8 Лекция № 8. Современное состояние и перспективы развития систем связи космического базирования

Общие рекомендации по направлениям развития систем коммуникаций сводятся к первоочередным задачам по областям: науки, обороны, экономики и социологии.

Радиосистемы различного назначения настолько прочно вошли в нашу жизнь, что мы уже не представляем себе возможности существования без них. Достаточно назвать радиовещание, радиосвязь и телевидение [9, 10].

8.1 Влияние среды на распространение радиоволн

При прохождении через атмосферу скорость распространения радио­волн отличается от скорости света в вакууме, поэтому в вычисленные значения псевдодальностей необходимо ввести поправку.

Принято значе­ние этой поправки разбивать на три части, одна из которых относится к свободному пространству между спутником и ионосферой, вторая – к ионосфере, а также к радиационным поясам, содержащим электрически заряженные частицы и третья – к нижней (до 10 км) части атмосферы - тропосфере.

Радиосигнал, распространяющийся от навигационного космического аппарата (НКА) до потребителя, проходит три различные среды, влияющие на поглощение энергии навигационного сигнала, его скорость и траекторию.

Расчёт амплитудных и траекторных характеристик радиоволны, распространяющейся в какой-либо среде, производится на основе решения уравнений Максвелла (уравнения поля) и уравнений среды, в которой происходят электромагнитные процессы. Характеристиками среды являются величины: _а=₀, _а=₀ и , где  - проводимость среды,  и  - относительная диэлектрическая и магнитная проницаемость среды. Эти величины с нулевым индексом относятся к вакууму или так называемому свободному пространству и имеют значения:

= 8,854 ·10^–12 , Ф/м, m₀ = 4p ×10^-7 = 1,256 ·10^–6 , Гн/м.

Для вакуума  =  = 1, для любых иных сред   1,  1. В общем случае ,  и  могут быть функциями времени и координат, особенно это относится к величинам  и  для реальной земной поверхности и атмосферы, свойства которых неоднородны и непостоянны во времени.

8.2 Распространение радиоволн в свободном пространстве

Свободным пространством называют среду, параметры которой не влияют на распространение радиоволн, то есть  = 0, диэлектрическая проницаемость  = ₀, магнитная проницаемость  = ₀. Близка по характеристикам к свободному пространству область распространения радиоволн на большом удалении от земной поверхности. С удалением от излучателя поток мощности электромагнитной волны уменьшается за счёт пространственного расширения пронизываемой сигналом площади сферы L₀ и за счёт поглощающих свойств самой среды распространения L_i [11].

Затухание в свободном пространстве между изотропными антеннами равно:

В децибелах значение L₀ определяется по формуле:

L₀, дБ = 92.4 + 20 lg f (ГГц)+ 20 lg d(км).

Величину L₀ также называют коэффициентом поглощения мощности радиоволны в свободном пространстве.