Принципы организации спутниковой радиосвязи

Спутниковая радиосвязь представляет собой разновидность сис­тем радиорелейной связи прямой видимости, в которой станцией-ре­транслятором является искусственный спутник земли (ИСЗ), оснащен­ный соответствующим бортовым оборудованием [13].

Простейшим ретранслятором может служить запущенный на высокую орбиту вокруг Земли шар больших размеров с металлизированной поверхностью - пассивный ретранслятор. Он мог бы одновременно ис­пользоваться значительным числом наземных станций, работающих в широком диапазоне частот УКВ. Однако, при пассивной ретрансляции возника­ют огромные потери электромагнитной энергии, что приводит к необходимос­ти использования мощных передатчиков, антенн больших размеров и высокочувствительных приемных устройств. Все это делает такую систему связи громоздкой и дорогосто­ящей. Поэтому в настоящее время практическое применение нашли системы спутниковой связи с активными ретрансляторами.

Различают два способа активной ретрансляции: мгновенную и задержанную. В первом случае ретранслятор ИЗС рабо­тает по принципу обычной радиорелейной станции. Связь при этом возможна лишь тогда, когда ИСЗ одновременно веден с обеих земных станций.

Достоинствами мгновенной ретрансляции являются: большая про­пускная способность системы, высокая оперативностьсвязи и отно­сительно простое оборудование земных станций и ИСЗ.

Во втором случае при пролете над первой земной станцией про­исходит запись информации на соответствую­щий бортовой накопитель, а при пролете над второй станцией накоп­ленная информация передается на землю по программе или запросу с Земли. Ограниченный объем памяти бортовых накопительных устройств приводит к тому что, системы связи с задержан­ной ретрансляцией имеют весьма низкую пропускную способностьи не позволяют организовать телефонную связь с немедленным ответом. Однако их применение позволяет использовать низкие орбиты, что удешевляет запуск космического аппарата, снизить мощность передатчиков и осуществить селективную связь в определенных географических зонах.

К спутниковым линиям связи предъявляют следующие основные требования:

- передача сообщений должна быть обеспечена круглосуточно или в течение вполне определенного времени суток;

- связь должна быть надежной;

- радиолиния должна быть экономичной;

- характеристики каналов связи должны удовлетворять предъявляемым требованиям.

Такие показатели спутниковой связи, как дальность связи, число используемых спутников, время непрерывной работы, мощность наземных и бортовых передатчиков и другие зависят от выбора ор­биты ИСЗ.

Орбита спутника характеризуется: наклоном ее плоскости к плоскости экватора (экваториальная, полярная, наклонная), формой (круговая и эллиптическая) и высотой.

Применение орбит с большими высотам приводит к увеличению площади, охватываемой связью, и к уменьшению числа спутников, требуемых для обеспечении связи в заданном районе. В результате повышается экономичность и надежность связи. Оптимальной орбитой будет та, при которой число спутников в системе, обеспечивающей связь в заданном районе земного шара будет минимальным.

Для обеспечения круглосуточной связи на всей территории зем­ного шара, за исключением приполюсных областей, целесообразно использовать систему из трех спутников на стационарной орбите (рис. 9.20).

Стационарной или геостационарной называется экваториальная орбита с высотой примерно 36 тыс. км. При выводе на такую орбиту спутник с периодом обращения 24 часа, остается неподвижным относительно земных станций, следовательно, прощерешаются вопросы наведения антенн, отсутствует доплеровский сдвиг частот принимаемых сигналов, а связь обеспечивается кругло­суточно. Сложность заключается в том, что для вывода спутника настационарную орбиту необходимо осуществлять запуск из экваториальных районов. Из-за некоторых неточностей при выводе спутника, воздействия лунного притяжения и солнечного давления возникает дрейф спутника, который нужно устраняеть периодическим корректировани­ем орбиты.

Локальная система связи может быть создана как на базе стационарных спутников, так и на базе спутников на круговых (не экваториальных) или эллиптических орбитах. Сравнение эллиптичес­ких и круговых орбит показывает, что при одинаковом периоде обращения спутник на высокой эллиптической орбите «освещает» заданную территорию в течение большего времени, чем спутник на круговой орбите (исключая стационарный).

 

 

Рис. 9.20                                   Рис.9.21

Эллиптическая орбита по условиям запуска более удобна,чем круговая. Это позволяет при заданной мощности ракеты-носителя выводить вдвое большую полезную нагрузку.

Для обеспечения связи по всей территории России оптимальной является высокоэллиптическая орбита с апогеем в северном полу­шарии около 40 тыс. км, перигеем около 500 км в южном полушарии и углом наклона орбиты к экватору 63,5° (рис. 9.21). При периоде обращения 12 часов, в соответствии со вторым законом Кеплера, большую часть времени спутник будет находиться в районе апогея. Максимальная задержка времени в апогее составляет 0,25 секунды.

Длительность сеанса связи между Москвой и наземными станциями системы «ОРБИТА», расположенными на территории России через один спутник «Молния» составляет 9 ч. Для обеспечения круглосуточной связи необходимо не менее 3 спутников.

В таких системах доплеровский сдвиг  по частоте может составлять десятки кГц (f ₀ – несущая частота, u - скорость ИСЗ). Если его не компенсировать, то многоканальная связь невозможна. Для исключения доплеровского сдвига применяется автоматическая подстройка частоты по корреспонденту.

 

---

Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 803; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!