3. Определение необходимой полосы частот

Необходимая ширина полосы частот (НШП) – это ширина полосы частот, которая достаточна при данном классе излучения для обеспечения передачи сообщений с необходимой скоростью и качеством при определённых условиях. Полоса частот по Найквисту, необходимая для передачи сигнала при отсутствии межсимвольной интерференции равна:

;

Где - длительность канального импульса

Так как в нашем случае при QPSK модуляции Т_кс=2Т_с, то необходимая ширина полосы частот равна:

Таким образом, получили, что НШП равна скорости передачи информации.

4. Выбор конкретной полосы частот

В соответствии с Регламентом Связи выберем диапазон частот, в котором будет работать проектируемая система. По заданию этот диапазон должен находиться в пределах 7-8 ГГц. Возьмём диапазон, в который укладывается рассчитанная НШП, равный 8,200 – 8,300 ГГц. Этот диапазон предназначен для метеорологической спутниковой («космос – Земля»), фиксированной, фиксированной спутниковой (Земля-космос) и подвижной связи.

Данное излучение имеет обозначение: 10M0GODDN

Где 10M0 соответствуют НШП, т.е. 10,00 МГц.

G – тип модуляции основной несущей: излучение при котором основная несущая имеет угловую фазовую модуляцию

O – характер сигнала(ов), модулирующего основную несущую: отсутствие модулирующего сигнала

D – тип передаваемой информации: передача данных, телеметрия, телеуправление

D – подробные данные о сигнале: четырехпозиционный код, в котором каждая позиция представляет элемент сигнала (из одного или нескольких бит)

N – характер уплотнения: без уплотнения.

Выбранные частоты 8,200 – 8,300 ГГц входят в диапазон X. X диапазон - диапазон частот сантиметровых длин волн, используемых для наземной и спутниковой радиосвязи. 

5. Расчет затухания в антенно-фидерных устройствах

Затухание в АФУ определим, пользуясь справочником. В качестве фидеров будем использовать прямоугольный волновод. Так как сигналы будут передаваться в диапазоне 8,200 – 8,300 ГГц, то нам подходит прямоугольный волновод, имеющий размеры 2,85х1,26 см. Коэффициент затухания для такого волновода равен .

В соответствии с исходными данными длины фидерных линий l_з=4,5 м (для земной приёмной антенны) и l_б=1,5 м (для бортовой передающей антенны). С учетом этого затухание в АФУ:

6. Расчёт потерь в атмосфере при минимальном угле места

В диапазонах частот, выделенных для спутниковых систем, влияние атмосферы проявляется в виде ослабления (поглощения) радиоволн в тропосфере и ионосфере, искривления траектории радиолуча в результате рефракции, изменения формы и вращения плоскости поляризации радиоволн и появления помех, обусловленных тепловым излучением атмосферы и шумами поглощения.

Установлено, что в диапазонах частот выше 500 МГц основное поглощение определяется тропосферой, точнее, газами тропосферы – кислородом и водяными парами, а также дождем и прочими гидрометеорами (ионосфера и остальные газы тропосферы, например, двуокись углерода или азот, играют малую роль).

Поглощение в спокойной (невозмущённой) атмосфере без гидрометеоров определяется величиной L_а. Данное поглощение представляет собой как бы постоянную составляющую потерь, имеющих место в течение 100% времени. Для разных диапазонов частот, минимальных углов места значение этого параметра будет разным. Для определения L_а по заданному варианту (f=7-8ГГц, β =10°) воспользуемся рисунком 3. Из него мы видим, что поглощение Lа=0,5 дБ.

Рис. 3. Частотная зависимость поглощения радиоволн в спокойной атмосфере.

Оценка затухания в гидрометеорах оказывается задачей более сложной, чем в спокойной атмосфере, поскольку величина поглощения L_д зависит от вида гидрометеоров (дождь, снег туман), интенсивности осадков, размеров зоны их выпадения и распределения интенсивности по зоне. Наибольшее ослабление вносят жидкие гидрометеоры (дождь, туман, мокрый снег), ослабление в твёрдых структурах (град, сухой снег) значительно меньше. Наличие взвешенных частиц – аэрозолей, практически не влияет на поглощение сигнала и в обычных условиях не учитываются. На основании изложенной методики можно определить затухание радиоволн в дожде не превышаемое в течение заданного процента времени года или наихудшего месяца. Для этого воспользуемся рисунком 4. Из приведённого графика зависимости затухания в дожде L_д от частоты при вероятности Т_д=0,1% определим значение L_д для диапазона 7-8 ГГц. Оно будет равно L_д=1,5 дБ.

Рис. 4. Частотная зависимость поглощения сигнала в дожде

Поглощение, вызываемое мокрым снегом, примерно такое же, как и в дожде равной интенсивности, но в отдельных случаях при выпадении крупных хлопьев мокрого снега оно может оказаться в 4…6 раз большим, чем для дождя. Эксперименты показывают, что это явление достаточно редко и при расчётах для наихудшего месяца следует практически учитывать лишь поглощение в дожде.

Ионосфера тоже оказывает влияние на условия прохождения радиоволн, но поглощение в ней на частотах выше 1 ГГц чрезвычайно мало даже при низких углах места приёмной антенны.

Потери из-за неточности наведения антенны L_н так же, как и L_д носят случайный характер. Данные потери определяются угловыми отклонениями оси главного лепестка диаграммы направленности от истинного направления на ИСЗ, а также шириной и формой этого лепестка.

Примем, что погрешность направления диаграммы направленности не превышает ширины её диаграммы направленности по уровню половинной мощности, следовательно, потери не будут превышать 3дБ, т.е. L_н=3дБ.

Дополнительные потери в атмосфере, обусловленные влиянием рассмотренных выше факторов, определим как:

Таким образом, получим величину дополнительных потерь, равную: