§ 8.3. Потери мощности УКВ на радиолинии Земля - космос

Межпланетная плазма оказывает слабое поглощающее или рассеивающее действие на проходящие радиоволны. Для расчета поглощения радиоволн в разреженном ионизированном газе, когда расстояние между электронами много больше длины волны, можно пользоваться следующим выражением [9]:

где Т - абсолютная температура газа в межпланетном пространстве, равная примерно 1,5·10⁶ К.

Подставляя величину электронной плотности N_э = 20 эл/см³, получаем на волне частотой 100 МГц поглощение порядка 4·10^-21 дБ/км, следовательно, на расстоянии 50 млн. км поглощение составляет 2·10^-13 дБ.

На радиолинии Земля - космос определяющим является ослабление сигнала из-за большой протяженности трассы и поглощение в атмосфере Земли, На рис. 1.2 представлен график зависимости основных потерь от протяженности радиолинии. Например, на волне частотой 100 МГц на расстоянии 1000 км основные потери составляют 133 дБ, а на трассе Земля - Луна (расстояние 384 400 км) - 184,6 дБ.

Диапазон частот, пригодный для радиолинии Земля - космический корабль, ограничен поглощающими и отражающими свойствами земной атмосферы. Радиоволны длиннее 10 м отражаются от ионосферы и поэтому непригодны для радиосвязи с объектами, находящимися за ее пределами. Поглощение радиоволн в ионосфере с повышением рабочей частоты убывает по квадратичному закону (4.27). При прохождении всей толщи ионосферы волнами частотой выше 100 МГц поглощение не превышает 0,1 дБ. Во время внезапных вспышек поглощения (см. § 4.3) потери на волне частотой 100 МГц возрастают до 1 дБ и условия прохождения метровых волн ухудшаются. Верхняя граница частот, применяемых на космических радиолиниях, определяется поглощением радиоволн в тропосфере (см. § 3.4) и равна примерно 10000 МГц. При расположении наземного корреспондента на высоте около 5 км верхняя граница рабочих частот может быть повышена до 40000 МГц.

Для радиолинии Земля - ИСЗ, траектория которых проходит ниже максимума ионизации - слоя F, применимы короткие волны. Отражение и поглощение коротких волн в этом случае подчиняется тем же законам, что и на наземных коротковолновых радиолиниях [21]. На рис. 8.2 приведена запись амплитуды сигнала первого ИСЗ на волне частотой около 20 МГц. Резкое увеличение уровня сигнала, принимаемого со спутника, наблюдается, когда спутник проходит над пунктом приема а и над точкой антипода б (эффект антипода).

Рис. 8.2. Запись амплитуды сигнала первого ИСЗ за два оборота вокруг Земли