Особенности построения спутниковых систем связи и вещания. Система спутниковой связи

10.1  Особенности построения спутниковых систем  связи и вещания

Спутниковые системы связи и вещания  отличаются от аналогичных наземных РРЛ систем тем, что в качестве ретранслятора используется ИСЗ. Искусственный спутник Земли выполняет роль промежуточной станции ретрансляции. Естественно, в силу специфических требований к управлению ИСЗ техническое оборудование такой станции намного сложнее и дороже, но благодаря возможностям обслуживания одним спутником глобальных территориальных масштабов (до одной трети земной поверхности) их применение намного эффективнее.

Спутниковая система связи имеет некоторое отличие от системы вещания. Оно состоит в том, что первая система строится на принципах двухсторонней дуплексной связи, т.е. в этой системе используются приемопередающие земные станции и активный ретранслятор на ИСЗ (рис. 10.1). Системы спутниковой связи применяются для междугородней и международной телефонной связи (в последние годы внедряются новые виды связи). Наземные станции подключаются к местным телефонным станциям, которые располагаются, как правило, в крупных городах. С целью обеспечения максимальной помехоустойчивости наземные станции космической связи располагают в загородной зоне, откуда соединяются  к  телефонным  станциям  по  РРЛ  или  кабельным  линиям.

Рис. 10.1. Система спутниковой связи

Система вещания строится на принципах односторонней циркулярной связи (рис. 10.2). В данной системе используется одна земная станция, формирующая и передающая программы телевидения и радиовещания. Искусственный спутник Земли выполняет здесь роль активного ретранслятора, циркулярно передающего для большого числа приемных земных станций. После приема информации на наземных станциях сигнал в последующем, как и в первом случае, соединяется к местным вещательным станциям. Другим вариантом может быть непосредственное подключение к одному либо группе телевизионных приемников. Во втором случае приемные станции располагаются непосредственно возле телевизионных приемников (на крышах или балконах зданий).

Рис. 10.2. Система спутникового вещания

Следует заметить, что чаще всего используются многофункциональные системы с многоствольным спутниковым ретранслятором (рис. 10.3). 

Рис. 10.3. Многофункциональная спутниковая система связи и вещания

Часть стволов такой системы используется для телевизионного вещания, а другие для телефонной дуплексной связи и иных целей (факсимильной связи, компьютерных сетей и др.). Система может состоять из стволов с одинаковыми и различными параметрами, оптимальными для заданного круга задач.

10.2 Основные  характеристики   траектории движения  ИСЗ

Системы связи и вещания с использованием ИСЗ могут функционировать, если ИСЗ находятся в зоне видимости станций, поэтому возможное время связи или вещания зависит существенным образом зависит от вида орбиты ИСЗ и ее параметров.

При определении орбит ИСЗ считается в первом приближении, что поле тяготения Земли центрально - симметрично, а влияние побочных факторов (поля тяготения Солнца, Луны, других планет, сопротивления воздуха и др.) можно не учитывать.

При этом движение ИСЗ в центрально-симметричном поле тяготения Земли происходит в общем случае по эллиптическим орбитам, плоскость которых проходит через центр Земли, который является одним из фокусов эллипса.

На рис. 10.2.1 показана эллиптическая орбита ИСЗ в геоцентрической системе координат. Ось z совпадает с осью вращения Земли, ее положительное направление ориентировано на северный полюс. Экваториальная плоскость совпадает с плоскостью x0y, причем положительному направлению оси  x  соответствует направление из центра Земли на точку пересечение гринвичского меридиана с экваториальной плоскостью, а положительное направление оси  y совпадает с линией проведенной из центра Земли на точку с координатоми 0^о с.ш. и 90^о в.д.

Пространственная ориентация орбиты ИСЗ характеризуется следующими четырьмя элементами:

1. Наклонением орбиты  i, т.е. углом между положительным направлением оси  z и положительным направлением нормали к плоскости орбиты, соответствующим такому направлению, с которого движение ИСЗ по орбите наблюдается против часовой стрелки (см. рис. 10.4).

Значение угла i может меняться  в пределах  от 0^о до 180^о. При i=0 орбита является экваториальной, при i=90^о – полярной. Наклонные  орбиты  с  0<i<90^о  называют  прямыми,  в  этом  случае

движение ИСЗ совпадает с направлением движения Земли.  При 90^о<i<180^о движение  ИСЗ противоположно движению Земли, такие