Расстояние

На рис. 3 приведена геометрическая схема, в соответствии с которой рассчитывается зона обслуживания спутника. Ключевым параметром данной схемы является угол возвышения наземной станции , который является углом между горизонтальной линией (т.е. линией, касательной к поверхности Земли в точке расположения антенны) и направлением основного луча антенны, нацеленного непосредственно на спутник. Максимальная величина зоны обслуживания спутника получается при нулевом угле возвышения. Тогда зона обслуживания во всех направлениях ограничивается только оптическим горизонтом спутника. Однако существуют, по крайней мере, три проблемы, которые не позволяют строить антенны наземных станций с нулевым углом возвышения и определяют минимальный угол возвышения.

1. Нельзя игнорировать здания, деревья и другие наземные объекты, которые могут находиться на пути луча, идущего от антенны. Подобные помехи приводят к ослаблению сигнала, так как происходит его частичное поглощение или искажение вследствие многократного отражения луча.

2. Чем меньше значение угла возвышения, тем больше атмосферное поглощение, так как при малых углах возвышения сигнал проходит в атмосфере большое расстояние.

3. На качество приема также неблагоприятно влияет электрический шум, обусловленный высокой температурой около поверхности Земли.

При проектировании нисходящего канала принято использовать минимальный угол возвышения, который, в зависимости от частоты сигнала, может составлять 5-20°. Для восходящего канала Федеральная комиссия по средствам связи США предписывает использовать угол возвышения не менее 5°.

Угол охвата — это мера части земной поверхности, которая видна со спутника с учетом минимального угла возвышения. Угол задает окружность на поверхности Земли, центр которой находится в точке, расположенной непосредственно под спутником. Справедливо следующее соотношение[1]:

(1)

Здесь

— радиус Земли, который равен 6370 км;

— высота орбиты (т.е. кратчайшее расстояние от спутника до Земли);

— угол охвата;

— минимальный угол возвышения.

Расстояние от спутника до ближайшей к нему точки зоны обслуживания рассчитывается по следующей формуле:

, (2)

Следовательно, задержка кругового обращения сигнала принадлежит такому диапазону:

(3)

где с — скорость света, которая равна примерно 3´10⁸ м/с.

Размер зоны обслуживания спутника обычно выражается через диаметр покрываемой области, равный , где выражается в радианах.

На рис. 4 показаны период обращения, зона обслуживания (выраженная через радиус охваченной области земной поверхности), а также максимальная задержка кругового обращения сигнала.