极轨气象卫星数传链路雨衰影响.pdf

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1、第42卷第1期气象科技Vo1．42，NO．12014年2月METEOROIOGICALSCIENCEANDTECHNOLOGYFeb．2O14极轨气象卫星数传链路雨衰影响朱杰(中国气象局国家卫星气象中心，北京100081)摘要极轨气象卫星通信系统受自身特点的限制和环境影响，存在各种不可避免的干扰，其中，降雨衰减对卫星链路传输的影响尤为重要。在对我国极轨气象卫星数传链路预算原理充分分析的基础上，按照ITU—R建议，构建了相应的雨衰模型，通过对围内各个地面接收站降雨衰减情况的MATLAB仿真，逐一讨论了降雨强度、天线仰角、频率、极化倾角等影响降雨衰减

2、特性的相关因素，得出了一些有益结论，为极轨气象卫星数传链路和地面接收系统的设计提供有益参考。关键词极轨气象卫星数传链路预算雨衰来说，该性能指标是基带信道的信噪比(S／N)；对于引言数字电路来说，该性能指标是基带信道上测得的误极轨气象卫星也叫太阳同步轨道气象卫星，飞码率(BER)。卫星链路分为两种信号路径：由地行高度830km左右，我国具有风云一号、风云三号面站到卫星的上行链路和从卫星到地面站的下行链两代极轨气象卫星，能够实现全球、全天候的气象探路。本文只针对极轨气象卫星，研究下行链路的设测，在我国中长期天气趋势预测、极端灾害性天气预计问题。警方面

3、，发挥重要作用。极轨气象卫星通信系统极轨气象卫星一般采用有向天线，即其在某个特定方向上的辐射功率会比其他方向上的辐射功率具有传输距离远、覆盖面积大、通信频带宽、容量大等优势，但其本身是开放式系统，且极易受环境的影大。定义实际天线增益G()为每单位立体角在方向上的辐射功率与每单位立体角平均辐射功率的响，故存在各种不可避免的干扰，其中，降雨衰减影比值一，即响是需要重点考虑的因素。根据几何光学散射原理，由于受到雨滴的吸收和散射，经过降雨区域的卫G一(1)星通信传输信号强度会有所衰减，对气象卫星通信其中，P()为天线每单位立体角在方向上的辐射的质量造成影

4、响]。因此，对极轨气象卫星数传通功率；P。为天线的总辐射功率；G()为天线在方信链路雨衰影响的研究十分必要。基于此意义，本向上的增益。文在对卫星链路预算的基本原理充分分析的基础通常以辐射功率最大的方向(一般称为天线的上，对国内各个地面接收站降雨衰减情况进行了仿视轴方向)作为角的基准。天线增益即为一0。时真计算，并讨论了影响降雨衰减特性的相关因素，得G()的值，它用来衡量天线辐射通量密度的大小。出了一些有益的结论，为抵消极轨气象卫星通信链假设发射机载波功率为P，采用无损天线，天线增路中雨衰的影响提供一些参考。益为G，则天线视轴方向上距离尺处的通量密

5、度是

6、4J：1极轨气象卫星链路预算基本理论F一(2)为保证卫星通信信号的传输质量，数据传输链路的设计需要达到一定的性能指标。对于模拟电路通常乘积项PG被称为有效全向辐射功率http：／／www．qxkj．net．cn气象科技作者简介：朱杰，女，1982年生，硕士，主要研究方向为卫星信号的地面接收等，Emaijuliet0411@126．corn收稿日期：2013年1月10日；定稿日期：2013年6月26日第1期未杰：极轨气象卫星数传链路雨衰影响(EffectiveIsotropicRadiatedPower，简称EIRP)，其中，P为天线接收功率

7、；Pm为有效全向辐射功它将天线增益和发射功率结合在一起来表示一个功率；G为接收天线增益；L。为路径损耗；L为大气衰率为P，G，的等效全向同性源，表示为减；L为发射天线产生的损耗；L为接收天线产生PE】RP—PG(3)的损耗。用相对1W的分贝值表示：图1说明了式(10)中的各种参量情况。分贝瓦[Pm]一[P]+[G](4)(dBw)表示以1w为参考电平来描述功率电平的本文中用方括号表示基于基本功率定义的分贝对数式单位。值，P是以dBW为单位，G是以dB为单位。卫星极轨卫星地面接收站的天线接收功率只与卫星P(P+G)的EIRP、地面站天线的有效面积A

8、和距离R损耗L有关]。有效口径面积为A的天线的接收功率为P一㈦天线理论中一个基本的关系式是天线增益和面积之间的关系，即：大气损耗L，，G一@rA／a。(6)式中是T作频率对应的波长，单位是m。将A代入式(5)，得到P一㈩式(7)即卫星的链路预算方程，它是计算链路接收功率的关键表达式，此式中出现了频率项(即波接收大线只长)。(47cR／)。表示路径损耗L。为能量作为一种图1卫星链路传输损耗示意图电磁波在三维空间中传播所造成的损耗。因此，链路预算方程也可以写成2极轨气象卫星数传链路雨衰模型的建立与分析接收功率PE¨×接收天线增益，。、+盘ll帝一8)

9、为简化分析，考虑发射天线、接收天线为两个理通信系统中一般采用dB来简化表达式，故式想天线的情形(即不考虑链路两端天线的内部损(8)可以写