§ 8.7. Радиосвязь с использованием искусственных спутников Земли

Со времени запуска первого советского искусственного спутника Земли мысль о возможности использования спутников для радиосвязи приобрела реальную основу [15, 25].

Подобные системы радиосвязи состоят из наземной приемной и передающей аппаратуры и некоторого числа спутников. Спутники могут играть роль как активных, так и пассивных ретрансляторов.

Пассивные ретрансляторы отличаются большой надежностью, долговечностью и могут служить для передачи широкой полосы частот без искажений. Недостатком пассивных ретрансляторов является требование большой мощности наземных передатчиков и высокого коэффициента направленного действия передающих и приемных антенн. Мощность сигнала в приемной антенне оказывается обратно пропорциональной квадрату произведения расстояний от передающей антенны до спутника и от спутника до приемной антенны.

Активные ретрансляторы требуют установки на спутниках приемно-передающих устройств, что снижает надежность и долговечность их работы. Однако они не предъявляют больших требований к мощности наземного передатчика и коэффициенту направленного действия наземных антенн.

В апреле и октябре 1965 г. в СССР были запущены первые два спутника связи - активных ретранслятора "Молния-1" с апогеем 40 тыс. км и перигеем 500 км. Период обращения спутников вокруг Земли 12 ч. Благодаря тому что апогей приходится на северное полушарие, спутники большую часть времени видны с территории Советского Союза. На борту спутников установлена аппаратура для передачи программ телевидения и дальней многоканальной радиосвязи. В настоящее время с помощью спутников "Молния-1" проводится передача телевизионных программ из Москвы в отдаленные районы Советского Союза.

Поскольку в апогее спутник находится за пределами ионосферы, его следует рассматривать как космическую станцию; работа радиолинии Земля - спутник - Земля обладает всеми особенностями, свойственными космическим радиолиниям.

Установлено, что оптимальные условия работы с точки зрения ослабления сигнала и уровня внешних помех (см. гл. 10) имеют место на частотах 2000÷6000 МГц. Сигнал, принимаемый на Земле, оказывается очень слабым (порядка 10^-15 вТ/м²),так как мощность передатчика на спутнике ограничена источниками питания, а потери на сферическую расходимость волны достигают 200 дБ. Прием таких слабых сигналов требует применения очень больших приемных антенн и приемников с малым уровнем собственных шумов.

Расчет мощности в приемной антенне или требуемой мощности передатчика при заданной мощности в приемной антенне ведут по формуле (1.15). Кроме того, необходимо учитывать потери мощности волны в тропосфере и ионосфере, а также обеспечить запас мощности на замирания и эффект Фарадея (см. § 8.3).