С61 Спутниковые системы связи: Учебное пособие для вузов

Принципы построения спутниковых систем связи
11
Геостационарная орбита
Геостационарные спутники, или спутники на геостационарной ор-
бите (ГСО) располагаются на высоте примерно 36000 км и находятся
постоянно над определенной точкой земной поверхности. Этот эф-
фект неподвижности достигается за счет того, что ИСЗ движется по
орбите со скоростью вращения Земли и поэтому постоянно распола-
гается над одной и той же точкой ее поверхности, расположенной на
экваторе. Связь через такой спутник не имеет перерывов во време-
ни из-за взаимного перемещения спутника и терминала пользовате-
ля, как это имеет место при других видах орбиты. Система из трех
спутников на геостационарной орбите может обеспечить связь с тер-
миналами пользователя практически на всей территории видимой со
спутников земной поверхности.
Основными достоинствами систем связи с ИСЗ на геостационар-
ной орбите являются возможность непрерывной связи во всей глоба-
льной зоне обслуживания и практическое отсутствие на линии связи
доплеровского сдвига частоты.
Орбитальный ресурс геостационарных ИСЗ в настоящее время
достаточно высок, активный срок их существования составляет около
15 лет и теоретически может быть еще увеличен.
Спутники на геостационарных орбитах широко используются для
систем радио- и телевизионного вещания, поскольку для них задер-
жки сигнала в 270 мс при распространении существенно не сказыва-
ются на качестве приема сигналов. Суммарная задержка в системах
этого класса с учетом времени обработки и коммутации сигналов в
наземных сетях может достигать 350...400 мс, что затрудняет процесс
общения абонентов по телефону даже при современной продвинутой
технике подавления эха. При двойном скачке на спутниковой трассе
с ретрансляцией через наземную станцию-шлюз задержка становит-
ся недопустимой. Кроме того, геостационарные ИСЗ не обеспечивают
высококачественную связь в высокоширотных районах земного шара
и поэтому не гарантируют, в идеальном смысле, глобальное обслу-
живание.
Однако достоинства систем связи на базе геостационарных спут-
ников существенно перевешивают эти недостатки, поэтому большинс-
тво современных систем спутниковой связи используют именно такие
орбиты.
Средневысотные орбиты
Системы спутниковой связи со средневысотными ИСЗ, по сравне-
нию с геостационарными, находятся на меньшем расстоянии от Земли.

---

12
Р а з д е л 1
Они могут также обеспечить непрерывное во времени высококачест-
венное обслуживание абонентов за счет расширения сектора наведе-
ния антенн земных станций и увеличения числа ИСЗ, находящихся
одновременно в поле зрения наземного абонента. Благодаря уменьше-
нию расстояния до ИСЗ может быть снижен энергетический ресурс ра-
диолинии, необходимый для компенсации потерь на распространение.
Одним из ограничителей применения негеостационарной орбита-
льной группировки является наличие радиационных поясов Ван Але-
на из заряженных частиц, захваченных магнитным полем Земли. Пер-
вый такой пояс радиации высокой интенсивности (10000 имп./с) прос-
тирается на высоте 2000...9000 км в полосе до 30
◦
широты в обе сто-
роны от экватора, второй пояс радиации такой же интенсивности рас-
положен на высотах 13000...19000 км, примерно до 50
◦
широты в обе
стороны от экватора [2].
Средневысотные спутники МЕО
(Medium Earth Orbit) зани-
мают место на орбите между первым и вторым поясами Ван Алена в
диапазоне высот от 5000 до 15000 км. Они создают на земной поверх-
ности существенно меньшую по площади зону обслуживания по срав-
нению с геостационарными. Для глобального охвата с однократным
покрытием наиболее населенных районов Земного шара и судоходных
акваторий необходимо иметь на орбите от 7 до 12 средневысотных
спутников.
Полная задержка времени распространения сигналов при связи
через средневысотные спутники составляет не более 130 мс, и это поз-
воляет использовать их для персональной радиотелефонной связи.
Средневысотные спутники предпочтительнее систем с более вы-
сокими орбитами и по энергетическим параметрам, но существенно
уступают им по продолжительности пребывания КА в зоне видимос-
ти ЗС (1,5...2 ч).
Орбитальный ресурс ИСЗ этого типа лишь незначительно мень-
ше геостационарных КА, а период обращения вокруг Земли составля-
ет около 6 ч, из которых лишь несколько минут спутник находится в
области тени Земли. Это облегчает работу бортовой системы элект-
ропитания и позволяет обеспечить срок службы от 12 до 15 лет.
Низкие круговые орбиты
В зависимости от наклонения плоскости орбиты