《链路传输工程》PPT课件

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1、第3章链路传输工程张燕zy29209@163.com1第3章链路传输工程3.1概述3.2星地链路传播特性3.3卫星通信全链路质量23.1概述星际链路：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层的各种影响所确定；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。3热层（电离层）80-500km中间层50-80km平流层16-50km对流层7-16km外逸层500-64,374km4传播问题物理原因主要影响衰减和天空噪声增加大气气体

2、、云、雨大约10GHz以上频率信号去极化雨、冰结晶体C和Ku频段的双极化系统（取决于系统结构）折射和大气多径大气气体低仰角跟踪和通信信号闪烁对流层和电离层折射扰动对流层：低仰角和10GHz以上频率电离层：10GHz以下频率反射多径和阻塞地球表面及表面上物体卫星移动业务传播延迟、变化对流层和电离层精确的定时、定位、TDMA系统卫星通信系统的传播问题5卫星通信系统的主要技术参数6(1)天线增益G卫星通信中所使用的喇叭天线、抛物面天线等面天线的增益可按下式计算：其中，A为天线口面面积，为波长，为天线效率，现代

3、卡塞格伦天线的可达0.75(f=4GHz)或0.65(f=6GHz)左右。A•也称为天线的有效接收面积Ae。7(2)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。可表示为EIRP=P·G或[EIRP](dBW)=[P](dBW)+[G](dB)上行链路功率辐射能力通常用等效全向辐射功率（EIRP）来衡量。8(3)馈线损耗(L)实际的发射装置中，发射机和天线之间有一段馈线，馈线损耗定义为其输入端功率Pin与输出端功率Po

4、ut的比值。L=Pin/Pout通常用dB为单位，表示为[L](dB)=[Pin](dBW)-[Pout](dBW)9(4)传输损耗(L)卫星通信中，电波在上行或下行链路中传输时，会受到各种因素的影响而产生损耗。最主要的是自由空间传播损耗，此外，还应考虑大气损耗、天线跟踪误差、极化方向误差等所产生的损耗。通常用dB为单位。10(5)等效噪声温度（Te）和噪声系数(NF)噪声温度是通信接收机中的一个重要概念，利用它可以衡量接收系统中产生的热噪声大小。噪声功率为其中，k为波耳兹曼常数，1.38×10-23J/K

5、；T为噪声源的噪声温度，单位为K。B为系统带宽为B，单位Hz。11在实际卫星通信中，其内部总是会产生热噪声或其他噪声。为了链路分析和设计的方便，把这些噪声统统等效成热噪声来处理，因而引入等效噪声温度Te的概念。假设网络内部产生噪声为N，如果一个输入匹配电阻在温度Te时产生的噪声功率刚好等于N，则Te即为该网络的等效噪声温度。Te是一个等效温度，不等于环境的物理温度。12除等效噪声温度外，通常噪声系数也被用来表示系统的噪声性能。噪声系数定义为：室温(290K)条件下，网络的输入信噪比和输出信噪比的比值噪声

6、温度(Te)与噪声系数(NF)的关系为[NF]=10lg(1+Te/290)dB13(6)品质因素（G/T）下行接收系统的性能主要通过品质因素G/T来体现。定义：接收天线增益与接收系统总的等效噪声温度的比值。[G/T]=[G](dB)-10lgT(dB/K)143.2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、建筑物的遮挡等)而增加额外的损

7、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。153.2.1自由空间传播损耗自由空间传播，是指天线周围为无限大真空时的电波传播，它是理想传播条件。电波在自由空间传播时，其能量既不会被障碍物所吸收，也不会产生反射或散射。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。16对一个各向同性的辐射源，其能量是向周围均匀扩散的。17虽然电波在自由空间里传播不受阻挡，不产生反射、折射、绕射、散射和吸收，但是，当电波经过一段路径传播

8、之后，能量仍会受到衰减，这是由辐射能量的扩散而引起的。电波在传播过程中，能量将随传输距离的增大而扩散，由此引起的传播损耗称为链路的自由空间传播损耗。18经电磁场理论推导，自由空间传播损耗Lf为其中，d为传播距离，单位为kmf为工作频率，单位为GHz传播距离d越远，自由空间路径损耗Lf越大，当传播距离d加大一倍时，自由空间路径损耗Lf就增加6dB。电波频率f越高，自由空间路径损耗Lf就越大，当电波频率f提高一倍时，