Принцип дії прийомної антени (стр. 5 из 6)

(2.11)

Тоді

2.3 Розрахунок діаграми спрямованості

Знайдемо розподіл поля в розкриві| параболоїда, для цього скористаємося наступною формулою

Отримані дані занесемо в таблицю 1.3

Таблиця 1.3

φ	sin(φ)	cos(φ)			F			F(R)	F1(R)	F2(R)
0	0	1	0.54	1	1	0	0	1	1	1
5,3	0.092	0.996	0.541	0.998	0.99	0.05	0.093	0.988	0.994	0.988
10,6	0.545	0.991	0.961	0.1	0.186	0.977
0.184	0.983	0.551	0.981	0.151	0.279	0.953	0.947	0.954
15,9	0.559	0.966	0.914	0.202	0.374	0.905
0.274	0.962	0.57	0.947	0.254	0.471	0.897	0.85	0.899
21,2	0.584	0.925	0.853	0.308	0.57	0.781
0.362	0.932	0.601	0.899	0.362	0.671	0.825	0.696	0.824
26,5	0.621	0.869	0.782	0.419	0.776	0.594
0.446	0.895	0.646	0.837	0.477	0.884	0.741	0.472	0.734
31,8	0.674	0.801	0.705	0.538	0.997	0.329
0.527	0.85	0.652	0.633
37,1	0.798	0.625
0.603	0.562	0.529
42,4	0.738	0.547
0.674	0.475	0.432
47,7	0.74	0.673	0.473	0.396	0.357
	0.799	0.602	0.405	0.325	0.325

По знайденому розподілу поля на розкриві| обчислюється діаграма спрямованості дзеркальної антени . Картина розподілу поля на розкриві| дзеркала може бути апроксимована за допомогою співвідношення:

(2.13)

де a - рівномірна частина розподілу поля;

- нерівномірна частина розподілу поля;

n=1,2,3|

Набутих значень (при n=1| і n=2|) внесені до таблиці (1.3)

Як видно з таблиці 1.3, точніша апроксимація розподілу поля на розкриві| дзеркала при n=2|.

Вираз для нормованої діаграми спрямованості антени матиме вид|:

,(2.14)

Де

,(2.15)

- функція Бесселя n-го порядку,

(2.16)

n – показник ступеня виразу, що апроксимує поле на розкриві. (n=2)

Результати розрахунку діаграми спрямованості представимо

Розрахунок коефіцієнта підсилення G антени

Розрахунок G антени вестимемо по наступній формулі

,(2.17)

де n – коефіцієнт використання площі розкрива дзеркала, цілком визначається характером розподілу поля в розкриві.

S – геометрична площа розкрива|;

- коефіцієнт корисної дії параболічної антени (приймемо)

Коефіцієнт направленої дії (посилення), визначений по формулі (2.18) не враховує втрат енергії на розсіювання.

а(2.18)

Зростання шумів із-за випадання опадів і поглинання в атмосфері

В умовах ясного неба єдиною причиною ослаблення сигналу на лінії зв'язку між супутником і земною станцією залишається поглинання сигналу в атмосфері (Аatm) киснем і парами води. В умовах дощу ослаблення сигналу визначатиметься поєднанням двох факторів – поглинанням газами атмосфери Аatm і загасанням в дощі Аrain (вираженому в децибелах). Загальним наслідком цього з'являється зростання еквівалентної шумової температури антени Та при роботі на частотах вище 8 Ггц. Для S- і C- діапазонів при розрахунках немає необхідності враховувати дані фактори, оскільки їх вплив суттєвий зростає, особливо зважаючи на низьких значень шумової температури приймальних систем, що набувають в даний час. Навіть за умови ясного неба до еквівалентної шумової температури антени. Та слід додати поправку на збільшення температури із-за поглинання в атмосфері.

Тclear sky = (1 – 10 - 0,1Aatm) Тm + 10 - 0,1Aatm tg , (2.19)

Тrain = (1 – 10 - 0,1(Aatm + Amin)) Тm + 10 - 0,1(Aatm + Amin) tg (2.21)

де Тm – фізична температура середовища (260 (До) для умов дощивши, 280 (До) для ясного неба або хмарності);

Тg - космічна, або галактична шумова температура (номінальне значення 2,7 (До) на частотах 4 Ггц);

Аatm – ослаблення сигналу із-за поглинання очима атмосфери, дБ;

Аraіn – загасення сигналу в осіданнях для заданого відсотка часу, дБ.

Додавання Тclear sky, або Тrain до еквівалентної шумової температури антени ТА дасть в результаті приведену величину загальної шумової температури приймальної системи Тsys, яка враховує ослаблення сигналу газами атмосфери і (або) осіданнями.

Для підрахунку зростання шумів відповідно до заданої величиною завмирань сигналу в дощі, вираженої як відношення потужності в децибелах, слід скористатися наступною формулою:

Зростання шумів (із-за дощу)

- 10 log

(2.22)

де - TSYSrain – шумова температура приймальної системи в умовах дощу для певного відсотка пори середнього року, До;

TSYS clear sky – шумова температура приймальної системи, розрахована для умов ясного

Відношення що несе / шум

Для діапазонів частот Ku і Ka відношення що несе/шум (C/N) на вході приймальної системи визначається таким чином:

(2.23)

де EIRP – ефективна ізотропно-випромінювана потужність з супутника у напрямі місця розташування приймальної системи, дБВт;

LFS – втрати при розповсюдженні сигналу у вільному просторі ділянці від Землі до супутника зв'язку, дБ;

G/Tusable – мінімально знижена величина коефіцієнта добротності приймальної системи, дБ / До;

Dо – постійна Больцмана (1,38 х 10-23 Дж / До);

Aatm – ослаблення сигналу за рахунок поглинання в атмосфері, дБ;

Arain – затухання сигналу в осіданнях для заданого відсоткового відношення часу, дБ.

З приведених виразів можна вивести вираження для G/T, не враховуючи ослаблення сигналу за рахунок поглинання, а в атмосфері і не враховуючи затухання сигналу в осіданнях для заданого відсоткового співвідношення.

G / T = C / N – EIRP (ЕІЇМ) + BC + NB + Lfs(2.24)

де BC = 10 log (постійна Больцмана) = - 228,6 дБДж / До

G/T = 11 – 49 – 228,6 + 74,698 + 206,75 = 14,848 дБ

Розповсюдження УКХ на лінії Земля Космос здійснюється через тропосферу і іоносферу Землі і супроводжується ослабленням радіохвиль. Ослаблення обумовлене трьома причинами: поглинанням радіохвиль водяними парами і газами, поглинанням і розсіянням різними гидрометеоутвореннями| (дощ, сніг, хмари, туман і тому подібне) і поглинанням радіохвиль в іоносфері.

Спочатку розрахуємо прийняту потужність без урахування впливу атмосфери, а потім знайдемо загасання в атмосфері. Визначимо прийняту потужність по формулі

– коефіцієнт підсилення супутникової антени.

– відстань до супутника.

Множник ослаблення в загальному вигляді може бути записаний таким чи Гд -показник ослаблення на ділянці радіолінії з гідрометеоутвореннями;

,(2.26)

де F0 – коефіцієнт загасення

Га - повний показник ослаблення на ділянці радіолінії в “чистій” атмосфері;

2.4 Розрахунок прийнятої потужності

Прийнята потужність з урахуванням впливу атмосфери

(2.27)

Поглинання сигналу в амосфері = 0,14 дБ

Загасення сигналу в опадах = 0,9 дБ

Збільшення шумів із-за дощу = 1,13 дБ

Зниження ефективністі лінії зв’язку до низу = 2,04 дБ

де J

(

sin

) – циліндрова функція Бесселя першого роду;