Учет влияния реальных условий при расспространиении радиоволн в спутниковых каналах связи

Влияние реальных условий на энергетический потенциал спутникового канала связи проявляется в увеличении потерь энергии радиоволн по сравнению с потерями в свободном пространстве, что характеризуется дополнительным ослаблением мощности радиосигнала и увеличении эквивалентной шумовой температуры приемного устройства в целом по сравнению с идеальными условиями (идеальная антенна и волноводный тракт в свободном пространстве).

Дополнительное ослабление радиосигнала зависит от используемого диапазона частот и увеличивается с уменьшением угла возвышения , так как при малых радиоволны проходят через большую толщу атмосферы. Дополнительное ослабление определяется ослаблением в спокойной атмосфере (в отсутствии осадков), ослаблением в осадках (в дождях), рефракцией радиоволн и поляризационными потерями. Ослабление радиоволн в спокойной атмосфере определяется в основном их поглощением в кислороде и водяных парах тропосферы. Дополнительное затухание, обусловленное ослаблением радиоволн в спокойной атмосфере можно считать постоянным во времени и определить по графику, изображенному на рисунке Б.2, Приложение Б.

Ослабление в осадках на спутниковых каналах связи определяется в основном поглощением энергии радиоволн в дожде. Численное значение данного ослабления носит статистический характер и зависит от климатических условий. Этот вид потерь является основной составляющей дополнительного ослабления. Ослабление в дожде можно рассчитать, если известны: статистика выпадения осадков различной интенсивности в заданном районе и эквивалентная длина пути радиоволн в дожде той или иной интенсивности при различных углах возвышения. Для территории Украины и других районов с умеренным климатом удобно пользоваться соответствующими графиками, например, такими как изображены на рисунке Б.3, Приложение Б.

Рефракция радиоволн приводит к образованию угла между истинным и кажущимся направлениями на ИСЗ. В результате появляется дополнительное ослабление радиоволн , вызванное неверным наведением антенн ЗС и ИСЗ 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.

Поляризационные потери складываются из потерь, вызванных несогласованностью 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 ЗС и ИСЗ при использовании линейных ортогональных поляризаций. При использовании круговых ортогональных поляризаций эта составляющая поляризационных потерь пренебрежимо мала.

Эффект Фарадея заключается в повороте плоскости поляризации радиоволн под действием магнитного поля Земли и оказывает наибольшее влияние на радиоволны линейной поляризации. Потери, обусловленные этим явлением, зависят от частоты и пренебрежимо малы на частотах от 10 ГГц и выше. Потери из-за деполяризации радиоволн в осадках обусловлены несферичностью формы и особенностью траектории падения капель дождя, что приводит к различному влиянию осадков на линейные составляющие радиоволн с круговой поляризацией. Эффект деполяризации радиоволн с линейной поляризацией вызывает намного меньшие потери, чем в случае с круговой. Этот вид поляризационных потерь носит статистический характер, связанный со статистикой выпадения дождей, в связи с чем, такой же характер будут носить и результирующие поляризационные потери .

При определение дополнительного ослабление мощности радиосигнала множителями ослабления из-за рефракции и из-за поляризационных потерь в данном курсовом проекте пренебречь.

Для определения энергетических характеристик спутникового канала связи необходимо сначала определить множитель ослабления в спокойной атмосфере, уточнить значение отношения сигнал/шум и оценить работоспособность, а потом определить множитель ослабления в дожде для 1% и 0,1% времени любого месяца и уточнить значение отношения сигнал/шум с учетом действия совокупных факторов (пары воды, кислород, дождь) и оценить работоспособность спутникового канала связи.

Определим по графику на рисунке Б.2 Приложение Б множитель ослабление радиоволн в свободной атмосфере ; он составляет – 0,5 дБ.

Определим по графику на рисунке Б.3 Приложение Б множитель ослабление радиоволн в доже , для 1% времени любого месяца; он составляет – 0,9 дБ.

Определим по графику на рисунке Б.3 Приложение Б множитель ослабление радиоволн в доже , для 0,1% времени любого месяца; он составляет – 1,5 дБ.

Уточненное значение отношение сигнал/шум рассчитывается по формуле (5.1):

(5.1)

Определим уточненное значение отношение сигнал/шум при ослаблении радиоволн в свободной атмосфере по формуле (5.1):

Сравним полученный результат с минимально допустимым значением отношения сигнал/шум на входе приемного устройства соответствующей аппаратуры системы спутниковой связи. Уточненное значение отношение сигнал/шум при ослаблении радиоволн в свободной атмосфере составляет 14,9 дБ, что выше значения минимального допустимого отношения сигнал/шум. Следовательно, можно сделать вывод, что данная система будет нормально функционировать.

Определим уточненное значение отношение сигнал/шум при ослаблении радиоволн в дожде для 1% времени любого месяца по формуле (5.1):

Сравним полученный результат с минимально допустимым значением отношения сигнал/шум на входе приемного устройства соответствующей аппаратуры системы спутниковой связи. Уточненное значение отношение сигнал/шум при ослаблении радиоволн в дожде для 1% времени любого месяца составляет 14 дБ, что выше значения минимального допустимого отношения сигнал/шум. Следовательно, можно сделать вывод, что данная система будет нормально функционировать.

Определим уточненное значение отношение сигнал/шум при ослаблении радиоволн в дожде для 0,1% времени любого месяца по формуле (5.1):

Сравним полученный результат с минимально допустимым значением отношения сигнал/шум на входе приемного устройства соответствующей аппаратуры системы спутниковой связи. Уточненное значение отношение сигнал/шум при ослаблении радиоволн в дожде для 0,1% времени любого месяца составляет 13,4 дБ, что выше значения минимального допустимого отношения сигнал/шум. Следовательно, можно сделать вывод, что данная система будет нормально функционировать.

ВЫВОД

В ходе работы было рассмотрено и изучено организацию спутниковой системы связи, ее преимущество и недостатки по сравнению с другими системами. В ходе курсовой работы были рассчитаны параметры наведения антенн земных станций спутниковых систем связи и вещания, а именно: расчет угла места антенны ЗС; расчет азимута антенны ЗС. Был произведен анализ геометрических и электродинамических параметров антенн систем спутниковой связи, в результате которого определили такие параметры как: диаметр апертуры параболической антенны; площадь круглой апертуры, и коэффициент усиления антенны. Также был произведен расчет энергетических характеристик спутниковых систем радиосвязи, результатом которого было нахождение отношения сигнал/шум, и его сравнение с минимально допустимым значением. По этим результатам можно сделать вывод, что данная система работает нормально. Также было рассмотрено влияния реальных условий при распространении радиоволн в спутниковых каналах связи, цель которых узнать будет ли функционировать данная система при различных условиях, влияющих на распространение радиоволн. По полученным результатам можно сделать вывод что данная система также будет нормально функционировать.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Калашников Н.И. Системы радиосвязи: учебник для вузов / Н. И. Калашников, Э. И. Крупицкий, И. Л. Дороднов, В. И. Носков; Под ред. Н. И. Калашникова. – М.: Радио и связь, 1988. – 352 с.

2. Немировский А. С. Радиорелейные и спутниковые системы передачи: учебник для вузов / А. С. Немировский, О. С. Данилович, Ю. И. Маримонт и др.; Под ред. А. С. Немировского. – М.: Радио и связь, 1986. – 392 с.

3. Каменский Н. Н. Справочник по радиорелейной связи / Н. Н. Ка- менский, А. М. Модель, Б. С. Надененко и др.; Под ред. С. В. Бородича. – Изд. 2-е, перераб. и доп. – М.: Радио и связь, 1981 – 416 с.

4. Нарытник Т. Н. Радиорелейные и тропосферные системы передачи: учебн. пос. – К.: Концерн «Видавничий Дім» Уж Юре; 2003. – 336 с.

5. Лукьянчук А. Г. Спутниковые системы связи, вещания и навигации: учебн. пос. / А. Г. Лукьянчук, Ю. П. Михайлюк, А. А. Савочкин; Под ред. А. Г. Лукьянчука. – Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2002. – 335 с.

6. Цифровые и аналоговые системы передачи: Учебник для вузов/ В.И. Иванов, В.Н. Гордиенко, Г.Н. Попов и др.; Под ред. В.И. Иванова. – 2- е изд. – М.: Горячая линия – Телеком,2005. – 232 с.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Таблица А.1 – исходные данные

Положение ИСЗ на геостационарной орбите (координата подспутниковой точки )
f, ГГц	10,5

	0,7
Направление передачи	ЗС – ИСЗ
ПРМ расположен на	ИСЗ
ЗС, , КВт	2,8
КУ антенны ЗС	результат расчета третьего раздела
КУ ИСЗ, дБи
, К
, МГц
, дБ	11,0