Распространение УКВ на космических радиолиниях

Широкое применение находят радиолинии большой протяженности, на которых обмен информацией между оконечными пунктами ведется с помощью ретрансляционной станции, установленной на ИСЗ. Работа идет по схеме Земля-ИСЗ-Земля (рисунок?). Самостоятельное значение имеют также

радиолинии Земля — ИСЗ для передачи информации на спутник и линии ИСЗ-Земля для приема информации со спутника. Все упомянутые радиолинии относятся к классу космических. Условия работы космических линий имеют ряд особенностей, которые необходимо учитывать при изучении процессов распространения радиоволн.

Оптимальные высоты полета связных ИСЗ лежат в пределах 10000...40000 км над поверхностью Земли. Такое расположение бортовых ретрансляторов приводит к необходимости использовать на космических линиях волны с частотами выше 100 МГц (3 м), не отражающиеся от ионосферы.

Большинство внутренних и международных спутниковых линий связи в настоящее время работают в полосах 6/4 и 8/7 ГГц (числитель соответствует полосе частот на участке линии Земля-ИСЗ, знаменатель — ИСЗ-Земля). В более высоких частотных диапазонах выделены полосы 14/12 и 30/20 ГГц.

Основные явления, сопровождающие распространение радиоволн таких частот, сводятся к затуханию в атмосферных газах и осадках, изменению поляризации волн за счет эффекта Фарадея и осадков, случайным флуктуациям амплитуды и фазы принимаемого поля, вариациям углов прихода, ограничению полосы частот, передаваемой без искажений.

При движении ИСЗ по любой орбите, кроме геостационарной (экваториальная круговая орбита с высотой = 35860 км), происходит перемещение ИСЗ относительно земных пунктов передачи и приема. При этом изменяются угол возвышения траектории распространения волны относительно линии горизонта и длина пути, проходимого волной в атмосфере. Ниже показано, что при малых углах возвышения условия распространения значительно ухудшаются. Поэтому спутниковые линии связи работают только при углах . При проектировании таких линий должны учитываться изменяющиеся условия распространения при перемещении спутника в секторе углов возвышения от 5° до 90°.

Перемещение спутника относительно наземной станции обусловливают прием, сопровождающийся эффектом Доплера. Доплеровское смещение частоты является причиной искажения спектра сигнала.

Высокие требования к устойчивости работы спутниковых систем связи делают необходимым тщательное изучение условий распространения на линии.