卫星链路中CN值的计算
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卫星链路中CN值的计算
一、我们接收站所在位置接收中星九的方位角、仰角
我站所在地点的径纬度北纬40°03′(40.05°)、东径116°16′(116.27°)
直播星中星九号定点于92.2°E,
上式中地球站径度φ′=116.27° 纬度θ=40.05° 卫星星下点径度
φ=92.2°r是地球的半径r=6378Km,R是卫星同步轨道的半径R=42218Km代入数值得到
方位角A=35.08°(南偏西)
仰角E=37.48°
二、我站到中星九的距离
星站距离公式:
d=√63782+422182-2×6378×42218×cos(92.2-
116.27)cos40.05=38034(Km)
三、自由空间损耗
自由空间损失又叫扩散损失。在自由空间有一发射天线发射功率为PT,经自由空间传播到接收端时,由于能量分布空间加大,因而通过单位面积上的能量要减少,所以接收点接收到的功率将减少为Pc’,发射功率和接收功率之比就是自由空间传输损失,用Lf表示,即: 式中d是接收点与发射点之间的距离,以米为单位,λ是电波波长,以米单位。用dB表示时:
那么中星九号卫星到我们地球站的自由空间损耗计算如下
上式中:λ=c/f f:载波频率=11750MHz c:光速 300000 km/s d:星站距离38034×103m
Ku波段的波长λ=300000×103/11750×106=0.0255 m
将上边数据代入
Lf(dB)=20㏒
10
〔4π×38034×103/0.0255〕=205.45dB
其它损耗:大气损耗 L1=0.5dB
指向误差损耗 L2=0.5dB
卫星非线性损耗 L3=0.5dB
其它可能性损耗L4=0.5dB
考虑到天气好时,上边四项对自由相比较可以不记,这样总的空间损耗为
Ls=Lf+L1+L2+L3+L4=205.45dB
四、有效全向辐射功率EIRP
实际上往往采用定向发射天线,使发射机发射功率集中在特定的方向,在这个特定的方向上能量大大增强。假设特定方向上的能量比无方向性天线增强了GT倍,在这方向上相当于发射功率扩大了GT倍,发射机输出功率和GT的乘积就是有效全向辐射功率,用EIRP表示:GT就是发射天线的增益,单位是倍。
如果EIRP、PT、GT都用dB表示,即:
(EIRP)dB = (PT)dB + (GT)dB (dBw)
(EIRP)dB一般用分贝瓦表示,记作dBw,以1瓦为0dBw;也可用分贝毫瓦表示,记作dBm,以1毫瓦为0dBm;它们之间相差30dB。直播星中星九号在北京的EIRP值为:53.1dBw
五、噪声温度
热噪声功率概念:导体中的电子不断作不规则的热运动,温度越高,这种运动就越强烈,由其产生的噪声也越强。热噪声功率为:式中K为波尔兹曼常数,大小为1.38×10-23焦耳/°K,T为绝对温度,-273°C为绝对温度的0°K,B为频带宽度。因为热噪声功率与温度有关,所以我们常用等效噪声温度来表示噪声的大小。
六、噪声系数和等效噪声温度
现在有很多高频头给出的是噪声系数F单位是db,那么噪声系数和噪声温度
T LNB 的换算公式是: T
LNB
=(10F/10-1)T
是常温下的绝对温度2900K
我手上有二个高频头,一个标的是噪声温度≤75K,另外一个是标的噪声系数
≤1dB,将后者的换算成噪声温度T
LNB,式中 F=1,T
LNB
=(101/10-1)×290=75°K。
等效噪温度 T=T
a +T
×(L-1)+LT
LNB
,我们接收卫星电视的接收系统中高频头直接
装在天线的馈源上,高频头前面没有馈线,馈线损失等于1。上式又可以变成:
T=T
a +T
LNB
七、载噪比的计算
C/N=EIRP×G
R
/(Ls×K×B×T)
以分贝表示「C/N」=EIRP+ G
R -L
S
-K-B-T
Ls=205.45dB,
EIRP=53.1dBw,
K=-228.6dB,
B=10㏒
(54×106)=77.32 dB,
45cm偏馈天线的天线噪声温度 T
a
=54°K
天线放大倍数G
R
=34dB,
高频头T
LNB
=75°K
T(dB)=10㏒
10
(54+75)= 21.1dB
代入上式 C/N=11.83dB
八、地面站的G/T值
分析卫星下行传输方程C/N,可看出对某一地区的接收站来讲EIRP、Ls、K、
B都是确定的,是不能改变的,只有G
R /[Ta+To(L-1)+L. T
LNB
]是可以选择的,G
R
/[Ta+To(L-1)+L. T
LNB ]越大,载噪比越好。我们把G
R
/[Ta+To(L-1)+L. T
LNB
]称
作接收站的品质因素,用G/T来表示。我们为提高接收性能,在
选用的天线时,天线的噪声温度要尽可能底,天线放大倍数要尽可能是大、高频头的噪声温度也要尽可能底。
九、C/N与E
b /n
的关系
当以数字方式转发时,以[Eb/N0]来表示,[Eb/No]是单位比特的平均信号能量(即传送一个比特的信息所需要的载波功率)与噪声的单边功率谱密度(每赫兹带宽的噪声功率)之比。[Eb/N0]与[C/T]的关系:
[Eb/N0]=[C/T]-[RI]-[K]
这里需要注意的是,RI为信道编码之前的信息净荷速率,也就是数字电视前端复用器输出信号的速率,而非经过信道编码后的数码流的速率。
[Eb/N0]与[C/N]之间有如下关系:
[C/N]=(Eb/N0) ×(R
b /B)其中R
b
/B是频谱效率,
B=(1+α)×R
S α是滚降系数,在卫星系统中取0.35;R
S
是符号率
R
b =R
S
×log
2
(M) R
b
是总码率