2.12. Энергетический расчет спутниковых линий связи. Расчет сигнала на входе приемника

На рис.2.32 представлена структурная схема ССС.

Рис.2.32. Структурная схема ССС

Передающая станция характеризуется эквивалентной изотропно-излучаемой мощностью (ЭИИМ). Она измеряется в дБ∙Вт.

Для ЗС1 ЭИИМ будет равна:

дБ дБ∙Вт дБ дБ

Для ИСЗ:

дБ дБ∙Вт дБ дБ

Мощность полезного сигнала на входе бортового приемника равна:

дБ дБ∙Вт дБ дБ дБ

где L_Σ1 - суммарные потери на 1-м участке ЗС1-ИСЗ.

Ослабление энергии в свободном пространстве определяется уменьшением плотности мощности при удалении от излучателя. Хотя ослабление в свободном пространстве L_св.

где R₀ - расстояние между ЗС и ИСЗ в км; λ - длина волны; ;

L_св - потери в свободном пространстве; L_атм - потери обусловленные поглощением радиоволн в атмосфере без дождя; L_д - потери в дожде и других гидрометеорах; L_пол - потери из-за несовпадения плоскостей поляризации сигнала и антенны.

Мощность полезного сигнала на входе приемника ЗС2 равна:

где L_Σ2 - суммарные потери при распространении на 2-м участке ИСЗ-ЗС2.

В атмосфере кислород и водяные пары поглощают энергию радиоволн. Потери при распространении в атмосфере зависят от длинны пути сигнала в атмосфере, и определяются углом места α (см. рис.2.6, 2.7). Толщина дождевой зоны при α = 10º составляет обычно 2 км, тогда мощность принятого сигнала на входе приемника ИСЗ будет равна:

2.13. Параметры исз «Горизонт»

В качестве примера рассмотрим параметры российского ИСЗ «Горизонт» на ГЕО.

Р_{прд зс} = 3 кВт; Р_{прд б} = 40 Вт; диаметр приемной антенны борта (т.е. ИСЗ) равен D_{прм б} = 2.5 м; диаметр передающей антенны ЗС равен D_{прд зс} = 12 м; расстояние R₀ = 40000 км; угол места α = 10° (в районе Москвы); L_{ф прм зс} = L_{ф прм б} = 0.5 дБ; L_{ф прд зс} = L_{ф прд б} = 1 дБ; L_{пол прд} = L_{пол прм} = 0.8 дБ; L_атм и L_д малы и в совокупности равны 1 дБ.

Параметры ИСЗ «Горизонт» при прохождении сигнала на 1-м участке от передатчика ЗС1 до ИСЗ следующие:

т.к. λ = с/f, то f₁ = 6 ГГц, λ = 5 см, Р_{прд зс} = 34,8 дБВт, G_{прд зс} = 55,2 дБ, т.к.

где: D - диаметр антенны; 0,7 - КПД антенны.

Вт,

т.е. Р_{эиим зс} = 90 дБ∙Вт.

Потери в свободном пространстве: дБ;

полные потери: L_Σ1 = 201 дБ,

учитывая, что G_{прд б} = 30 дБ,

Р_{с вх б} = 90 – 201 + 30 = – 81 дБ∙Вт = 5600 пВт = 5,6∙10^-9 Вт.

Рассмотрим прохождение сигнала на 2-м участке, т.е. от ИСЗ до приемника ЗС2.

f₂ = 4 ГГц, т.е. λ = 7,5 см, Р_{прд б} = 16 дБ∙Вт, т.е. 40 Вт; G_{прд б} = 30 дБ; Р_{эиим б} = 45 дБ∙Вт, L_св = 197 дБ; L_Σ2 = 198 дБ; G_{прм зс2} = 37,5 дБ при λ = 7,5 см.

Р_{с вх прм зс2} = 45 – 198 + 37,5 = – 115,5 дБ∙Вт = 3,16 пВт.

Видно, что мощность сигнала на входе приемника ЗС2 очень слабая, и более чем в 100 раз меньше чем на входе приемника ИСЗ. Это связано с тем, что мощность передатчика ИСЗ в 80 раз меньше чем мощность передатчика ЗС1, а коэффициент усиления антенны G_{прм зс2} меньше чем G_{прд зс1}, т.к. λ₂ > λ₁ в 1,5 раза.

Кроме того, нужно учитывать нормы МККР, т.к. существуют ограничения на допустимую плотность потока мощности от передатчика ИСЗ у поверхности Земли. Т.е. у поверхности Земли плотность потока мощности не должна превышать определенного значения. Это определяется условиями электромагнитной совместимости (ЭМС) космических, наземных и земных станций. Регламентируемая плотность потока мощности равна –52 дБ∙Вт/м².