Основные параметры ССС и телерадиовещания

В зависимости от угла между плоскостями орбиты и земного экватора, называемого наклонением «i», различают полярные (i = 90^º), экваториальные (i = 0) и наклонные (0 < i < 90º) орбиты спутников (рисунок 3.1). В ССС широко используются высокие эллиптические орбиты со следующими параметрами: высота апогея - 40000 км, перигея – 500 км, наклонение i = 63^º. Период

Рисунок 3.1  Типы орбит связных ИСЗ.

обращения ИСЗ на такой орбите составляет 12 часов, поэтому ее апогей всегда находится над одним и тем же меридианом. Это позволяет на каждом втором витке организовывать сеансы связи в одно и то же местное время. Большая высота апогея обеспечивает длительное время полета над находящейся под ним территорией и, следовательно, большую продолжительность сеанса связи. Однако наземные станции в этом случае должны обеспечивать поворот антенны одновременно с перемещением спутника.

В настоящее время наибольшее применение для организации радиосвязи

и телерадиовещания с помощью ИСЗ, так называемые, геостационарные орбиты, находящиеся в плоскости экватора и имеющие нулевое наклонение круговой орбиты на высоте 35875 км над поверхностью Земли. Такой ИСЗ совершает один полный оборот вокруг Земли точно за одни сутки. Этот спутник неподвижен относительно поверхности Земли, он как бы висит над некоторой земной точкой, расположенной на экваторе. Антенны приемных устройств , работающих с геостационарными спутниками, не требуют сложных систем наведения и сопровождения.

Местонахождение антенн как приемного, так и передающего наземных устройств характеризуются двумя угловыми величинами: азимутом θ и углом места γ. Угол места (возвышения) определяется как угол между направлением на спутник и проекцией этого направления на плоскость, касательную к поверхности Земли, а азимут – как угол между направлением на север и проекцией направления на ИСЗ на касательную плоскость.

Спутниковая линия связи с активным ретранслятором на геостационарной орбите имеет следующие преимущества:

- осуществляет непрерывную, круглосуточную связь без перехода с од-

ного ИСЗ на другой;

- для приемо-передающих наземных антенн исключаются системы авто-

матического сопровождения ИСЗ;

- высокая стабильность уровня сигнала в радиоканале между наземной

аппаратурой и ИСЗ;

- отсутствие или малое значение частотного сдвига, обусловленного эф-

фектом Доплера;

- относительная простота организации связи.

Недостатком такой линии связи является перенасыщенность геостационарной орбиты на многих участках, а также не возможность обслуживания приполярных областей. Однако поскольку в широтном поясе от 80^º южной широты до 80^º северной широты проживает более 99% населения Земли, то использование ИСЗ, находящихся на геостационарной орбите, в качестве ретранслятора целесообразно как для организации радиосвязи, так и телерадиовещания.

Система спутниковой радиосвязи и вещания включает в себя следующие подсистемы:

- передающий радиоцентр;

- активный спутник-радиоретранслятор;

- приемное наземное оборудование.

Вид и размеры зоны обслуживания зависят от диаграммы направленности передающей антенны ИСЗ-ретранслятора. В ССС уровень мощности излучаемого радиосигнала принято измерять в дБ Вт. Для приемлимой чувствительности наземного приемника величина излучаемой мощности должна быть порядка 52 дБ Вт, что соответствует 190 ÷ 260 Вт.

Уровень сигнала в точке приема определяется плотностью потока мощности у поверхности Земли относительно потока мощности 1 Вт, проходящего через 1 м² (дБ Вт/ м²).

Согласно действующему регламенту радиосвязи земной шар разделен на три района, для вещания на каждый из которых выделены свои полосы частот. Европа, Африка, Россия, страны СНГ и Монголия входят в Район 1.

Таблица 3.1

В Регламенте радиосвязи указаны полосы частот различных диапазонов, в которых работают радиосредства ИСЗ- радиоретрансляторов. Они согласованы на международном уровне и представлены в таблице 3.1.

Чем выше частота диапазона, тем меньше размер приемной антенны наземной станции. Пока вполне освоенными диапазонами являются L, S, C, X и Ku. При этом, если размер антенны, например, для Ku диапазона составляет 0,6 ÷ 1,5 м, то для К диапазона – 0,1 ÷ 0,15 м. Кроме того, информационная емкость более высокочастотных диапазонов намного больше. Однако более высокочастотные диапазоны (Ка и К) более чувствительны к неоднородностям атмосферы: затухание на линии Земля – ретранслятор и обратно значительно увеличивается в этих диапазонах при дожде, снеге и тумане.

Сформулированные в Регламенте радиосвязи основные положения, касающиеся ССС, сводятся к следующему:

- в ССС используются ИСЗ-ретрансляторы, расположенные на геоста-

ционарной орбите;

- для спутниковых радиолиний Земля-ИСЗ и ИСЗ-земля выделены фиксированные полосы частот, указанные в таблице 3.2. Причем, в первую очередь, рекомендуется использование н.ч. диапазонов С, Х и Ku диапазонов, т.к. в них практически мало сказываются метеорологические условия атмосферы на распространение радиоволн;

- величина отношения сигнал-шум должна быть больше 14 дБ;

- плотность потока мощности в зоне обслуживания не должна превышать - 103 Дб Вт/м² для индивидуального приема и -111 дБ Вт/м² – для коллективного;

- для увеличения объема передаваемой информации используется двукратное использование рабочих частот, возможное благодаря развязки по поляризации;

Таблица 3.2

- в качестве интегрального параметра, характеризующего в целом приемное устройство спутниковых сигналов, применяется коэффициент добротности G/Т_∑, равный отношению коэффициента усиления антенны G к суммарной шумовой температуре всего приемного устройства Т_∑ = Т_аз + Т_пр, где Т_аз, Т_пр – соответственно шумовые температуры антенной системы и непосредственно приемного устройства. Для индивидуальных приемных устройств значение добротности должно быть не менее 6 дБ/ ^º К, а для коллективного приема спутниковых радиосигналов – 14 дБ/ ^º К.