Расчет спутникового канала Алматы-Атырау (sputnik)

Посмотреть архив целиком

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 дБ∙Вт, 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 ξ - широта наземной станции,

β- 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, λ= 0,0509 м) будет равно:

а на пути распространения спутник - Земля (f = 3660 МГц, λ = 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