9.6.2.Диапазон частот акср

Выбор рабочих частот для АКСР определяется следующими факторами: 1).уровнем внешних источников шумов, принимаемых антенной системой; 2).условиями распространения и поглощения радиоволн; 3).наличием соответствующих технических средств; 4).взаимными помехами между АКСР и другими системами связи, работающими в смежных или совмещенных диапазонах частот.

Учитывая ,что атмосфера “прозрачна” на частотах от 50МГц до 10ГГц перечисленным требованиям наиболее полно отвечают частоты диапазона 1...10ГГц. На частотах более 10ГГц резко увеличивается интенсивность шумов поглощения в кислороде и водяных парах атмосферы, а на частотах ниже 1ГГц сильно сказывается влияние космических шумов. Возможно также некоторое ограничение использования диапазона 1...10ГГц для АКСР обусловленное интенсивным работой на этих же частот других средств радиосвязи, уже существовавших к моменту появления спутниковых систем. В этой связи для военных систем выделяются следующие частоты: для линий связи Земля - ИСЗ 7,9...8,4ГГц; для линий связи ИСЗ - Земля 7,25...7,75ГГц. В связи с дефицитом рабочих частот для спутниковых систем радиосвязи были выделены также ряд диапазонов частот выше 10ГГц (несмотря на худшие условия распространения): 11...14ГГц и 20...30ГГц. В АКСР, предназначенных для связи с ЛА, часто применяется и более низкочастотный диапазон 150...400МГц. Этот диапазон хорошо освоен в традиционных системах связи с самолетами, что позволяет использовать в АКСР уже разработанную стандартную аппаратуру. Уровень шумов и потери при распространении радиоволны в этом диапазоне вполне допустимы и примерно постоянны.

9.6.3.Энергетические соотношения в акср

При пассивной ретрансляции энергия передатчика, излучаемая в сторону ИСЗ, отражается от его поверхности, и часть этой энергии попадает на поверхность приемной антенны ЗС. Чаще всего в качестве пассивного ретранслятора используются ИСЗ сферической конфигурации (как правило, надувной шар из плотной металлизированной пленки). Сферические ИСЗ могут иметь поверхность, обеспечивающую равномерное (изотропное) рассеяние электромагнитной волны, или специальную поверхность, которая с помощью специальных фигур и объемных тел размещенных на ней (группы уголковых отражателей, системы конусов, решетки Ван Атта и т. д.) обеспечивает направленное отражение электромагнитной энергии концентрирующейся в одном пучке в направлении Земли.

К достоинствам АКСР с пассивной ретрансляцией относятся: простота ИСЗ и высокая надежность системы в целом; практически не ограниченный динамический диапазон и очень большая полоса частот; гибкость системы в отношении оперативного выбора и изменения рабочей частоты и вида модуляции; возможность одновременной ретрансляции большого количества сигналов от различных ЗС.

Рис. 9.11. АКСР с пассивной ретрансляцией

Отношение сигнал-шум по мощности для спутниковой системы связи с пассивной ретрансляцией (рис. 9.11) и высотой орбиты ИСЗ Hопределяется соотношением

где Р_сиP_ш- мощности сигнала и шума на входе приемника,Р_ПРД- мощность передатчика,G_ПРДиG_ПРМ- коэффициенты усиления передающей и приемной антенн,- эффективная отражающая поверхность ИСЗ,- рабочая длинна волны,k = 1,3210^-23Дж/град - постоянная Больцмана,T_Э- эквивалентная шумовая температура приемника (с учетом внутренних и внешних шумов),f- эффективная полоса пропускания приемника,l₁иl₂- протяженности участков линии связи,F₁иF₂ - коэффициенты потерь в антенно-фидерных трактах передатчика и приемника,L₁иL₂ - коэффициенты потерь энергии радиоволны в среде распространения.

Например, при передаче сигнала по каналу связи с пассивной ретрансляцией в полосе f = 10кГц для обеспеченияP_c /P_ш =100 при = 7см,S_ПРМ = =G_ПРМ²/4=400м²,G_ПРД = 1200,T_Э = 200К и ретрансляторе в виде шара диаметром 300м на высоте 2000км потребляемая мощность самолетного передатчика должна составлять примерно 200кВт. Для шара диаметром 30м при тех же условиях потребляемая мощность передатчика составляет 20МВт. Установка таких передатчиков на борту ЛА не возможна.

В АКСР с активной ретрансляцией ИСЗ выполняет роль усилителя мощности передаваемых сигналов (рис. 9.12).

Рис. 9.12. АКСР с активной ретрансляцией

Отношение сигнал-шум на входе приемника ЗС в АКСР с активной ретрансляцией определяется как

где T_p- шумовая температура приемника ретранслятора,P_p - мощность передатчика ретранслятора,G^р_ПРМ иG^р_ПРД- коэффициенты усиления приемной и передающей антенн ретранслятора.

Результаты расчетов показывают, что при ₁₂=7см,Т_р=700К,Т_Э= =200К, S_ПРМ=400м², G_ПРД=1200для обеспечения отношения сигнал-шумP_c/P_ш=100достаточно обеспечить мощности передатчика ретранслятораP_p=0,1Вти передатчикаP_ПРД=100Вт. Это вполне приемлемо для бортовых радиостанций. Следует, однако, что системы с активной ретрансляцией не обладают теми достоинствами, которые присущи системам с пассивной ретрансляцией.