Энергетический расчёт радиолинии спутник-Земля

1.2. Энергетический расчёт радиолинии спутник-Земля

Исходные данные:

- С-диапазон принимаемых частот;

- ширина полосы частот потока данных: МГц;

- диаметр приёмной антенны земной станции м;

- орбита спутникового ретранслятора: геостационарная;

Необходимо:

а) определить величину мощности сигнала на входе приёмника земной станции;

б) определить коэффициент шума приёмника;

в) определить чувствительность приёмника.

Расчёт радиолинии произведём для спутника «Экспресс-А» №1R, предназначенного для работы в международной спутниковой службе «Интерспутник», находящегося на геостационарной орбите и имеющего следующие основные характеристики:

- точка стояния ИСЗ на геостационарной орбите: в.д;

- диапазон рабочих частот линии «Космос – Земля»:= 3600…4200 МГц (диапа-зон 4 ГГц);

- эквивалентная изотропно излучаемая мощность (ЭИИМ): дБВт;

- полоса пропускания ствола: МГц ;

- поляризация при передаче сигнала : круговая левая.

Координаты земной станции спутниковой системы связи, расположенной в г. Киеве таковы: с.ш, в.д.

1.2.1. Определение угла места и азимута приёмной антенны земной станции

Зная координаты ИСЗ, определим угол места и азимут А. При этом необходимо допустить, что Земля является неидеальным шаром, а возвышение земной станции над уровнем моря нулевое. Тогда угол места и азимут можно вычислить по формуле:

где км – высота орбиты над центром Земли;

км – радиус Земли.

Подставив значения, получим:

.

Определим значение плотности потока мощности ЭМВ, создаваемой у поверхности Земли:

где – ЭИИМ, выраженная в Вт;

Вт

– расстояние между земной станцией и ИСЗ, м.

Расстояние между ЗС и ИСЗ находим используя геометрические соотношения из рис.1.1.

где – радиус Земли, км; км;

– высота орбиты над экватором Земли, км;

Спутник

Гринвичский

меридиан

Рис. 1.1. Геометрические соотношения между геостационарным спутником и ЗС

– дополнительные потери в атмосфере;

,

где – дополнительные потери, выраженные в дБ;

В наиболее общем случае величину дополнительных потерь в реальных условиях можно представить следующим образом:

где – потери в спокойной атмосфере, определяющиеся поглощением энергии ЭМВ в молекулярном кислороде и водяных парах тропосферы. Эти потери увеличиваются с уменьшением угла места, так как при малых углах места радиоволны проходят через большую толщу атмосферы.

Для данного случая при и частоте диапазона ГГц из графиков на рис.1.2:

дБ

– потери в осадках, определяющиеся поглощением энергии радиоволн в дожде, в связи с чем носят статистический характер.

Для европейской части бывшего СССР для наиболее вероятной величины времени выпадения дождей при и ГГц из графиков на рис. 1.3:

дБ

– потери из-за рефракции и неточности наведения антенн. Рефракция радиоволн приводит к образованию угла между истинным и кажущимся направлениями на спутник, в результате чего появляется дополнительное ослабление сигнала, вызванное неверным наведением антенны земной станции и спутника друг на друга. Угловое отклонение, вызванное рефракцией, составляет несколько десятых долей градуса и может быть скомпенсировано или сведено к минимуму предварительной коррекцией направленности антенн. При автоматическом наведении антенн по максимуму сигнала влияние рефракции практически исключается. Так как в диапазонах 6/4 ГГц и выше влияние рефракции пренебрежимо мало, то не будем его учитывать вообще. Однако дополнительно могут возникнуть потери из-за неточности наведения антенны, которые зависят от метода и конструкции (включая механическую часть) устройства наведения. Этот вид потерь носит неподдающийся оценке статистический характер, и может примерно на 1 дБ увеличить общие потери.

дБ

– поляризационные потери. Эти потери складываются из потерь, вызванных несогла-сованностью поляризации, потерь, связанных с эффектом Фарадея, и потерь из-за деполяризации радиоволн в осадках.

Потери, вызванные несогласованностью поляризации, возникают в результате изменения взаимной ориентации антенн земной станции и спутника, что имеет рещающее значение при использовании линейной вертикальной или горизонтальной поляризации. Возникающие при этом потери могут доходить до 10 дБ, однако использование круговой поляризации позволяет сделать эту составляющую поляризационных потерь достаточно малой. При коэффициентах эллиптичности поляризации приёмной и передающей антенн из графика на рис.1.4 эти потери составляют:

дБ

Рис.1.4. Зависимость потерь из-за несогласованности поляризации передающей и приёмной антенн от эллиптичности поляризации

Эффект Фарадея заключается в повороте плоскости поляризации радиоволн под действием магнитного поля Земли и оказывает наибольшее влияние на сигналы с линейной поляризацией. Так как в данной работе используется круговая поляризация, значением этой составляющей потерь можно пренебречь.

Потери из-за деполяризации радиоволн в осадках обусловлены несферичностью формы и особенностью траекторий падения дождя. Этот вид потерь носит статистический характер, связанный со статистикой выпадения дождей. Значение этих потерь можно вообще не учитывать.

Таким образом поляризационные потери равны:

дБ

Тогда суммарные дополнительные потери энергии ЭМВ составят:

дБ или

раз.

Плотность энергии ЭМВ у поверхности Земли составит:

или

Похожие работы

Проектирование информационной телекоммуникационной системы парома на трассе Калининград – Санкт-Петербург

Скачать

56087

1

6

... устройства воздействуют помехи в виде излучений космоса, Солнца, Земли и др. планет. Правильный и точный учет всех особенностей спутниковой связи позволяет выполнить оптимальное проектирование системы связи, обеспечить её надежную работу в наиболее сложных условиях и в то же время исключить излишние энергетические затраты, приводящие к неоправданному усложнению наземной и бортовой аппаратуры. В ...

Индивидуальный прием программ спутникового вещания

Скачать

62636

2

19

... Прием сигналов осуществляется в г. Гродно с географическими координатами ψ=53,700 с.ш., φз=23,800 в.д. с спутника HotBird 6/7A (130 з.д.) Большинство современных систем индивидуального и коллективного приёма программ спутникового вещания оснащены опорно-поворотным устройством (ОПУ) для оперативного наведения антенны на заданный ИСЗ. Наиболее простым механизмом перестройки антенны ...

Многопозиционная фазовая модуляция в системах спутниковой связи с МДЧ

Скачать

22170

2

0

... õ Тогда любой из интервалов: входящих в алгоритм (1), можно представить через (2) по формуле: Vi=Xo*cos(jj-jo) +Yo*sin(jj-jo) (3), следовательно общая схема когерентного демодулятора сигналов с многопозиционной ФМн может быть представлена в следующем виде: В этой схеме автономный генератор и фазовращатель на p/2 вырабатывают квадратурные опорные колебания с произвольной начальной ...

Проектирование сегментов радиорелейной линии связи

Скачать

29964

10

15

... F, которое учитывает потери в застройке . Расчитываем длину волны, распространяющейся в радиоканале Расчитываем высоту подъёма антенны радиопередатчика 5. ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСТРОЙСТВ СУММИРОВАНИЯ И РАЗДЕЛЕНИЯ СИГНАЛОВ НА ВХОДЕ АНТЕННО-ФИДЕРНОГО ТРАКТА РАДИОРЕЛЕЙНЫХ И СПУТНИКОВЫХ УСТРОЙСТВ При передаче сигнал с частотой f’4 от передатчика ПД4 (рис. 5.1) через полосовой фильтр ...