Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь (1979) (1151860), страница 95
Текст из файла (страница 95)
Ошибки в групповом времени задержки сигналов в аппаратуре земной станции, Эти ошибки включают неправильную калибровку группового времени задержки в повышающих и понижающих преобразователях частоты земных станций, изменение во времени величин задержек сигнала в этих устройствах. В большинстве применений синхронизации в системах с МДВР групповая задержка в модуляторе и передающем устройстве должна быть согласована с групповым временем задержки сигналов в модуляторе аппаратуры синхронизации. /'рупповое время задержки сигналов в ретрансляторе. Запаздывание сигналов в спутниковом ретрансляторе и при прохождении его антенио-фидерного тракта также может изменяться по сравнению с калиброванными величинами либо вследствие старения элементов аппаратуры, либо из-за влияния внешней температуры.
Значения группового времени задержки сигналов могут быть' различными на разных участках полосы пропуокания тракта ретрансляции. Следовательно, важно предусмотреть прохождение всех сигналов синхронизации через одни и те же участки полосы пропускания тракта спутникового ретранслятора. Когда же опорные сигналы синхронизации формируются непосредственно в бортовой аппаратуре, как это имеет место в спутниках «Навстар», то групповое время задержки сигналов от выхода опорного генератора до выхода усилителя мощности должно поддерживаться постоянной. Перемещение спутника. Всегда имеется некоторое перемещение спутника относительно земных станций (см.
гл. 8); влияние его становится весьма существенным, когда требуется обеспечить точность временнйх соотношений порядка 1 нс. Однако доплеровское смещение частоты из-за дрейфов спутника и частотные отклонения, вызванные наклонением орбиты и ненулевым эксцентриситетом, в общем случае достаточно точно отслеживаются, как это описано в'гл.
18. доплеровское изменение частоты для стационарного спутника обычно очень мало. Задержки сигналов в ионосфере. Влияние ионосферы проявляется в кажущемся увеличении пути прохождения сигналов (влияет на групповую скорость)'. Количественно это влияние описывается соотношением (17.26) д /~ ж /з/~ (Е) й/,(1//') ! Рупповвя скорость и, и фазоввя скорость ое связаны между собой соотношением 12341 о„=сир/Ф(/п)<с<ее, гце пас/ое — индекс рефракции.
471 где й=1,2 10-', О(Е) л вес )' (Е')+(18')' — оценивает степень влияния угла места; Š— угол места; / — частота в ГГц, а й/,— средняя плотность электронов на пути прохождения сигналов, измеряемая числом электронов на квадратный метр (11*, 268*). Средняя плотность электронов примерно равна от 10" до 10м электронов на 1 мз. Для частоты в 1,6 ГГц значение ц/с составляет примерно 20 м. Упрощенное выражение для концентрации электронов в ионосфере имеет вид й/=й/„,(2й/И вЂ” (й/Ь Я, электрон/м', (17.27) где величина /У имеет наибольшее значение примерно для высоты 150 км, равное 10" электрон/м', и существует до высоты порядка 250 км 13571.
Ошибки этого вида существенны, если различие значений групповой задержки на линии вверх и на линии вниз влияет на процесс и точность синхронизации. В некоторых вариантах синхронизации задержка сигналов в ионосфере отслеживается и в значительной мере компенсируется. С этой целью производятся измерения на двух частотах /1 и /ь Разность пути прохождения сигналов на частотах /1 и /г равна дт = К//' — К//' = К ( /' — /')//' /зз. (17.28) Измерение разности задержек позволяет определить коэффициент К, который пропорционален средней плотности электронов, а следовательно, можно рассчитать и общую задержку распространения.
//огрешности прохождения сигналов через атмосферу. Влияние атмосферы на распространение радиосигналов обусловлено водяным паром и сухим воздухом, что приводит к искривлени|о прямолинейной траектории распространения сигналов, особенно при малых у~лах места. Изменения индекса рефракции атмосферы приводит к изменению группового времени запаздывания, а также к отклонению пути прохождения сигналов от земной станции к спутнику от прямой линии. Следовательно, кажущееся увеличение дальности приводит к ошибкам как по расстоянию, так и по скорости. Влияние атмосферы можно описать приближенно с помощью суммы двух экспоненциальных функций, одна из которых учитывает влияние сухого воздуха, а вторая — водяного пара.
Индекс рефракции и а с/оф представляет собой отношение скорости света в свободном пространстве к фазовой скорости в данной среде. Для модели атмосферы (в виде двух экспонент) индекс рефракции выражается как п=(1+5/,е +й/,е ) 10 ', (!7.29) где й — высота в километрах; й/, — коэффициент для сухого воздуха; М, — коэффициент для влажного воздуха на уровне мвря. Коэффициент для сухого воздуха изменяется от 260 до 290 в зависимости от сезона года, а параметр а изменяется от 0,103 до 472.
0,110 км '. Коэффициент для влажного воздуха меняется по сезонам года сильнее от 20 до 120, а параметр Ь обычно меняется от О,ЗЗ до 0,45 км ' для СВЧ сигналов. Ошибка в величине пути в тропосфере, обусловленная главным образом изменением скорости распространения сигналов, вызывает ошибку в определении задержки Ьт=(11с) [ ) лЫ вЂ” 01, где .0 — истинное расстояние. Ошибка, обусловленная искривлением пути прохождения сигналов, обычно значительно меньше этой вели- тд . РР."дд.дд,'дду'Ы' "д""""и чины.
О,д, На рис. 17.15 и 17.17 показаны зависимости от ка7кушегося угла места ошибок действительного пути прохождения сигналов и дд ошибок в угле места. Г)риВедены усредненные кривые 4то измерениям в течение О,Р всего августа месяца и кривые для одного конкретного уд измерения. Видно, что погрешность в задержке на распространение может достигать величины 0,5 мкс д,У при малых углах места в о С-диапазоне частот, а ка- дду у д уд гд зо уу до дд и дауд Нааучодрр уРРР НЕРРУП д, грод жущийся угол места О может отличаться от истинно- РНС. 17Д6. ЗаВИСИМОСтв ОШН6КИ УГЛа Мсета ЛО=Π— О, из-за влияния тропосферы от го угла места в пределах од- кажущегося угла места О; О, — истинный ного градуса.
К счастью, од- угол места 1449) пако, большая часть этих ошибок не оказывает заметного влияния на работу систем с МДВР, Поскольку они в значительной мере не зависят от частоты сигнала' и могут быть предсказаны. В диапазоне 10 ГГц при углах места, больших 20', изменение длины пути может быть предсказано с точностью примерно 12 см ~180). Дождь оказывает сравнительно малое влияние на флуктуацию времени распространения. Измерения, приведенные в 1182), показывают, что влияние дождя более чем на порядок ниже, чем влияние атмосферы. Флуктуации времени распро'странения сигналов в атмосфере при прямой видимости обычно меньше чем 0,5 нс/км. Некоторые из ошибок, обусловленные влиянием атмосферы, при синхронизации в системах с МДВР могут быть почти полно- У ' " "Р" ' """ " "" """ У *Р ""~ч.
' Н"РР "'" Р ких к спект альным айни . фф ц т рефракции не зависит от частоты, однако для частот, б р . ям кислорода илн водяного пара, где отношение груп- лизновой скорости и фазовой ог/се=1+(Х/и) (пп/о)у) меняется с частотой. 473 ог, ига ог ол оз о,г оаг Глава 18 СЛЕДЯЩИЙ ПРИЕМ ШУМОПОДОБНЫХ СИГНАЛОВ 18Л. ВВЕДЕНИЕ В гл. 17 рассмотрены методы общей синхронизации в спутниковых системах связи с МДВР, основанные на оценке относительного запаздывания сигнала з(14-т). Для этого обычно использу- 474 ции, как например, показанных на рис.
17.1, где производятся измерения с помощью двух сигналов, проходящих через одну и ту же атмосферу. Единственным исключением является небольшой вклад в погрешность, вносиОоо,и ьмо мый температурными изме- нениями и шумовыми ошиб- мо кими о,г Неопределенность скоро- , сти света. При некоторых ко методах синхронизации в го едином времени значение ве- личины скорости света с (в ооо " свободном пространстве) мо- жет оказаться очень важи ным. Это происходит, когда орбита спутника используется для определения величины задержки сигналов вместо непосредственного измегл рения этой задержки. В больдаг г о го го м оо оа ао таво о,грао шиистве же случаев, однако, влияние неопределенности Рис. 17й7. Зависимость ощибки вРемени за- скорости света роли не игдержки ог и дальности о)7л между земной станцией и спутником из-за влияния тропа- Рает, поскОЛьку прсдполасферы от кажущегося угла места 8 в авгус- гается, что при измерениях те ( — ) и январе ( — — — ) (4491 ИСПОЛЬЗуЮтея ИМЕННО ЭЛЕК- тромагнитные волны.
Наиболее известные результаты по измерению скорости света получены в (241~, а именно с ~ А = 299792,4? ~ 0,15 км?с. (17.30) Следовательно, неопределенность составляет А=5 10-г с (см. также 16*1) . ееулярные колебания земной коры. Местоположение земной станции и ес антенны должно быть точно определено для особо прецизионных измерений орбитальных характеристик спутника и времени. Здесь влияет даже перемещение в пространстве собственно земной станции. Это причины второго порядка.
Среди составляющих такого перемещения — лунные и солнечные приливы и отливы, которые характеризуются предельными изменениями в 0,2 м для низких широт при достаточном удалении от берега моря (36*]. ются замкнутые следящие системы измерения времени прохождения сигнала. Если в качестве зондирующего сигнала в~7) используется шулгоподобный сигнал (ШПС)г в виде псевдослучайной последовательности символов, модулирующей несущее колебание, то для измерения запаздывания т в условиях аддитивного шума полезно использовать устройства слежения за запаздыванием принимаемого сигнала. Замкнутые системы, следящие за временнйм положением сигнала, иначе, системы автоматической подстройки во времени ~А)7В), были описаны ранее в (437ь| как оптимальные системы для измерения разности во времени двух взаимно коррелированных сигналов. Автоматическая подстройка во времен~и осуществляется с помощью нелинейной схемы с обратной связью путем вычисления взаимно корреляционной функции между принимаемым и опорным сигналами.
Существо АПВ близко к фазовой автоподстройке частоты (ФАПЧ), следящей за фазой синусоидального сигнала. В этой главе описано несколько современных вариантов следящих декодеров ШПС, которые специально были разработаны для измереяия временного положения пр~инимаемых псевдослучайных последовательностей двоичных символов, формируемых с помощью довольно простых регистров сдвига ~432). Одна из основных причини общего интереса к сигналам именно такого ни~да — простота формирования опорной последовательности символов в декодере ШПС, на коррелятор которого обычно подается принимаемая псевдослучайная последовательность символов и местная опорная последовательность с точно такой же структурой, но задержанная во времени. Кроме того, некоторые классы псевдослучайных последовательностей этого вида обладают полезными вероятностными свойствами.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
