П.3 Расчет характеристик сеанса связи Земной станции и спутника-ретранслятора.

Рассмотрим сеанс связи неподвижной, в течении сеанса, Земной станции (ЗС) и спутника движущегося по круговой орбите с высотой h=2400 км. При этом будем полагать, что ЗС расположена на трассе полёта спутника. На рис.2 изображены геометрические характеристики сеанса связи ЗС со спутником.

Рис. 2 К определению геометрических параметров трассы

В=16 град – Минимальный угол места в сеансе связи; 

d – Максимальная дальность связи;

G – Геоцентрический угол;

Rз=6371 км – радиус Земли.

Рассчитаем максимальную длительность сеанса связи Δ T:

Она определяется временем пребывания ЗС в Зоне радио-видимости (ЗРВ) спутника.

 ,

где  и  моменты входа и выхода ЗС в ЗРВ спутника. При известной угловой скорости движения спутника  и геоцентрического угла G, длительность сеанса связи м.б. посчитана по следующей формуле:

                                                                                               (1)

Знак  в формуле (1) означает, что здесь пренебрегают вращением Земли. Такое рассмотрение допустимо тогда, когда h 5000 км.

Для определения , посчитаем  и G:

 (c),

 где  км³/с² - гравитационный параметр Земли;

Подставив полученные данные в формулу (1) получим: ∆T=22.5 мин.

Рассчитаем изменение дальности связи в течении сеанса:

Рассмотрим изменение дальности связи в течении сеанса:

Рис.3 Изменение дальности во время сеанса связи

Рис 4. Изменение геоцентрического угла в течении сеанса связи

Изменение радиальной скорости в течении сеанса связи:

Радиальная скорость – это текущая проекция вектора скорости на линию, соединяющую спутник и ЗС.

Рис 5. Изменение радиальной скорости в течение сеанса связи

Радиальная скорость движения приводит к доплеровскому смещению частоты, принимаемого сигнала относительно излучаемого.

,

где  – частота приемника;  - частота передатчика равная 17,8 ГГц;  – частота доплеровского смещения.

, где с – скорость света равная м/с.

Если изобразить доплеровское смещение, то получим:

Рассчитаем максимальную скорость программного углового сопровождения спутника антенной ЗС:

Изменение угла места в течении сеанса связи определяет закон углового сопровождения спутника антеннами ЗС.

Рис.6 Изменение угла места в течении сеанса связи

Скорость изменения угла места определяет скорость сопровождения спутника антеннами ЗС. Для этого достаточно взять производную уравнения (2).

Рис 7. Скорость изменения угла места в течении сеанса связи.

Из рис.7 видно, что максимальная скорость сопровождение спутника антенной ЗС равна 0,0028 рад/с.

П.4 Расчет характеристик передаваемого сообщения.

Рис.8

N – число канальных символов с учетом помехоустойчивости.

n=  – сообщений д.б. передано за сеанс связи;

 мин(исходя из ТЗ – 10%);

 мс – длительность кодового слова;

 мс - длительность канального символа;

 бит/с – канальная скорость (техническая);

 бит/с – скорость передачи информации.

Из ТЗ известно, что наш сигнал не имеет расширения по спектру, следовательно скорость модуляции совпадает с канальной скоростью.

П.5 Радиосигнал ИКМ-ФМ-2

Математическая модель нашего сигнала: ,

где ;

– девиация фазы;

 - круговая частота;

 - ИКМ сигнал, который представляет собой последовательность двоичных импульсов, является модулирующей функцией;

 - амплитуда сигнала. [5, 2 семестр, 9 лекция]

Рис.9 Временная диаграмма

Пользуясь формулами, которые были выведены в лекциях 2 семестра постоим энергетический спектр нашего радиосигнала:

 Дискретная часть спектра , где А0 – математическое ожидание ИКМ сигнала

Рис. 10 Энергетический спектр сигнала ИКМ-ФМ-2

Изобразим дискретную составляющую спектра отдельно для того, чтобы увидеть ее целиком.

Рис.11 Дискретная часть энергетического спектра сигнала ИКМ-ФМ-2

Энергетический спектр радиосигнала ИКМ-ФМ-2 является смешанным в том смысле, что он содержит как дискретную часть, представленную одной гармоникой на несущей частоте, так и непрерывную часть, определенную информационной последовательностью символов.

Расчет занимаемой излучаемым радиосигналом полосы частот и максимального относительного уровня внеполосного излучения:

Занимаемая полоса частот, определяется по доли мощности всей непрерывной части спектра, попадающей в эту полосу. На практике обычно считается достаточным попадание в 99%  ( ) всей мощности заключенной в непрерывной части спектра.

Записать это можно таким образом: [5, 2 семестр, 10 лекция]

,

где Гц,  при  , это 9 лепестков с каждой стороны.

Относительный уровень внеполосного излучения – это относительный уровень излучения на некоторой частоте  (р – расстройка относительно централи) за приедлами необходимой полосы т.е. этот параметр характеризует скорость убывания спектра за приделами необходимой полосы.

                     , [дБ]- уровень внеполосного излучения                  (3)

Исходя из этого , может быть дано другое определение занимаемой полосе, а именно можно считать, что это такая полоса, на границе которой обеспечивается заданный уровень внеполосного излучения.

Т.к в занимаемую полосу входит по 9 лепестков с каждой стороны, то максимум уровня внеполосного излучения будет приходиться на 9,5 лепесток. Следовательно можем посчитать частоту расстройки .

Найдем максимум внеполосного излучения по уравнению (3): дБ