Спутниковые системы связи на низко и средне высотных орбитах

В современных системах спутниковой связи широко используются спутники на невысоких около­земных орбитах, которые имеют определённые преимущества:

- Небольшие расстояния от Земли до спутников, на­ходящихся на невысоких орбитах, приводят к меньшим потерям сиг­нала и меньшему времени его запаздывания.

- Спутники на таких орбитах позволяют охватить и приполярные районы.

Особенностью использования таких спутников является то, что спутник, находящийся на низкой орбите, попадает в зону прямой видимости абонента лишь на 8-12 минут. Значит, для обеспечения непрерывной связи любого абонента потребуется много ИСЗ, которые последовательно (при помощи шлюзовых станций или межспутниковой связи) должны обеспечивать непрерывную связь.

Многие низкоорбитальные группировки различных космиче­ских систем связи находятся в диапазоне от 700 до 1500 км. Это обусловлено следующими факторами:

- На орбитах, высота которых не превышает 700 км, плотность ат­мосферы достаточно высока, что вызывает уменьшение эксцентриси­тета и постепенное уменьшение высоты апогея, что приводит к по­вышенному расходу топлива и увеличению частоты маневров для поддержания заданной орбиты.

- На высотах выше 1500 к м располага­ется первый радиационный пояс, в котором невозможна работа элек­тронной бортовой аппаратуры.

- Средневысотные орбиты (5000...15 ООО км) находятся между пер­вым и вторым радиационным поясом. В системах, использующих рас­положенные на таких орбитах ИСЗ, задержка распространения сигна­лов через спутник-ретранслятор составляет примерно 130 мс, что практически неуловимо для человеческого уха и, следовательно, по­зволяет использовать такие ИСЗ для радиотелефонной связи.

Для изучения особенностей работы низкоорбитальных спутнико­вых систем рассмотрим схему прохождения в ней сигналов (рис. 13.9). В этом случае на каждой ЗС должны быть установлены две антенны (А1 и А₂), которые могут осуществлять передачу и прием сигналов с помощью одного из спутников, находящегося в зоне взаимной связи. На рис. 13.9 показаны ИСЗ, движущиеся по часовой стрелке по одной низкой орбите, часть которой показана в виде дуги mn. Анализируе­мая система спутниковой связи работает следующим образом. Сиг­нал от 3C1 через антенну А, поступает на ИС3₄ и ретранслируется через ИС3₃ и ИС3₂ к приемной антенне А₂ ЗС₂. Таким образом, в этом случае для ретрансляции сигнала используется сегмент орбиты, со­держащей ИС3₄ - ИС3₂. При выходе ИС3₄ из зоны, лежащей левее линии горизонта аа', передача и прием сигнала будут вестись через сегмент орбиты, содержащий ИС3₅ - ИС3₃. Затем передача и прием сигналов будут осуществляться сегментом орбиты, состоящим из спутников ИС3₆ - ИС3₄ и т. д.

Использование ИСЗ, движущихся по орбите с малой высотой, уп­рощает аппаратуру ЗС, так как при этом возможно снижение усиления

земных антенн, мощности передатчиков и работа с приемниками, имеющими несколько большую эквивалентную шумовую температуру, чем в случае геостационарных спутников. Однако в этом случае ус­ложняется система управления движением большого числа ИСЗ по орбите.

Низкоорбитальные спутниковые системы связи нашли применение:

- как средства подвижной радиосвязи в дополнение наземных сотовых радиосетей,

- в качестве фиксированной радиосвязи в удаленных и труднодоступных районах.

- для передачи данных по типу электронной почты;

- для обмена деловой информацией;

- для персонального радиовызова;

- для определения местонахождения и передачи информации о ме­стонахождении подвижных объектов;

- для экономического, промышленного и научного мониторинга зем­ной поверхности.

Другой вариант использования для ретрансляции сигналов не­скольких низкоорбитальных и геостационарного ИСЗ приведен на рис. 13.10. В этом случае с одного из груп­пы спутников, движущихся по одной орбите, например ИС3₄, сигнал, излучаемый А1 станции а, ретранслируется к геостационарному спут­нику ИСЗ_Г, а затем принимается антенной А_г станции b. При выходе ИС3₄ из области, лежащей левее линии горизонта аа', непрерывная связь станции а с ИСЗ_Г будет осуществляться через антенну А₁ и ИС3₅, затем через Л, и ИС3₆ и так далее. На станции b в этом случае достаточно будет иметь лишь одну антенну, направленную на ИСЗ_Г.

Контрольные вопросы

1 Перечислить преимущества систем спутниковой связи использующих невысокие около­земные орбиты

2 В чём состоит особенность использования спутников связи на низких орбитах