卫星通信系统线路的设计与计算

《卫星通信系统线路的设计与计算》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第3章卫星通信系统线路的设计与计算3.1概述3.2卫星通信线路载波功率的计算3.3卫星通信线路噪声功率的计算3.4卫星通信线路载波功率与噪声功率比3.5数字卫星通信线路设计3.1概述设计一条卫星通信链路的主要目的是：尽量有效地在地球上两个通信点之间提供可靠而又高质量的联接手段。为此，发送站发出的信号到达接收站时，必须具有足够高的电平，而且不管对通信质量的总噪声影响如何，都要保证必需的业务质量。这就是说，接收到的射频载波功率必须远大于噪声功率。链路的载波和噪声功率比(载噪比，C/N)用dB表示。链路所需的载噪比随特定的系统和该系统的用途不同而异。目前，国际上

2、对各种不同系统均已制订出了各自相应的建议值，而且这些规定有时会有所修订，所以在设计卫星通信系统时要查阅有关的最新文本。众所周知，一条链路质量的优劣，对于模拟信号传输是以解调后的信噪比S/N来表示的，而对数字信号传输则用比特误码率(BER)表示。但不论S/N还是BER都取决于解调前的载波功率与等效噪声温度之比C/T、调制方式和设备的实际性能(解调器和滤波器等)。因此，实际上C/T值的计算是链路估算的主要内容。链路预算主要考虑两方面的问题：(1)已知通信卫星和地球站的电参数，计算通信链路的传输能力。(2)已知卫星的电参数，根据对传输容量和质量的要求，确定

3、地球站的设备参数。3.2卫星通信线路载波功率的计算1.天线增益G在卫星通信中，一般使用定向天线，把电磁波能量聚集在某个方向上辐射。设天线开口面积为A，天线效率为η,波长为λ，天线直径为D，则天线增益为(3.1)2.有效全向辐射功率(EIRP)通常把卫星和地球站发射天线在波束中心轴向上辐射的功率称为发送设备的有效全向辐射功率。它是天线发射功率PT与天线增益GT的乘积，即EIRP=PTGTW(3.2)设发射机末级功放输出功率为Po,馈线损耗为LFT(LFT＞1),则上式还可写为(3.3)或用分贝表示，即［EIRP］=［Po］+［GT］-［LFT］dBW(3

4、.4)式中，方括号表示取其dB值。3.载波接收功率卫星或地球站接收机输入端的载波功率一般称为载波接收功率，记作C，［C］以dBW(以1W为零电平的分贝)为单位。设发射机的有效全向辐射功率为［EIRP］dBW，接收天线增益为GRdB，接收馈线损耗为LFRdB，大气损耗为LadB，自由空间损耗为LPdB,其它损耗为LrdB,则接收机输入端的载波接收功率［C］dBW可以表示为［C］=［EIRP］+［GR］-［La］-［LP］-［Lr］-［LFR］=［Po］-［LFT］+［GT］+［GR］-［La］-［LP］-［Lr］-［LFR］(3.5)【例3.1】已知IS

5、-Ⅳ号卫星作点波束1872路运用时，其有效全向辐射功率［EIRP］S=34.2dBW,接收天线增益GRS=16.7dB。又知某地球站有效全向辐射功率［EIRP］E=98.6dBW,接收天线增益GRE=60.0dB,接收馈线损耗LFRE=0.05dB。试计算卫星接收机输入端的载波接收功率CS和地球站接收机输入端的载波接收功率CE。解若上行线路工作频率为6GHz，下行线路工作频率为4GHz，距离d=40000km,则利用式(13)可求得上行线路传输损耗LU为［LU］=200.04dB下行线路传输损耗LD为［LU］=196.52dB利用式(3.5)(忽略La

6、、Lr和LFRS)求得卫星接收机输入端的载波接收功率CS为［CS］≈［EIRP］E+［GRS］-［LU］=-84.74dBW地球站接收机输入端的载波接收功率CE(忽略La和Lr)为［CE］=［EIRP］S+［GRE］-［LD］-［LFRE］=-102.37dBW3.3卫星通信线路噪声功率的计算地球站接收系统的噪声主要来源于如下几个方面(参阅1.7.3节)：(1)天线噪声。天线噪声包括宇宙噪声、大气噪声、降雨噪声、太阳噪声、天电噪声、天线损耗噪声、天线罩噪声以及天线从副瓣进入的地面噪声等等。(2)干扰噪声。干扰噪声主要来源于其它通信系统。(3)上行链路

7、噪声与转发器互调噪声。这些噪声是伴随信号一起从卫星发送下来的，包括发射地球站、上行链路、卫星接收系统的热噪声，以及多载波工作时卫星和发射地球站的非线性器件产生的互调噪声等。(4)无源器件(如馈线、定向耦合器、波导开关)的噪声。(5)接收机的内部噪声。噪声的大小可直接用噪声功率来度量。众所周知，对于具有热噪声性质的噪声，噪声功率可表示为N=KTB(3.6)式中，K=1.38×10-23J/K为波尔兹曼常数，B为等效噪声带宽，T为等效噪声温度。若单边功率谱密度用n0来表示，则n0=KT，因此噪声的大小也可以用等效噪声温度T间接来表示。为了便于计算，通常

8、把上述噪声都折算到地球站低噪声接收机的输入端，并分为三部分，即上行