Маковеева М.М., Шинаков Ю.С. Системы связи с подвижными объектами (2002) (1151874), страница 69
Текст из файла (страница 69)
Поддерживаются заданные угловые расстояния как между орбитальными ппоскостями, так и между ИСЗ а одной плоскости. В глобальных системах связи часто используется понятие связность в гпобапьном масштабе. Это понятие определяет возможность соединения абонентов, расположенных в общей ипи разных зонах обспуживания. Связность означает, что между абонентами теоретически существует (не обязательно используется) непрерывный ипи квазинепрерыаный канал связи. Поэтому абоненты должны находиться в зоне, в которой виден га меньшей мере один ИСЗ.
Связность в глобальном масштабе поддерживается, когда число ИСЗ в орбитапьной группировке [31 гтисз = РО = [4/(3 3)1 (х /т), (11.6) где Р = 2хl(3т) — число орбитальных ппоскос-ей; О = 2хт( Зт)— чиода ИСЗ в одной ппаскости. Фармупа (11.6) позволяет опредепкть примеаное число УСЗ, без учета особенностей структуры сети примгнлтапьно к географическим районам Земли. При однократном по::., ытии поверхности Земли в орбитальной группировке на низкой орбите высотой Ь„= 1000 хм должно быть не менее 60 ИСЗ. Пок"ытие считается двукратным, еспи в течение 90 .. 95 % времени видны одновременно два ИСЗ.
На средневысатных орбитах (ьча = 10000 км) дпя дзуксатного покрытия нужно 10 ... 12 ИСЗ. 11.3. Особенности распространения радиоаадн в спутниковом радиоканале Допапнитепьное ослабление сигнапа на трассс. Радиосигнал ат ЗС дс КС грахадит через толщу атмосферы и испытыва т 397 дополнительные потери по сравнению с потерями свободного пространства: (11.7) вдлл аатм + влад + адр + ад(0 ° где адтм — потери, обусловленные поглощением радиоволн в спокойной атмосфере (без дождя); а „вЂ” потери поляризации, обусловленные несовпадением плоскостей поляризации сигнала и антенн; адр - потери из-за других факторов; ад(г) — потери в дожде.
В спокойной атмосфере кислород и водяные пары поглощают энергию радиоволн. На резонансных частотах кислорода (60 и 120 ГГц) и водяных паров (22 и 165 ГГц) наблюдаются максимумы поглощения. Значение потерь в атмосфере (рис. 11.6) зависит от частоты и от протяженности пути сигнала в атмосфере, которая, в свою очередь, определяется по углу места. ПОтЕрИ Пспярнэацнн а, юад„+адэ, ГдЕ аГП ю-20!О(СОЗФ1)— потери, вызванные эффектом Фарадея, а„з ю-20(й(созФз) — потери из-за расхождения плоскостей поляризации передающей и приемной антенн; ж, и ж, — углы расхождения плоскостей поляризации из-за названных эффектов, аатм.
дБ 10 Рис. 11.6. Потери из-за поглощения радиоволн в спокойной атмосФере 0,1 0,001 01 1 10 З06 Чь и 2,32. 10 " '(Г ~ 1 — 0.91сокЯ. Эффект Фарадея вызывает догопнительные потери сигнала и $фазовую дисперсию сигнала. Возникающие при этом искажения зсигнала в радиоканале с фазовой дисперсией ограничивают его з: ~полосу пропускания. Обычно принимают допустимую ширину поло;сы радиоканала М=1'Ьс, где дт — неравномерность группового 'времени запаздывания.
Примерные значения ширины полосы ра~диоканала: л/= 25 МГц при 7 =1ГГц и ву= 270 МГц при Г = 5ГГц. Из-за влияния эффекта Фарадея на частотах ниже 10 ГГц ис~~йользуется исключительно круговая поляризация, выше 10 ГГц предпочтительна линейная поляризация в связи с явлением депо„'ляризации радиоволн в дожде.
Круговая поляризация радиоволн — теоретическая абстракция. ;На'практике поляризация всегда эллиптическая. Потери из-эа рас;-'.хождения плоскостей поляризации передающей и приемной антенн .возникают, когда угол между большими осями эллипсов поляриза'.ции этих антенн О> 0. Потери максимальны, когда угол между ося'.ми поляризации 0= 90, и зависят от коэффициентов зллиптично:сти эллипсов поляризации (отношение малой полуоси эллипса к ;большой).
При коэффициенте эллиптичности для передающей антенны е1 = О,б и для приемной антенны е2 = О,б имеем а„з = 1дб. :Графики для расчета значения потерь из-за расхождения плоскостеи ;:Поляризации передающей и приемной антенн даны в [6[. -":.Потери возникают и иэ-эа других факторов, например влияния ',реФракции радиоволн в тропосфере и ионосфере. Рефракция оце'нивается по углу отклонения траектории от главного направления ДНА. Эти углы можно вычислить и определить дополнительные потери по ДНА. При автоматическом наведении антенн по макси.муму сигнала зти потери' исключаютс-.
Потери могут появиться изза неточности наведения антенн ЗС на ИСЗ. Запишем зкг = д(0) — д(О„) = 10(9[1+(20ц/Оэк) ), где В, — ошибка наведения; вяз — ширина ДНА по уровню 0,5. Расчет потерь в дожде. (йодегь дпя оценки потерь в дохла использует понятие зквиэапентнои дождевой ячейки. Эта ячейка (рис. 11.7) имеет прямоугольное сечение в плоскости трассы с размерами: (., — опорная длина; (и, — й„) — эффективная высота, где Птг — высота' над уровнем моря местности, где установлена ЗС, Пк= — эффективная высота дождевой зоны, км и, = 3,0+ 0,028 о 399 «зс Рис.
11.7. Эквивалентная дождевая ячейка при «| < 36, й„= 4 — 0,076 (д — 36) при <р > 36 ); <» — географическая широта ЗС, град. Эквивалентная дождевая ячейка может занима7ь любую позицию относительно трассы с одинаковой вероятностью. Впияние дождевой зоны должно быть определена с учетом вертикальной структуры дождя, распределения температуры, геокпиматичесхих факторов для ЗС и т.п.
Все эти факторы учтены при введении понятия «эффективная высота дождя». По рис. 11 7 определяют накпонную длину трассы: (.„= (и, — пзс)/в!п Р. Дпя дальнейших расчетов полностью пригодна методика, формулы, графики и численные коэффициенты, используемые при расчвте влияния дождя на трассах РРЛ, в которых спвдует выпопнить замену Я = (.„. Эта методика Обсуждалась в 5 10.2.
Делоляризация сигнаяр на трассе. Деполяризация изменяет попяризационные свойства волны. Исходная линейная (ипи круговая) поляризация радиоволны преобразуется в эппиптическую, и оси элпипса поля,:..зации могут поворачиваться. Основные причины деполяризации: эффект Фарадея (был рассмотрен выше) и влияние гидрометеоров.
Депопяризация радиовопн в гидрометеорах ВызВана анизотрспнь!ми свойствами капель дождя, кристалпов льда и др. Вследствие этсго между ортогонапьными составляющими радловгкпны, прошедшей, например, через дождевой фронт, появпяются фазовые сдвиги и дифференциальное затухание.
Дпя э.|плптически поляризованной волны эплипс поляризации (рис. 11.8) представпгэт собой траекторию ее~тор~ эпектрического поля ргдисволны в плоскости, перпендикулярной направлению распространения. Ва рисунке обозначены полуоси Е и Е „; Х и У- координгть: ЗС; т— угОп накпонэ бопьшой юлуоси зплипса Относительно горизонта. различают правостороннюю попяэизацию при вращении вектора по часо- ВОЙ |.|репке и певостороннюю — с обратным напраВп нием вращения Частные случаи соответствуют круговой поляризации при Е = Е,„= Е ипи линейной попяризэцик при — = 0 и Е,,„= Е > 0 400 Рис. 11В. Эллипс поляризации Для реальных антенн эллиптичность поляризации характеризуется отношением и- = 20!0(б,„,х;Е м).
На практике считают, поляризацию круговой, если аа < ЗдБ, и линейной при ая > 20дБ. Для сценки деполяризации используются коэффициенты кроссполяризационной изоляции и развязки (К и К„„,). По определению К вЂ” разность между уровнями мощности принятого сигнала с основной поляризацией (например, вертикальной) и сигнала с ортогональной (горизонтальной) поляризацией в том же «вертикальном» канале, при условии что был передан сигнал только одной вертикальной поляризации.
Измерить К„, практически нереально, так как кроссполяризационную помеху нельзя отличить от шумов в своем канале. По определению ʄ— разность между уровнем мощности принятого сигнала с основной поляризацией (например, вертикальной) и уровнем мощности си нала. принимаемого в ортогональном («горизонтальномь) канапе. Оба сигнала — части одно. о передаваемого сигнала с вертикальной поляризацией. В большинстве реальных ситуаций коэффициенты кроссполяризационной изоляции и развязки эквивалентны. Рас~еты систем основываются на реально измеряемом значении К„,„.
Теоретически два сигнала с оазнсй поляризацией сртогональны, если направления вращения векторов электрического поля радиоволны противоположны, большие оси эллипсов поляризации взаимно перпендикулярны и отношения большой полуоси к малой в Этих эллипсах одинаковы. Расчйгп хоэффуцуечл1а хросспсля/щзацуонноб развязкп 6 до»:- де, Основной причиной деполяризации является дождь. Хорошо йзучена связь между интенсивностью дождя и затуханием сигнала. Затухание сигнала зависит от потерь в обьеме, активно участвую'щем в распространении сигнала (объеме первой полузоны Френеля),'в то время как депопяризация определяется обьемной асимЬ1Етрией срЕды.
Поэтому мгновенная корреляция между затухани- ем на трассе и К„, незначительна. Однако эксперименты подтверждают сильную корреляцию между статистическими параметрами этих величин. Интенсивный дождь влияет на снижение коэффициента К„. Так что статистику коэффициента К, можно предсказать на основе имеющейся статистики затухания в дожде. Используется полузмпирическая модель расчета, которая устанавливает связь между потерями на трассе в дожде для заданного процента времени и изменением коэффициента кроссполяризационной развязки при деполяризации в дожде. В соответствии с этой моделью статистическое распределение К„, в дожде может быть вычислено из следующего равновероятного соотношения: К~р(Р) = ц1 — Ю) ~9 Дкр(Р) (11.8) где ()=15+30)9г и У=12бг~~~ при 8ГГц<1<20ГГц; А (р)— затухание в осадках, вычисленное в децибелах, для волн круговой поляризации.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
