Расчет спутникового канала Алматы-Атырау (стр. 1 из 3)
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, дБна прием, дБ | 40 39 |   |
| Затухание в ВЧ-части:на передачу, дБна 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;
η - 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:
