Принципы ориентации спутниковых систем связи

Структурная схема многофункциональной системы спутниковой связи. Спутниковые системы с пассивной ретрансляцией. Спутниковые системы с активной ретрансляцией.
 
Занятие 20
Структурная схема многофункциональной системы спутниковой связи

 
Спутниковые системы с пассивной ретрансляцией
 
При пассивной ретрансляции бортовой ретранслятор представляет собой надувную металлизированную сферу, от которой сигнал наземной станции отражается и поступает к приемной антенне корреспондента. Отсутствие бортовой аппаратуры существенно уменьшает стоимость линии связи, однако к наземной станции приходит только слабый отраженный сигнал.
 
Опыт эксплуатации пассивных спутников-ретрансляторов выявил основные недостатки систем связи, в которых они используются:
  • низкая эффективность вследствие слишком большого затухания сигнала
  • мощность передающих станций должна быть достаточно большой (до 10 МВт), а чувствительности приемных наземных устройств очень высокой
  • сложность и высокая стоимость приемопередающей аппаратуры и, следовательно, системы космической связи в целом
  • малая мощность отраженного сигнала приводит к низкому качеству связи из-за большого влияния шумов и помех
  • большая сложность создания системы с ограниченной зоной покрытия
 
Все это заставило отказаться от создания систем регулярной связи на основе пассивных ретрансляторов.
 
Спутниковые системы с активной ретрансляцией. 
При активной ретрансляции на борту спутника устанавливают приемопередающую ретрансляционную станцию, обеспечивающую требуемый уровень сигнала. При мощности бортового ретранслятора 10 Вт обеспечивается прием в полосе пропускания наземного приемника 20 МГц. Такая полоса достаточна для передачи сигналов многоканальной телефонии или телевидения. Таким образом, для магистральной телефонной связи и сети телевизионного вещания пригодны только активные спутники-ретрансляторы.
 
При выборе типа орбиты для спутниковой системы связи необходимо, чтобы находящийся на этой орбите ИСЗ обеспечивал облучение необходимой зоны в течение всего сеанса связи. При этом желательно, чтобы антенны приемных станций не имели сложных устройств непрерывного сопровождения спутника. Этим требованиям наиболее полно отвечает круговая геостационарная орбита, плоскость которой совпадает с плоскостью экватора, причем спутник движется в направлении движения Земли, и период его обращения составляет 24 часа.
 
Высота круговой орбиты должна составлять 35 786 км. Спутник на такой орбите неподвижен относительно земной поверхности. Излучение с такого геостационарного спутника покрывает более 30% поверхности Земли, а связь через спутник обеспечивается круглосуточно. Три стационарных спутника способны связать все континенты с ретрансляцией через один или два спутника.
 
Но в случае геостационарной орбиты плохо обслуживаются полярные области, расположенные выше 81,3° северной и южной широты, поскольку там ИСЗ виден под малыми углами возвышения. Это вызывает во время приема увеличение шумов и помехи.
 
Поэтому для организации связи в северных широтах спутники связи должны иметь наклонные плоскости орбиты - около 65° к плоскости экватора.
 
При выборе высоты полета спутника следует учитывать, что низкая орбита позволяет иметь на спутнике передатчик с низкой мощностью и малой массой, а также малогабаритные абонентские терминалы. Однако из-за экранирующего действия Земли невозможно организовывать длительные сеансы связи.