ITU-R F 1333-1 FRENCH-1999 ESTIMATION OF THE ACTUAL ELEVATION ANGLE FROM A STATION IN THE FIXED SERVICE TOWARDS A SPACE STATION TAKING INTO ACCOUNT ATMOSPHERIC REFRACTION《考虑大气折射影响在.pdf

1、Rec. UIT-R F.1333-1 1RECOMMANDATION UIT-R F.1333-1VALUATION DE LANGLE DLVATION EFFECTIF DUNE STATIONDU SERVICE FIXE VERS UNE STATION SPATIALE COMPTE TENUDE LA RFRACTION DANS LATMOSPHRE(Question UIT-R 163/9)(1997-1999)Rec. UIT-R F.1333-1LAssemble des radiocommunications de lUIT,considranta) que, dans

2、 certaines tudes de partage de frquences entre le service fixe et des services de radiocommunicationspatiale, et notamment le service fixe par satellite, le service de radiodiffusion par satellite et le service de recherchespatiale, il est ncessaire dvaluer divers facteurs lis la propagation comme l

3、affaiblissement sur les trajets obliquesd aux gaz de latmosphre et laffaiblissement d loccultation de la zone de Fresnel;b) que les affaiblissements susmentionns sont fonction de langle dlvation effectif dune station spatiale(gostationnaire ou non gostationnaire) par rapport une station du service f

4、ixe;c) quil est ncessaire dtablir une mthode de calcul simplifie permettant dvaluer langle dlvation effectifdune station spatiale, compte tenu de la rfraction dans latmosphre, lorsque langle dlvation de la station spatialenest connu que dans des conditions de propagation en espace libre dans le vide

5、;d) quil convient gnralement dvaluer langle dlvation effectif dune station spatiale dans les conditions delatmosphre de rfrence moyenne annuelle pour le monde entier dfinie dans la Recommandation UIT-R P.835,recommande1 dappliquer la mthode dvaluation de langle dlvation effectif dune station spatial

6、e (gostationnaire ou nongostationnaire) par rapport une station du service fixe dans les conditions de latmosphre de rfrence moyenneannuelle pour le monde entier dfinie dans la Recommandation UIT-R P.835, mthode dcrite lAnnexe 1, lorsquelangle dlvation de la station spatiale nest connu que dans des

7、conditions de propagation en espace libre dans le vide(Notes 1 et 2);2 lorsque le modle du condice de rfraction dans latmosphre ne correspond pas latmosphre de rfrencemoyenne annuelle pour le monde entier dfinie dans la Recommandation UIT-R P.835, de dterminer une formulenumrique diffrente applicabl

8、e au modle en question (Note 3).NOTE 1 On peut, par exemple, appliquer les dispositions de la prsente Recommandation pour valuerlaffaiblissement sur les trajets obliques d aux gaz de latmosphre et laffaiblissement d loccultation par zone deFresnel, cette valuation tant ncessaire pour lapplication de

9、s dispositions de la Recommandation UIT-R F.1249.NOTE 2 LAnnexe 1 de la Recommandation UIT-R F.1108 donne un exemple de mthode permettant de calculerlangle dlvation dune station spatiale non gostationnaire dans des conditions de propagation en espace libre etlAnnexe 2 de la Recommandation UIT-R F.12

10、49 donne une mthode permettant de calculer langle dlvation dunestation spatiale gostationnaire dans des conditions de propagation en espace libre.NOTE 3 LAnnexe 2 de la Recommandation UIT-R SF.765 (et aussi lAnnexe 2 de la Recommandation UIT-R F.1249)donne des exemples de formules numriques permetta

11、nt de calculer les facteurs de correction due la rfractioncorrespondant au modle exponentiel N0= 400 et D N = 68 (pour une correction dans les conditions de rfractionmaximale) et au modle exponentiel N0= 250 et D N = 30 (pour une correction dans les conditions de rfractionminimale), o N0est le condi

12、ce de rfraction radiolectrique au niveau de la mer et D N est le gradient (diffrence entrela valeur au niveau de la mer et la valeur 1 km daltitude), ces modles tant utiliss pour dterminer langle desparation entre laxe du faisceau principal de lantenne du service fixe et la direction de lorbite des

13、satellitesgostationnaires (OSG) (ou un point spcifique de lOSG).2 Rec. UIT-R F.1333-1ANNEXE 1Comment valuer langle dlvation effectif dune station spatiale lorsque langledlvation nest connu que pour des conditions de propagation en espace libre1 IntroductionDans certains cas rencontrs dans les tudes

14、de partage, langle dlvation dune station spatiale (gostationnaire ou nongostationnaire), par rapport une station du service fixe, nest connu que dans des conditions de propagation en espacelibre dans le vide. En pareil cas, il est ncessaire dvaluer langle dlvation effectif, compte tenu de la rfracti

15、on danslatmosphre. La mthode de calcul expose dans la prsente Annexe rpond ce besoin.2 Visibilit de la station spatialeDans le cadre dun modle quasi exponentiel de latmosphre pour la rfraction, par exemple celui qui est considr dansla Recommandation UIT-R P.835, le faisceau radiolectrique mis par un

16、e station du service fixe ( une altitude h (km)au-dessus du niveau de la mer et selon un angle dlvation q (degrs) est courb vers la surface de la Terre en raison duphnomne de rfraction dans latmosphre. Le facteur de correction t (degrs) qui permet de tenir compte de cetterfraction est exprim par lin

17、tgrale suivante:tj=-nxnxxh()()tgd (1)dans laquelle j est dtermin comme suit sur la base de la loi de Snell en coordonnes polaires:cos j = crxnx()()+ (2)c = (r + h) n(h) cos q (3)o: r :rayon de la Terre (6 370 km).La fonction n(x) exprime lindice de rfraction de latmosphre en fonction de laltitude x

18、(km) et peut tre calcule laide de la formule dfinissant lindice de rfraction radiolectrique (Recommandation UIT-R P.453) et sur la base delatmosphre de rfrence moyenne annuelle pour le monde entier (Recommandation UIT-R P.835.) Par ailleurs, n (x)est la drive de n(x).Les valeurs de t (h, q ) (degrs)

19、 ont t values dans les conditions de latmosphre de rfrence moyenne annuelle pourle monde entier, et on a constat que la formule numrique suivante donne une bonne approximation:t (h, q ) = 1 / 1,283 + 0,7491 q + 0,01986 q2+ h (0,3114 + 0,07020 q ) (4)Cette formule est une approximation pour 0 h 3 km

20、et qm q 90, qmtant langle selon lequel le faisceauradiolectrique est juste intercept par la surface de la Terre, angle qui sexprime comme suit:qm= arc cos ( )( )rrhnnh+0(5)soit, approximativement, qm= 0,875 h degrs.Rec. UIT-R F.1333-1 3Considrons maintenant le cas dune station spatiale prsentant un

21、angle dlvation q0(degrs) dans des conditions depropagation en espace libre. Langle dlvation minimal par rapport une station du service fixe pour lequel le faisceauradiolectrique nest pas intercept par la surface de la Terre est qm. Le facteur de correction de la rfractioncorrespondant qmest t (h, qm

22、). Dans ce cas, la station spatiale nest visible que lorsque lingalit suivante est vrifie:qm t (h, qm) q 0(6)3 Evaluation de langle dlvation effectifLorsque lingalit (6) est vrifie, langle dlvation effectif q (degrs), compte tenu de la rfraction dans latmosphre,sobtient par rsolution de lquation sui

23、vante:q t (h, q ) = q 0(7)Par dfinition, la solution de lquation (7) scrit comme suit:q = q 0+ ts(h, q 0)(8)dans laquelle les valeurs de ts(h, q0) sont identiques celles de t (h, q ), mais exprimes en fonction de q0.On obtient une bonne approximation de la fonction ts(h, q0) (degrs) avec la formule

24、numrique suivante:ts(h, q0) = 1 / 1,712 + 0,5507 q0+ 0,03424 q02+ h (0,2584 + 0,07940 q0+ 0,01034 q02) (9)Ainsi, la valeur de q donne par lquation (8) correspond langle dlvation effectif utiliser pour lvaluation dedivers facteurs comme laffaiblissement sur les trajets obliques et laffaiblissement d

25、loccultation de la zone deFresnel.4 Rsum des calculsPremire tape: Dsigner par q0langle dlvation dune station spatiale dans des conditions de propagation en espacelibre dans le vide.Deuxime tape: En utilisant les quations (4) et (5), dterminer si lingalit (6) est vrifie ou non. Dans la ngative,le sat

26、ellite nest pas visible, de sorte quaucun autre calcul nest ncessaire.Troisime tape: Si lingalit (6) est vrifie, calculer q laide des quations (8) et (9). La valeur obtenue est langledlvation effectif utiliser pour lvaluation de divers facteurs comme laffaiblissement sur les trajets obliques etlaffaiblissement d loccultation de la zone de Fresnel.