Мордухович Л.Г., Степанов А.П. Системы радиосвязи. Курсовое проектирование (1987) (1152059), страница 16
Текст из файла (страница 16)
С другой стороны, точностьнаведения антенн, расположенных на спутниках связи, должна обеспечиватьотклонение оси главного лепестка диаграммы направленности от номинального91so"80°Относительна;}долготаt сГШирота,5й2й':70°Ч)\//7^,60°кSi J0°i.§— \ — ^\~\у5\\ \л30°556020°657010°75100/Л?жесеверномполушарии30|-If210150160160/SO210200130/30302010330ш350ЗС 8i /почт 'е СП260ЗС зс паднеь СПт2803C3 ападн t СПtг<?/?ЗС вс сточт**еСп360Азимут, ас'Рис. 3.6. К определению угла места и азимута для ЗС а направлении на геостационарный спутникположения не более чем на 10% ширины главного лепестка диаграммы направленности по уровню половинной мощности или не должно превышать 0,3°(выбирается наибольшее значение).
При практических расчетах полезно принять во внимание, что в рассматриваемом случае смещению на 0,1° по долготсоответствует примерно 75 км на дуге геостационарной орбиты, а отклоненина 0,3° диаграммы направленности антенны на спутнике соответствует примерно 150 км на поверхности Земли для узконаправленныхантенн и порядк500 км для антенн с широкой диаграммой направленности. С другой стороны,смещение ЗС по долготе или широте на Г соответствует смещению на расстояние, равное примерно 100 км по поверхности Земли.92В процессе проектирования ССС и ССВ часто возникает задача определения основных параметров диаграммы направленности антенны на спутнике, со»ответствующей заданной зоне покрытия (обслуживания), в которой обеспечиваются требуемые энергетические соотношения.
Во многих практических слу. чаях зону покрытия можно аппроксимировать эллипсом, в связи с чем сечениелуча диаграммы направленности можно также считать эллиптическим. Приэтом достаточно определить угловые размеры взаимно перпендикулярных осейэллиптического сечения луча диаграммы направленности антенны по уровнюполовинной мощности. В ряде случаев оказывается допустимым принять ширину диаграммы направленности антенны, равной наибольшему размеру зоныпокрытия (обслуживания).Если диаграмма направленности антенныохватывает всю видимую соспутника поверхность Земли, то зона покрытия равна зоне видимости и называется глобальной, как и соответствующая ей антенна.
Такие антенны используют в международных ССС, в которых находят применение также антенны,направленные на северное или южное, западное или восточное полушарие, сшириной диаграммы направленности, в 2 раза меньшейглобального луча (полуглобальные антенны). Наряду с этим, для ССС или ССВ всех видов широкоприменяют узконаправленные антенны с шириной диаграммы направленности. до одного градуса и меньше.
Для геостационарного спутника ширина диаграммы направленности глобальной антенны составляет примерно 17°30'.Для определения требуемой ширины диаграммы направленности антенныпри сложной конфигурации и относительном положении зоны покрытия и спутника предварительно следует выделить совокупность точек, определяющих граяйцу зоны. Пусть, например, граница зоны определяется пятью-шестью точками (рис. 3.7).
В этом случае для каждой пары противолежащих точек М, иИ, необходимо найти угол между радиусами-векторами, направленными науказанную пару точек с точки расположения спутника на геостационарной орбите [21] !ФУ = a r c c o s - - 7 = = = i Lгде*Ш) = ~ н + Я 3 c o s C J W ) c o s {%Ш) - * щ ) , Унл = R3 c o s С, ( Я sin (X.U) - A, cn ), z m = Яз s i n £ J ( y ) .Перебирая все возможные пары точек данной совокупности и вычисляякаждый раз угол ц > ц , можно найти его максимальное значение. Аналогичнымобразом можно определить угловые размеры зоны покрытия в двух взаимноперпендикулярных плоскостях. При некоторых характерных формах зоны покрытия имеется возможность непосредственно без предварительного перебораопределить пару точек, соответствующуюмаксимальной ширине диаграммынаправленности антенны спутника.
Следует заметить, что приведенную выше методику удобно использовать при расчетах на ЭВМ, а также в тех случаях,когда зона покрытия задается^ лишь координатами входящих в нее пунктов иг возможности определить ее конфигурацию на поверхности Земли.В ряде случаев возникает потребность в оценке ширины диаграммы направленности антенны на спутнике, соответствующей заданному расстоянию г093Рис. 3.7. К определению требуемой ширины диаграммы направленности антенны на спутнике7$0°12чSB"SMUH*ь 7•9 108/' /^/J—r-.
1s7S°5\ев°X1,m"i/чч/*о"о10°т5°NЧ.(ПЩг а"Ч60to'--~17,5/6°п\40°—8"/20'А1IIn*о W /7—-r——— ——/Vу•™°is"53°вО100f>a120°°№2°0°°180c162,5 °(!62°3B'jч.160Рис. 3.8. К определению угла места, размеров зоны обслуживания и шириныдиаграммы направленности на спутникеЫмежду пунктами (или границами зоны) по дуге земной поверхности. С этойцелью удобно использовать рис. 3.8 (см.
/). Этот же рисунок позволяет решить обратную задачу: при известной ширине диаграммы направленности антенны ф 0 оценить расстояние г0 и геоцентрический угол То зоны обслуживания(см. И на рис. 3.8). Строго говоря, указанные параметры будут зависеть от?координаты «точки прицеливания» антенны спутника. При заданных Го и 4 Qвеличина фо может оказаться завышенной примерно на 1° при больших разностях между координатами точки прицеливания и подспутниковой точки. Рисунок 3.8 удобно использовать также и для определения минимального значенияугла места, соответствующего заданной диаграмме направленности антенны на•спутнике (III на рис. 3.8).При практических расчетах необходимо учитывать следующие соотношенияcos (Те/2) = cos % cos £,1 — 0,15 cos (T0/2)Фо = 2 arccos,.™У 1 , 0 2 2 5 - 0 , 3 cos 0P 0 /2)3.4.
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПОЛОС ЧАСТОТОБЩИЕ ЗАМЕЧАНИЯВ международных спутниковых системах связи используют многофункциональные спутниковые ретрансляторы, содержащие целый ряд отдельных ретрансляторов, работающих в различных участках соответствующих диапазонов частот. При этом аналогично РРЛ каждый ретранслятор совместно с одной или несколькими ЗС образует радиоствол с полосой пропускания Я р .
В пределах полосы пропускания ствола ретранслятора одновременное усиление одного или нескольких сигналов обеспечивается с помощьюодного усилителя СВЧ, в качестве которого обычно используютЛБВ.Суммарная полоса частот многоствольного ретранслятораЯ2р может доходить до нескольких гигагерц и используется большим числом групп ЗС, находящихся в пределах зоны видимости(рис.
3.9). Такой метод использования выделенной полосы частотможно назвать групповым многостационарным доступом с разделением по частоте, т. е. доступом групп ЗС к суммарной полосемногоствольного ретранслятора. Полосы частот ретрансляторовкаждого из стволов в общем случае могут быть различны и составляют обычно несколько десятков мегагерц. Однако обычно быва-—- л/ \л л /Рис. 3.9.
Суммарная полоса частот многофункциональногоретранслятора95ет удобно полосы пропускания стволов сделать одинаковыми, чпозволяет получить полную свободу в выборе стволов. МНОГОСКвольное построение системы связи позволяет достаточно эффекттивно использовать выделенные полосы частот и мощность ретрансляторов, придает системе гибкость и универсальность, позволяет легко решить вопросы резервирования.Повышение эффективности использования суммарной полосаретранслятора может достигаться с помощью повторного или да!же многократного использования одних и тех же полос частот раз!личными группами ЗС за счет разделения их сигналов по поляризации или в пространстве с помощью узконаправленных антеннДля этого используют совокупность различных приемных и предающих антенн, которые связаны соответственно со входомвыходом ретранслятора с помощью коммутационного устройства!Коммутационное устройство выполняется в виде так называемой!коммутационной матрицы и позволяет переключать СВЧ сигналлюбого ствола на любую антенну с той или иной диаграммой направленности и поляризацией.
С этой же целью можно использо!вать многолучевые антенны с одним рефлектором и группой олучателей.Для разделения сигналов по поляризации используют два вЛда поляризации: линейную (вертикальную и горизонтальную)круговую (правую — вращение вектора поля по часовой стрелкв плоскости, перпендикулярной направлению распространения,левую — вращение вектора против часовой стрелки). -Разделенипо поляризации позволяет получить развязку между сигналами Д130 дБ, которая, однако, заметно ухудшается вследствие деполяризации в сильных осадках. При этом развязка может уменьшиться!до 18—20 дБ при линейной и до 8—10 дБ — при круговой поляризации в полосах 30/20 ГГц.
Разделение поляризации может также использоваться для дополнительной развязки между отдель!ными лучами узконаправленных антенн и между ЗС, работаю!щими на близких частотах. Это позволяет увеличить эффектив!ность использования выделенной полосы частот за счет уменьшения защитных промежутков. В свою очередь использование группой ЗС полосы частот ретранслятора одного ствола Я р можетосуществляться с помощью двух основных методов многостанционного доступа (МД): многостанционного доступа с частотнымразделением (МДЧР) и многостанционного доступа с временнымразделением (МДВР) сигналов различых ЗС.МНОГОСТАНЦИОННЫИ ДОСТУПМногостанционный доступ (МД) позволяет группе ЗС образовать совокупность линий связи, проходящих через ретрансляторспутника.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
