ITU-R F 1333-1 SPANISH-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.pdf

1、Rec. UIT-R F.1333-1 1RECOMENDACIN UIT-R F.1333-1ESTIMACIN DEL NGULO DE ELEVACIN REAL DE UNA ESTACINDEL SERVICIO FIJO HACIA UNA ESTACIN ESPACIAL TENIENDOEN CUENTA LA REFRACCIN ATMOSFRICA(Cuestin UIT-R 163/9)(1997-1999)Rec. UIT-R F.1333-1La Asamblea de Radiocomunicaciones de la UIT,considerandoa) que

2、en algunos estudios sobre comparticin de frecuencias entre el servicio fijo y los servicios de radio-comunicacin espacial, incluidos el servicio fijo por satlite, los servicios de radiodifusin por satlite y los servicioscientficos espaciales, es necesario realizar una estimacin de diversos factores

3、relativos a la propagacin, tales como laatenuacin en el trayecto oblicuo debido a los gases atmosfricos y la atenuacin debida al bloqueo de la zona deFresnel;b) que la atenuacin mencionada es funcin del ngulo de elevacin real bajo el cual observa una estacin delservicio fijo una estacin espacial (ge

4、oestacionaria o no geoestacionaria);c) que es necesario establecer un mtodo de clculo simplificado para estimar el ngulo de elevacin real haciauna estacin espacial teniendo en cuenta la refraccin atmosfrica cuando el ngulo de elevacin de una estacinespacial slo se conoce en condiciones de propagacin

5、 en espacio libre en el vaco;d) que por regla general conviene estimar el ngulo de elevacin real de una estacin espacial en lascondiciones de la atmsfera de referencia mundial anual media definida en la Recomendacin UIT-R P.835,recomienda1 que se utilice el mtodo de estimacin del ngulo de elevacin r

6、eal bajo el cual observa una estacin delservicio fijo una estacin espacial (geoestacionaria o no geoestacionaria) en condiciones de atmsfera de referenciamundial anual media definida en la Recomendacin UIT-R P.835 descrita en el Anexo 1 cuando el ngulo de elevacinhacia una estacin espacial slo se co

7、noce en condiciones de propagacin en el espacio libre, en el vaco (vanse lasNotas 1 y 2);2 que para un modelo de refractividad atmosfrica distinto de la atmsfera de referencia mundial anual mediadefinida en la Recomendacin UIT-R P.835, se obtenga una frmula numrica diferente correspondiente al model

8、o derefractividad atmosfrica especfico (vase la Nota 3).NOTA 1 Esta Recomendacin puede servir, por ejemplo, para calcular la atenuacin en el trayecto oblicuodebida a gases atmosfricos y la atenuacin debida al bloqueo de la zona de Fresnel que se indica en la Recomenda-cin UIT-R F.1249.NOTA 2 En el A

9、nexo 1 a la Recomendacin UIT-R F.1108 se da un ejemplo de mtodo de clculo del ngulo deelevacin hacia una estacin espacial no geoestacionaria en condiciones de propagacin en el espacio libre y en elAnexo 2 a la Recomendacin UIT-R F.1249 se presenta un mtodo de clculo del ngulo de elevacin hacia unaes

10、tacin espacial geoestacionaria en condiciones de propagacin en el espacio libre.NOTA 3 En el Anexo 2 a la Recomendacin UIT-R SF.765 (y tambin en el Anexo 2 a laRecomendacin UIT-R F.1249) se da un ejemplo de las frmulas numricas para las correcciones de la refraccincorrespondientes al modelo exponenc

11、ial de N0= 400 y D N = 68 (para un valor mximo de correccin de la refraccin)y al modelo exponencial de N0= 250 y D N = 30, (para un valor mnimo de correccin de la refraccin), donde N0es larefractividad radioelctrica a nivel del mar y D N es el gradiente (diferencia entre el nivel del mar y 1 km de a

12、ltitud), quese utilizan para determinar el ngulo de separacin entre la direccin del haz principal de la antena del servicio fijo y ladireccin hacia la rbita de los satlites geoestacionarios (OSG) (o una ubicacin orbital especfica en la OSG).2 Rec. UIT-R F.1333-1ANEXO 1ngulo de elevacin real si el ng

13、ulo de elevacin de una estacin espacial se conocenicamente en condiciones de propagacin en el espacio libre1 IntroduccinEn algunos casos de estudios de comparticin, el ngulo de elevacin de una estacin espacial (geoestacionaria y nogeoestacionaria), visto desde una estacin del servicio fijo, slo es c

14、onocido en condiciones de propagacin en el vaco.En esos casos, es necesario efectuar una estimacin del ngulo de elevacin real teniendo en cuenta la refraccinatmosfrica. En este Anexo se indica un mtodo de clculo a tal efecto.2 Visibilidad de la estacin espacialEn el modelo cuasi-exponencial de atmsf

15、era para la refraccin definida en la Recomendacin UIT-R P.835, el hazradioelctrico emitido desde una estacin del servicio fijo (de altitud h (km) con respecto al nivel del mar y ngulo deelevacin de q (grados) es desviado hacia la Tierra debido al efecto de la refraccin atmosfrica. Esta correccin de

16、larefraccin, t (grados), se puede evaluar mediante la siguiente integral:tj=-nxnxxh()()tgd (1)donde j viene determinado como sigue sobre la base de la ley de Snell en coordenadas polares:cos j = crxnx()()+ (2)c = (r + h) n(h) cos q (3)donde:r : es el radio de la Tierra (6 370 km).La funcin n(x) es e

17、l ndice de refraccin atmosfrica a la altitud de x (km) que puede calcularse mediante la frmula delndice de refraccin radioelctrico de la Recomendacin UIT-R P.453 en base a la atmsfera de referencia mundial anualde la Recomendacin UIT-R P.835. Por otra parte, n(x) es la derivada de n(x).Los valores d

18、e t (h, q ) (grados) se han evaluado en condiciones de atmsfera de referencia mundial anual media y se hahallado que la siguiente frmula numrica da una buena aproximacin:t (h, q ) = 1 / 1,283 + 0,7491 q + 0,01986 q2+ h (0,3114 + 0,0702 q ) (4)Esta frmula se ha obtenido como una aproximacin de 0 h 3

19、km y qm q 90 , donde qmes el ngulo con el cualel haz radioelctrico es interceptado por la superficie de la Tierra y viene dado por:qm= arc cos ( )( )rrhnnh+0(5)o, aproximadamente, qm= 0,875 h grados.Rec. UIT-R F.1333-1 3Ahora, suponiendo que el ngulo de elevacin de una estacin espacial es q0 (grados

20、) en condiciones de propagacin enel espacio libre, el ngulo de elevacin mnimo con respecto a una estacin del servicio fijo con el cual el hazradioelctrico no es interceptado por la superficie de la Tierra es qm. La correccin de la refraccin correspondiente a qmes t (h, qm). Por lo tanto, la estacin

21、espacial slo es visible cuando se verifica la inecuacin siguiente:qm t (h, qm) q 0(6)3 Estimacin del ngulo de elevacin realCuando la inecuacin (6) se verifica, el ngulo de elevacin real q (grados), teniendo en cuenta la refraccin atmosfrica,se puede calcular resolviendo la ecuacin siguiente:q t (h,

22、q ) = q 0(7)Decimos que la solucin de la ecuacin (7) viene dada como sigue:q = q 0+ ts(h, q 0)(8)donde los valores de ts(h, q0) son idnticos a los de t (h, q ), pero se expresan en funcin de q0.Se puede obtener una aproximacin precisa de la funcin ts(h, q0) (grados) mediante la frmula numrica siguie

23、nte:ts(h, q0) = 1 / 1,712 + 0,5507 q0+ 0,03424 q02+ h (0,2584 + 0,07940 q0+ 0,01034 q02) (9)Ahora, el valor de q calculado mediante la ecuacin (8) es el ngulo de elevacin real que se ha de utilizar en laestimacin de diversos factores, tales como la atenuacin en el trayecto oblicuo y la atenuacin deb

24、ida al bloqueo de lazona de Fresnel.4 Resumen de los clculosPaso 1: El ngulo de elevacin de una estacin espacial en condiciones de propagacin en el espacio libre se llama q0.Paso 2: Mediante las ecuaciones (4) y (5), se determina si (6) se verifica o no. Si la respuesta es negativa, el satlite noes

25、visible y, por lo tanto, no se precisan otros clculos.Paso 3: Si la respuesta en el Paso 2 es positiva, se calcula q mediante las ecuaciones (8) y (9). ste es el ngulo deelevacin real que se ha de utilizar para estimar diversos factores, tales como la atenuacin en el trayectooblicuo y la atenuacin debida al bloqueo de la zona de Fresnel.