Вейцель В.А. Радиосистемы управления (2005) (1151989), страница 20
Текст из файла (страница 20)
Укааанное сбспжтельство существенно облегчает реализацию управления несколькими ИСЗ через СР. Для этих целей эффективным является применение антенных фазированных решеток и гибридных автеин. 100 2.5. Выбор диапазона частот Рабочие частоты выбираются на начальной стадии проектирования в зависимости от назначения радиолинии.
В соответствии с действующим в России законодательством первым шагом при разработке любой спутниковой системы является получение разрешения Государственной комиссии по радио- частотам при Министерстве связи (ГКРЧ России) на использование соответствующей полосы частот. Распределением полос частот между различными службами занимается одна ив специализированных организаций СОН вЂ” Международный союз злектросвяаи (МСЭ). Основным международным документом, управляющим использованием часто г, является «Регламент радиосвязи* (5Р Закрепленные в нем положения базируются на накопленном опыте и всесторонних исследованиях.
Выбор диапазона частот при связи наземных пунктов с КА ограничиваетси частотно-избирательными свойствами атмосферы. На рнс. 2.17 приведена зависимость ст частоты атмосферного ослабления электромагнитных волн в отсутствие осадков для среднеширотных пунктов, расположенных на уровне моря. Из рисунка видно, что частоты ниже 10 МГц крактически полностью отражаются от ионосферы и для связи наземных пунктов с КА не использузггся.
С повышением частоты тз«п«»яира«е ь,зв ссзабл«вие «с«»Гяевне( пя го' гс' гс' го» ия го' /. мгз 1о г го. пг«го.» га«ш- 1е ш' х, в Пети«««виэ двас«««н Разводе аззюз Рис. 2.17. Зазвсвмоогь атмосферного ослабления алек«ромагяитвых волн ст частоты ионосферное ослабление определяется рассеиванием энергии волн свободными электронами и быстро падаег. На частотах выше 100 МГц оно пректически не превышает 1 дБ. На частотах вылив 10 ГГц существенным становится ослабление, связанное с взаимодействием электромагнитных волн с находящимися в воздухе молекулами газов.
»ак кэк атмосфера имеет максимальную плотность в своей нижней части (тропосфере), то указанное поглощение практически наблюдаетсв только там. *тем короче путь сигнала в тропосфере, тем меньше его ослабление. Поэтому максимальным оно будет при минимальном угле месса 0 = О, а минимальным — при 6 — 90'. На высоте 15 км тропосферное ослабление уменьшается примерно иа порядок по сравнению с уровнем моря. При отсутствии осадков в сантиметровом и дециметровом участках радиоднапззона тропосферное ослабление вызвано поглощыюием зиерп«и радиоволн молекулами киелорпае и водяного пара.
В оптическом диапазоне сказывается также поглощение энергии молекулами углекислого газа, озона и езрозолями. Инфракрасное излучение с Х = 25...100 мвм и ультрафиолеювые лучи с Х < 0,3 мкм практически полностью поглощаются в тропосфере (погонное ослабление 100... 1000 дБ/км).
На рис. 2.17 хорошо видно, что в реднодианэзоне на частотах от 100 до (6... 10) ° 10з МГц (в аависимости от угла места) существует «радиоокно», з пределах которого условия для связи КА с наземным пунктом наиболее благоприятны. Для оптических волн окна проврачнссти существуют в инфракрасном диапазоне при )„равной 8...12; 3,4...4,2; 2,1...2,4; 1,6...1,75; 1,2...1,3; 0,95...1,05 мкм, и в вязином диапазоне при Х = = 0,4...0,85 мкм.
«Регламентом радиосвязи» (5) службе космической эксплуатации на первичной основе для управления КА распределены полосы частот: 2025...2110 МГц для радиолиний Веяла — космос; 2200...2290 МГц для редиолиний космос — Земля. Зти же частоты распределены для межспутниковых линий.
Более инанне частоты целесообразно использовать в основном для связи с КА на небслыпой высоте, особенно когда на КА или наземном пункте будут применяться антенны с широкой диаграммой направленности или ненаправленные антенны. Более высокие частоты рекомендуются при применении направленных антенн для рцзиолииий КИС и для проведения высокоточных траекторных измерений. Нижнюю часть сантиметрового. миллиметровый.
а также оптический диапазоны з области окон прозрачности целесообраано использовать лля управления КА 103 при совмещении с целевыми линиями. Штатное управление геостационарнымн спутниками саван и вещания «Регламентом радиосвязи«предписывается осуществлять в полосах частот, которые используются цел«мыми (связными) системами атого спутника. При свяаи за пределами атмосферы, например двух КА меасду собой, на выбор диапазона частот влияют в основном конструктивно-технические факторы, в первую очередь допустимые рюмеры антенн и возможность нх наведения.
При этом очевидным преимуществом в части помехозэщищенностн и электромагнитной совместимости обладают участки радиодиапвзона, для которых атмосфера является непроарачной средой. Такими, в частности, являются участок с Г = ЕО ГГц, соответствующий частоте поглощения кислорода, и участок с Г =' 120 ГГц, соответствующий частоте поглощения водяного пара.
Перспективны также участки оптического лиапазона волн, на которых работают лазерные передатчики. В геостационарнам спутнике ТОНЯ-Н в межспутниковой ливии используются три диапааона Я (2,0...2„3 ГГц), Кп (13,7...15,0 ГГц) н Ка (22,5...27,5 ГГц). Для свяви с КА во время посадки следует учитывать влияние плазмы, которая воаникает в результате сильного нагрева КА при торможении его в атмосфере. Плазма с«ражает и ослабляет радиоволны. Радиосвязь через нее воаможна на частотах выше критической, которая достигает 30 ГГц и зависвт от скорости КА. На таких частотах велико тропосферное ослабление. На более низких рздиочастогах требуется искусственное воздействие на плазму, изменяющее ее параметры. 2.6. Определение анергетического потенциала радиолиний В космических радиолиниах независимо от того, в каком участке диапазона онн работают, всегда присутствуют принятые антенной естественные шумы и собственные шумы приемных устройств.
Эти шумы адаптивные по огношевию к сигналу на входе приемника, имеют гауссовское распределение и практически равномерный спектр в пределах полосы пр«юускавия приемвика. При расчетах, учитывающих действие таких шумов, удобно использовать понятие энергетического потенциала. Эяераетическим вожзкциалом радиолннии 9 — Р,(С на.
аывзется отношение средней мощности сигнала Р, к спект- ральной плотности шума С (мощности шума в полосе 1 Гц), пересчитанное ко входу приемника. Кроме понятия анергетического потенциала используется также понятие внерге'тического отношения в радиолинии. Его аначение (га равно отношению энергии сигнала Е, к спектральной пло«.ности шуме иа входе приемника и связано с энергетическим потенциалом равенством Е„Р,Г С С (2.45) где Т вЂ” время, в течение которого производится накопление сигнала. Энергетический потенциал (внергетическое отношение) определяет возможности космических радиолиний в части обеспечения точности измерений параметров двшкения, пропускной способности и вероятности ошибки при приеме информации. Б КИС преимущес минное распространение получили радио- линии с непрерывным иалучением.
Это объясняется тем, что в ннх можно обеспечить болыпнй по сравнению с импульсными радиолиниями энергетический потенциал (за счет эффективного использования средней мощности передающих устройств) при меньших потребляемой энергии, массе и габаритах передающих устройств. Кроме того, при непрерывном иалучении легче совмещать передачу внфорьиции с высокоточными измерениями текущих навигационных параметров КА Мощность сигнала на входе приемника радислннии, работающей в пределах прямой геометрической видимости, находится по Формуле Р, = Р „ОчзЯмиГ«Я4х)тз), (гАб) где Рмз — мощность передающего устройства; )), — коэффициент усиления передаюпшй ввтевны; Я вЂ” эффективная плошддь приемной антенны; à — коэффициент, учитывающий дополнительное ослабление сигнала в радиолинии 0", < 1); Я— расстояние между передающей и приемной антеннами.
Коэффициент усиления затеяны Р связан с ее эффективной ' плон|адью Я равенством )) = 4хЯ/1з, (2.47) где Х вЂ” длина рабочей волны. Для наиболее часто испольвуемых в КИС параболических антенн с диаметром веркала д Я = (КИП)хс)з/4, (2.43) где КИП вЂ” коэффициент использования поверхности антенны, обычно равный 0,5...0,7. Для параболических антенн (при главном лепестке не более 30') ширина диаграммы направленности в градусах по уровню половинной мощности равна Щэ"-: 701/д. (2.49) Для ориентировочных Расчетов с учетом (2.47) ур э можно выразить через усиление и считать уэ э = 200/./3. С учетом (2.47) выражение (2.46) можно представить следующим об(юзом: Р Р з() лВ () эХ(4х~а. (2.50) (2.51) Из приведенных выражений следует, что аависямости принятой мощное си сигнала от длины волны будут различными в соотвегствии с тем, что является фиксированным: эффективные площади илн усиления (ширина диаграммы направленности) антенн. Параболические, рупорные н многие другие антенны СВЧ относятся к классу антенн с фиксированной площадью (апертурой).
Чем короче длина волны, тем выше их усиление. Полузолновый вибратор, штыревые и другие антенны дипольного типа, а также всенаправленные амгэнны имеют Фиксированное усиление, которое не аависит от ) Так, для идеальной всенаправленной антенны В = 1. В КИС наземные антенны обычно имеют фиксированную площадь, хотя в радиокомнлексах ближнего космоса иногда попользуются н штыревые антенны. Бортовые антенны КА бывают с Фиксированной плопюдью (остронаправленные) и с фиксированным усилением в аадаином телесном углу. Например, в КИС ближнего и среднего космоса широко применяются всенапрзвленные бортовые антенны. Они не требуют ориентации КА во время сеанса связи и могут испольаоваться в аварийных ситуациях.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
