卫星转发器资源的比较与选择

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1、卫星转发器资源的比较与选择

2、第1摘要　以笔者在卫星转发器管理与卫星通信网建设的经验为基础，介绍卫星转发器在卫星资源、转发器管理、邻星协调、降雨衰耗和潜在干扰等方面对载波工作的潜在影响，以及在分析和比较卫星转发器资源时所需注意的方方面面。　　卫星转发器的技术指标并不多，除了G/T、SFD和EIRP外，用户可关心的似乎只有工作频段、覆盖范围、以及单位带宽的租金。其实在使用上，没有两段转发器频段是完全相同的。卫星操的管理经验，卫星天线与通信转发器的结构设计，出自邻星、反极化、以及本转发器其他用户的干扰，都可能影响使用效果。为此，用户在租赁转发器以前，应该尽可能多地了解和比较卫星资源。本文以笔者

3、在卫星转发器管理与卫星通信网建设这两个方面的经验为基础，尽可能详尽地介绍在比较和选择卫星转发器资源时值得注意的方方面面，以供同行参考。1卫星资源1.1转发器参数　　卫星转发器的主要参数为G/T、SFD和EIRP。其中，G/T和SFD与卫星接收天线增益的对数值线性相关，EIRP则与卫星发送天线增益相关。应该注意到的是，卫星天线增益随工作频率与天线指向而变。因此，用户应要求卫星操提供特定转发器（而不是卫星）的G/T与EIRP分布图、以及特征城市的参数表。　　G/T值是接收天线增益G与接收系统噪声温度T之比值。系统噪声温度主要由天线噪声温度和接收系统前置级放大器的噪声温度所构成。由于卫星天线指

4、向噪声温度较高的地球表面，天线噪声温度远高于低噪声放大器的噪声温度，因此，系统噪声温度主要由天线噪声温度所决定。G/T值决定了卫星接收系统的性能。某些卫星为了片面追求下行EIRP，设计中采用大口径发送天线配合小口径接收天线的方式。该方式的G/T值相对较低，为了保证足够的上行C/N，使用时必须相应提高上行EIRP。　　饱和通量密度SFD的定义为，上行载波将转发器推到饱和时，在接收天线口面所达到的通量密度。SFD不是一个固定值，它可通过改变转发器内部电路的增益而得到调整。卫星参数表中所列的SFD对应于某个增益档设置值。在作链路估算时，应根据转发器实际所用的增益档对SFD作相应的修正。较为灵敏

5、的SFD可以降低上行EIRP，但这时的载波相对容易受上行干扰的影响。下文会指出，在某些场合，过于灵敏的SFD限制了上行EIRP，这将降低系统余量，并使卫星EIRP等性能得不到充分的利用。　　EIRP为天线增益与功放输出功率之对数和。天线增益随频率而变，不同转发器的功放输出功率略有不同，功放输出端的传输损耗也因波导长度不同而有差异，因此，各个转发器的下行EIRP也不尽相同。转发器在多载波工作时，需要适当降低输出功率以避免交调干扰。相应的功率减小值被称为输出回退量。有些卫星转发器在功率放大器的前级插入用于减轻交调干扰的线化器，可以相对较少的输出回退满足多载波工作条件，从而提高了下行EIRP的

6、利用率。此外，实际工作中所能使用的EIRP，有可能因为邻星协调的限制，而不得不低于卫星的设计参数。1.2工作频段　　通信卫星通常工作于6/4GHz的C频段和14/12GHz的Ku频段。Ku频段信道资源与C频段的不同点主要在于：服务区小，卫星EIRP高，同等工作条件下可用较小的天线，高降雨区难免有雨衰中断，卫星信道和地面射频设备的成本较高，与地面干扰和邻星干扰的协调比较简单。　　Ku频段的工作频率远高于C频段，Ku天线的增益通常比相同口径的C频段天线高6dB以上。不少人误认为，这就是Ku频段卫星通信可用小口径天线的原因。实际上，天线增益与空间传输损耗都与工作频率的平方成正比，Ku频段地面天

7、线增益的提高恰好被传输损耗的增大所抵消。Ku频段可用小口径接收天线的主要原因在于，Ku频段通信卫星的下行功率谱密度不像C频段那样受到限制，其下行EIRP通常远高于C频段卫星。考虑到EIRP可以通过加大发射功率而得到提高，G/T中的噪声温度则受客观条件所限而无从改变，一般而言，Ku卫星接收系统的G/T值相对于C频段卫星的增幅，远低于EIRP的增幅。因此，Ku频段卫星地球站设备对功放输出功率的要求，通常要高于C频段地球站。　　C频段和Ku频段都包含常规与扩展频段。工作于常规频段的卫星地球站天线和射频设备的设计带宽通常略大于500MHz。工作于扩展频段的设备因也通用于常规频段，其带宽多在800

8、MHz左右。扩展频段的地球站设备成本较高，但卫星信道成本较低，其邻星干扰也因使用并不广泛而相对较少。1.3卫星天线与服务区　　为能充分利用频率资源，通信卫星大多采用正交极化频率复用方式。通常的做法是，转发器的上行和下行分别工作于水平和垂直极化。当代的卫星天线大多采用单馈源、成型反射面方式。为了满足复杂的增益分布要求，同时保证高增益和极化隔离度，设计时往往采用单极化的发送天线。这样，转发器的接收和发送就可能分别工作在不同的天线上。由此