12. Основные требования к орбитам связных спутников. Достоинства и недостатки различных видов орбит.

Главным требованием к системе связных спутников является обеспечение надёжной и постоянной связи. Это, в свою очередь, обусловливает требования и к орбитам ИСЗ:

1) зоны обслуживания спутников на выбранных орбитах должны охватывать всю обслуживаемую территорию;

2) параметры орбит должны обеспечить максимально возможное время связи через каждый из спутников данной системы.

Из анализа выражений для зон обслуживания спутника следует, что высота рабочего участка орбиты должна быть не ниже 20...30 тыс. км. С другой стороны, одним из важных факторов является максимально допустимая задержка сигнала в радиолинии. При телефонной связи такая задержка составляет величину (0,3...0,4) с и может быть обеспечена при максимальной наклонной дальности (45...60) тыс. км. Если при этом учесть ещё, что период обращения спутника целесообразно выбирать равным суткам или кратным долям суток, то получаем два типа рациональных орбит – круговая с периодом 24 ч (H_с  35875 км) и эллиптическая с периодом 12 часов (H_A  40250 км).

Из круговых орбит наибольший интерес представляет экваториальная (геостационарная) орбита, обладающая целым рядом достоинств.

Во-первых, через геостационарный спутник корреспонденты могут обеспечивать круглосуточную связь.

Во-вторых, при работе ЗС отсутствуют доплеровский сдвиг частоты и изменение уровня сигналов, что характерно для других типов орбит из-за изменения расстояния до спутника.

В-третьих, связь через геостационарный спутник может осуществляться с помощью неподвижных антенн ЗС, что существенно упрощает и удешевляет оборудование станций.

Главный недостаток геостационарной орбиты – невозможность организации связи с северными и южными областями земного шара на широтах более 70...75. Это определяется низким расположением в приполярных районах Земли спутника над горизонтом относительно наземного наблюдателя (угол места менее 5). Для устранения этого недостатка в отечественных ССС требуется использование высокоэллиптических орбит с апогеем в северной части. При этом зона радиовидимости спутника включает территории вблизи Северного полюса.

13. Построение системы геостационарных спутников. Основные аналитические выражения (слайд).

Построение системы геостационарных спутников заключается в определении их количества и точек стояния (долгот подспутниковых точек) (слайд 5) . Пусть обслуживаемая территория ограничена широтами _ш max и разностью восточной и западной долгот возможного размещения ЗС:

_д = _д.в.–_д.з..

Слайд 5.

С целью упрощения расчетов можно предположить, что угол радиообзора спутника и ширина ДН совпадают, т.е. требуемая для работы ЗС плотность потока мощности создается во всей зоне радиовидимости спутника. Данное допущение означает, что зоны обслуживания спутника и зона его радиовидимости совпадают.

На рисунке показаны зоны радиовидимости спутников при заданном значении , которые полностью накрывают обслуживаемую территорию. Следовательно, для определения необходимого числа спутников нужно определить максимально возможное расстояние между соседними подспутниковыми точками, например длину дуги

O₁O₂ = O₁O + OO₂ = 2O₁O.

Для решения задачи рассмотрим сферический треугольник O₁AO с прямым углом при вершине O. Для этого треугольника cos  = cos cos _ш max.

Отсюда cos = cos/cos _{ш max., } =arccos(cos/cos _ш max ).

Тогда дуга O₁O = R_З  = R_З arccos(cos/cos _ш max).

Угловое расстояние между соседними подспутниковыми точками

.

Следовательно, необходимое число спутников для обеспечения связи на заданной территории будет равно

n =  _д/_c ,

где знак  означает ближайшее большее целое число.

Угол  можно определить из выражения: O₁A = R_З , откуда  = O₁A/R_З,

где O₁A =  2.

Из ранее рассмотренного материала

.

Следовательно:

 =