5.4. Уравнения связи для двух участков линии.

Структурная схема и диаграмма уровней линии связи, состоящей из двух участков, приведена на рисунке 5 . Покажем, как выполняется энергетический расчет для этих линий.

ЭИИМ передающей станции

ЭИИМ=Р G , (5.18)

где Р - эффективная мощность сигнала на выходе передатчика, -коэффициент передачи по мощности волноводного тракта (КПД тракта) между передатчиком и антенной, G - коэффициент усиления передающей антенны относительно изотропного излучателя.

В точке приема установлена антенна с коэффициентом усиления , связанная с приемником волноводным трактом с коэффициентом передачи . При согласовании волновых сопротивлений антенны, элементов тракта и приемника мощность сигнала на выходе приемника и с учетом потерь на трассе для волны с длиной 

Р = = . ( 5.19)

Когда параметры антенны заданы в виде эффективной площади ее апертуры, связанной с коэффициентом усиления соотношением

, (5.20)

где - коэффициент использования поверхности приёмной антенны,

Предыдущее выражение может быть представлено в виде

. (5.21)

Формула позволяет определить необходимую мощность передатчика по заданному значению мощности сигнала на входе приемника. Следовательно, когда передающая антенна имеет постоянный коэффициент усиления на всех частотах, а приемная — постоянную эффективную площадь апертуры (может эффективно работать по мере возрастания частоты), мощность сигнала на входе приемника в первом приближении не зависит от частоты.

При расчете линии часто оказывается заданной не мощность сигнала на входе приемника, а отношение сигнал-шум. Тогда

.

Структурная схема и диаграмма уровней линии спутниковой связи, состоящей из двух участков, приведены на рис.5.1.

Воспользовавшись формулами для этих участков можно записать следующие соотношения:

• для участка Земля — спутник¹

, (5.22)

где ;

Рис.5.1 Структурная схема и диаграмма уровней линии связи

из двух участков

- для участка спутник — Земля

, (5.23)

где .

Чтобы перейти от уравнений для отдельных участков к общему уравнению для всей линии, необходимо установить связь между отношениями сигнал-шум на выходе линии и на каждом из участков. Как указано в отсутствие обработки сигнала на борту происходит сложение шумов каждого из участков; при этом суммарное отношение сигнал-шум на конце линии связи

. (5.24)

Очевидно, что отношение сигнал-шум на каждом из участков должно быть выше, чем на конце линии:

,

, b . (5.25)

Из чего следует, что а = b/(b — 1).

Это выражение позволяет распределить заданное отношение по двум участкам линии связи. Приведенное распределение коэффициентов запаса а и b предполагает, что полосы шумов бортового ретранслятора и земного приемника равны. С учетом изложенного уравнения для линии спутниковой связи, состоящей из двух участков, окончательно примут вид:

- для участка Земля — спутник

, (5.26)

где ;

- для участка спутник — Земля

, (5.27)

где .

Для решения задач, связанных с оптимизацией параметров спутниковых систем целесообразно использовать обобщенное энергетическое уравнение, связывающее параметры обоих участков. Применительно к односигнальному режиму работу ретранслятора оно может быть получено на основе следующих соотношений.

Мощность сигнала земной станции на входе бортового приёмника:

, (5.28)

а доля бортовой ЭИИМ, приходящейся на излучение сигнала -

.

- (5.29)

мощность сигнала ИСЗ на входе приемника земной станции.

Мощность шума от ИСЗ на входе приемника земной станции

. (5.30)

Мощность собственных шумов приемной станции

После преобразований получим:

(5.31)

Аналогично можно получить обобщенное энергетическое уравнение для

системы спутниковой связи, состоящей из нескольких земных станций.