طراحی زیر سیستم مخابراتی ماهواره

زیرسیستم مخابراتی

یکی از اصلی ترین زیر مجموعه های ماهواره هست که وظیفه برقراری ارتباطات با زمین، انتقال اطلاعات ماموریتی  را دارد.

زیرمجموعه های زیرسیستم مخابراتی

1. معماری مخابرات
2. آنتن
3. مدولاسیون
4. فرستنده و گیرنده
5. ترانسپوندر
6. نویز

طراحی زیرسیستم مخابراتی

برای طراحی زیرسیستم مخابراتی ابتدا با توجه به مأموریت، باند کاری و نوع  آنتن را مشخص کرده 

و با استفاده از آن توان آنتن، تلفات و مقادیر مورد نیاز طراحی را مشخص می کنیم 

و در پایان با استفاده از اطلاعات آماری جرم و توان این زیرسیستم را تعیین می کنیم

 در این مقاله اطلاعات زیرسیستم مخابراتی یک ماهواره در مدار ژئو محاسبه می شود.

الگوریتم طراحی زیرسیستم مخابراتی

شکل 1 الگوریتم طراحی این زیرسیستم را نشان می دهد.

انتخاب آنتن

ماهواره دو لینک ارسال دیتا و تله متری یا فرمان دارد؛ 

که ما برای ماهواره مخابراتی GEO برای جلوگیری از پیچیدگی از همان باندی که برای محموله ماهواره استفاده کردیم،

 برای لینک تله متری هم استفاده می کنیم. با توجه به استانداردهای ITU برای ماهواره GEO باند ku با فرکانس حدودا 12 گیگا هرتز را انتخاب می کنیم.

 با توجه به باند کاری و ماموریت و از لحاظ هزینه، اندازه و در دسترس بودن، آنتن انعکاسی که به شکل سهموی است، بهینه تر می باشد.

محاسبه توان آنتن

با توجه به اطلاعات آماری میزان حجم  اطلاعات را از رابطه 1 محاسبه می کنیم.

در ماهواره مخابراتی چون همیشه در دید ایستگاه زمینی است حجم اطلاعات Mpbs 129245.42 است. 

پس برای ارسال داده از باند ku استفاده می کنیم.

محاسبه توان ورودی به آنتن

توان برای ماهواره مخابراتی در ارتفاع GEO در محدوده 200تا 500 وات (dbw23.01 تا dbw26.98)  قرار دارد.

 برای این ماهوارهdbw  23.01 را در نظر می گیریم. ارسال خط موجبری تلفات برابراست با:

توان ورودی به آنتن باند ku ماهواره از رابطه 2 محاسبه می شود.

  محاسبه EIRP خروجی آنتن های ماهواره

برای مقایسه مناسب ماهواره ها از نظر توانی که در فضا در جهت آنتن خود منتشر می کنند، 

پارامتر توان تشعشعشی ایزوتروپیک موثر یا EIRP تعریف می شود.

این پارامتر مستقل از اینکه بدانیم ماهواره چه آنتنی دارد، نشان می دهد که در سمت آنتن خود چه توانی منتشر می شود.

بهره آنتن انتخاب شده باند ku دارای مقدار زیر است.

EIRP خروجی آنتن ماهواره از رابطه 3 محاسبه می شود.

محاسبه فاصله بین ماهواره وایستگاه زمینی

با توجه به اطلاعات مدار، H ارتفاع ماهواره از سطح دریا برابر با m 35786000 است 

و h فاصله ی آنتن ایستگاه زمینی از سطح دریا برای تهران برابر با m 1524است. 

زاویه آزیموت زاویه ای است که سبب می شود آنتن زمینی با ماهواره ارتباط برقرار کند 

چون ایستگاه زمینی ما تهران است ما زاویه آزیموت را تقریبا 90 درجه در نظر گرفتیم. 

ازرابطه 4 فاصله بین ماهواره و ایستگاه زمینی را محاسبه می کنیم.

محاسبه تلفات

در این بخش تلفات فضای آزاد، تلفات اتمسفر، تلفات خطای زاویه ای و تلفات پلاریزاسیون را محاسبه می کنیم.

محاسبه تلفات انتشار

امواج منتشر شده از آنتن در محیط آزاد واگرا می شود. 

نتیجه اینکه انرژی واصله به واحد سطح در نقاط دور آنتن به مراتب کمتر از انرژی دریافتی در نقاط نزدیک به آنتن می شود.

فرکانس آنتن ku را 12000 مگاهرتز در نظر می گیریم. با توجه به رابطه 5 طول موج این باند را محاسبه می کنیم 

و از رابطه 6 تلفات انتشار را محاسبه می کنیم.

محاسبه میزان تلفات ناشی از اکسیژن موجود در اتمسفر

 h_Ao2ارتفاع اکسیژن موجود در اتمسفر برابر با km 5.3 است. 

میزان تضعیف ناشی ازاکسیژن موجود در هوا درشکل 2 برای باندku  تقریبا برابر با dB/km است. 

در نهایت تلفات ناشی از اکسیژن موجود در اتمسفر از رابطه 7 محاسبه می شود.

محاسبه تلفات ناشی از بخار آب موجود در اتمسفر

 h_AH2Oارتفاع بخار آب موجود در اتمسفر برابر با km 2.1 است. 

میزان تضعیف ناشی از بخار آب موجود در اتمسفر در شکل 2 برای باند ku تقریبا برابر باdB/km   است. 

در نهایت تلفات ناشی از بخار آب موجود در اتمسفر از رابطه 8 محاسبه می شود.

محاسبه تلفات ناشی از باران

h _R  ارتفاع باران برابر با km6 است.L_R^`  میزان تضعیف ناشی از باران از شکل 3 با توجه به زاویه آزیموت 

و فرکانس برابر با dB/km 0.5 در نظر گرفته شده است. 

احتمال بارش را چون ایستگاه کنترل و دریافت ماهواره تهران است، 1 درصد در نظر می گیریم.

در محاسبه تلفات باران به شرطی میتوان از رابطه 9 استفاده کرد 

که مسیر انتشار امواج از ماهواره تا ایستگاه زمینی پس از ورود به ارتفاع h _R در منطقه بارانی قرار گیرد،

 یعنی (

#آشیانه_ققنوس_ایرانیان #فونیکس #فونیکس_رویاهات_باش #خانواده_فونیکس #علیرضا_نوروزی #هوش_هوافضا #طراحی #طراحی_زیر_سیستم_مخابراتی #زیر_سیستم_مخابراتی_ماهواره

آشیانه ققنوس ایرانیان شنبه 24 خرداد 1399 ساعت 11:00