Система мобільного супутникового зв’язку з пасивними терміналами на основі модулюючих ретрорефлекторів

Анотація

У роботі проведено якісне і кількісне порівняння систем супутникового мобільного зв’язку із різними висотами орбіт космічних апаратів. Проведено дослідження умов знаходження космічного апарата у зоні видимості наземного терміналу і аналіз часу перебування супутника у зоні видимості в залежності від висоти орбіти. За результатами цього аналізу, а також приймаючи до уваги той факт, що зона низьких орбіт навколо Землі дуже щільно заповнена штучними супутниками і космічним сміттям, можна зробити висновок про доцільність збільшення радіусу орбіти телекомунікаційних супутників. В той же час геостаціонарна орбіта, яка має очевидні переваги з точки зору покриття, також досить щільно заповнена космічними апаратами, і крім того є дуже високою для ефективної роботи малопотужних мобільних наземних терміналів. Приймаючи до уваги ці особливості, зроблено висновок про перспективність використання середніх орбіт для телекомунікаційних супутникових систем, для яких глобальне покриття земної поверхні може бути досягнене за допомогою декількох десятків супутників. При цьому відстань до поверхні Землі буде достатньо малою, щоб забезпечити високе співвідношення сигнал/шум і, як наслідок, система зможе забезпечити високу швидкість передачі інформації. Було проведено комп’ютерне моделювання роботи супутникової телекомунікаційної системи для різної кількості космічних апаратів і різних параметрів їхніх орбіт з метою визначення умов досягнення глобального покриття. Дане моделювання підтверджує зроблені висновки щодо доцільності використання середніх орбіт. У роботі була запропонована концепція використання пасивних терміналів на основі модулюючих ретрорефлекторів, тобто відбиття сигналу супутників наземним терміналом без випромінювання власної електромагнітної енергії. При цьому енергія терміналів витрачається тільки на модуляцію сигналу, що відбивається. Даний підхід дозволить значно знизити енергоспоживання наземних терміналів і підвищити тим самим мобільність. Фазову та поляризаційну модуляцію сигналу запропоновано здійснювати за допомогою рідких кристалів або метаматеріалів