Особенности спутниковой связи

Широкое применение находят радиолинии большой протяженности, на которых обмен информацией между оконечными пунктами ведется с помощью ретрансляционной станции, установленной на ИСЗ. Работа идет по схеме Земля - ИСЗ - Земля (рисунок 1). Условия работы спутниковых линий имеют ряд особенностей, которые необходимо учитывать при изучении процессов распространения радиоволн.

Рисунок 1. Структура спутниковой радиолинии

Оптимальные высоты полета связных ИСЗ лежат в пределах 10000...40000 км над поверхностью Земли. Такое расположение бортовых ретрансляторов приводит к необходимости использовать на спутниковых линиях волны с частотами выше 100 МГц (λ < 3 м), не отражающиеся от ионосферы.

Большинство спутниковых линий связи работают в полосах 6/4 и 8/7 ГГц (числитель соответствует полосе частот на участке линии Земля - ИСЗ, знаменатель - ИСЗ - Земля). В более высоких частотных диапазонах выделены полосы 14/12 и 30/20 ГГц.

Основные явления, сопровождающие распространение радиоволн таких частот, сводятся к затуханию в атмосферных газах и осадках, изменению поляризации волн за счет эффекта Фарадея и осадков, случайным флуктуациям амплитуды и фазы принимаемого поля, вариациям углов прихода, ограничению полосы частот, передаваемой без искажений.

При движении ИСЗ по любой орбите, кроме геостационарной (экваториальная круговая орбита с высотой Н_с = 35860 км), происходит перемещение ИСЗ относительно земных пунктов передачи и приема. При этом изменяются угол возвышения траектории распространения волны относительно линии горизонта и длина пути, проходимого волной в атмосфере. При малых углах возвышения условия распространения значительно ухудшаются. Поэтому спутниковые линии связи работают только при углах ∆ ≥ 5°. При проектировании таких линий должны учитываться изменяющиеся условия распространения при перемещении спутника в секторе углов возвышения от 5 до 90°. Перемещение спутника относительно наземной станции обусловливают прием, сопровождающийся эффектом Доплера. Доплеровское смещение частоты является причиной искажения спектра сигнала.