Дипломная работа: Расчет спутниковой линии связи Алматы Лондон

Для участка 1 :

d₁ =42164 [1-(0,151266 соs 38,5)² ] ^1/2 -6378 sіn 38,5 = 37897 км,

λ₁ =с/f=3*10⁸ /6383*10⁶ =0,047 м,

Lo = 16π² (37897*10³ ) /(0,047) =1,02*10²⁰ или 200дБ.

Для участка 2:

d₂ = 42164 [1-(0,151266 соs8)² ]¹ /² -6378 sin 8 = 40800 км,

λ₂ = с/f = 3*10⁸ /3794*10^б =0,079 м,

L₀ = 16 π² (40800*10³ )/(0,079) =3,98*10¹⁹ или 196дБ.

Здесь и далее величины, относящиеся к участку Земля — спутник, имеют индекс «1», относящиеся к участку спутник — Земля — индекс «2».

Кроме этих основных потерь, на трассе присутствуют и дополнительные потери L_доп , которые будут вычислены в последующих пунктах; полное значение потерь на трассе L_∑ =L₀ L_доп .

Когда параметры антенны заданы в виде эффективной площади ее аппаратуры S_пр , связанной с коэффициентом усиления соотношением [1].

G_пр = 4πS _пр / λ ² ,

Р_пер = 4 πd² L_доп Р_пр /G_пер S_пр ŋ_пер ŋ_пр (4)

Формула (4) позволяет определить необходимую мощность передатчика по заданному значению мощности сигнала на входе приемника. Отметим, что в нее не входит длина волны. Следовательно, когда передающая антенна имеет постоянный коэффициент усиления на всех частотах, а приемная — эффективную постоянную площадь аппаратуры (может эффективно работать по мере возрастания частоты), мощность сигнала на входе приемника в первом приближении не зависит от частоты (в действительности некоторая зависимость от частоты имеется, так как L_доп в значительной степени определяется диапазоном частот).

При расчете линии часто оказывается заданной не мощность сигнала на входе приемника, а отношение сигнал-шум на входе приемника (Р_с /Р_ш )_вх , тогда в формулу (4) следует подставить Р_пр = Р_ш (Р_с /Р_ш )_вх ,где Р_ш — полная мощность шума на входе приемника.

Посколъку в диапазонах частот, где работают спутниковые системы, шумы, создаваемые различными источниками, имеют аддитивный характер, их суммарная мощность выражается формулой.

Р_ш = кТ_Σ ΔFш (5)

где к = 1,38 * 10 ^- ²³ Вт/Гц*град — постоянная Больцмана;

Т_Σ — эквивалентная шумовая температура всей приемной системы с учетом внутренних и внешних шумов;

ΔF_ш — эквивалентная (энергетическая) шумовая полоса приемника.

Структурная схема и диаграмма уровней линии спутниковой связи, состоящей из двух участков, приведены на рисунке 3

Рисунок 3- Структурная схема и диаграмма уровней линии связи из двух участков

Воспользовавшись формулами (1), (5), для этих участков можно записать следующие соотношения: для участка Земля — спутник:

Р_пер =(16π² d₁ ² L_{1 доп} Р_ш ._б /λ₁ ² G_{пер . з .} G_{пр . б .} ŋ_{пер . з .} ŋ_{пр . б} .)(Р_с /Р_ш )_{вх . б} ,

где Р_ш.б .=кТ_∑б Δf_ш.б .;

для участка спутник — Земля:

Р_{пер б} =(16π² d₂ ² L_{2 доп} Р_ш ._з /λ₂ ² G_{пер . б .} G_{пр . з .} ŋ_{пер . б .} ŋ_{пр . з} .)(Р_с /Р_ш )_{вх . з} ,

где Р_ш.з .=кТ_∑з Δf_ш.з .;

Здесь и далее всем показателям, относящимся к земной аппаратуре, присваивается индекс «з», а показателям, относящимся к бортовой аппаратуре — индекс «б».