Специальный выпуск "Спутниковая связь и вещание"-2014

Самая внутренняя изолиния соответ- ствует минимальной площади зоны для угла места не менее 38 град. и включает 100% территории России. Зеленая кривая показывает трассу движения КА по орбите “Тундра”. Выполнение подробных оценок для анализа результатов выполнялось с использованием геоинформацион- ной системы MAPINFO. Более наглядно изменение зоны радио- видимости может быть представлено в сферической проекции (рис. 3 и 4). Синим выделена гарантированная зона для угла места 38 град., а также показаны изменения границ в момент начала сеанса связи (начало рабочего участка) и в апогее. Площадь и границы гарантирован- ной зоны формируются пересече- нием зон радиовидимости в момент начала/конца рабочего участка и мгновенной зоны в момент прохож- дения КА апогея орбиты. Следова- тельно, зона гарантированной до- ступности слегка сплюснута в на- правлении север-юг. Аналогичные вычисления можно провести для любого наперед задан- ного угла видимости рабочего КА. На рис. 5 показан набор зон гаран- тированной радиовидимости для углов места 38 ,45, 55 и 65 град. Например, при движении КА по ра- бочему участку траектории бортовая антенна с лучом, имеющим раскрыв 11 град. по уровню 3 дБ, будет пол- ностью закрывать всю территорию РФ как в момент начала сеанса, так и тем более в момент прохождения космическим аппаратом положения апогея. При этом энергетика радио- линии будет изменяться вдоль гра- ницы гарантированной рабочей зоны, но это изменение будет заве- домо менее 3 дБ. Однако очевидно, что усиление такой антенны не поз- волит достичь приемлемого энерге- тического потенциала радиолинии (на границе гарантированной зоны усиление не более 23 дБ). Не вдава- ясь в подробности энергетического расчета, можно утверждать, что усиление антенны следует увели- чить минимум на два порядка, то есть на 20 дБ. Достичь этого резуль- тата возможно только с использова- нием бортовой многолучевой ан- тенны, лучи которой сконцентриро- ваны в телесном угле 11 град. М ноголучевая рабочая зона Например, чтобы заполнить сектор обзора 11 град. при условии распо- ложения лучей по правилам форми- рования гексагональной сетки, пона- добится 19 лучей шириной 3 град., 37 лучей шириной 2 град. и 61 луч шириной 1,5 град. В момент начала сеанса связи с КА укладка лучей многолучевой антенны (МЛА) обес- печит пересечение линий равного коэффициента направленного дей- ствия (КНД) для всех соседних лучей в одной точке и плотное за- полнение зоны обзора. Крайние лучи будут пересекаться с линией визирования угла места 38 град. Влияние суточного вращения Земли приведет к тому, что лучи будут “ползать” в пределах гарантирован- ной рабочей зоны при движении спутника на рабочем участке трассы. Для наглядности на рис. 6 показано изменение положение мгновенной рабочей зоны одного луча, вызван- ное движением спутника по орбите. Для многолучевой антенны этот про- цесс иллюстрируется на рис. 7, где показано положение лучей бортовой МЛА с шириной луча 1,5 град. от- носительно территории РФ для мо- мента начала, середины и окончания рабочего участка орбиты (61 луч, территория России выделена крас- ным). Крестиком в сером круге по- мечены лучи, не освещающие терри- торию РФ в течение всего рабочего сеанса. Из 61 всего 30 лучей покры- вают территорию РФ, и только 6 лучей будут работать постоянно на протяжении всего рабочего сеанса. Поскольку длительность рабочего участка составляет 8 ч, Земля за это время повернется на угол 120 град. Это означает, что за время длитель- ности рабочего участка земные або- ненты могут несколько раз перехо- дить из луча в луч. В момент начала сеанса связи с вновь пришедшим кос- мическим аппаратом также будет на- блюдаться скачок, связанный с пере- ключением абонентов на новый луч нового космического аппарата. Учи- тывая, что лучи должны быть развя- заны по частоте, поляризации и про- странству, это создает проблему под- держания связи при переходе або- нента из луча в луч. Для реализации бортовой много- лучевой антенны абонентского диа- пазона можно рассматривать разра- ботанную в ОАО “ИСС им. М.Ф. Решетнева" [11] параболическую антенну зонтичного типа с размером раскрыва 6–18 м (рис. 8). 48 И ллюстрация изменения активности лучей в процессе движения КА по орбите "Тундра" Рис. 7