|
|
|
|
Учебный материал
РОССИЙСКОЙ КОЛЛЕКЦИИ РЕФЕРАТОВ (с) 1996
http://referat.students.ru; http://www.referats.net; http://www.referats.com
1. Энергетический расчет спутникового канала Алматы-Атырау
Для расчета энергетики радиолиний зададимся исходными данными. Выберем в качестве используемого ИСЗ спутник АзияСат-2 (100,5° в.д.). Это геостационарный спутник, луч которого в С-диапазоне покрывает Китай, Японию, Индонезию, Индию, Средний Восток, страны СНГ. Техническая спецификация спутника приведена в таблице 2.1, зона покрытия - на рисунке 2.1.
Рисунок 2.1 - Зона покрытия ИСЗ АзияСат-2
Таблица 2.1 - Техническая спецификация ИСЗ АзияСат-2
1. Разработчик / производитель
Lockheed Martin Astro Space
2. Модель
Astro Series 7000
3. Масса при запуске
3,5 тонны
4. Планируемый срок службы
13 лет
5. Стабилизация
Стабилизирован по 3 осям
6. Орбитальная позиция
100,5° в.д.
7. Число транспондеров
24
8. Частота трансляции (вверх/вниз)
6 / 4 ГГц
9. Ширина полосы частот транспондера
20 по 36 МГц, 4 по 72 МГц
10. Поляризация
Линейная
11. Максимальная ЭИИМ
40 дБВт
12. Зона покрытия
Китай, Япония, Индия, Средний Восток, СНГ
13. Мощность передатчика на ЛБВ
55Вт
14. Плотность потока насыщения (SFO)
-97 + 1 дБ·Вт/м2 (макс)
15. Приемная командная частота
6423,5 МГц - вертикально поляризованная
16. Передаваемые частоты телеметрии
4197,5 МГц горизонт.
4199,5 МГц горизонт.
Так как Алматы находится в зоне с эквивалентной изотропно излучаемой мощностью потока энергии 39 дБВт, а остальная территория Республики Казахстан находится в зоне с ЭИИМ 37 дБ·Вт, выберем в качестве местоположения периферийной станции город Атырау, географические координаты которого 47°6' с.ш. и 51°55' в.д. Центральную станцию системы разместим в городе Алматы, координаты которого 43°14' с.ш. и 76°58' в.д.
На рисунке 2.2 приведен частотный план ИСЗ АзияСат-2.
Рисунок 2.2 - Частотный план ИСЗ АзияСат-2
Рассчитаем расстояния от земных станций до бортового ретранслятора по формуле, приведенной в /5/:
, (2.1)
где ,
где ? - широта наземной станции,
?- разность долгот спутника и земной станции,
d - расстояние от земной станции до спутника, км.
Подставляя исходные данные в формулу (2.1), получим:
для Алматы:
для Атырау:
Далее рассчитаем угол места и азимут на спутник с земных станций по формулам, приведенным в /5/:
(2.2)
(2.3)
где ,
- долгота подспутниковой точки, грд;
- долгота земной станции, грд;
- широта земной станции, грд.
Подставляя исходные данные в формулы (2.2) и (2.3), получим:
для Алматы:
,
,
для Атырау:
,
.
Далее рассчитаем затухание энергии сигнала, в свободном пространстве: для этого необходимо выбрать конкретный транспондер, через который будет работать сеть, чтобы знать частоты приема и передачи, необходимые для расчетов (рисунок 2.2).
Выберем для расчетов транспондер 1А, центральные частоты этого транспондера - 5885 МГц на прием и 3660 МГц на передачу.
Затухание энергии сигнала в свободном пространстве рассчитывается по формуле:
(2.4)
где L - затухание энергии, дБ;
d - расстояние между ИСЗ и ЗС, м;
- длина волны, м;
с =3·108 м/с - скорость света;
f - частота сигнала, Гц.
Для Алматы затухание энергии сигналов в свободном пространстве за счет расхождения фронта волны на пути распространения Земля - спутник (f = 5885 МГц, ?= 0,0509 м) будет равно:
а на пути распространения спутник - Земля (f = 3660 МГц, ? = 0,0819 м) равно:
Аналогично рассчитываем затухание для ЗССС в Атырау. Подставляя в формулу (2.4) исходные данные, получаем затухание на линии Земля спутник:
а на линии спутник - Земля:
Для дальнейших расчетов необходимо воспользоваться некоторыми техническими характеристиками станции. Технические характеристики центральной и удаленной станций и бортового ретранслятора сведем в таблицы 2.2, 2.3, 2.4.
Таблица 2.2 - Параметры центральной станции
Параметр
Величина
Обозначение
Диаметр антенны, м
4,6
Dцс
Коэффициенты усиления антенны:
на передачу, дБ
на прием, дБ
53,4
52
Затухание в ВЧ-части:
на передачу, дБ
на прием, дБ
4,1
1,9
Выходная мощность передатчика, дБ
13
Эквивалентная шумовая температура, К
355
Тцс
Требуемое отношение сигнал/шум на входе приемника при вероятности ошибки 10-6, дБ
7,2
Таблица 2.3 - Параметры удаленной станции
Параметр
Величина
Обозначение
Диаметр антенны, м
1,8
Dус
Коэффициенты усиления антенны:
на передачу, дБ
на прием, дБ
40
39
Затухание в ВЧ-части:
на передачу, дБ
на прием, дБ
4,7
1,7
Эквивалентная шумовая температура, К
355
Тус
Требуемое отношение сигнал/шум на входе приемника при вероятности ошибки 10-6, дБ
7,2
Таблица 2.4 - Параметры бортового ретранслятора
Параметр
Величина
Обозначение
Эквивалентная изотропно излучаемая мощность в центре зоны, дБ
40
ЭИИМ
Мощность бортового передатчика, дБ
17,40
Рб
Затухание в ВЧ-части
на передачу, дБ
на прием, дБ
2
2
Эквивалентная шумовая температура, К
1200
Для дальнейших расчетов необходимо, вычислить коэффициенты усиления антенны спутника в направлении на ЗС Алматы и Атырау.
Воспользуемся формулой из /5/:
, (2.5)
где Рпер - эффективная мощность сигнала на выходе передатчика, дБ;
? - затухание в ВЧ-части, дБ.
Исходя из рисунка 2.1, Алматы находится в зоне с ЭИИМ = 39 дБ; Атырау в зоне с ЭИИМ = 37 дБ. Преобразуем формулу (2.5).
(2.6)
Вычислим усиление антенны спутника в направлении
на Алматы:
на Атырау:
Произведем расчет дополнительного затухания при распространении радиоволн в атмосфере. Воспользуемся формулой, приведенной в /5/:
(2.7)
где - дополнительное затухание, дБ;
- поглощение энергии сигнала в атмосфере, дБ;
- потери в гидрометеорах, дБ;
- потери из-за несогласованности поляризации антенн, дБ.
Определим величину потерь для каждой станции, исходя из графиков, представленных в /5/ и результатов, полученных по формулам (2.2) и (2.3):
для Алматы (азимут = 147,56°, угол места = 31,98°):
La = 1 дБ; Ln = 1 дБ; Lg=7 дБ; LН = 2 дБ;
тогда:
для Атырау (азимут = 122,8°, угол места = 16,37°)
La = 1 дБ; Ln = 1 дБ; Lg=7 дБ; LН = 2 дБ;
Дополнительное затухание при распространении вниз будет отличаться от затухания при распространении луча вверх на малую величину, которой можно, пренебречь, поэтому для удобства расчетов примем .
Следующим шагом необходимо произвести расчёт мощности для передатчиков ЗС и бортового ретранслятора. Так как мощности передатчиков ЦС и ИСЗ нам известны, приведем расчет мощности для удаленной станции, исходя из условий минимизации мощности передатчика удалённой станции.
Расчёт мощности передатчика земной станции выполняется по формуле из /6/:
(2.8)
где - затухание на трассе вверх, дБ;
- дополнительное затухание, дБ;
k = -228,6 дБ - постоянная Больцмана;
- суммарная шумовая температура борта, дБ;
- шумовая полоса ЗС, дБ;
- коэффициент усиления на передачу ЗС, дБ;
- коэффициент усиления на прием спутника, дБ;
- затухание в ВЧ-части земной, станции на передачу, дБ;
- затухание в ВЧ-части спутника на прием, дБ;
а = 7 дБ - коэффициент запаса;
(Рс/Рш) - сигнал/шум