круговой орбите равен

.                                   (1. 3. 3)

На геостационарной (синхронной) орбите, лежащей в экваториальной плоскости, угловые скорости вращения спутника и Земли равны и положение спутника теоретически фиксировано относительно точки наблюдения с Земли.

Практически возникает небольшой наклон геостационарной орбиты под действием гравитационных возмущений со стороны солнца и луны. Этот наклон может достигнуть за несколько лет несколько градусов. Траектория точки, проецируемой на Землю со спутника (см. Рис. 1.5) - дрейф спутника, описывается фигурой типа «восьмерка». Размер восьмерки растет с увеличением угла наклона орбиты. Для уменьшения дрейфа спутника применяют специальные системы компенсации.

Для синхронной орбиты период должен быть равен точно одному звездному дню ts= 23 часа, 56 минут, 4 сек. Высота спутника на орбите, как следует из формулы (1. 3. 3) равна

h = 35784 км.                                                                       (1. 3. 4)

Допустимые вариации геостационарного спутника (из-за эллиптичности) равны ±0,1 градуса, что соответствует линейным отклонениям спутника ±40 км.


Рис. 1. 6. Зависимость скорости (формула 1. 3. 1) и периода вращения (формула 1. 3. 3) от высоты спутника на круговой орбите.

Недостаток геостационарной орбиты: спутник невидим на Земле, если наблюдатель находится на широте более 80 градусов. От этого недостатка свободны спутники, расположенные на наклонных орбитах. Однако на наклонной орбите для обеспечения круглосуточной связи требуется размещать одновременно несколько спутников и необходимы системы непрерывного сопровождения.

Рис. 1. 7. Угловые соотношения в системе спутник-Земля (Φ1 - угол места Земной станции).

Поверхность покрытия Acov равна

,                                                 (1. 3. 5)

.                                                 (1. 3. 6)

Так как площадь поверхности Земли равна , то

.                                                          (1. 3. 7)

Таблица 1. 2. Процент видимости со спутника поверхности Земли для минимального угла места Φ1

Высота

(мили)

Видимая область, проценты

Φ1=0

Φ1=7,50

Φ1=100

1150

11,5

7,7

6,7

4600

26,9

21,3

19,8

9200

34,9

28,8

27,1

13200

38,8

32,5

30,7

18400

41,1

34,8

32,85

22300 (синхр.)

42,4

36,1

34,0

2400

42,5

36,2

34,1

В Таблице 1. 2 приведены величины отношений (1. 3. 7) в зависимости от высоты h для нескольких фиксированных значений минимальных углов места Φ1.

Скачать файл