ВКР: Проектирование многолучевой зеркальной антенны спутника связи

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

1. ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ МНОГОЛУЧЕВОЙ ЗЕРКАЛЬНОЙ АНТЕННЫ СПУТНИКА СВЯЗИ 6

1. 1 Орбиты искусственных спутников Земли 8

1. Полосы частот систем спутникового вещания 13
2. Особенности передачи сигналов в спутниковых системах связи 14

1. ПРОЕКТИРОВАНИЕ МНОГОЛУЧЕВОЙ ЗЕРКАЛЬНОЙ АНТЕННЫ СПУТНИКА СВЯЗИ 17
   1. Методы формирования и передачи спутниковых телевизионных сигналов 19
   2. Основные стандарты вещания спутникового телевидения 22
   3. Технология построения спутниковой связи VSAT 24
   4. Топологии построения сетей VSAT 27
   5. Оборудование для приема телевизионного сигнала 33
2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ 41
   1. Физико-географическое положение абонентского приемника 41
   2. Обзор существующих операторов 42
   3. Спутниковая группировка 46
3. РАЗРАБОТКА ПРИЕМНОГО МОДУЛЯ 49
   1. Расчет геометрических соотношений 49
   2. Расчет потерь энергии сигнала при распространении по спутниковой

линии 52

1. Разработка приемного комплекта 61

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 67

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 68

ВВЕДЕНИЕ

Многолучевая зеркальная антенна – это специальный тип антенны, который используется для увеличения эффективности связи спутников с Землей. Этот тип антенн представляет собой отражательную систему с несколькими пучками сфокусированных сигналов, которые могут быть направлены на различные участки Земли одновременно.

Проектирование многолучевой зеркальной антенны требует учета множества факторов, таких как требования к покрытию определенной территории, частотные характеристики спутника связи, размер и форма отражательной поверхности, а также прочие технические особенности.

Одним из ключевых элементов конструкции многолучевой зеркальной антенны является отражательная поверхность, которая обычно имеет сложную форму для обеспечения точного фокусирования сигнала. Также необходимо учитывать возможность регулировки угла наклона отражателя для оптимального направления пучков сигналов.

Помимо этого, при проектировании многолучевой зеркальной антенны необходимо учитывать и другие параметры, такие как потери сигнала при отражении от поверхности отражателя, влияние атмосферных условий, а также возможность интерференции с другими сигналами.

В целом, проектирование многолучевой зеркальной антенны – это сложный и многоэтапный процесс, который требует согласованной работы инженеров различных специализаций. Однако правильно спроектированная и настроенная антенна может значительно улучшить качество связи спутников с Землей и обеспечить более стабильное соединение на больших расстояниях.

Многолучевые зеркальные антенны становятся все более востребованными в современной телекоммуникационной индустрии из-за своих преимуществ перед традиционными антеннами. Они позволяют увеличить пропускную способность и уменьшить задержку в каналах связи.

Целью исследования является разработка эффективной многолучевой зеркальной антенны для спутников связи, способной обеспечить высокую скорость передачи данных и надежное соединение.

Задачи исследования включают в себя математическое моделирование и анализ характеристик различных конфигураций антенн, оптимизацию их параметров для достижения максимальной производительности, и исследование способов интеграции антенн в систему спутниковой связи.

Предметом исследования является проектирование и анализ многолучевой зеркальной антенны для спутников связи.

Объектом исследования являются различные типы многолучевых зеркальных антенн и их характеристики.

Теоретическая значимость работы заключается в развитии современных методов проектирования антенн и повышении эффективности спутниковых систем связи.

Практическая значимость исследования заключается в создании новых технологий для беспроводной связи, увеличении пропускной способности сетей и улучшении качества связи для конечных пользователей.

Научная новизна исследования заключается в разработке новых решений для многолучевых зеркальных антенн и их использовании в современных технологиях связи.

1 ПРИНЦИПЫ ПОСТРОЕНИЯ МНОГОЛУЧЕВОЙ ЗЕРКАЛЬНОЙ АНТЕННЫ СПУТНИКА СВЯЗИ

1. 1 Орбиты искусственных спутников Земли

Принцип спутниковой связи заключается в ретрансляции аппаратурой спутника сигнала от передающих наземных станций к приёмникам. Спутник представляет собой устройство связи, принимающее сигналы от земной станции (ЗС), который в последующем усиливает и транслирует их в широковещательном режиме одновременно на все ЗС, которые находятся в зоне видимости спутника. Принцип связи c помощью ИСЗ заключается в передаче сигналов c одной или нескольких земных станций на ИСЗ c их последующей ретрансляцией всем ЗС системы.

В настоящее время человечество использует несколько видов орбит для размещения спутников. Рассмотрим низкоорбитальную, геостационарную и эллиптическую системы. Орбита представляет собой траекторию движения искусственного спутника Земли. Во время свободного полета спутника, когда его бортовые реактивные двигатели выключены, движение происходит под воздействием гравитационных сил и по инерции, причем главной силой является притяжение Земли [1].

Одним из новых направлений развития спутниковой связи c начала 90-х годов стали системы связи на базе низкоорбитальных космических аппаратов. Низкоорбитальные спутники LEО (Low Earth Orbit) это космические аппараты (КА), высота орбит которых находится в пределах 700 – 1500 км.

В низкоорбитальной группировке может содержаться от одного до нескольких десятков малых спутников массой до 500 кг. Для охвата связью большой территории Земли применяют орбиты, на которых могут находиться несколько КА, лежащие в различных плоскостях. На рисунке 1 изображено расположение круговой орбиты относительно Земли.