14. Принципы построения сс с исз. Виды орбит. Диапазоны, емкость, дальность
Выбор диапазона рабочих частот определяется следующими соображениями:
1. Условиями распространения радиоволн в атмосфере
Известно, что атмосфере Земли радиопрозрачна в диапазоне 50 МГц- 10 ГГц. Ниже 50 МГц есть влияние ионосферы, а выше поглощение радиоволн атмосферными осадками и газами.
2. Уровни шумов, принимаемых антенной земной станции.
Здесь основными источниками шумов являются излучения космического пространства, тепловые шумы атмосферы и шумы Солнца. Наименьшие эти шумы в диапазоне 1- 10 ГГц.
3. Интенсивное использование диапазона 1 - 10 ГГц другими службами, которые существовали до появления ИСЗ. Поэтому диапазон 1-10 ГГц регламентируется. Находятся также радиосредства, которые могли бы быть наиболее совместимы со спутниковой связью, и разрабатываются эффективные меры по взаимному ограничению мощности и направлению излучения радиоволн.
4.Кроме указанного диапазона для систем с ИСЗ выделен дополнительный диапазон (несмотря на худшие условия распространения). Ряд полос в диапазоне 11 и 14 ГГц, а также в диапазонах 20 и 30 ГГц только для систем с ИСЗ.
Для построения систем СС используются в основном три разновидности ИСЗ (рисунок 9.1) - на высокой эллиптической орбите (ВЭО), геостационарной орбите (ГСО) и низковысотной орбите (НВО).
Уникальной орбитой является ГСО - круговая орбита с периодом обращения ИСЗ 24 часа, лежащая в плоскости экватора, с высотой 35875 км от поверхности Земли. Орбита синхронна с вращением Земли, поэтому спутник оказывается неподвижным относительно земной поверхности. Достоинства ГСО: зона обслуживания составляет около трети земной поверхности, трех спутников достаточно для почти глобальной связи, антенны земных станций практически не требуют систем слежения. Однако в северных широтах спутник виден под малыми углами к горизонту и вовсе не виден в приполярных областях.
Система радиосвязи при наличии бортовой аппаратуры называется системой с активной ретрансляцией сигнала или системой с активным спутником.
Рисунок 9.3. Структурная схема радиосвязи через ИСЗ
По положению плоскости орбиты относительно Земли (угол между плоскостью орбиты и пл. экватора – угол i )
Экваториальная орбита i=0
Полярная орбита i=90o
Наклонная 0<i<90o
По форме
Круговая
Эллиптическая
По высоте орбиты (расстояние от спутника до поверхности Земли -уровня моря)
Низкие 700-1500 км (требуется много спутников, + малое затухание)
Высокие 30000- 40000км. (большое затухание, задержка сигнала, + малое количество спутников)
Средневысотные 5000-15000 км
Также бывают:
Общий случай орбиты спутника с наклонением
0° < «i» < 90°
Экваториальная орбита – крайний случай орбиты, когда наклонение «i» = 0° . В этом случае прецессия и поворот орбиты будут максимальны – до 10°/сутки и до 20°/сутки соответственно. Ширина полосы видимости спутника, которая расположена вдоль экватора, определяется его высотой над поверхностью Земли. Орбиты с малым наклонением «i» часто называют “около экваториальными”.
Полярная орбита – второй крайний случай орбиты, когда наклонение «i» = 90. В этом случае прецессия орбиты отсутствует, а поворот орбиты происходит в сторону, обратную относительно вращения ИСЗ, и не превышает 5°/сутки. Подобный полярный ИСЗ последовательно проходит над всеми участками поверхности Земли. Ширина полосы видимости спутника определяется его высотой над поверхностью Земли, но спутник рано или поздно можно увидеть из любой точки.
Орбиты с наклонением «i», близким к 90°, называют «приполярными».
Солнечно-синхронная орбита – особый вид орбиты, часто используемый спутникам, которые производят съёмку поверхности Земли. Представляет собой орбиту с такими параметрами, что спутник проходит над любой точкой земной поверхности приблизительно в одно и то же местное солнечное время. Для этого орбита должна прецессировать в сторону, обратную вращения Земли (т.е. на восток) на 360° в год, чтобы компенсировать вращение Земли вокруг Солнца. Такие условия соблюдаются только для определённого диапазона высот орбит и наклонений – как правило, это высоты 600-800 km и наклонение «i» должно быть порядка 98°, т.е. ИСЗ на солнечносинхронных орбитах имеют обратное движение.
