2. Основные параметры радиоканала ИСЗ-судно

2.1 Аппаратура и излучаемые сигналы ИСЗ

Необходимо построить на основе материалов параграфа 13.3 [1] структурную упрощенную схему аппаратуры ИСЗ, изучить принцип ее работы и формирования излучаемых сигналов применительно к ССРНС "Навстар".

В структурной схеме должны быть блоки, позволяющие из колебаний высокостабильного генератора с частотой получить и излучить открытый для всех потребителей радиосигнал, который с точностью до постоянного множителя выражается произведением трех множителей:

; ; .

здесь: t - время, отсчитываемое по шкале хранителя времени ИСЗ;

D(t) - дальномерный код (в пособиях обозначен C(t)), который играет роль огибающей навигационного сигнала и может рассматриваться как последовательность примыкающих друг к другу одинаковых по длительности элементарных видеоимпульсов, амплитуда которых принимает практически равновероятное значение ±1 - в соответствии с детерминированным сложным законом кода Голда, формируемого схемой, называемой "кодер" или "ГУН кода D(t)". Период кода D(t) равен . Следует вспомнить смысл и схемы определения автокорреляционной функции кодов. Структурная схема аппаратуры ИСЗ должна включать и приемник (с приемной антенной) для сигналов земных информационно-передающих пунктов (ИПП) о параметрах орбит всех ИСЗ. Эта принятая на ИСЗ информация запоминается в ЭВМ и в переработанном виде передается с каждого ИСЗ потребителям, для чего и служит код, обозначаемый в аналитическом представлении изучаемого сигнала множителем С(t). Элементарная посылка (+1) этого кода имеет длительность , что обеспечивает скорость передачи 50бит/с. (В пособиях код С(t) обозначают D(t)).

Для упрощения записей можно там, где допустимо, множитель С(t) иногда опускать.

Средняя мощность изучения в направлении максимума диаграммы направленности передающей антенны ИСЗ круговой поляризации в Вт:

(в Ваттах)=540Вт.

2.2 Принимаемые сигналы

Полагая, что все ИСЗ излучают одновременно в точках с координатами , , сигналы , обнаружим, что после прохождения радиального расстояния со скоростью света приобретают запаздывания, равные . Рассчитанные значения

в метрах и в мкс. Принятые сигналы (пока без учета ослабления) можно записать в виде:

;

Следует иметь ввиду. что начальная фаза фаза равна сумме целого числа циклов 2p и дробной части фазового цикла, которая только и может быть измерена. Рекомендуется (при наличии возможности использования ПЭВМ) оценить значения целой и дробной части полной фазы сигнала.

Оценим доплеровские смещения F несущих частот принимаемых сигналов. Это смещение равно деленной на 2p производной начальной фазы принятого сигнала, т.е. равно дроби, числитель которой равен взятой со знаком минус скорости vr изменения радиального расстояния rпк , а знаменатель равен длине волны, т.е. F=vr/l. Полагают, что это смещение на поверхности Землми по модулю не превышает 4500 Гц. Максимальное по модулю смещение Fmx может наблюдаться на неподвижной точке орбиты .вблизи ИСЗ. Здесь vr=-v при приближении ИСЗ и vr=+ при удалении ИСЗ. Следует рассчитать значение Fmx с учетом п.1.1.1.

2.3 Отношение сигнал/шум

В параграфе 11.4 [1] показано, что отношение излучаемой мощности к принимаемой Р равно квадрату , то с учетом потерь в 2дБ в антенном кабеле получают расчетную мощность сигнала на выходе приемника в дБ на максимальном расстоянии из

=-159.294120504.

Спектральная плотность мощности шумов (в полосе 1Гц) на входе приемника выражается как , где k - постоянная Больцмана (-228.6дБВт/кГц), а эквивалентная шумовая температура равна 630К или 28дБ. Поэтому спектральная плотность шума (мощность спектральных составляющих в полосе 1Гц), выраженная в дБ, равна

.

Таким образом, отношение спектральной плотности шума к мощности сигнала на входе приемного тракта следует рассчитать по формуле

=-41.305879496.

Переход от дБ к реальным отношениям осуществляется по известному соотношению , где . Обратная величина, т.е. , равна отношению сигнал/шум по мощности в полосе 1Гц; корень из этой величины определяет отношение с/ш по напряжению (току) в той же полосе.

=-4.1305879496

No/P(реальное отношение)=0.00007403

Обратная величина: P/No=1/No/P=13507.90351

Рассчитывается отношение с/ш во входной цепи приемника с полосой , т.е. в преселекторе, согласованном с элементарным радиоимпульсом длительностью :

=0.08218243,

где П - в Гц, .

Рассчитывается с/ш после "снятия кода" в накопителе-усреднителе системы поиска с постоянной времени (в фильтре низких частот с полосой на выходе фазового детектора или в полосовом фильтре УПЧ с полосой .