Маковеева М.М., Шинаков Ю.С. Системы связи с подвижными объектами (2002) (1151874), страница 70
Текст из файла (страница 70)
Значения частоты выражаются в гигагерцах, значения К„получают в децибелах. Для вычисления затухания в осадках на спутниковых линиях связи используются формулы 9 10.2. При этом следует обратить внимание на особенности определения на ЗС угла наклона поляризации по отношению к горизонту. При падении гидрометеоров главные оси симметрии капель обычно направлены по местной вертикали, поэтому угол наклона вектора линейной поляризации или плоскости эллиптической поляризации существенно влияет на результаты.
Угол наклона линейной или эллиптической поляризации относительно горизонта земной станции тзс =- агс19((ур зс,'з)плг. ) ~ вс, где лс — угол поворота вектора (или плоскости) поляризации на ИСЗ относительно плоскости экватора. Знак зависит от направления поворота. Практически принимают д, = 0 Исходными величинами для расчета служат. географические координаты ЗС, ей высота над уровнем моря и угол места, параметры точки стояния ИСЗ, рабочая частота. По этим данным вычисляется угол наклона поляризации (11.9). Б зависимости от дождевой климатической зоны для ЗС находят значение интенсивности осадков, превышаемое в течение Р = 0,01 % времени месяца: )„(0,01) По зчачению рабочей частоты из табл 10.12 определяют значения коэффициентов степенной аппроксимации для волн горизонтальной и Р.% 1, о, 0. 0,0 0,0 0,00 0 5 10 15 А„„(р) дБ Кис.
11.9. Статистическое распределен1 е ослабления сигнала в дожде при круговой поляризации волн на конкретной спутниковой трассе тикальной поляризации. По (10.37) и (10.38) рассчитывают коициенты К, и дпя круговой поляризации, выполнив замену и т= тзс. Затем по (10.35) и (10.36) рассчитывают значение бления сигнапа в дожде, превышаемое в течение р= 0,01 % для данной конкретной трассы дпя вопи круговой пспя~ ~ ~~ ~ ~ ~ ~ ~ ~~ ~~ ~ ~ ~ ч ~~ ~ ~ ~ н ~ р ~~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ г ~ ~ ~ ~ ~ ~ | ~ | ~ е г ~ ~ | ~ ~ ации А„(0,01) . Предпогюжим, что в результате расчета попучиут'Акр(0,01) = 10 дБ. ВЫражЕНИЕ (10.39З ПОЗВОЛяЕт раССЧИтатЬ Стащстическую кривую (рис. 11.9) Далее, путам пошагового применения рассмотренного метода ' рогноза рассчитывается статистическая кривая коэффициента ,,(р) дпя конкретной трассы (рис.
11.10). Р% 0,1 0.05 0,01 0,001 5 10 15 Кк.,я(Р), дБ Рис 11 10, Статистическое распределение козфФициентз кроссполлризвциснной развязки на конкретной спутниковой трассе 403 При проектировании исполь:уется график равновероятной зависимости коэффициента красспагяризацианной развязки от затухания в дожде (рис. 11.11), пспученн)ий на основе рнс. 11 8 и 11 10.
1очки на нвм определяют следуюгцим образом. Например, если Лг,. -10 дБ при р= 0,01 'А, то из рис. 11.10 находят Ке (0,01) = 13дБ, Полученные значения наносятся на рис. 11.11. Точно так же опредепл:ется другиа точкл кривой. Одновременное использование волн двух поляризаций возможно грл усгавии, что значение коэффициента кроссполяризационнсй развязки не падает ниже допустимсга в течение заданного процента времени для наихудщего месяца. При этом допустимое з;ачеьие коэффициента определяется из допустизлого уровня интерференционной крассполяризационнай помехи.
Рассмолгрим пример. Пусть требуется обеспечить хозффицхент готовности системы 99,995 ггь. для конкретной ЗС, для которой рассчитамы зависимости ряс. 11.9 а 11Д0. Допустимый процент времени превышения зетуханяя в осадках р = 0,005 ьа. По ряс. 11.9 допустлмое значение дополнительного затухания в дожде д(0,005) = 12,5 да. По кривой рлс.
11Л) яахпдям соответствующий равновероятмостный уровень К, (р) = 12 дв. Это значение определяет ожидаемый уровень интерференционной лоьгехя из-за деполяризачяя а дожде. Далее следует убедяться. что такая помеха долу-тима в системе, или принять меры к еа компенсация. ' Деполярезацая, обусловленная льдам. При грозах часто возникает деполяризация радиоволн из-за кристаллов льда, находящихся выще зоны дождя. Иногда такое явленле наблюдается в облаках, не сопровождаемых дождем.
Метод прогноза включает эмпирическую корректировку допустимого значения коэффициента «рассгюляризационной развязки. Обусловпепиае ЛьДом ~зменени~ крассполяризационной развязки с Кь = К (рКО,15 — 0,05 )с р). Результирующее допустимое значение коэффициента кроссполяризацислной рззвязкл (<гчис ая развязках) К,--(р) ль 11 1 ) ) 5 '----) —- Рис. 11.11. Рааноеероятнея кривая для коз=фиьиента кросслолярлзацииопной оазсязхл трассы Крез(Р) = Ккер(Р) ВКя- Влияние льда на кчистую развязку» падает с уменьшением процента времени.
Внешние шумы. Влияние шумовой гпемледатуры неба. Радиоизлучение внешней среды носит тепловой харасер. Шумы среды определяет закон термодинамического равновесия: среда излучает то же количество энергии на данной частоте, которое поглощает Днтенны ЗС направлены на относительно холодное небо. В сощем виде на антенну ЗС деиствует эффективная шумовая температура неба Т„=Т, „(1-10 "") Тма10-'", (11.10) где Т„м — эффективная температура среды распространения сигнала (атмосфера, облака, дождь); а — общее затухание, обусловленное средой и вычисленное в децибелах; Т,.„, — эффективная температура внеземного шума. Сначала рассмотрим только шумы спокойной (без дождя) атмосферы.
Для этого случая а = а„, где затухание сигнала в спокойной атмосфере определяют по рис. 11.6. Эффективная шумовая температура спокойной атмосферы Т (Р, г) согласно правилу (1'.10) будет изменяться в соответствии с кривыми рис. 11.6, а ее численные значения приведены на рис. 11.12. В дожде возрастает общее затухание, обусловленное средой. и увеличивается эффективная температура шума согласно правилу (11.10).
Эффективная шумовая температура атмосферы с дождем Пзз )аеирез Тате ер (1 ""' ) ° (11.11) ГДЕ Тати ер — средняя термодинамическая температура стандарлю) атмосферы; 7"„, = 250 К а диапазонах рабочих частот спутнике вой системы связи при углах места более 5', а = а„т, ах . Шумы внеземных (космических) источников — зто фоновое изг чение галактики, а также Солнца, Луны, планет и т.п. Эффективн температура галактического шума (рис. 11.12) не превышае.г 3 К частотах свыше 3 ."Гц Дпя антенны ЗС видимые угловые разме Солнца и Луны около 0,5', позток;у, когда ДНА значительно ш этого значения, влияние шумов Солнца и Луны усредняетсг большой области хтзюдного не5а, и ими можно еречебречь. Я стная температуэз спокойного Солнца около '.0 000 при 10 Солнце нарушает связь.
если попадает на главный лепесток Вероятность такого события меньше 10 '. Точное время «засветки» антенны ЗС обычно рассчитывают по параметрам орбиты и сообщают на эту ЗС. Луна имеет яркостную температуру около 220 К и практически не может нарушить связь. Впияние остапьных источников радиоизлучения также несущественно В результате эффективную шумовую температуру космических источников Т ()) определяют по кривым рис. 11.12 Влияние шумов с земной поверхносгпи. Антенны КС ориентированы на теплую Земпю, причем угловые размеры Земли обычно превышают ширину ДНА.
В таком случае на антенну КС действует эффективная температура излучения Земли (вместе с отраженным от нее излучением атмосферы), которая совпадает с яркостной температурой Земли Т, = 290 К Дополнительные шумы от осадков или других источников в этом случае несущественны. Антенны ЗС, ориентированные на геостационарные спутники, обычно размещают так, чтобы препятствия на местности не попадали в основной лепесток ДНА. Боковые лепестки также минимизируют дпя уменьшения влияния температуры Земли.
В таком спучае эффективная температура излучения Земли, действующего на антенну ЗС, Т"» = с 290 К, где с = 0,2...0,4 — козг)хрициент, учитывающий интегральный уровень энергии боковых лепестков ДНА. Его точное значение определяется типом антенны (6]. Однако в подвижных спутниковых системах антенный луч может перекрываться строениями ипи рельефом местности. Зги препятствия будут повышать шумовую температуру антенны. Собственные'шумы антенны. Согласно правилу термодинамического равновесия, омические потери в антенне создают собственные шумы, определяемые в соответствии с (11.11).
Эффективная температура собственных шумов антенны Т,,„, = 290 (1 — 10~' ), где э,„, — потери в материале зеркала. Эти шумы малы, в антеннах с металлическими отражателями Т, = 0,1 К при г = 10 ГГц. Однако с ними приходится считаться при использовании метаппизированного стекпопла — ика. При установке на антенны обтекателей на них во время дождя образуется водяная пленка, которая увеличивает шумэвую температуру. Так, при интенсивности дождя 10 ммlч приращение температуры составпяет 12 .
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
