2015-10-13
1499
Структурная схема спутниковой связи между ЗС при активной ретрансляции сигнала изображена на рисунке 4.1
Рисунок 4.1 – Структурная схема спутниковой системы радиосвязи
Информационный сигнал от источника сообщения (ИС) подводится к передатчику (ПРД) земной станции ЗС1, где осуществляется модуляция колебаний с несущей частотой f 1. Эти колебания подводятся к антенне АЗС1 и излучаются в сторону ИСЗ, где принимаются бортовой антенной АИСЗ ретранслятора. Затем колебания с частотой f 1 поступают через разделительный фильтр (РФ) на приемник ПРМИСЗ, где преобразуются и далее поступают на передатчик ПРДИСЗ. С выхода передатчика колебания уже с частотой f 2 через РФ подводятся к бортовой антенне АИСЗ и излучаются в сторону Земли. Эти колебания принимаются антенной АЗС2 земной станции ЗС2, подводятся к приемнику (ПРМ), на выходе которого выделяется информационный сигнал и передается получателю сообщения (ПС). В частном случае спутниковая система радиосвязи состоит из двух интервалов. Особенностью расчета ее основных энергетических характеристик является необходимость учета аппаратурных особенностей интервалов «вверх» и «вниз», а также разных энергетических потенциалов на этих интервалах. Результатом энергетического расчета спутниковой системы радиосвязи являются отношения сигнал/шум в радиоканале.
|
|
|
Отношения сигнал/шум на входе приемника спутниковой системы радиосвязи, для направления передачи ЗС – ИСЗ определяется по формуле (4.1):
(4.1)
где 
- эффективная изотропная излучаемая мощность (ЭИИМ), Вт;
- добротность приемной системы;
- множитель ослабление радиосигнала в свободном пространстве;
- постоянная Больцмана, 
;
- полоса пропускания приемника, определена в таблице А.1 Приложение А, 40 МГц.
Эффективная изотропная излучаемая мощность (ЭИИМ) вычисляется по формуле (4.2):
(4.2)
где 
- мощность передатчика, определена в таблице А.1 Приложение А, 2,8 кВт;
- коэффициент усиления передающей антенны определенный в третей части, в разах.
Добротность приемной системы вычисляется по формуле (4.3):
(4.3)
где 
- коэффициент усиления приемной антенны в разах, определен в таблице А.1 Приложение А, в разах;
- эквивалентная шумовая температура приемной системы в градусах Кельвина.
Эквивалентная шумовая температура приемного устройства аппаратуры спутниковой связи зависит от множества факторов, в том числе от месторасположения приемного устройства (в составе аппаратуры ЗС или ИСЗ), используемого диапазона частот, затухания в антенно-фидерном тракте, угла возвышения (для аппаратуры ЗС), месторасположения и телесных углов внеземных источников излучения, наблюдаемых с поверхности Земли и т.д. С учетом ряда приближений, а именно пренебрежением потерями в антенно-фидерных трактах, эквивалентная шумовая температура приемного устройства аппаратуры спутниковой связи определяется по формуле (4.4):
|
|
|
(4.4)
где 
- эквивалентная шумовая температура, характеризующая собственные шумы приемника, отнесенные к его входу, определена в таблице А.1 Приложение А, 500 К;
- эквивалентная шумовая температура Земли;
- эквивалентная шумовая температура, характеризующая радиоизлучение космических источников;
- эквивалентная шумовая температура атмосферы.
Согласно заданному условию ИСЗ находится на геостационарной орбите и его бортовая антенна формирует глобальный луч с шириной главного лепестка диаграммы направленности примерно равной телесному углу, под которым с ИСЗ наблюдается земная поверхность, то есть 
17,5 град. Поэтому можно принять 
=290 К.
Эквивалентная шумовая температура, характеризующая радиоизлучение космических источников, зависит от месторасположения и телесных углов внеземных источников излучения, наблюдаемых с поверхности Земли, используемого диапазона частот. определяется по графику в соответствии с рисунком Б.1 Приложение Б, и составляет 3,5 К.
Эквивалентная шумовая температура атмосферы для заданных значений угла возвышения 
и частоты f определяется по графику, изображенному на рисунке Б.1 Приложение Б. Причем для заданного направления передачи ЗС-ИСЗ, значение соответствует значению 
, определяемому по тому же графику, и составляет 4,5 К.
Найденные значения подставляем в формулу (4.4):
Так как для нахождение добротности приемной системы необходимо знать коэффициент усиления приемной антенны в разах, а он по условию задан в дБи, необходимо перевести значение дБи в разы по формуле (4.5):
(4.5)
где 
- коэффициент усиления приемной антенны, определен в таблице А.1 Приложение А, дБи.
Подставим полученные значения в формулу (4.3):
Множитель ослабление радиосигнала в свободном пространстве вычисляется по формуле (4.6):
(4.6)
где 
- наклонная дальность, тыс. км.
Наклонная дальность определяется по формуле (4.7):
(4.7)
Полученный результат подставим в формулу (4.6):
Полученные значения подставим в формулу (4.1):
Для перевода полученного значения в дБ используем формулу (4.8):
(4.8)
Для оценки работоспособности спутникового канала связи необходимо сравнить полученное значение сигнал/шум на входе приемного устройства соответствующей аппаратуры системы спутниковой связи с минимально допустимым. Минимально допустимое значение отношения сигнал/шум на входе приемного устройства соответствующей аппаратуры системы спутниковой связи задано в таблице А.1, Приложение А.
Так как минимально допустимое значение отношения сигнал/шум на входе приемного устройства соответствующей аппаратуры системы спутниковой связи составляет 11дБ, а полученное значение отношения сигнал/шум составляет 15,4 дБ, то можно сделать вывод о том, что данная система будет нормально функционировать.
