4. Спутниковые системы связи их назначение и

разновидности.

Спутниковые система связи является разновидностью РРЛ, т. е. она также предназначена для ретрансляции телерадиовещания, телефонных и телеграфных сигналов, а также для обмена данными. Кроме того, использование ИСЗ имеет большое значение для обеспечения связи с судами, самолетами, а также для радионавигации. Особенности ССС позволяют обеспечивать ретрансляцию сигналов на очень большие расстояния, что, несмотря на высокую стоимость искусственных спутников земли (ИСЗ) является экономически более выгодным способом. Глобальность обслуживаемых районов, обладание мобильностью разворачивания, оперативностью обмена послужило широкому внедрению ССС во всех, обладающих космическими технологиями государствах.

В ССС возможны два способа ретрансляции сигналов: пассивный и активный. Возможность ретрансляции сигналов с помощью простых пассивных ИСЗ, несмотря на большую широкополосность используемого диапазона и исключения надобности коррекции ориентации антенн КА, не нашла практической реализации из-за большого ослабления сигнала, что, в свою очередь, требовало иметь земные станции с очень высокими энергетическими показателями и использования высокочувствительных радиоприемных устройств. Первый вариант ретрансляции через ИСЗ осуществлялся пассивным способом. Он представлял собой 30-метровый надутый шар, покрытый снаружи хорошо отражающим радиоволны напылением, мощность передатчиков наземных станций составляла несколько сотен киловатт.

Применение на ИСЗ активной ретрансляции, т.е. приема сигнала, его усиления и последующей передачи на Землю, с энергетической точки зрения более целесообразен, хотя приводит к необходимости иметь на борту ИСЗ сложный комплекс приемо-передающей аппаратуры, системы энергоснабжения, а также набор вспомогательной аппаратуры и устройств, необходимых для пространственной ориентации ИСЗ, телеуправления связным комплексом, контроля его состоянием, траекторных измерений и т. д. Все это накладывает очень жесткие требования к надежности всех элементов комплекса, работающего в сложных термодинамических и радиационных условиях.

Применение активной ретрансляции значительно снизило энергетические затраты наземных станций космической связи, а также снизило требования к чувствительности радиоприемных устройств.

Для активной ретрансляции диапазон используемых частот ограничен. Нижняя граница диапазона частот, пригодного для связи через ИСЗ, составляет примерно 100 мГц и определяется условием прохождения радиоволн через ионосферу при данном угле возвышения, а также искажениями сигналов, вносимых ионосферой, как диспергирующей средой. Ослабление в газах и гидрометеорах ограничивает сверху указанный диапазон частотами порядка 20 – 25 гГц. Кроме того, диапазон используемых частот определяется шириной спектра высокочастоных стволов и, соответственно их количеством.

Системы спутниковой связи включает в себя три основных комплекса:

земной – земные станции (ЗС) различного назначения и базирования;

космический – спутники связи (космические аппараты – КА);

управления – автоматизированная система управления ССС (АСУ ССС).

Помимо указанных ССС включают в себя на период создания и эксплуатации стартовые комплексы, ракетоносители и наземную систему управления и контроля спутников на орбите. В последующем изучении ССС будут рассматриваться только первые два комплекса, на уровне связной части.

Системы связи и вещания через ИСЗ могут функционировать, если ИСЗ находится в зоне видимости земных станций, поэтому возможное время связи или вещания существенным образом зависит от вида орбиты ИСЗ и ее параметров.

Всилу особенностей действия поля тяготения, движение спутника земли может осуществляться по круговым и эллиптическим орбитам (рис. 1.3). Круговые, как правило, используют на геостационарных орбитах, когда направление движения и угловая скорость совпадает со скоростью вращения Земли. Плоскость вращения совпадает с экваториальной. Использование таких орбит получило наибольшее применение, однако, они не позволяют охватить полярные зоны Земли. Поэтому для обеспечения связью полярных зон с другими зонами используют эллиптические орбиты. В этом случае для обеспечения непрерывной связи необходимо как минимум два спутника с периодом вращения 12 часов.

Рис. 3.

В дальнейшем курсе занятий будут подробнее рассматриваться схемы построения РРЛ и ССС, основные факторы влияния на качество этих каналов связи, структура оборудования комплексов связи космических аппаратов и наземных станций и методы их проектирования.

Лекция 1-(2 часа). Назначение наземных и космических систем радиосвязи и телерадиовещания