2Терминология, определения

2.1Структура ретрансляции телевизионного сигнала по спутниковым каналам

С точки зрения передачи информации основными составляющими системы спутникового телевизионного вещания являются: канал связи Земля — спутник и канал связи между спутником- ретранслятором и приемными устройствами на Земле. Наиболее привлекательная сторона передач через спутники — это возможность ретрансляции телевизионных программ теоретически неограниченному количеству абонентов на Земле, независимо от их географического местоположения (рис. 2.1).

Со спутника, находящегося на геостационарной орбите, Земля видна под телесным углом в 17,3° в виде окружности, которая ограничена по широте(-+80°) и долготе (-+80°) с центром на Экваторе. Если телесный угол основного лепестка в диаграмме направленности антенны спутника превышает 17,3°, то излучаемая его передатчиком энергия будет частично уходить в космическое пространство, за пределы Земли, а при меньшем — охватит лишь часть поверхности Земли. Так как излучать электромагнитные волны на моря, океаны, тундру и т.д., вероятно, не имеет смысла (за исключением некоторых случаев), то для обслуживания определенной территории земной поверхности на спутнике применяются антенны с острой диаграммой направленности. У таких антенн ширина основного лепестка излучения, меньше одного градуса, что дает возможность эффективно использовать их для направления и концентрации электромагнитных волн на ограниченную земную поверхность, (например, для обслуживания территории одного небольшого государства).

Канал связи Земля-спутник в свою очередь тоже сложная система: одна антенна больших размеров, диаметром 10...20 м направленно излучает с Земли электромагнитные волны СВЧ мощностью в несколько сотен ватт в сторону "крохотного" спутника, летящего далеко в космосе. Обычно по кабельной или по наземной высокочастотной радиосвязи информация из телестудии передается на находящийся в отдалении, за пределами города передатчик, который излучает ее в космос, на спутник для ретрансляции. Геостационарные ретрансляционные спутники принимают излученные в их сторону электромагнитные волны, изменяют их частоту и, усилив, передают в направлении выбранной земной поверхности.

2.2Потери при распространении электромагнитных волн от спутника к Земле и обратно

На прием со спутников сильно оказывают влияние условия прохождения электромагнитных волн в космическом пространстве и в атмосфере Земли. Линия спутниковой связи состоит из двух участков: Земля — спутник и спутник — Земля. Излучаемые антенной спутника электромагнитные волны, распространяясь в свободном, космическом пространстве, значительно ослабевают за счет рассеяния. Из-за огромного расстояния между спутником и Землей мощность их катастрофически уменьшается, — потери мощности при достижении поверхности Земли составляют около 200 дБ. Эти потери относятся к основным (L,), их можно рассчитать по формуле: L0=(4)

где d — наклонная дальность ( расстояние между спутником и наземной приемной антенной ), которую можно определить пользуясь формулой (2.3); — длина волны.

Помимо рассеяния в свободном пространстве на распространение электромагнитных волн оказывают влияние и другие факторы, такие как: поглощение в атмосфере, поворот плоскости их поляризации, деполяризация и т.д. Поэтому, кроме основных потерь на рассеяние при преодолении расстояния, учитываются и дополнительные потери (Lдоп). К ним относятся:

- потери, обусловленные затуханием в атмосфере Земли из-за наличия в ней влажности;

- потери из-за неточности наведения антенн, в основном приемных;

- потери из-за деполяризации, обусловленные поглощением электромагнитных волн в каплях дождя, чему подвержены в основном электромагнитные волны круговой поляризации.

Дополнительные потери в атмосфере Земли особенно велики в малых промежутках времени, во время выпадения осадков: дождя, снега, тумана и т.п. Они зависят от географического положения приемного устройства и оказывают сильное влияние на прием в диапазоне частот 10,7...12,7 ГГц. Кроме этого, дополнительные потери зависят от угла прихода (угла места — ) электромагнитных волн (рис. 2.2), и при малых его значениях заметно увеличиваются, так как увеличивается толщина атмосферного слоя, через который они вынуждены проходить. Эти потери определяются также наличием в атмосфере кислорода, водяных паров, капель дождя и тумана.