Спилкер Дж. Цифровая спутниковая связь (1979) (1152062), страница 29
Текст из файла (страница 29)
Показанные на схеме входные устройства частотного разделения состоят из параллельно включенных полосовых фильтров и преобразователей частоты. Они разделяют сигналы во входной полосе частот на требуемые частотные стволы и транспонируют их частоты в соответствующую выходную полосу частот. 6.4. ВЗАИМНЫЕ ПОМЕХИ МЕЖДУ СПУТНИКАМИ СВЯЗИ И ЗЕМНЫМИ СТАНЦИЯМИ Сеть земных станций и спутников, работающих в одной и той же полосе частот, необходимо тщательно координировать, чтобы свести к минимуму их взаимные помехи.
Наиболее очевидным примером является система из двух спутников, работающих гпе Спг в пределах основного или существенных боковых лепестков диаграммы направленности антенны одной земной станции. На рис. 6.22 показана более сложная система земных станций и спутников свя>~ 1 зи, на которых использу- 1! ются узконаправленные l антенны на линиях вниз и антенны с глобальным г ЕВ 'А покрытием на линиях вверх. Множество земных станций работает с узконаправленными антеннаНепнненные ппедун- с ми. Как и выше, цени юы в пепеданнпем тральная частота полосы линии вверх обозначается через 1„ а центральная Рнс. б.22.
Типы помех между спут"иками сия- частота полосы линии аи и аемными станциями вниз — через )я. Учитываются также помехи от спутниковых линий связи наземным радиорелейным линиям связи и наоборот [301). Международный консультативный комитет по радио (МККР) рекомендовал предельное значение для плотности потока мощности, соответствующее +12 дББт эффективно излучаемой мощности (ЭИМ) в любой полосе шириной 4 кГц в полосе 3700 — 4200 МГц линии вниз.
Для более равномерного распределения энергии сигнала в полосе частот гораздо шире, чем 4 кГц, даже при полном отсутствии модуляции полезным сигналом часто применяют дополнительную модуляцию сигналами специальной формы [171]. Помехи линии связи земная станция  — спутник Сп, в полосе частот 1, линии вверх может создать земная станция А, раоо- 148 l I ! "'А земныеетаннии тающая с тем же спутником, или земная станция С, работающая с соседним спутником. Соседний спутник сам является потенциальным источником помех. В соответствии с частотным планом ретранслятора (рис.
6.21) эта помеха является внеполосной и поэтому обычно совсем незначительна. В принципе частотный план допускает возможность работы в одной и той же полосе частот одного спутника на линии вниз, а другого — на линии вверх, но в этом случае для уменьшения помех между спутниками необходимо использовать антенны с малым уровнем боковых лепестков. Совершенно ясно, что расстояние между спутниками сильно влияет на уровни взаимных помех. Помехи линии связи спутник Спг — земная станция В в полосе частот линии вниз 7„ могут быть созданы'. 1) сигналами узких лучей, направленных на соседний географический район Сп, — земная станция А или Сп, — земная станция С; 2) внеполосным излучением передающих глобальных антенн спутников Сп, или Спз, 3) основными излучениями наземных радиорелейных или радиолокационных станций.
Необходимо также учитывать возможность того, что прямой луч наземной радиорелейной станции СВЧ по касательной к поверхности Земли окажется направленным прямо на спутник связи 1281). Потенциальные источники помех нельзя не учитывать только потому, что основное излучение от источника является внеполосным.
Нелинейные продукты, возникающие в мощных усилителях, могут создавать сильные помехи вне полосы основной передачи. Одним из потенциальных источников сильных помех являются нелинейные продукты, возникающие в нелинейностях волновода или облучателя передающего тракта нли пассивного фильтра приемного тракта. Эти нелинейные продукты попадают прямо в приемный тракт той же самой земной станции. Хотя нелинейные продукты в волноводе ' могут быть чрезвычайно малы — до — 100 дВ относительно уровня передаваемого сигнала, принимаемый сигнал часто бывает настолько мал, что эти нелинейные компоненты могут оказаться существенными и возможно даже большими чем принимаемый сигнал, если волноводы и фильтры земной станции не разработаны и изготовлены надлежащим образом.
1 Более подробные сведения о типах взаимных помех между спутниковыми " наземными системами связи, предельных величинах плотности потоков мощности, ограничениях направления антенн РРЛ в сторону геостационарной орби™ приведены в соответствующих Рекомендациях МККР, Регламенте радиосвязи а также обсуждаются в статьях тематического выпуска ТИИЭР, !977, т 88 лэ 3 и в Отчетах МККР 209-3, 386-2, 387-3, 557, Г77рим.
Регэ.) О оолиовод и облучатель антенны обычно считают линейными устройстваокисел м днако это предположение не всегда справедливо, так как слои металлсел металла или другие стыки металл-металл в волноводе могут действовать как нелинейный элемент. 149 6.5. ПОМЕХИ ПО БОКОВЫМ ЛЕПЕСТКАМ ДИАГРАММЫ НАПРАВЛЕННОСТИ АНТЕНН Энергия, излучаемая через боковые лепестки антенны, наведенной на «свой» спутник, может создать помеху, попадающую в приемный тракт соседнего спутника. Уровень этой помехи сильно зависит от диаграмм направленности антенн, используемых уровней мощности и полос частот. В свою очередь, диаграмма направленности антенны, в частности уровень боковых лепестков, зависит от формы зеркала, распределения поля в раскрыве зеркала и среднеквадратической погрешности е поверхности и корреляционного расстояния С погрешности поверхности.
Для параболического зеркала с равномерным распределением поля в раскрыве зависимость коэффициента усиления от угла отклонения от оси О описывается выражением Сг (0) ж е ' +е — ехр~ — ~ — /1 з(паО~, (6.7) -ба/7(пРмпв) — а*2нС Г 12ис пЮа1пв х 1 ~л) где /7 — диаметр зеркала; Л вЂ” длина волны сигнала; 8 А 47се/7ь«1 [212е, 393а, 6071. Коэффициент усиления антенны при отсутствии отклонений поверхности сводится к выражению /1(х)/х. Ширина луча на уровне — 3 дБ равна 1,027ь/В рад, или 68,4'/(О/).). Второй член в выражении (6.7) представляет рассеиваемую энергию.
Таким образом, при малых погрешностях поверхности уровни боковых лепестков убывают согласно зависимости /1(иО)/а0=1/0)тг О, т. е. мощность убывает по закону 1/02. Обычно боковые лепестки убывают до тех пор, пока их огибающая не достигнет точки приблизительно на 8 — 13 дБ ниже мощности изотропного излучателя. На рис. 6.23 приведена диаграмма направленности по напря- ч чгб -гб -ао . 1 Рис. 5.25. Расчетная диаграмма направленности параболической зеркальной антенны диаметром !9,5 м на частоте 7,5 ГГн при равномерном распределении поля в раскрыве и среднеквадратическом отклонении поверхности рефлекто. ра 04 мм.
При «азффипневте «спользоваиин поверкностн 70-"а максинальный козффнниент усилении равен 62 дн. Первые боковые лепестки ниже главного при- 1 мерно на 17 дн 150 женности поля для параболической зеркальной антенны диаметром 19,5 м, работающей на частоте 7,5 ГГц, с первыми боковыми лепестками на уровне минус 17 дБ. В реальных антеннах вследствие затенения и неидеального распределения поля уровень первых боковых лепестков часто увеличивается до минус 13 дБ.
Для наземных применений в диапазоне СВЧ разработаны параболические антенны с малыми зеркалами, имеющие существенно меньшие уровни боковых лепестков [1001. На рис. 6.24 пред- -10 м Й-аа й-да я ,н-ао пк $-00 6-00 ,М -70 -таа -ао 0 90. 100 Нгол апмлоненнп ом оеп глааного лепеепгпа, грод Рис. б.24. Диаграмма направленности в дальней зоне антенны с низким уровнем боковых лепестков в горизонтальной плоскости при вертикальной поляризации на частоте 11,2 ГГц [! 001 ставлена диаграмма направленности, снятая для реальной антенны на частоте 11,2 ГГц с параболическим зеркалом диаметром 0.76 м. Заметим, что максимальные боковые лепестки здесь отклонены от оси главного лепестка не менее чем на 90' в азимутальной плоскости и более чем на 34 дБ ниже мощности изотропного излучателя.
Измерения диаграммы направленности той же антенны в вертикальной плоскости показали, что боковые лепестки при углах места 0=90' ниже мощности изотропного излучения более чем на 10 дБ. Боковые лепестки необходимо тщательно учитывать при планировании размещения спутников и выборе характеристик антенн. Обычно можно выбрать распределение поля в раскрыве или меньшее число антенн, чтобы за счет коэффициента усиления Уменьшить и боковые лепестки. Относительное значение этих уровней помех можно вычислить, используя результаты гл. 11, где р сматривается влияние сополосных помех на дискретные Фг"т расом сигналы, 151 6.6.
ВЛИЯНИЕ таАСТОТОЗАВИСИМОГО ЗАТУХАНИЯ И ШУМА Известен ряд частотозависимых эффектов при распространении радиоволн, которые увеличивают общие потери по сравнению с потерями в свободном пространстве на линии вниз. Эти дополнительные потери в тракте распространения в основном вызываются дождем, ионосферными сцинтилляциями и составными частями атмосферы, которые имеют молекулярные резонансы в диапазоне СВЧ. Атмосфера и ионосфера оказывают также и другое влияние, как, например, искривление луча и изменение группового времени запаздывания, о чем говорится в четвертой части книги.
Кроме того, существуют частотозависимые эффекты ~и эффекты типа белого шума, обусловленные потерями при распространении, а также источниками шума вне Земли, как, например, белый шум, вызываемый явлением прохождения спутником диска Солнца, обсуждавшимся в З 6.2, и космический шум, который рассматривается ниже. Каждый из этих эффектов должен быть учтен разработчиком спутниковой системы связи при выборе рабочей (несущей) частоты и ширины полосы частот модулирующего сигнала. На частотах ниже 1 ГГц шумовая температура антенны повышается из-за влияния космического (галактического) шума. Шумовая температура на УВЧ изменяется примерно по закону )ьха, где )т — длина волны. На рис, 6.25 представлена типичная 7ОООО Рис, б.25, Эквивалентная шумовая температура антенны с учетом галактического фона, атмосферного ватухания и боковых лепестков.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
