Propagacja fal radiowych w łączności satelitarnej (Radiowaves Propagation in Satellite Communications Systems)

Wilk-Jakubowski, Jacek Łukasz (2018)
Propagacja fal radiowych w łączności satelitarnej (Radiowaves Propagation in Satellite Communications Systems).
Monografie, Studia, Rozprawy (M99).
Wydawnictwo Politechniki Świętokrzyskiej, Kielce.
ISBN 978-83-65719-29-4
stron: 219

Preview

Tekst Wilk-Jakubowski_Propagacja_M99.pdf Download (956kB) | Preview

Streszczenie

W monografii omówiono różne efekty przyczyniające się do całkowitych strat podczas propagacji typu Ziemia–kosmos, co może znaleźć zastosowanie w przypadku optymalizacji współczesnych systemów satelitarnych. Pracę rozpoczyna omówienie teoretycznych aspektów wykorzystania orbity geostacjonarnej do propagacji fal mikrofalowych. W rozdziale drugim przedstawiono propagację fal mikrofalowych w troposferze ziemskiej. Rozważania dotyczą tłumienia sygnału z powodu opadów atmosferycznych, chmur, mgieł i gazów atmosferycznych, wzrostu szumu i całkowitej degradacji sygnału z powodu opadów atmosferycznych, wzrostu szumu wskutek obecności rozmaitych źródeł nie będących nadajnikami radiowymi (szumy radiowe) i depolaryzacji fal radiowych w kroplach deszczu. Ten rodzaj promieniowania obejmuje szerokie spektrum promieniowania (szersze od widma fal mikrofalowych). W rozdziale trzecim (ostatnim) przeanalizowano tłumienie atmosferyczne. Z praktycznego punktu widzenia opis statystyczny staje się jedynym sposobem prezentowania wyników modelowania łączy satelitarnych w niesprzyjających warunkach pogodowych. Wykorzystano do tego rzeczywiste dane pomiarowe, zaś przedstawione założenia zostały sprawdzone z istotnymi danymi statystycznymi z długofalowej perspektywy (okres 40 lat). Dzięki takiemu podejściu udało się porównać dane dostarczone przez ITU-R lub ESA z danymi rzeczywistymi dla danej lokalizacji (np. tłumienie spowodowane wystąpieniem opadów deszczu w funkcji intensywności opadów deszczu). W rozdziale tym zamieszczono również przykłady zastosowania regresji wielomianowej do przedstawienia wpływu opadów deszczu na tłumienie sygnału mikrofalowego. W celu uzyskania możliwie najlepszych wyników dla wybranego obszaru Polski dane zostały przetworzone z użyciem interpolacji dwuliniowej dla sąsiednich próbek. Oszacowania te mogą być wykorzystywane przez inżynierów systemów satelitarnych do obliczania budżetów łączy satelitarnych. W monografii omówiono ponadto zagadnienia propagacyjne w systemach łączności satelitarnej. Ponieważ obecność opadów ma istotny wpływ na jakość mikrofalowych sygnałów satelitarnych, przede wszystkim ze względu na absorpcję i zjawisko odbicia, skupiono się na analizie wpływu hydrometeorów, oddziałujących jako silne źródło szumu, na propagację fal radiowych. Zamieszczone dane wykorzystano do określenia wpływu intensywności opadów deszczu, polaryzacji i częstotliwości fal radiowych na jakość mikrofalowego sygnału satelitarnego. Wyniki badań mogą być użyteczne w celu poprawy projektowania i działania współczesnych łączy satelitarnych lub do zminimalizowania ryzyka przerw w transmisji lub całkowitego załamania transmisji pomiędzy terminalem i satelitą. (This monograph discusses the different effects contributing to the overall loss of signal propagation along Earth-space paths and suggests ways to improve the design of communication systems. The work begins with a brief overview of the theoretical aspects of the use of the geostationary orbit for microwaves propagation. The chapter two is concerned with the propagation of microwaves in the troposphere. The discussion includes signal attenuation due to precipitation, clouds, fog, and atmospheric gases, an increase in noise and total signal degradation due to precipitation, emission noise from absorbing media (radio noise increase), and signal depolarization by raindrops. This type of radiation covers a spectrum wider than the microwave spectrum. Chapter three analyses atmospheric attenuation. In practice, statistical description is one of satisfactory way to present the results of modelling of satellite links in undesired weather conditions in the area of Kielce. Because of the description was based on assumptions and actual data, those assumptions were verifiable and based on strong statistical evidence supporting them in the long-term perspective in Kielce (40 years in this case). Thanks to this approach, it was able to compare data provided by ITU-R or ESA with real-time data (e.g. rain attenuation as a function of the rain rate). Moreover, this chapter presents the application of polynomial regressions to simply illustrate the influence of rainfall on the signal attenuation. Each datum was processed using a bilinear interpolation to achieve an improved evaluation from the adjacent grids for a selected region in Poland. These estimates may be used by satellite systems engineers to calculate the link budget analyses. The monograph also deals with propagation concerns for satellite communications systems. The rainfall has a considerable influence on the quality of microwaves signals in the satellite communications systems, especially due to absorption and reflection, as hydrometeors act as a strong source of noise. All of data were used to identify the impact of rain intensity, polarization and radio waves frequency on the microwave satellite signal quality. The research results presented in the monograph can be useful to satellite engineers to improve the design and performance of satellite communication links, or to minimize the interruption or total lack of communication between the terminal and the satellite.)

Biblioteka Cyfrowa

Podgląd