Спутниковые и радиорелейные системы передачи

L_доп = L_А + L_П + L_Р, (2.28)

 

L_доп = 0,8+0,9+0,2=1,9 дБ (1,55 раз).

 

4. Суммарная шумовая температура приемного тракта

 

, (2.29)

где Т_А – шумовая температура приемной антенны;

 

Т₀»290 К;

 

Т_Ш=(К_Ш-1)∙Т₀ – собственная шумовая температура приемника.

 

Т_Ш=(5-1)∙290=1160 К,

 

 К.

 

5. Коэффициент усиления антенны ЗС

 

, (2.30)

 

Где g – коэффициент использования поверхности антенны (0,6…0,8);

D_A – диаметр антенны ЗС.

 

.

 

6. Мощность передатчика КС

, (2.31)

 

где Df_ш. – шумовая полоса приемника;

b=1,2 дБ (1,32) – коэффициент запаса для линии «вниз».

 

Коэффициент усиления антенны  передатчика (КС) равен 30 дБ , КПД_АФТ для приемной ЗС и КС равен 0,9 дБ (1,23 раз) и 0,95 дБ (1,245 раз). Тогда подставив в формулу (2.31) данные, получим

 

 

7. Суммарная мощность шумов на входе приемника

 

P_ш=k∙T_Σ∙Δf_ш.    (2.32)

 

P_ш=(1,38∙10^-23)∙1401∙(33∙10⁶)=6,4∙10^-13 (-122 дБ).

 

2.2.2 Энергетический расчет линии «вверх»

Исходные данные: диапазон частот 14_↑/11_↓ ГГц.

Параметры передающей земной станции: координаты 65⁰ в. д. 45⁰ с. ш.; диаметр антенны 8 м; коэффициент шума приемника 7,5 дБ; эффективная полоса частот 72 МГц; КПД_{АФТ ЗС} 0,90; шумовая температура антенны 50 К.

Параметры передающей космической  станции: координата 101⁰ в. д.; коэффициент усиления антенны 35 дБ; КПД_{АФТ КС} 0,9.

 

1. Расстояние между передающей (ЗС) и приемной (КС) антеннами определяется по формуле (2.26)

Решение. β=52^о-101^о=-36^о, cos(ψ)=cos(45^о)∙cos(-36^о)=0,552.

Тогда км.

 

2. Ослабление сигнала рассчитывается по формуле (2.27).

,

 

.

 

3. Дополнительное ослабление на трассе рассчитывается по формуле (2.28).

 

L_ДОП=0,8+0,9+0,2=1,9 дБ(1,55 раз).

 

4. Суммарная шумовая температура приемного тракта рассчитывается по формуле (2.29).

 

_{ТШ=(7,5-1)∙290=1885 К,}

 

 К.

 

5. Коэффициент усиления антенны ЗС определяется по формуле (2.30).

 

.

 

6. Мощность передатчика ЗС

, (2.33)

 

где а=6 дБ (3,98) – коэффициент запаса для линии «вверх».

 

Коэффициент усиления антенны  приемника (КС) равен 35 дБ , КПД_АФТ для передающей ЗС и КС равен 0,9 дБ (1,23 раз) и 0,95 дБ (1,245 раз) соответственно. Тогда подставив в формулу (2.33) данные, получим

 

 

7. Суммарная мощность шумов на входе приемника определяется по формуле (2.32).

 

.

 

8. Диаграмма уровней мощности сигнала на участках «вниз»

Рисунок 2 – Диаграмма  уровней на участках «вверх» и  «вниз»

 

3. Задача №3

 

Рассчитать мешающее влияние  одной спутниковой системы на другую, сравнить степень влияния  с допустимым значением.

Для оценки мешающего влияния  использовать методику, согласно которой  относительное приращение эффективной  шумовой температуры приемного  тракта системы, подверженной влиянию, не должно превышать 6% значения шумовой  температуры при отсутствии влияния.

При расчетах полагать, что  антенна космической станции  проектируемой системы имеет  широкий луч; коэффициент передачи спутниковой линии γ=-15 дБ(0,032).

 

Т а б л и ц а 7 – Параметры используемых земных станций

Система	B
Координаты	52° в.д. 47° с.ш.
Диапазон f, ГГц	14/11
Диаметр антенны DA, м	10
Эффективная полоса частот Dfш, МГц	33
Спектральная плотность  мощности S, дБВт/Гц	-33
Отношение сигнал/шум Рс/Рш, дБ	16,5
КПД АФТ	0,90

 

Т а б л и ц а 8 – Параметры бортового ретранслятора одинаковы для приема и передачи

Система		B	D
Координаты
Диапазон f, ГГц			14/11
Коэффициент усиления антенны  G, дБ	Прием	35	30
	Передача	30	27
Спектральная плотность  мощности S, дБВт/Гц		-53	-51
Коэффициент шума приемника  КШ		7,5	5
Шумовая температура антенны  ТА, К		50	60
КПД АФТ		0,90	0,85
Шумовая температура СЛ ТΣЛ, К		95	100

 

Т а б л и ц а 9 – Параметры приемных ЗС

Система	D
Координаты	52° в.д. 47° с.ш.
Диапазон f, ГГц	14/11
Диаметр антенны DA, м	10
Эффективная полоса частот Dfш, МГц	33
Коэффициент шума приемника КШ	5
Шумовая температура антенны  ТА, К	80
КПД АФТ	0,90

 

Для определения необходимости  координации с какой-либо системой проводится упрощенная оценка возможных  взаимных помех между системами, заключающаяся в расчете кажущегося увеличения эквивалентной шумовой  температуры спутниковой линии, вызванного помехами, и последующем  сравнении полученного значения, выраженного в процентах, с пороговым  значением, определенным Регламентом  радиосвязи. Важно отметить, что  анализируются помехи в обоих  направлениях, т.е. помехи как создаваемые заявляемой системой, так и испытываемые ею. Превышения порогового значения приращения эквивалентной шумовой температуры линии в любой из анализируемых систем достаточно для заключения о необходимости координации.

При расчетах приращения эквивалентной  шумовой температуры линии необходимо рассмотреть два возможных случая:

1. обе системы совместно используют одну или несколько полос частот, причем направления передачи в совпадающих полосах в обеих системах совпадают;
2. обе системы совместно используют одну или несколько полос частот, причем передача в совпадающих полосах ведется в системах в противоположных направлениях (реверсное использование частот).

 

Исходные данные: система В влияет на систему D (В→D), частотный диапазон 14_↑/11_↓ ГГц.

Параметры земной станции В (передача): координаты 52° в.д., 47° с.ш.; диаметр антенны 10 м; спектральная плотность мощности –33 дБВт/Гц.

Параметры земной станции D (прием): координаты 52° в.д., 47° с.ш.; диаметр антенны 10 м.

Параметры космической станции В: координата 101° в.д.; коэффициент усиления антенны 30 дБ; спектральная плотность мощности –53 дБВт/Гц.

Параметры космической станции D: координата 85° в.д.; коэффициент усиления антенны 30 дБ; спектральная плотность мощности –51 дБВт/Гц.

 

2. Расстояние между земной и космической станциями определяется по формуле (2.26).

Наклонная дальность между  ЗC_B → КС_B

.

Наклонная дальность между  ЗC_B → КС_D

.

Наклонная дальность между  КС_D → ЗС_D

.

Наклонная дальность между  КС_B → ЗС_D

.

 

Рисунок 3 – Пояснение  взаимодействия двух спутниковых систем

 

3. Топоцентрический угловой разнос между двумя КС в точке расположения ЗС

, (2.34)

где θ_g=β₁–β₂– геоцентрический угловой разнос между спутниками, равный разнице долгот КС_B и КС_D.

 

Пример. Топоцентрический угловой разнос между двумя геостационарными спутниками θ_д = 16^о – угол между спутниками, где

 

Топоцентрический угловой разнос между двумя КС в точке расположения ПЗС D

 

 

4. Коэффициент усиления антенны земной станции в заданном направлении

Для антенн больших размеров при D/λ≥100 (максимальное усиление G≥48 дБ):

 

G(φ)=32-25lg(φ), (2.35, а)

 

где – угол между осью антенны и заданным направлением, град.

 

Для ПдЗС B параметр , угол φ – угол между направлением на КС B и КС D, т.е φ=θ_tB, тогда коэффициент усиления G_B(φ)=32-25lg(16)=2 дБ.

Для ПЗС D параметр , угол φ – угол между направлением на КС D и КС B, т.е φ=θ_tD, тогда коэффициент усиления G_D(φ)=32-25lg(16)=2 дБ.

 

5. Увеличение шумовой температуры на выходе приемной антенны системы, подверженной влиянию

 

ΔT=S+G(φ)+G_KC+228,6-L₀, (2.36)

 

где S – спектральная плотность мощности, подводимая к передающей антенне мешающей станции;

G(φ) – коэффициент усиления антенны ЗС в заданном направлении;

G_KC – коэффициент усиления антенны космической станции;

L₀ – ослабление сигнала на пути распространения (см. формулу 2.9).

 

Для определения увеличение шумовой температуры на выходе приемной антенны КС D: спектральная плотность мощности мешающей ПдЗС B равна –51 дБВт/Гц; коэффициент усиления антенны ПдЗС B в направлении на КС D равен 24 дБ; коэффициент усиления КС D равен 30 дБ:

 

L_0↑=20[lg(f_↑)+lg(d_2↑)]+32,45

 

L_0↑=20[lg(14∙10³)+lg(38873)]+32,45=207 дБ,

 

ΔT_КС=-51+2+30+228,6-207=23 дБК (199 К).

 

Для определения увеличение шумовой температуры на выходе приемной антенны ЗС B: спектральная плотность мощности мешающей КС B равна –53 дБВт/Гц; коэффициент усиления антенны КС B равен 30 дБ; коэффициент усиления ПЗС D в направлении на мешающую КС B равен 24 дБ:

 

L_0↓=20[lg(f_↓)+lg(d_1↓)]+32,45

 

L_0↑=20[lg(11∙10³)+lg(39726)]+32,45=205 дБ,

 

ΔT_ЗС=-53+2+30+228,6-205=2 дБК (1,6 К).

 

6. Приращение эквивалентной шумовой температуры линии

 

ΔT_Л=ΔT_ЗС +γΔT_КС,    (2.37)

 

где γ – коэффициент  передачи (в разах) спутниковой линии  между выходом передающей антенны  КС и входом приемной антенны ЗС системы, подверженной влиянию;

ΔT_ЗС, ΔT_КС – приращение шумовой температуры (в Кельвинах) соответственно ЗС и КС системы, подверженной влиянию.

 

ΔT_Л=1,6+0,032∙199=8 К.

7. Относительное приращение эффективной шумовой температуры приемного тракта системы, подверженной влиянию