Эффект Доплера в ССС и способы борьбы с его влиянием

Оглавление
Введение
1.Назначение и состав спутниковых систем связи
2.Эффект Доплера
3.Влияние эффекта Доплера на работу ССС
Список использованной литературы

Поперечный эффект Доплера для электромагнитных волн возникает за счет замедления времени в системе движущегося источника.[4]Найдем выражение для изменения частоты в этом случае. Пусть  – "собственная частота" волны в системе отсчета, движущейся вместе с источником. Тогда период колебаний волны . В системе отсчета, связанной с приемником, период колебаний источника будет больше: . Поскольку источник движется перпендикулярно к направлению распространения волн, эффекта их уплотнения за счет сокращения расстояния до приемника не происходит. Замедление времени в этом случае – это единственный фактор, который влияет на сдвиг частоты, воспринимаемой приемником. Поэтому для поперечного эффекта Доплера мы можем записать: .То, что поперечный эффект Доплера зависит только от замедления времени, которое предсказывается специальной теорией относительности (СТО), делает его серьезным свидетельством в пользу правильности этой теории. Зарегистрировать эффект экспериментально удалось Г. Айвсу и Д. Стилуэллу в 1938 году. В опытах Айвса наблюдалось изменение частоты излучения атомов водорода в каналовых лучах. Заметим, что это прямое экспериментальное доказательство СТО.Обе формулы для продольного и поперечного эффектов Доплера для электромагнитных волн мы можем заменить одной более общей: , где  – проекция скорости на ось x, а ось x, в свою очередь – ось, направленная от источника волн к приемнику.3.Влияние эффекта Доплера на работу СССЕсли передатчик неподвижен относительно приемника, то длина волны в системах отсчета, связанных с приемником либо передатчиком равна:,где: с - скорость света; f0 - частота колебаний.Если ЗС начинает излучать импульс длительностью Тимп в некоторый момент времени t0, то за это время Тимп ИСЗ сместится на расстояние:,где: v - составляющая скорости движения ИСЗ в направлении распространения радиоволн (рис.6).Рис.6. Эффект Доплера на ИСЗСигнал догоняет движущийся ИСЗ и затрачивает на это время ΔТИМП:.Поэтому конец импульса на ИСЗ соответствует моменту времени t1 (рис.7)..Длительность импульса на ИСЗ определяется как:.Рис.7. Импульс от ЗС, принятый на ИСЗ.Если принять Тимп равным периоду излучаемых СВЧ колебаний, тогда частота этих колебаний будет равна:а частота принимаемых на ИСЗ колебаний будет равна: то После преобразований получим:.В общем случае знак «–» соответствует удалению ИСЗ от ЗС, а знак «+» - приближению ИСЗ к ЗС.[6]Смещение доплеровской частоты на ИСЗ определяется по формуле:.И может быть проиллюстрировано на рис.8.Рис.8. Смещение доплеровской частоты на ИСЗУ геостационарных ИСЗ смещение Доплеровской частоты очень мало: δfд≈ 2 Гц и им можно пренебречь. На спутниках типа «Молния», с эллиптической орбитой, смещение частоты Доплера может достигать 20 Гц за секунду. А у низколетящих спутников, смещение частоты Доплера может достигать более чем 100 Гц за секунду.ЗаключениеЭффект Доплера легко наблюдать на практике, когда мимо наблюдателя проезжает машина с включённой сиреной. Предположим, сирена выдаёт какой-то определённый тон, и он не меняется. Когда машина не движется относительно наблюдателя, тогда он слышит именно тот тон, который издаёт сирена. Но если машина будет приближаться к наблюдателю, то частота звуковых волн увеличится, и наблюдатель услышит более высокий тон, чем на самом деле издаёт сирена. В тот момент, когда машина будет проезжать мимо наблюдателя, он услышит тот самый тон, который на самом деле издаёт сирена. А когда машина проедет дальше и будет уже отдаляться, а не приближаться, то наблюдатель услышит более низкий тон, вследствие меньшей частоты звуковых волн.Для волн (например, звука), распространяющихся в какой-либо среде, нужно принимать во внимание движение как источника, так и приёмника волн относительно этой среды.Для электромагнитных волн (например, света), для распространения которых не нужна никакая среда, в вакууме имеет значение только относительное движение источника и приёмника].Эффект был впервые описан Кристианом Доплером в 1842 году.Также важен случай, когда в среде движется заряженная частица с релятивистской скоростью. В этом случае в лабораторной системе регистрируется черенковское излучение, имеющее непосредственное отношение к эффекту Доплера.Список использованной литературы1.Блохинцев Д.И. Акустика неоднородной движущейся среды.- 2-е изд.- М.: Наука Главная редакция физико-математической литературы,1981.2. Стретт Дж. В. (лорд Рэлей), Теория звука, пер. с англ., 2 изд., М., 1955; Скучик Е., Основы акустики, пер. с нем. , т. 1 - 2, М., 1958;3.Дмитрий Иванович Блохинцев, "Успехи физических наук", 1963, т. 94, в. 1.4.Н. Н. Андреев (к 85-летию со дня рождения), "Акустический журнал", 1965, т. 11, в. 3; Н. Н. Андреев, М., 19635.Ю.А. Храмов. Физики. Биографический справочник. М, "Наука", 19836. Исаакович М. А., Общая акустика, М., 1973.