одяться за межами земної атмосфери, т. К. Атмосфера сильно поглинає і розсіює енергію оптичних хвиль. Застосування для зв'язку з космічним апаратом лазерів забезпечить високу спрямованість випромінювання при прийнятних габаритах оптичних пристроїв (антен). Крім того, використання лазера дозволить застосувати когерентний прийом оптичних сигналів.
З точки зору зменшення ваги оптичних систем доцільного дифракцією розкривання антени одно:
(1)
де?- довжина хвилі;
- кутова ширина променя лазера.
Рис.4. Швидкість передачі інформації переносимої електромагнітної хвилею [7].
Однак найбільша швидкість передачі інформації електромагнітної хвилею при деякій смузі пропускання системи після детектора, при наявності некоррелірованнимі (білого) адитивного шуму і при необмеженій середньої потужності прийнятого сигналу дуже швидко зменшується, якщо несуча частота v починає перевищувати величину, де - постійна Планка (рис.4) [7]. Тому частоту лінії зв'язку v=с/h, де з - швидкість світла, не можна вибирати нескінченно великою без погіршення характеристик системи.
Згадані вище середня потужність сигналу і адитивний шум розглядаються на вході детектора. Щоб отримати на вході детектора сигнал потужністю необхідна середня вихідна потужність передавача, рівна
(2)
Де, -коефіцієнт пропускання оптичної системи приймача;
-коефіцієнт пропускання оптичної системи передавача;
- коефіцієнт пропускання атмосфери;
- кутова ширина променя оптичної передавальної антени; К - дальність передачі; - дальність передачі;
- діаметр розкриття прийомної антени.
Рис.5. Залежність коефіцієнта пропускання стандартної атмосфери від довжини хвилі випромінювання [7].
Коефіцієнти пропускання оптичних систем приймача і передавача можна вважати постійними; залежність коефіцієнта пропускання для стандартної атмосфери від довжини хвилі випромінювання відома і для зручності знову представлена ??на рис. 5 [7].
Середня потужність сигналу для даної постійної швидкості передачі інформації I залежить від несучої частоти. Вибір частоти буде грунтуватися на припущенні, що схема модуляції може бути обрана таким чином, щоб використовувалася деяка певна частина а інформаційної ємності каналу (наприклад, а=0,1). Залежність здатності різних приймачів оптичного діапазону витягувати інформацію з знімається сигналу від довжини хвилі при середній потужності сигналу Вт, смузі пропускання приймача 109Гц і абсолютній температурі 290 ° К. Інформаційна ємність каналу дорівнює добутку здатності детектора витягувати інформацію у (Х) з інформаційної ємності електромагнітної хвилі. З ростом довжини хвилі, характеристики системи зв'язку поліпшуються, однак при цьому збільшується вага і зростає складність апаратури.
Для ліній зв'язку земля-космос необхідний ретельний облік коефіцієнта пропускання атмосфери. Мала величина цього коефіцієнта визначає велике значення необхідної потужності випромінювання передавача.
Однак збільшення потужності сигналу з зростанням частоти відбувається значно швидше, ніж зменшення інформаційної ємності електромагнітної хвилі, пов'язане із зростанням здатності детектора витягувати інформацію у (А).
Розрахунки показують, що квантова ефективність ідеального детектора дорівнює одиниці (?=1). Квантова ефективність реальних детекторів, що мають максимальну чутливість на довжинах хвиль більше 1 мк, близька до одиниці, але їх недоліком є ??обмежена смуга пропускання. Детектори з прийнятною шириною смуги пропускання мають більш низьку квантову ефективність, ніж вказувалося вище.
Більш детальний аналіз системи зв'язку повинен включати облік цього функціонального співвідношення, т. е. при виборі робочої частоти необхідно враховувати і взаємозалежність смуги пропускання і квантової ефективності. Нарешті, при виборі частоти слід враховувати вихідну потужність лазера. Остання величина з урахуванням коефіцієнта корисної дії при оцінці системи зв'язку може бути переведена в еквівалентний вагу джерел живлення і системи охолодження.
Таким чином, при виборі робочої частоти системи зв'язку земля -космос необхідно враховувати наступні обставини:
При використанні когерентного режиму необхідно працювати на більш довгих хвилях. Для ліній зв'язку земля - ??космос цей висновок, однак, є не цілком обгрунтованим, оскільки турбулентність атмосфери порушує стабільність фазового фронту.
Існуючі лаз...
