Yerning sun'iy yo'ldoshlari ta'rifi. Sun'iy yer yo'ldoshlarining sun'iy yo'ldosh aloqa tizimlari misolida xususiyatlari

Qabul qiluvchi qurilmalarning kirishidagi shovqinlar.
Sun'iy yo'ldosh aloqa tizimlarida, ko'rish chizig'i radiorele liniyalaridan farqli o'laroq, sezilarli darajada past ichki shovqinga ega bo'lgan qabul qiluvchilar qo'llaniladi. Shuning uchun, qabul qiluvchi qurilmaning kirishiga taalluqli shovqinning umumiy quvvati Pt.in qabul qiluvchining ichki termal shovqinining kattaligi bilan ham, turli xil manbalar va kontaktlarning zanglashiga olib keladigan shovqinlarining intensivligi bilan ham aniqlanadi. qabul qiluvchi. Shovqinning tashqi manbalari quyidagilardan iborat bo'lishi mumkin: atmosferadan radio emissiyasi, yer va antenna shovqinlari, shuningdek, qabul qiluvchining kirishiga ulangan turli sxemalar (oziqlantiruvchilar, filtrlar va boshqalar) tomonidan hosil bo'lgan termal shovqin. Bundan tashqari, qabul qiluvchining kirishidagi shovqinning sezilarli darajasini yerdan tashqari manbalar - Quyosh, Oy, sayyoralar va radio emissiyasining kosmik manbalari radio emissiyalari yaratishi mumkin. Shunday qilib, qabul qiluvchilarning kirishiga tegishli jami shovqin kuchi
Bu erda R tvx - qabul qiluvchining o'z shovqinining kuchi; R F - qabul qiluvchining kirishiga taalluqli oziqlantiruvchi va boshqa kontaktlarning zanglashiga olib keladigan shovqin kuchi; R A - antenna shovqinining kuchi, atmosferaning termal shovqini va Yerning shovqini, antenna kiritishiga tegishli; R k - Quyosh, Oy, sayyoralar va kosmik manbalardan radio emissiyasi natijasida hosil bo'lgan shovqin kuchi, antennaga kirishga tegishli; ē - oziqlantiruvchi va filtrlarning samaradorligi; antenna kirishi va qabul qiluvchining kirishi o'rtasida joylashgan.
Shovqin kuchi ekvivalent shovqin harorati T e bog'liqligini hisobga olgan holda
R w = kT e · P e, (9.9)
Bu erda k - Boltsman doimiysi va P e - qabul qiluvchining tarmoqli kengligi, ifoda (4.2.8) quyidagicha qayta yozilishi mumkin.
(9.10) ga kiritilgan miqdorlarning ta'rifini ko'rib chiqing. Qabul qilgichning o'ziga xos shovqini, uning kirishiga taalluqli, odatda W shovqin ko'rsatkichi yoki ekvivalent shovqin harorati T e.pr bilan tavsiflanadi. Ushbu parametrlar o'zaro bog'liqlik bilan bog'liq
T e.pr = T 0 (W-1),
Bu erda T 0 = 290 K.
T e.pr va W qiymatlari asosan qabul qiluvchining birinchi bosqichlari parametrlari bilan belgilanadi. Kam shovqinli kirish kuchaytirgichlari bo'lgan qabul qiluvchilarni ishlab chiqarish va ishlatish qiyin. Shuning uchun, masalan, kvant mexanik kirish kuchaytirgichi bilan qabul qiluvchi qurilmani tanlashdan oldin, qabul qiluvchi qurilmani qurishning ushbu variantini boshqa mumkin bo'lgan variantlar bilan har tomonlama texnik va iqtisodiy taqqoslash kerak. Shu bilan birga, qabul qiluvchining kirish moslamasining sxemasini tanlash umumiy shovqin qiymatidagi daromad bilan aniqlanishi kerak. Shunday qilib, kvant va parametrik kuchaytirgichlarni taqqoslash shovqin xususiyatlari bo'yicha birinchisining so'zsiz ustunligini ko'rsatadi. Biroq, kvant kuchaytirgichlari qimmatroq suyuq geliy kriogenli o'simliklarni talab qiladi; bundan tashqari, ular doimiy magnit maydonni yaratish zarurati tufayli tizimli ravishda murakkabroq. Ikkala kuchaytirgich ham daromad va tarmoqli kengligi bo'yicha taxminan tengdir. Agar T f = 290 ° K haroratda joylashgan oziqlantiruvchi (yoki qo'shimcha element), 0,1 dB (ē = 0,977) zaiflashuvga ega bo'lsa, ekvivalent shovqin harorati uning chiqishiga (ya'ni qabul qiluvchining kirishiga) tegishli. ), T ef = 6,7 K. Shunday qilib, oziqlantiruvchi (qo'shimcha element) zaiflashuvining har o'ndan bir desibel qabul qiluvchining kirishiga havola qilingan umumiy haroratning taxminan 7 K ga oshishiga olib keladi. Shuning uchun kamaytirishning maqsadga muvofiqligi. antenna ta'minoti va qabul qiluvchi o'rtasidagi oziqlantiruvchi uzunligi, ya'ni, kirish past shovqin qabul qiluvchi kuchaytirgichlar antenna oziqlantiruvchi bevosita yaqinida o'rnatish.
Antennaning ekvivalent shovqin harorati unga Yerning termal nurlanishi, atmosferaning termal nurlanishi va uning elementlaridagi yo'qotishlar natijasida kelib chiqqan antennaning ichki shovqini ta'siri bilan belgilanadi. Odatda, bu yo'qotishlar juda kichik va shuning uchun antennaning o'z shovqiniga e'tibor bermaslik mumkin. Shuning uchun, uning kirishiga qayta hisoblangan ekvivalent antenna harorati
, (9.11)
b - balandlik burchagi; T e.z, T e.a - mos ravishda Yer va atmosferaning ekvivalent haroratlari, antenna kiritishiga tegishli.
9.9-rasmda antennaga tushirilgan ekvivalent atmosfera haroratining T e.a f chastotasiga va b balandlik burchagiga bog'liqligini aniqlaydigan egri chiziqlar ko'rsatilgan. Xuddi shu grafikda kosmik shovqinning ekvivalent haroratidagi o'zgarishlarning taxminiy diapazoni ko'rsatilgan.


9.9-rasm. Kosmik manbalar va atmosferaning ekvivalent shovqin haroratining chastota va balandlik burchagiga bog'liqligi.
9.9-rasmdagi egri chiziqlarni tekshirish shuni ko'rsatadiki, b ning kamayishi bilan Te.a qiymati shunchalik tez o'sib boradiki, b qiymatidan foydalanish.<5º нецелесообразно. Следует отметить, что при малых β увеличивается вероятность от наземных радиотехнических средств и промышленных объектов. Максимумы на частотах 22.23 и 60 ГГц объясняются поглощением в водяных парах и кислороде атмосферы соответственно.
Egri chiziqlar (9.9-rasm) yog'ingarchilik bo'lmaganda atmosferaning normal holatini bildiradi; yogʻingarchilik boʻlsa, T e.a ortadi. 9.10-rasmda yog'ingarchilikning turli intensivligi uchun 6 gigagertsli chastotada o'tkazilgan tajriba natijalari ko'rsatilgan. 2-egri chiziq T e.a ning 6 gigagertsli chastota uchun 9.9-rasmda ko'rsatilgan b burchakka bog'liqligiga to'g'ri keladi.

9.10-rasm - Atmosferaning shovqin harorati: 1 - yomg'ir 6,35 mm / g; 2 - yomg'irli bulutlar, yomg'ir yo'q; suv bug'i 5 g / sm 3
T e.z antenna kiritishiga oid Yerning ekvivalent haroratining ta'rifini ko'rib chiqing. Sun'iy yo'ldosh aloqa tizimlarida nur kengligi taxminan bir daraja yoki undan kam bo'lgan yuqori daromadli yer usti antennalari qo'llaniladi. 9.9-rasmda ko'rsatilganidek, bunday antennalar atmosfera shovqinining ekvivalent haroratini kamaytirish uchun b> 5 ... 7º da qo'llaniladi. shuning uchun Yerdan radio emissiyasi (Yerdan shovqin) faqat er usti antenna naqshining yon loblari orqali qabul qilinadi, deb taxmin qilish mumkin. Buni 9.10-rasmdagi egri chiziqlar yordamida tushuntirish mumkin. Rasmda antenna oynasi (reflektor) nurlanishining ikkita varianti uchun 2 gigagertsli chastotada antenna shovqin haroratining balandlik burchagiga bog'liqligi ko'rsatilgan va diagrammaning asosiy qismiga tushadigan shovqinning nisbiy qiymatlari ko'rsatilgan. va old va orqa yarim sharlarning yon loblari. Eng "og'irlik" - bu yon loblar bo'ylab keladigan shovqin va antennaning shovqin darajasini aniqlaydigan bu shovqinlar. Bu shovqinlar ko'p jihatdan antenna oynasini nurlantirish usuliga bog'liq: nurlanishning antennaning chetlariga nisbatan keskin tushishi bilan yon loblar kichikroq bo'ladi va natijada shovqin harorati pasayadi. Shuni ta'kidlash kerakki, bir vaqtning o'zida antenna sirtidan foydalanish yomonlashadi, bu antenna oynasining bir xil o'lchamida daromadning pasayishiga olib keladi.
Amalda radiatsiyaning ko'zgu chetlariga tushishi odatda 10 dB ga to'g'ri kelganligi sababli, 9.11-rasmga muvofiq, yon bo'laklar tufayli, taxminan, ekvivalent Yer harorati (K), kirishga tegishli deb taxmin qilish mumkin. yer antennasi, bu
Bu yerda b balandlik burchagini darajalarda belgilaydi.

9.11-rasm. Antenna shovqini haroratining ko'tarilish burchagiga bog'liqligi radiatsiyaning antennaning chetlariga 10 dB (1, 2, 3, 4 egri chiziqlar) va 6 dB ga (1 ", 2", 3 "egri chiziqlar), 4") f = 2 gigagertsli chastotada; 1 va 1 egri chiziqlar "umumiy shovqin harorati, 2 va 2" yon loblarning nisbati; 3 va 3 "- asosiy gulbargning nisbati; 4 va 4" - orqa gulbarglarning nisbati

9.12-rasm. Sayyoralarning o'rtacha yorqinligi harorati

Shunday qilib, er stantsiyasining qabul qiluvchi antennasi uchun (9.11) va (9.12) formulalarga muvofiq
bu yerda T e.a (b) berilgan qiymat b va f chastota uchun 9.9-rasmdagi egri chiziqlardan aniqlanadi.
Aloqa sun'iy yo'ldoshlarining Yerga yo'naltirilgan bort antennalari uchun Ō A> Ō s va T s> T; bu erda Ō A - bort antennasining (sterad) asosiy lobining qattiq burchagi; Ō s - sun'iy yo'ldoshdan (sterad) "kuzatilgan" Yerning qattiq burchagi; T z = 290º - Yerning ekvivalent harorati; T - atrof-muhit va bort antennasini o'rab turgan eng yaqin ob'ektlarning ekvivalent harorati. Erning radiatsiyasidan tashqari, bort antennasi Yerni o'rab turgan atmosferaning radiatsiyasiga ta'sir qilishini hisobga olsak, biz
Bu erda Te.a (90º) qiymati b = 90º va f chastotasi uchun 9.9-rasmdagi egri chiziq bo'yicha aniqlanadi.
Kosmik manbalardan radio emissiyasini tavsiflash uchun odatda manbaning yorqinlik harorati T i tushunchasi qo'llaniladi, bu ma'lum bir chastotada va bir xil yorqinlikka ega bo'lgan mutlaqo qora jismning (K) harorati sifatida aniqlanadi. ko'rib chiqilayotgan manba sifatida yo'nalish berilgan.
Harorat bo'lgan taqdirda muhit antennadan turli yo'nalishlarda bir xil emas va yorqinlik harorati T i (b 0, ps 0) bilan tavsiflanadi, bu erda b 0, ps 0 sharsimon tizimdagi koordinatalardir, T ekni aniqlash uchun uni ko'paytirish kerak. qiymati T i (b 0, ps 0) tegishli yo'nalishlarda antenna daromad ustida G (b 0, ps 0) va butun shar bo'ylab o'rtacha. Shunday qilib, amalda quyidagi ikkita holat tez-tez uchrab turadi:
1. T I qiymati (b 0, ps 0) doimiy yoki antenna yo'nalishi naqshining asosiy lobida ozgina o'zgaradi va yon bo'laklar tomonidan qabul qilingan nurlanishni e'tiborsiz qoldirish mumkin. Bu Ō va> Ō A bo'lganda amal qiladi, bu erda Ō A - antenna nurining kengligi. Bunday holda, T ek = T i.
2. Radiatsiya manbalarining burchak o'lchami Ō va antenna radiatsiya naqshining kengligi Ō A (ya'ni, Ō va) bilan solishtirganda kichikdir.< Ω з). При этом можно считать, что в пределах Ω и усиление G (β 0 ,ψ 0) = G max и потому
. (9.15)
T cp ning Quyosh va turli sayyoralar uchun to‘lqin uzunligiga bog‘liqligi 9.12-rasmda ko‘rsatilgan.
"Yer usti" kuzatuvchisi uchun Quyoshning burchak diametrining kattaligi mos ravishda perigey va apogeydagi Oyning burchak diametri va shuning uchun qabul qiluvchi antennani aynan u yoki bu sayyoraga yo'naltirish ehtimoli paydo bo'ladi. kichik bo'lishi uchun, shunga qaramay, bu bilan, shuningdek, lateral antenna loblari tomonidan radiatsiya olish imkoniyati bilan ko'rib chiqilishi kerak.
Antenna kiritishiga taalluqli bo'lgan kosmosdan fon nurlanishining o'rtacha yorqinligi harorati 9.9-rasmda ikkita chiziqli chiziq shaklida ko'rsatilgan. Yuqori to'g'ri chiziq maksimalni, pastki qismi esa minimal harorat qiymatini tavsiflaydi.
Yuqorida aytilganlardan kelib chiqadiki, (4.2.10) ifodaga kiritilgan T eq qiymatining yuzta hisobi (9.15) ifodalar va 9.9-rasmda ko'rsatilgan tavsiflovchi diagrammalarga muvofiq amalga oshiriladi. Qabul qiluvchi antenna Quyosh, Oy, sayyoralar va diskret kosmik manbalarga yo'naltirilmagan bo'lsa, qiymat
T ekv =, (9.16)
va 9.9-rasmga muvofiq aniqlanadi.