第4-2章 链路传输工程

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1、第2章链路传输工程1链路传播特性在卫星通信系统中，信号的传播路径主要是在星际之间、星-地之间。星际链路：只考虑自由空间传播损耗星-地链路：由自由空间传播损耗和近地大气的各种影响所确定2卫星通信的电波要经过对流层（含云层和雨层）、平流层、电离层和外层空间，跨越距离大，影响电波传播的因素很多。热层（热电离层）（Thermosphere）80-500km中间层（Mesosphere）50-80km平流层（Stratosphere）16-50km对流层（Troposphere）7-16km外逸层（Exosphere

2、）500-64,374km3提要本章首先讨论信号传播过程中受到的各种损耗，然后讨论链路中的各种噪声、干扰和链路传输质量问题。一、星-地链路传播特性二、卫星移动通信链路特性三、天线的方向性和电极化问题四、噪声与干扰五、卫星通信全链路质量六、信道对传输信号的损害七、上、下行链路的RF干扰4一、星-地链路传播特性卫星通信的电波在传播中要受到损耗，其中最主要的是自由空间传播损耗，它占总损耗的大部分。其它损耗还有大气、雨、云、雪、雾等造成的吸收和散射损耗等。卫星移动通信系统还会因为受到某种阴影遮蔽(例如树木、建筑物的

3、遮挡等)而增加额外的损耗，固定业务卫星通信系统则可通过适当选址避免这一额外的损耗。自由空间传播损耗链路附加损耗51。功率通量密计算公式：2。接收信号功率计算公式：3。自由空间传播损耗计算公式：自由空间传播损耗自由空间电波传播是无线电波最基本、最简单的传播方式。自由空间是一个理想化的概念，为人们研究电波传播提供了一个简化的计算环境。61.功率通量密度的计算公式定义：功率密度（功率通量密度）是指发射功率经过空间传播到达接收点后，在单位面积内的功率。计算过程：第一步：各向同性辐射源的通量密度第二步：发射端采用

4、定向天线的通量密度7图2-1以确定的天线面积在不同距离上接收辐射能量各向同性辐射源的通量密度各向同性辐射源：能量是向周围均匀扩散，是一种理想化的辐射源；各方向辐射的总功率PT.在半径为d（卫星离地面的距离）的球面上（其面积4d2)的功率通量密度，即单位面积上的功率Pr’：理想接收天线面积A8发射端采用定向天线的通量密度(1)实际天线一般是有向天线，即在某方向的辐射功率大于其它方向的辐射功功率，并用“天线增益”表示其方向性。天线增益定义：每单位立体角在方向的辐射功率和每单位立体角平均辐射功率的比值。通常以

5、辐射功率最大的方向作为的基准。发射端采用定向天线的通量密度：（2-2）式中，PT为天线的发射功率（W)，GT为发射天线的增益，d为自由空间传播距离。9发射端采用定向天线的通量密度(2)--(2-2)乘积项PTGT通常称为等效全向辐射功率或EIRP--等效全向辐射功率（EIRP）定义：地球站或卫星的天线发射的功率P与该天线增益G的乘积。表明了定向天线在最大辐射方向实际所辐射的功率。EIRP=P·G,或EIRP(dBW)=10log(PG)=P(dBW)+G(dB)例1:卫星的EIRP值为49.4dBW，计算

6、卫星离地面距离为40000km时，地面站的功率密度。解：根据式（2-2），地面站的功率密度为102.接收信号功率的计算公式实际天线的接收功率：--Ae:接收天线的有效接收面积=A·（实际物理面积与天线效率的乘积）--为何不用理想接收天线面积A来计算接收功率？因为入射到天线孔径上的能量中，一部分能量会被反射到自由空间中，一部分能量会被有损元件吸收。利用Ae可以说明效率降低的程度.若用接收天线增益(2-3)式来表示，上式可以改写为：--GR:接收天线增益。是工作波长（m），其中=c/f，c为光速，取值为3

7、*108(m/s)11例2：计算频率为6GHz时，口径3m的抛物面天线的增益。（天线效率为0.55）解：根据123.自由空间传播损耗计算公式电波从点源全向天线发出后在自由空间传播，能量将扩散到一个球面上。如用定向天线，电波将向某一方向会聚，在此方向上获得增益，那么到达接收点的信号功率为：其中：PT为发射功率;GT为发射天线增益;GR为接收天线增益；Lf为自由空间传播损耗。d为传播距离，为工作波长，C为光速，f为工作频率。Lf通常用分贝表示，当d用km、f用GHz表示时，又可以表示为：1314例3:卫星和地

8、面站之间的距离为42,000km。计算6GHz时的自由空间损耗。解：根据公式Lf=92.44+20lg42000+20lg6=200.46(dB)15图2-2自由空间损耗与传播路径长度的关系16图2-4静止卫星与地球站的通信距离关系曲线17链路附加损耗大气吸收损耗雨衰大气折射的影响电离层闪烁和多径181.大气吸收损耗在大气各种气体中，水蒸汽、氧气对电波的吸收衰减起主要作用，水蒸汽的第一吸收峰在22GHz，氧气在6