Comunicatii (Sateliti)

  • View
    17

  • Download
    2

Embed Size (px)

DESCRIPTION

safsgsd

Text of Comunicatii (Sateliti)

STRUCTURA GENERAL A SISTEMELOR DE COMUNICAII SPAIALE

STRUCTURA GENERAL A SISTEMELOR DE COMUNICAII SPAIALE

Termeni utilizai n telecomunicaii spaiale

Pentru o nelegere ct mai fidel a structurii i a tuturor fenomenelor legate de stabilirea legturilor de telecomunicaii prin intermediul sateliilor se va da definiia ctorva termeni ce vor fi utilizai n capitolele urmtoare.

Satelit este denumit corpul care se rotete n jurul altui corp i a crui micare este n principiu determinat de fora de atracie a acestui corp.

Spaiu ndeprtat este zona din spaiu cosmic situat la o distan, fa de pmnt, egal sau mai mare dect distana Pmnt-Lun.

Orbita satelitului reprezint traiectoria descris de satelit sub aciunea impulsului iniial, a forei de atracie exercitat de Pmnt i de alte corpuri cereti, presiunea radiaiilor, frecrile atmosferice, etc.

Perioada de revoluie reprezint intervalul de timp ntre dou treceri consecutive ale satelitului prin perigeul su.

Staie spaial sau cosmic este staia sistemului de telecomunicaii spaiale aflat la bordul unui satelit.

Staie de sol este staia sistemului de telecomunicaie spaiale situata pe suprafaa pmntului.

Staie terestr este staia utilizat de sistemele de telecomunicaii terestre.

Ceilali termeni vor fi definii, dup necesitate, n decursul expunerii.

Prin telecomunicaii spaiale este posibil stabilirea unei radiolegturi ntre staii de sol situate la distane mari. Aceste distane nu pot fi orict de mari, ci ele sunt limitate de faptul c legtura este posibil numai cnd cele dou staii sunt simultan n vizibilitate direct cu satelitul(fig.1). Zona ce poate fi acoperit de satelit (suprafaa terestr pentru care, la un moment dat, se pot stabili radiolegturi simultane din oricare punct al ei, prin acelai satelit) depinde de nlimea la care se afl satelitul. n fig.1 se observ, c satelitul S2 care se afl la o nlime mic nu poate acoperii simultan i staia A i staia B, ntre care nu va putea exista o radiolegtur instantanee. Deci satelitul nu poate asigura o legtur instantanee ci va trebui s aib la bord un dispozitiv de nmagazinare a informaiilor, o memorie. Dac satelitul este nestaionar i se va deplasa, s presupunem, dinspre staia A spre B, el va primi informaia de la staia A, va fi pstrat n memorie i apoi va fi retransmis staiei B, cnd se va afla n vizibilitate direct cu ea. Retransmiterea informaiei se va face fie prin comand de la staia B, fie printr-o comand pe baz de program chiar de pe satelit n funcie de viteza de deplasare a satelitului, nlimea lui i distana ntre corespondenii A i B. n cazul sateliilor staionari evident legtura va fi posibil.

Tipuri de satelii

Se disting n principiu dou tipuri de satelii artificiali:

pasivi;

activi.

Sateliii pasivi nu au echipament electric la bord, retransmiterea semnalelor de radiocomunicaii efectundu-se prin reflexie sau difuziune pe suprafaa lor. Sateliii pasivi pot avea diferite forme: baloane sferice (a), suprafee plane sau n diedru (b), lentile dielectrice (c),nori sau centuri orbitale de dipoli rezonani(d), care excitai de undele electromagnetice de la sol pe frecvena lor de rezonan le vor retransmite spre sol, farfurii n dubl curbur, etc. n figura 2 sunt artate cteva tipuri de satelii pasivi.

Avantajele pe care le ofer aceti satelii sunt urmtoarele:

nu au echipament radioelectric la bord, constituind cel mai simplu retranslator spaial i totodat mai economic;

absena echipamentului face ca s aib o via mai mare, o fiabilitate mai mare, (tiut fiind c una din cauzele de deranjamente este aciunea agenilor externi i a radiaiilor asupra echipamentului).

Principalele dezavantaje ale sateliilor pasivi sunt:

utilizarea la sol a unor emitoare de puteri mari, cu antene de diametre mari, aparatur de recepie extrem de sensibil;

necesitatea orientrii sateliilor pentru a se putea recepiona semnalele radioelectrice, avndu-se n vedere faptul c atenuarea semnalelor variaz direct proporional cu ptratul distanei;

necesitatea orientrii sateliilor spre Pmnt n care unor satelii ce nu au form sferic.

Toate aceste dezavantaje au fcut ca sateliii pasivi s aib o utilizare redus n telecomunicaii, actualmente fiind considerai doar ca o etap experimental de mult vreme depit .

Sateliii activi au la bordul lor echipamente radioelectrice care acioneaz asupra semnalelor primite de la sol (le amplific, le modific frecvena). Retransmiterea semnalelor de la bordul sateliilor spre staiile de sol se poate face dup cum s-a mai artat:

instantaneu;

cu ntrziere.

Retransmiterea semnalelor cu ntrziere se folosete pentru benzi de frecven mai mici, adic pentru un numr mai mic de ci telefonice sau transmisii telegrafice pentru ca aparatura de memorie s fie mai simpl.

Sateliii activi lucreaz numai n anumite benzi de frecven i deci realizeaz legturi numai cu staiile de sol ce se ncadreaz n aceste benzi, dar permit sateliilor de la sol s lucreze cu emitoare de puteri relativ mai mici cu receptoare avnd o sensibilitate relativ mai mic i antene de dimensiuni relativ mai mici.

Schema bloc a unei legturi spaiale prin satelii activi este indicat n figura 3, unde:

N reprezint numrul de ci telefonice, de abonai ce nu au aceeai band de baz de frecvene;

Mx - echipamentul de multiplexare n frecven sau timp a cilor;

Mod modulatorul;

A0 antena de emisie;

Em emitor.

Aceasta reprezint echipamentul de emisie al staiei de sol, iar cel de recepie cuprinde:

Ar antena de recepie;

Rec receptor (partea principal este amplificatorul cu zgomot redus);

Dem demodulator;

Dx demultiplexor.

La bordul satelitului sunt antenele de emisie i recepie ae i ar, receptorii r, emitorii e, precum i echipamente de transformare a semnalului T (n afar de amplificri, schimbrii de frecven f1 n sau f2 n f4).

Transmiterea semnalului de la staia de sol A la B este identic cu cea de la staia B la A dar folosete alte frecvene. Se observ c pentru transmisie bilateral snt necesare patru frecvene .

Micarea sateliilor

Principalele elemente care caracterizeaz orbitele sateliilor, elemente care permit i o clasificare a sateliilor n funcie de acestea snt:

nclinarea orbitei i care reprezint unghiul format de planul orbital i planul ecuatorial al pmntului;

forma orbitei;

altitudinea orbitei fa de suprafaa pmntului sau distana fa de centru pmntului.

n funcie de nclinarea orbitei se poate vorbi de orbite:

ecuatoriale (unghi de nclinare zero);

polare (unghi de nclinare 90();

nclinate (unghi de nclinare oarecare diferit de 0( sau 90();

i de asemenea de orbite:

directe 0( ( i ( 90( retrograde 90( ( i ( 180(.

Dup form orbitele se pot clasifica n:

orbite circulare;

orbite eliptice.

Dup altitudinea orbitei, se disting:

orbite de joas nlime 1000 5000 km;

orbite de nlime medie 5000 20000 km;

orbite situate la nlimi foarte mari (satelii sincroni) 36000 km /1,3,4,5/.

Elementele orbitei satelitului

Elementele principale ale unei orbite snt prezentate n modul urmtor (fig.4):

i unghiul de nclinare al orbitei;

A apogeul (reprezint punctul orbitei unui satelit situat la maximum de distan fa de centrul pmntului);

P perigeul (reprezint punctul de pe orbita satelitului care se afl la o distan minim fa de centrul pmntului);

Na nodul ascendent (punctul n care orbita satelitului intersecteaz planul ecuatorial, satelitul trecnd din emisfera nordic);

Nd nodul descendent (punctul de intersecie ntre orbita satelitului i planul ecuatorial al pmntului ns pentru sensul de micare al satelitului din emisfera nordic n cea sudic).

NaNd linia nodurilor.

n afar de elementele reprezentate n figura 4, mai exist dou elemente principale ( i (:

( - elevaia satelitului (unghiul format ntr-un punct de pe suprafaa pmntului ntre linia orizontului i direcia punct de observare satelit);

( - azimutul satelitului (unghiul format ntr-un punct de pe suprafaa pmntului ntre direcia nord geografic i direcia punct de observare - satelit).

Satelitul, ca orice corp ceresc se supune legilor lui Kepler. n conformitate cu prima cu prima lege a lui Kepler s-a stabilit c satelitul se mic pe o orbit eliptic, pmntul aflndu-se n unul din focarele elipsei (fig.5). Deci, sateliii nu se pot deplasa pe orbite oarecare, ci numai pe anumite tipuri de orbite .

Fig. 5. Parametrii orbitei

Micarea satelitului, poziia sa pe orbit este determinat de fora gravitaional de atracie i fora centrifug.

(1)

n care:

K reprezint constanta gravitaional;

M masa Pmntului;

m masa satelitului;

r distana satelit centru pmntului.

(2)

n care:

Vc este viteza periferic a satelitului pe orbit.

Din egalitatea relaiilor (1) i (2) rezult viteza cu care se mic satelitul pe orbit:

(3)

unde:

Aceast expresie poate fi scris i sub alt form, utiliznd viteza vo o vitez ipotetic, de deplasare a satelitului pe o orbit circular cu raza egal cu raza pmntului H = 6,4 108 cm.

Utiliznd raionamentele anterioare se gsete:

dup care se deduce:

(4)

nlocuind n aceast relaie valoarea lui R se obine:

(5)

Se observ c aceast mrime vc denumit i prima viteza cosmic scade cu r.

Perioada de revoluie a unui satelit ce se deplaseaz pe o orbit circular se determin din relaia:

(6)

nlocuind pe vc cu valoarea dat de relaia (5) rezult:

sau:

(7)

r fiind dat n km.

Pentru un satelit ce se d