Мордухович Л.Г., Степанов А.П. Системы радиосвязи. Курсовое проектирование (1987) (1152059), страница 25
Текст из файла (страница 25)
Перспективным является также использование компенсаторов помех и новых диапазо• о в частот.ВЫБОР ПАРАМЕТРОВ АНТЕННПараметры антенн, как ЗС, так и спутника, в значительной мере определ я ю т энергетику и сильно влияют на стоимость ССС или ССВ. В настоящеег время наибольшее распространение получили различные виды одно- и двухзер1кальных параболических антенн, основной параметр которых — диаметр раск•рыва основного зеркала (рефлектора). В последние годы широкое применение•находят многолучевые спутниковые антены различных типов, позволяющие повысить эффективность использования геостационарной орбиты.Диаметр антенны непосредственно связан с ее коэффициентом усиления и: шириной диаграммы направленности по уровню половинной мощности (§3.5).I При увеличении размеров возрастает коэффициент усиления антенны и улучшаI ются ее направленные свойства.
Это облегчает энергетику спутниковой линии/без увеличения эксплуатационных затрат на энергопотребление. Однако приГ этом затрудняется точная ориентация антенн, удорожается конструкция и сооружение антенны ЗС, усложняется конструкция и транспортировка антенныспутника. Поэтому при большом числе ЗС (например, в ССВ) выгодно использовать антенны малого диаметра (до 1—2 м при ширине диаграммы направленности 1—2°). В ССС диаметр антенн ЗС большой пропускной способностиможет доходить до 32 м (при ширине диаграммы направленности в несколькодесятых долей градуса).Параметры антенны спутника выбирают, исходя из требуемых размеровзоны обслуживания (покрытия). Они могут быть определены с учетом приведенных в § 3.3 формул или приближенно с помощью рис. 3.7.В настоящее время на многофункциональных спутниках международныхсистем в основном используютчетыре вида антенн, отличающихся ширинойдиаграммы направленности по уровню половинной мощности (фо): глобальныеЧфо=17,5°), полуглобальные (ф о =8,7°), зональные (ф о =5°), узконаправленные<Фо=1-2°).139При этом глобальные и полуглобальные антенны используют в составемеждународных ССС, а зональные и узконаправленные — как в ССС, так и вССВ различного назначения.Для ССВ диапазона 12 ГГц в соответствии с Планом ВАК.Р-77 параметры антенн задают более конкретно в виде справочных диаграмм направленности, играющих роль трафарета и представленных в гл.
4 (см. далее рис. 4.8,где штриховой линией приведены справочные диаграммы направленности длярадиоволн с ортогональной поляризацией, позволяющие оценить развязку между стволами).В Плане предусмотрено, что луч передающей антенны может иметь эллиптическое или круглое сечение, а ширина диаграммы направленности передающей антенны должна быть не менее 0,6°. Ширина диаграммы направленностиантенн приемных ЗС принята равной 2° (диаметр 0,9 м) для индивидуальногои 1° — для коллективного приема.ВЫБОР ДИАПАЗОНА ЧАСТОТПри выборе диапазона частот прежде всего необходимо исходить из требований Регламента радиосвязи и существующего уровня развития техник»СВЧ. В настоящее время используют три основных диапазона частот — 6/4,14/11 (12) и 30/20 ГГц (табл.
3.1—3.5).Диапазон 6/4 ГГц характерен наиболее высоким уровнем развития техники, практическим отсутствием влияния атмосферы и большой загрузкой, которая обусловлена низкой стоимостью разработки и эксплуатации спутниковыхсистем связи этого диапазона (Приложение 5).В диапазоне 14/11 ГГц для обслуживания заданной территории антеннаспутника может быть в 2 раза меньшего диаметра, чем в диапазоне 6/4 ГГц.Однако в этом диапазоне становится заметным влияние осадков. Для обеспечения требуемого качества и надежности связи при неблагоприятных погодных условиях в диапазоне 14/11 ГГц требуется энергетический запас 6—12 -дБ.Этот диапазон особо активно начинает использоваться в последние годы.В диапазоне 30/20 ГГц сильно сказывается влияние осадков, что вынуждает делать энергетический запас порядка 20 дБ.
Преимущества этого диапазонаобусловлены возможностью создания простых малогабаритных антенн с узкойдиаграммой направленности, его большой емкостью и сильной загрузкой других диапазонов. Напомним, что в диапазоне 30/20 ГГц ширина полосы частот,которая может быть выделена для отдельного спутника связи, может доходитьдо 3,5 ГГц, в то время как в более низкочастотных диапазонах лишь до0,5 ГГц.Для выбора конкретных полос частот можно воспользоваться табл. 3.1 —3.5. При этом необходимо учесть, что практически все полосы используются,совместно с другими радиослужбами. Поэтому выбор полос частот во многомопределяется необходимостью соблюдения условий ЭМС, что особенно важнов диапазоне 6/4 ГГц и пока не имеет решающегозначения в диапазоне30/20 ГГц.Для ССВ наиболее рационально использовать диапазон 12 ГГц.
Диапазон2,6 ГГц обладает малой емкостью, а использование более высокочастотныхдиапазонов 23, 42 и 85 ГГц пока значительно затруднено из-за ограниченныхвозможностей современной техники СВЧ. Диапазон 2,6 ГГц может оказаться140ыгодным для стран, не нуждающихся в большом числе каналов (проРасположенных в тропических районах, где сильные дожди заметно'от энергетику линии в диапазоне 12 ГГц (дополнительные потери более 10 дБ)три выборе частот для ССВ диапазона 12 ГГц необходимо руководствоватьея Планом ВАКР-77 [17], в соответствии с которым для СССР выделено 36*•вастотных каналов из 40 (исключены 2, 6, 10 и 14 каналы), а средняя частота 1-го канала с номером Ni определяется следующим образом: fN = 11727 48-fyf-19,18(JVj—1), МГц. Вся территория страны разделена на восемь перекрывающихся зон обслуживания, в пределах которых будет возможен прием несколькихобщесоюзных и ряда других ТВ программ (табл.
3.10).РАСПРЕДЕЛЕНИЕ СУММАРНОЙ ПОЛОСЫЧАСТОТ РЕТРАНСЛЯТОРАИ ВЫБОР ПОЛЯРИЗАЦИИСуммарная полоса частот ретранслятора ( Я £ р ) складывается из полоеастот, выделенных для спутниковой связи в различных диапазонах. В соотетствии с требуемой пропускной способностью она должна быть распределе4ia между отдельными стволами ретранслятора, в пределах полос пропусканиякоторых усиление сигналов производится общим усилителем СВЧ (см. рис:.9). Ширина полосы частот отдельного ствола (Я р ) определяется в основноюраметрами усилителя СВЧ (в современных ретрансляторах составляет 30—f250 МГц), а также нелинейностью ФЧХ (неравномерностью ГВЗ) тракта расространения, обусловленной влиянием атмосферы, которое особенно заметнодиапазоне 14/11 и 30/20 ГГц при наличии осадков.Надо сказать, что перспективным решением является унификация значенийполос частот, занимаемых одним стволом, подобно унификации полос частот,анимаемых групповым сигналом в аппаратуре с ЧРК.Как уже было сказано, для повышения эффективности использования геостационарной орбиты в процессе проектирования необходимо предусмотретьмногократное использование полос частот.
В этом случае для разделения (развязки) сигналов различных стволов можно использовать пространственное рааделение с помощью узконаправленных антенн, разделение с помощью ортогоЕНальной поляризации радиоволн и комбинированное разделение с помощью обоих методов. В качестве примера на рис. 3.34 приведены зоны покрытия спутай*ка «Интелсат-5» в диапазоне 6/4 ГГц. Развязка по поляризации может доходить до 30... 40 дБ в области главного лепестка диаграммы направленности иособенно эффективна в пределах одной сети спутниковой связи или вещания.Использование поляризационной развязки для разделения сигналов различныхiCCC или ССВ менее эффективно, так как она заметно меньше в области боковых лепестков диаграммы направленности антенн (рис.
4.8). При этом необходимо учитывать уменьшение поляризационной развязки в осадках, которое может доходить до 20 дБ и особенно сказывается в диапазоне 30/20 ГГц[14].При выборе поляризации необходимо учитывать поляризационные потери,ухудшающие энергетику спутниковой линии (§ 3.6). Для уменьшения этих потерь на частотах ниже 10 ГГц надо использовать круговую поляризацию, начастотах выше 10 ГГц лучше использовать линейную поляризацию для умень141ЗападныеРазвязка почастотеПоляризационная раз~вязкаг >^ ВосточныелучиФ/,%[Б/4ГП£Б/4 ГГцПолуглоВальная Зональная Узконаправленнаяантенна,.
антенна,антенна,Круговая (правая] Круговая (левая) Линейная ортогональнаяполяризацияполяризацияполяризацияРис. 3.34.Зоныпокрытия спутника «Интелсат-5»оне Атлантического океанав рай-шения потерь из-за деполяризации в осадках. Однако линейную поляризациюсложнее реализовать при большом числе ЗС, так как при этом трудно обеспечить соответствующую взаимную ориентацию антенн ЗС и спутника в пределах всей зоны обслуживания.В Плане ВАКР-77 предусмотрено использование двух ортогональных видов круговой поляризации (табл. 3.10): 1 — вектор напряженности электри'ческого поля радиоволны вращается в плоскости, перпендикулярной направлению распространения, по часовой стрелке, если смотреть в направлении распространения (правая поляризация); 2 — вектор вращается против часовой•стрелки (левая поляризация).В СССР для ССС диапазона 6/4 ГГц на участке «вверх» используется левая поляризация, а на участке «вниз» — правая.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
