Вопросы для самопроверки
1. Поясните структурную схему супергетеродинного приемника. 2. Объясните назначение отдельных элементов супергетеродинного приемника. 3. Поясните особенности приемников ЧМ сигналов. 4. Объясните структурную схему оптического приемника. Начало
8. Спутниковые системы связи Вопросы, подлежащие изучению
1. Основные энергетические соотношения на интервале радиосвязи ([2], стр. 45-46). 2. Организация спутниковых систем связи. Виды орбит ([1], стр. 184-189). 3. Особенности передачи сигналов по спутниковым системам связи ([1], стр. 189-193). 4. Многостанционный доступ в спутниковых системах связи ([1], стр. 215-222). 5. Организация телевизионного вещания через системы спутниковой связи ([1], стр. 227-229).
Пояснения к изучаемым вопросам
Прежде чем изучать спутниковые системы связи целесообразно познакомиться с обобщенным выражением для энергетического расчета беспроводных линии связи.
Рис. 4
На рис.4 показана упрощенная структурная схема беспроводного интервала, состоящая из передатчика, приемника, антенн и тракта распространения электромагнитной энергии. Очевидно, что работоспособность такой системы зависит от уровня сигнала на входе приемника (Рпр). Если предположить, что электромагнитная энергия распространяется в свободном пространстве (отсутствуют препятствия, атмосфера, помехи), то при известных значениях величин, обозначенных на рис. 4 рассчитать мощность сигнала на входе приемника достаточно просто по формуле
Совершенно
ясно, что если система радиосвязи будет
работать в реальном пространстве,
мощность сигнала на входе приемника
будет другой. Для учета влияния реального
пространства вводится понятие множителя
ослабления (V)
Эти выражения справедливы для любой беспроводной системы связи. Отличие заключается в значениях и характере поведения величин множителя ослабления. Наиболее близки к условиям свободного пространства - интервалы спутниковых линии связи. Спутниковые линии связи работают в 9 - 11 диапазонах частот и, в перспективе, в оптических диапазонах. В этих системах сигнал с земной станции посылается на спутник, содержащий приемопередающую аппаратуру, там усиливается, обрабатывается и посылается обратно на Землю, обеспечивая связь на большие расстояния и перекрывая большие площади. Существует множество разнообразных спутниковых систем, как коммерческого, так и специального назначения. Спутники движутся по эллиптическим или круговым орбитам, согласно законам Кеплера, которые сформулированы еще в начале 17 века. Особый интерес представляет круговая орбита, расположенная в плоскости экватора Земли. При расстоянии до орбиты порядка 36000 километров и движении спутника в сторону вращения Земли, спутник будет неподвижным относительно земного наблюдателя. Такая орбита называется геостационарной (рис. 5) и позволяет осуществлять связь при помощи неподвижных антенн. Недостатками геостационарной орбиты является ее уникальность и невозможность обеспечения связи для высокоширотных областей Земли. Геостационарная орбита является основной для спутникового телевизионного вещания, том числе, и для приема сигналов на индивидуальные устройства. В Интернете, по адресу www.stelco.cz/sat/dig_load.htm, находится компьютерная программа SMWLink для расчета основных параметров индивидуальной телевизионной спутниковой установки. Ввиду уникальности орбиты она распределена между государствами. Россия обладает несколькими участками орбиты, на которых расположены спутники типа Горизонт, Галс и пр.
Рис. 5
При движении спутника по другим орбитам он будет перемещаться относительно земного наблюдателя. Следовательно, для связи нужно иметь следящие антенны и группировки спутников, следующих друг за другом для непрерывной связи. По такому принципу работают несколько глобальных систем для передачи телефонных сообщений. Наиболее известные из них - международные проекты Iridium и Global Star, в которых Россия принимает участие.
Рис. 6
На рис 6 показана группировка системы Global Star, состоящая из 48 спутников, расположенных на 6 орбитах и общий вид пользовательского терминала.. Такая система обеспечивает абонентов телефонной связью почти на всей территории Земли.
Рис. 7
Пример конструкции спутника связи показан на рис. 7. Он состоит из центрального блока, содержащего все оборудование и антенны, и панелей солнечных батарей, обеспечивающих питание всех узлов спутника. Для возможности работы нескольких систем связи через один спутник применяются многостанционный доступ. Принципы организации многостанционного доступа напоминают принципы уплотнения каналов и могут быть с частотным разделением систем, с временным разделением или с разделением по форме сигнала. Телевизионное вещание через спутники может быть двух типов. Во-первых, посредством распределительных систем, когда прием ведется на коллективное оборудование и , дальше, сигналы ретранслируются при помощи телецентров или передают-ся по кабельным или беспроводным коммуникациям. Во-вторых, можно обеспечить непосредственный прием на индивидуальные приемные устройства. Необходимо отметить важное обстоятельство. В последние годы передача со спутников все чаще идет в цифровом стандарте, сигналами, сжатыми по системе MPEG-2. При этом в полосе частот 27.5 МГц могут передаваться до 12 телевизионных программ. Число аналоговых спутниковых каналов неуклонно сокращается, что заставляет реконструировать существующие наземные коммуникации.