а) расчет мощности принимаемого сигнала.
Мощность сигнала на выходе АФУ определяется следующим образом:
(1)
где: Gпер, Gпр – коэффициенты усиления антенн ПС и АРН,
Рпер – мощность передатчика НКА,
Lсп – затухание сигнала в свободном пространстве,
Lдоп – дополнительные потери энергии радиосигнала.
Мощность передатчика ПС = 1 Вт (@0 дБВт) Коэффициент усиления (КУ) передающей антенны ПС примем равным 3 дБ. Коэффициент усиления (КУ) АФУ АРН в рабочем диапазоне углов (0….180)° из – за малых углов видимости АРН ВС, примем равным 3 дБ Затухание сигнала в свободном пространстве определяется согласно выражения (2).
(2)
Как отмечалось выше, ПС излучает сигналы на частоте 9 ГГц. Расстояние от АРН до ПС изменяется в диапазоне от 1 до 50 км.
Для расчетов используем начение R=50 км.
В качестве прочих потерь примем потери в фидерном тракте передатчика и приемника, поляризационные потери. Суммарную величину этих потерь можно оценить в 1 дБ. Так же следует учесть ослабление сигнала в парах атмосферы на частоте 9 ГГц, обозначим это ослабление Lатм и добавим в выражение (1), которое примет вид:
б) расчет ослабления мощности сигнала ПС в парах атмосферы.
Для расчёта возьмём диапазон частот f = 5 ч 15 ГГц.
1) рассчитаем и построим частотную характеристику (рисунок 8) поглощения мощности сигнала в кислороде для нормальных условий согласно выражения (2) .
Рисунок 8 – Характеристика поглощения в кислороде
(2)
На частоте 9 ГГц поглощение в кислороде составит 0,0164 дБ/км.
2) рассчитаем и построим частотную характеристику (рисунок 9) поглощения мощности сигнала в водяных парах для нормальных условий согласно.
Рисунок 9 – Частотная характеристика поглощения в водяных парах
На частоте 9 ГГц поглощение в водяных парах составит 0,0051 дБ/км.
3) суммарное поглощение в парах атмосферы определим согласно выражения (3).
(3)
Поглощение парах атмосферы составит 0,0215 дБ/км.
Частотная характеристика суммарного поглощения в парах атмосферы представлена на рисунке 10.
Рисунок 10 – Суммарное поглащение в парах атмосферы
При заданных условиях затухание сигнала при распространении в свободном пространстве и соответствующая минимальная мощность сигнала ПС принимаемого АРН ВС составит:
R=50 км
Lатм = 50·0,0215 = 1,075 дБ
в) расчет спектральной плотности мощности шума.
Значение спектральной плотности мощности шумов на выходе приемника определяется его шумовой температурой:
(4)
где N0 – спектральная плотность мощности шумов, ;
КБ – постоянная Больцмана;
– суммарная шумовая температура приемника.
Суммарная шумовая температура приемника, в общем случае, складывается из шумовых температур внешних шумов, собственных шумов антенны и шума приемника, определяемого в основном шумами входного малошумящего усилителя (МШУ).
(5)
1) шумовая температура внешних шумов
Внешние шумы обусловлены шумами Земли (), а также шумами Галактики () и шумами дискретных космических источников радиоизлучения (Солнце,Луна) ().
2) расчёт шумовой температуры Земли на входе АФУ АРН
Собственную шумовую температуру Земли можно считать равной 300°К. Шумовая температура АФУ за счет шумов Земли определяется через отношение раствора ДН АФУ АРН ВС в направлении Земли к общему раствору ДН. Согласно данным раздела полный раствор диаграммы направленности АФУ АРН ВС составляет . Сектор ДН, направленный непосредственно на Землю составляет .