Эффект Доплера в ССС и способы борьбы с его влиянием

Эффект Доплера легко наблюдать на практике, когда мимо наблюдателя проезжает машина с включённой сиреной. Предположим, сирена выдаёт какой-то определённый тон, и он не м еняется. 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 д еле 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 ...

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

Явлением Доплера называется зависимость частоты периодического возмущения приемника, вызванного действующей на него волной, от скоростей движения источника волн и приемника. Звуковые волны распространяются в упругой среде, и изменение частоты зави сит от скоростей источника и приемника волн по отношению к этой среде. Электромагнитные волны особенные. Они не имеют специфической среды, колебаниями которой они являются. Явление Доплера, которое часто называют эффектом Доплера, в случае электромагнитных волн зависит только от относительного движения источника волн и приемника.
Цель работы – выявление способов борьбы с эффектом Доплера в ССС.
В связи с поставленной целью ставятся следующие задачи:
рассмотреть назначение и состав ССС;
выяснить, какое влиян ие оказывает эффект Доплера на ССС;
вы явить способы борьбы с этим влиянием.

Космический сегмент состоит из группировки ИСЗ. По аналогии с наземной сотовой связью, спутник – это базовая станция, которая ретранслирует сигналы вызова от абонентской станции на станцию ЦЗС и в, соответствии с назначенными ЦЗС параметрами - параметрами частотно-кодового канала связи, производит соединение абонентов. Конфигурация орбитальной группировки (количество спутников, параметры их движения, вид орбиты) зависит от назначения системы, требуемой зоны обслуживания и других факторов. В зависимости от вида орбиты (рис.1.1), ССС классифицируют на:- геостационарные GEO (Geostationary Earth Orbit);- среднеорбитальные или средневысотные MEO (Medium Earth Orbit);- низкоорбитальные или низковысотные LEO (Low Earth Orbit);- эллиптические околоземные EEO (Elliptical Earth Orbit) [10].Рис. 1. Виды орбит СССГеостационарные системы (GEO) – это системы, космический сегмент которых, расположен на высоте примерно 36 000 км, причем скорость вращения ИСЗ обеспечивают равной скорости вращения Земли. Тем самым достигают эффекта «неподвижности» ИСЗ относительно точки наблюдения, расположенной на Земле. Если ширину диаграммы направленности антенных систем ИСЗ выбрать равной 17,3°, то трех спутников достаточно для полного покрытия территории Земли.Геостационарная орбита может быть экваториальной, т.е. наклонение плоскости орбиты совпадает с плоскостью экватора.ИСЗ средневысотных ССС располагаются в основном на круговых орбитах, находящихся на высотах от 5000 до 15 000 км. В низкоорбитальных ССС (LEO) спутники располагаются на круговых орбитах, на высотах от 700 до 1500 км. В зависимости от наклонения плоскости орбиты относительно экватора (?), различают: низкие экваториальные (? = 0°); полярные (? = 90°) и наклонные (? ? 0°) орбиты. Эллиптические орбиты (EEO) - это сильно вытянутая эллиптическая траектория движения спутника, перигей которой, лежит на расстоянии около 2000 км от Земли, а апогей около 40 000 км. Сравнительные показатели геостационарных, среднеорбитальных и низкоорбитальных систем, приведены в таблице 1.1.Таблица 1.1 – Сравнительная таблица спутниковых систем2.Эффект ДоплераЭто явление обнаружил Христиан Доплер в 1842 году.Явлением Доплера называется зависимость частоты периодического возмущения приемника, вызванного действующей на него волной, от скоростей движения источника волн и приемника. Звуковые волны распространяются в упругой среде, и изменение частоты зависит от скоростей источника и приемника волн по отношению к этой среде. Электромагнитные волны особенные. Они не имеют специфической среды, колебаниями которой они являются. Явление Доплера, которое часто называют эффектом Доплера, в случае электромагнитных волн зависит только от относительного движения источника волн и приемника.Хрестоматийным примером проявления этого эффекта в акустике является изменение тона гудка приближающегося, а затем удаляющегося поезда.В радиосвязи и радиовещании с использованием только земных приемников и передатчиков эффектом Доплера пренебрегают (сдвиг частоты радиостанции FМ- диапазона, принимаемой а автомобиле, движущемся со скоростью 100 км/ч не превышает 10 Гц). Однако спутниковые каналы связи подвержены ему достаточно сильно. Например, в двухметровом диапазоне, используемом для связи через радиолюбительские спутники, доплеровский сдвиг достигает нескольких килогерц, непрерывно изменяясь при прохождении спутником зоны видимости. Получим связь между частотами источника и приемника электромагнитных волн в зависимости от скорости их относительного движения.Рис. 2Пусть излучатель производит электромагнитные волны в виде одинаковых очень коротких прямоугольных импульсов с частотой  (рис. 2). Излучатель движется по направлению к приемнику со скоростью . Частота  измеряется в сопутствующей системе отсчета, жестко связанной с излучателем. Период электромагнитных колебаний в излучателе, измеренный в сопутствующей системе, равен . Так как сопутствующая система отсчета движется со скоростью v по отношению к приемнику, то время в ней замедляется. Следовательно, по измерениям в системе отсчета приемника излучатель будет посылать короткие импульсы через промежутки времени равные . За время t электромагнитный импульс успевает пролететь расстояние . Излучатель тоже не стоит на месте и преодолеет за это время путь равный  (рис. 3).Рис. 3Электромагнитные импульсы, распространяющиеся со скоростью по направлению к приемнику, придут к нему с разницей во времени.Следовательно, период возмущения, воспринимаемого приемником, будет равен , а частота – .Полученная формула выражает зависимость между частотами при так называемом продольном эффекте Доплера, то есть когда источник волн приближается к приемнику или удаляется от него. Причем, когда источник волн удаляется от приемника скорость v следует брать со знаком "-".При желании полученному выражению можно придать более симметричный вид: .Или . Как видим, воспринимаемая частота  зависит от двух факторов:1. От замедления времени в движущей системе.2. От уплотнения пакета волн вследствие того, что излучатель двигается им вдогонку.Если скорость движения источника v мала по сравнению со скоростью света, то отношением  можно пренебречь по сравнению с единицей. В этом случае формула упрощается: .Последняя формула в точности соответствует формуле Доплера для звуковых волн в случае, когда приемник волн неподвижен относительно среды.