Мордухович Л.Г., Степанов А.П. Системы радиосвязи. Курсовое проектирование (1987) (1152059), страница 22
Текст из файла (страница 22)
3.24 кривыми, характеризующими в различных полосах частот значения LA, превышаемые не более 1 и 0,1% времени любогомесяца.Рефракция радиоволн приводит к образованию угла междуистинным и кажущимся направлениями на спутник. В результатепоявляется дополнительное ослабление сигнала, вызванное неверным наведением антенн ЗС и спутника друг .на друга. Угловоеотклонение, вызванное рефракцией, составляет несколько десятыхРис. 3.24. Ослабление энергии радиоволн в осадках на Европейской территории СССР в различных полосах частот, превышаемое не более 1 (сплошныелинии) и 0,1 (штриховые линии) процента времени любого месяца121долей градуса и может быть 'скомпенсировано или сведено ж минимуму предварительной коррекцией направленности антенн. Приавтоматическом наведении антенн по максимуму сигнала влияниерефракции практически исключается.
Однако при этом возникаютпотери из-за неточности наведения антенн, которые зависят отметода и конструкции (включая механическую часть) устройстванаведения. Этот вид потерь, строго говоря, носит неподдающийсяоценке статистический характер и может примерно на 1 дБ увеличить общие потери. Отметим, что влияние рефракции пренебрежимо мало в диапазонах 6/4 ГГц и выше.Поляризационные потери складываются из потерь, вызванныхнесогласованностью поляризации; потерь, связанных с эффектомФарадея, и потерь из-за деполяризации радиоволн в осадках.Потери, вызванные несогласованностью поляризации, возникают в результате изменения взаимной ориентации антенн ЗСи спутника, что имеет решающее значение при использовании линейной вертикальной 'или горизонтальной поляризации.
Возникающие при этом потери могут доходить до 10 дБ [14], однако использование круговой поляризации позволяет сделать эту составляющую поляризационных потерь пренебрежимо малой.Эффект Фарадея заключается в повороте плоскости поляризации радиоволн под действием магнитного поля Земли и оказывает наибольшее влияние на сигналы с линейной поляризацией.Потери, обусловленные этим явлением, зависят от частоты и пренебрежимо малы в полосах 14/11 ГГц и выше.Потери из-з"а деполяризации радиоволн в осадках обусловлены несферичностью формы и особенностью траекторий падениякапель дождя, что приводит к различному влиянию осадков навертикальную и горизонтальную составляющие радиоволн с .круговой поляризацией. Эффект деполяризации радиоволн с линейной поляризацией вызывает намного меньшие потери, чем в случае с круговой.
Очевидно также, что этот вид потерь носит статистический характер, связанный со статистикой выпадения дождей, в связи с чем такой же характер 'будут носить и результирующие поляризационные потери.В целях снижения результирующих поляризационных потерьв полосах частот ниже 10 ГГц используют только круговую поляризацию.Следует сказать, что в реальных условиях имеют место флуктуации ФЧХ (ГВЗ) среды, которые, однако, не превышают 1 неза большой промежуток времени и имеют порядок несколькихсотых долей не за 1 мин.
Это явление необходимо учитывать впроцессе выбора параметров кадра при МДВР, в связи с чем онокосвенным образом может влиять на энергетику.Таким образом, в наиболее общем случае дополнительные потери в реальных условиях(3.17)122где 1атм — потери в спокойной атмосфере; 1Д — потери в осадках;LH — потери из-за неточности наведения антенн; Ln — поляризационные потеря.Точный учет этих факторов представляет собой сложную задачу и требует большого объема экспериментальных исследований. В полосах частот 14/11 ГГц и выше дополнительные потериопределяются в основном ослаблением в реальной атмосфере.
Ониизменяются в широких пределах в зависимости от географического положения ЗС и ее угла места (рис. 3.25). При практическихрасчетах в диапазоне 14/11 ГГц полезно (Принять во внимание,что между дополнительными потерями на участках «вверх» и«вниз» существует функциональная зависимость [26]: L a o n t ~»1,41д0П^.. Аналогичная зависимость здесь имеется между дополнительными потерями, не превышающими в течение более 0,01; 0,3и 20% временя:1 ДОП (20% ) = 0,081ДОП(0,01 %),1ДОП(0,3%) == 0,51ДОП(0,01%), где L Aon (0,01%) для различных дождевых климатических зон (рис.
3.26) может лежать в пределах от 4 до12 дБ.По сравнению с затуханием в свободном пространстве (см.рис. 3.19) дополнительные потери незначительны и не оказываютрешающего влияния на энергетику спутниковой линии связи. Поэтому при энергетическом расчете можно использовать приближенные методы оценки дополнительных потерь. Для этого можновоспользоваться рис.
3.23—3.25 и для других параметров, используя экстраполяцию приведенных на рисунках результатов.Увеличение шумов приемного устройства. Суммарная эквивалентная шумовая температура приемного устройства заметновлияет на энергетику спутниковой линии связи, так как непосредственно определяет параметр G/T, входящий в (3.11) я характе-VРис. 3.25.Зависимостьдополнительного ослабления энергиирадиоволн в реальных условиях от угла места вполосечастот14/11(12) ГГц, превышаемого не более 1% времени любого месяца вклиматическихзонах1—5 (см. рис.
3.26)лVл\\\——-,** — - .—• — . — -—10203040SO—ВО.^__10ВО б, град12аИ124ризующий энергетический .потенциал приемного устройства. Еезначение определяется шумами антенны, волноводного трактаприемной станции и собственными шумами приемника. Для практических расчетов все составляющие суммарной шумовой температуры удобно пересчитать к облучателю приемной антенны(3.18)—l)+Tar>/nap,(3.где ТА — результирующая шумовая температура антенны, К; То== 290 К — физическая температура окружающей среды; т]пр —коэффициент передачи (по мощности) волноводного тракта приемной станции от облучателя антенны до входа приемника; Тпр —собственная шумовая температура приемника, КВ свою очередьдля приемной антенны ЗС ТАЗс =TaTM(es) +рT + 77\шсм(е\ ( ) 5) и для приемнойй антенны спутника ТГАСП= == Татм(es)+Т3+с7КОсм(es),где ГаТм(es) —шумовая температура,обусловленная шумами атмосферы и зависящая от угла места e s ;Т3 — шумовая температура, обусловленная тепловым излучениемЗемли; TKOcM(es) — шумовая температура, обусловленная шумамикосмического происхождения; с — коэффициент, учитывающий усредненный уровень боковых и задних лепестков диаграммы направленности антенны.Шумовая температура атмосферы определяется излучениемспокойной атмосферы и влиянием осадков.
Это явление объясняется законом термодинамического равновесия, согласно которому среда (атмосфера, осадки) излучает такое же количествоэнергии, которое поглощает. Таким образом,, эта составляющаяносит статистический 'характер, связанный с потерями в спокойной атмосфере и дождях, зависит от частоты и угла места(рис.
3.27).1000wo200t,SS;V20IB\чХ^^\\X^x\'Vw, XJ\в* -^=!даS"\:л. **&$-5°ч\4.4XXV"O\V\X^4\VWXr\\\\N-:•••,•*.IБ 7 as1114XsX-\\\\\Хч\\Л20л\Wx^\\.-\£=30° \\\\X\\moo\ \\л\ \\ч\\:1\^$^\x^^5Xxx^:ч—-<W,-.~^Xi>^ *-"' '\X\кх\\\\ч<\\\\<\\\\\\\\\х\'I•7toX^4\wSB604V•5u/W2,6\\дагмmososo*o•:\\го10x-•\\s,\\ 4x! iiSO SO 708090/00f rr,HРис. 3.27. Зависимость шумовой температуры атмосферы (с учетом осадков)от частоты и угла места125При известном значении затухания, обусловленного влияниематмосферы, шумовая температура атмосферыгде LaxMs =£атм + £д — суммарное затухание в атмосфере с учетом поглощения в осадках для соответствующего угла места.Шумовая температура Земли, строго говоря, тоже зависит огугла места, однако в практических случаях может быть положена равной 290 КШумы космического происхождения определяются в основномизлучениями Галактики, Солнца и Луны.
При этом усредненнаятемпература шумов Галактики пренебрежимо мала в полосах частот 6/4 ГГц 'и выше и не превышает 10 К на частотах более 2 ГГцпри любых углах места. В то же время излучение Солнца можетполностью нарушить связь при попадании в главный лепестокдиаграммы направленности антенны.
Однако влияние этого явления можно свести к минимуму с помощью предварительногоучета взаимного расположения спутника и Солнца. ИзлучениеЛуны оказывает еще меньшее влияние, так как ее шумовая температура на несколько порядков ниже шумовой температурыСолнца. Таким образом, в большинстве практических случаев составляющая R OCM(E ) может быть положена равной нулю.Шумовая температура приемника обусловлена его собственными тепловыми шумами, зависит от типа приемника и в основном определяется шумовой температурой входного малошумящегоусилителя (МШУ).
На рис. 3.28 приведены ориентировочные шуKТШ,К20001500SБ/ifПолосы30/20 50/W/y///;У/, '/,•/100017002500———-——'200J>150-/';>У,/5\100///70-*г/У у //у.AyУ/ЧГ//50'&у У/ уУ/,/У //--"%/ Ъ- t 7У Уу201510JO,ZOfi 0,5 1Ч610/3-2у- 1/'/-0,5:у2040 60 100,--\///^»'Г-/*—-*-307уf+////-••у/- —— '-300,——•У-0,25-0,125f,rru,126Рис, 3.28. Шумовые характеристикиразличных типов МШУ в зависимости от частоты:/ — диодный смеситель; 2 —усилительна туннельномдиоде; 3 — смеситель с восстановлениемзеркальногоканала;4 ~ усилитель набиполярном транзисторе; 5 —усилитель на полевом транзисторе;6 — параметрический неохлаждаемый; 7 —параметрический охлаждаемыймовые характеристики некоторых МШУ, которыми удобно пользоваться при проектировании.
Наиболее рациональным решениембудет выбор МШУ, шумовая температура которого близка .к результирующей шумовой температуре антенны.При практических расчетах суммарной шумовой температурыследует учитывать, что в современных ССС и ССВ т]пр доходитдо 0,8—0,9 за счет расположения МШУ в непосредственной близости от антенны. Коэффициент с = 0,2 для антенн ЗС, с == 0,2—0,4 — для антенн на спутнике и определяется .конструкциейконкретной антенны.3.7. ЗЕМНЫЕ СТАНЦИИ СПУТНИКОВЫХСИСТЕМ СВЯЗИ И ВЕЩАНИЯПараметры передающей и приемной ЗС в значительной меревлияют на энергетику спутниковой линии связи. ЭИИМ передающей ЗС определяется техническими возможностями, экономической целесообразностью и параметрами ретрансляторов.
В современных ССС и ССВ значение ЭИИМ передающих ЗС может достигать 50—100 дБВт. Добротность G/T приемой ЗС прямопропорциональна эффективности использования мощности ретранслятора и может доходить до 40—50 дБ/К. При больших значениях добротности заметно возрастает стоимость ЗС, в связи счем выбор конкретного решения зависит от структуры проектируемой системы, типа и назначения ЗС.При разработке ЗС используют известные методы, позволяющие обеспечить требуемые ЭИИМ и добротность в заданной полосе частот. На передающей ЗС в качестве мощного усилителяСВЧ обычно используют пролетный клистрон, КПД которого достигает 25—50% при мощности до 10 кВт и выше.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
