卫星导航C频段上行信号频率雨衰性能分析
卫星通信雨衰论证
卫星通信雨衰论证摘要：卫星通信在输油管道的语音通信、自动化信号传输和应急抢险中起着不可替代的作用,而卫星信号的传输随着使用频段的变化,受降雨的影响也有很大相同。
本文依据兰成渝输油管道系统的卫星通信应用,探讨在C波段、Ku波段雨衰对卫星通信各个技术指标的改变,同时根据多年卫星通信维护经验,总结出在不同频段下,克服或减少雨衰对通信影响的措施。
关键词：卫星通信雨衰Ku波段兰成渝管道兰成渝输油管道卫星通信系统采用香港亚洲卫星公司3S卫星的Ku波段转发器,卫星位置为东经105.5°,采用正交双线极化方式。
降雨对Ku波段卫星通信的影响比较严重,在兰成渝卫星通信系统组网和调试运行中,我对Ｋｕ波段信号的特点有了全面的了解,尤其是对雨衰的影响有了本质性的认识,提出一套切实可行的预防雨衰的具体改进措施。
1、Ku波段卫星通信的主要特点(1)Ku波段卫星单转发器功率一般比较大,多采用赋形波束覆盖,卫星EIRP较大,加上Ku波段接收天线效率高于C波段接收天线,因此Ku波段的天线口径远小于C波段,从而可有效地降低接收成本。
(2)C波段卫星通信遭受地面微波等干扰源的同频干扰比较严重,而Ku波段的地面干扰很小,大大地降低了对接收环境的要求。
鉴于兰成渝输油管道的特殊地理地貌,更适合采用Ku波段。
(3)降雨对Ku波段卫星通信的影响比较严重,其上下行信号降雨衰耗远大于C波段,暴雨情况下Ku波段上行或下行链路瞬间雨衰量可超过20dB,而C波段最大雨衰量一般不超过1dB。
(4)Ku波段还有通信距离远,建设成本与通信距离无关、不受地理环境影响,卫星覆盖区域内的任何点可实现通信。
通信容量大,可自发自收等特点。
2、雨衰的产生及影响当电磁波穿过降雨的区域时,雨不仅吸收电波能量,而且对电波产生散射。
这种吸收和散射共同形成电波衰减,我们称为雨衰。
雨衰的大小与雨滴直径与波长的比值有着密切的关系,当信号的波长比雨滴大时,散射衰减起决定作用,当电磁波的波长比雨滴小时,吸收损耗起决定作用,无论是吸收或散射作用,其效果都使电波在传播方向遭受衰减;当电磁波的波长和雨滴直径越接近时衰减越大,一般情况下（比如中短波）电磁波的波长远大于雨滴直径,故衰减很小,Ｃ波段信号受雨衰的影响也可以忽略。
5G信号对广播电视卫星地球站的干扰分析及对策
I G I T C W技术 分析Technology Analysis60DIGITCW2023.091 广播电视卫星地球站工作原理与5G信号干扰问题分析广播电视卫星地球站一般使用C 波段作为下行频段。
C 波段是我国广播电视业务的核心频段，其下行频率范围为3 400～4200 MHz ，其中扩展C 波段为3 400～3 700 MHz 。
根据工业和信息化部的规划，我国5G 网络的主要工作频段为3 300～3 600 MHz 和4 800～5 000 MHz ，其中中国电信和中国联通的5G 频段为3 400～3 600 MHz ，与卫星扩展C 波段有部分重叠。
这就意味着5G 基站发射的信号和卫星下行信号可能会在同一频率或相邻频率上发生碰撞，形成同频或邻频干扰。
同频干扰是指5G 基站发射信号和卫星下行信号载频相同的干扰，这是最严重的一种干扰，因为它们完全重合，无法通过滤波等方式分离。
邻频干扰是指5G 基站发射信号和卫星下行信号载频相邻的干扰，这种干扰取决于卫星接收天线的高频头性能，如果高频头的选择性不好，会使得5G 干扰信号的部分变频分量进入卫星有用信号的频率范围。
5G 信号的功率较高，如果与广播电视卫星地球站的工作频段相近或重叠，就会导致接收站的前端放大器饱和，无法正常接收卫星信号，从而影响广播电视节目的传输质量和覆盖范围[1]。
5G 基站信号对卫星接收系统的干扰影响主要取决于两者之间的距离、方位、天线大小和方向、接收系统的损耗等因素。
5G 基站信号对卫星接收系统的干扰会导致接收载噪比和误码率等指标下降，影响卫星信号的质量和可靠性。
5G 信号对广播电视卫星地球站的干扰会造成卫星接收系统载噪比和误码率等指标下降，影响卫星电视信号的质量和稳定性。
5G信号对广播电视卫星地球站的干扰分析及对策姜 伟（白山市电视转播台，吉林 白山 134300）摘要：5G网络具有高速率、低时延、高容量等特点，为人们提供了更好的网络体验。
关于雨衰现象对卫星信号传输的影响研究
关于雨衰现象对卫星信号传输的影响研究作者：郑宇来源：《中国科技博览》2016年第14期[摘要]卫星通信是现代通信技术的一项重要手段，是科技发展的结果。
卫星信号的传播质量受到大气层的影响，尤其是雨雪天气的发生。
由于卫星信号能够广泛的传播，不受距离的限制。
因此，我们认为卫星信号具有远大的发展前景，可以运用到生活的方方面面，具有开放性。
但是，通信信号也容易受到外部因素的制约。
本文将对雨衰现象对卫星信号传输的干扰做出几点分析。
[关键词]雨衰现象；卫星信号；传输；干扰因素中图分类号：TN927.2 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）14-0320-01卫星通信是利用微波波段的高频电磁波来传输数据的，在这个过程中会穿过大气层传输地面和卫星之间的讯息。
卫星信号的传递是一个复杂的过程，影响卫星信号传输的因素有很多，例如卫星蚀、日凌现象、雨衰现象等。
本文将针对雨衰现象对卫星信号传输的影响进行深入浅出的探讨，从而找出可以有效解决该问题的具体方案，有效的预防雨衰对卫星信号的干扰，推动我国的卫星事业向前发展。
一、雨衰产生的机理雨衰是电磁波进入雨层后对卫星信号产生的干扰，主要是因为雨粒散射和吸收导致的衰减情况。
在电磁波遇到雨粒的时候，会被反射而出现二次反射，最后导致了衰减。
因此，雨粒吸收衰减是因为雨粒本身的特点，作为传导的媒介导致衰减情况的出现。
雨滴的直径和波长之比对雨衰的强弱有着直接的影响，因此我们得出雨滴的直径和降雨率的大小有关。
在进一步研究中，我们发现雨衰的大小和雨滴直径与波长的比值有着可比性关系，而雨滴的半径则与降雨率有关。
在对实验结果进行统计分析时，我们得出如下数据：雨滴的半径约在 0.024cm～0.3cm， C波段的电波波长在7.4cm 左右，由于雨滴的半径相对较大，所以没有受到降雨量太多的影响，一般小于2dB；在Ku波段内，电波的波长在维持在2.5cm 左右，因此，受到降雨量的影响比较大，最大的时候可以超过20dB。
探析雨、雪、雾对卫星通信信号的影响
探析雨、雪、雾对卫星通信信号的影响近些年来，随着社会经济与科学技术的飞速发展，卫星通信已经在气象、军事、测绘等各个行业领域得到广泛普及与应用。
但是，影响卫星通信系统性能及其传输质量的因素越来越多样化，其中气象因素作为严重影响卫星通信信号的一项因素越来越不容忽视。
本文重点探讨了雨、雪、雾等天气现象对卫星通信信号的影响，并在此基础上提出有效的处理应对措施，仅供参考。
标签：雨衰;雪;雾;卫星通信信号;影响引言卫星传输是无线信号传输的一种常见类型，通常表现出传播范围广、速度快、效果好、质量高、维护成本低、极少会受到地理环境的限制等特点。
当前，随着科学技术的快速发展，我国卫星事业也突飞猛进。
然而，受到开放式的影响，导致卫星在输送传播与信息接收过程中极易受到外界各种因素的干扰，进而导致微信通信信号的传输效果与质量明显下降。
基于此，本文重点研究了雨、雪、雾对卫星通信信号的影响，对于提升卫星通信信号质量，进而推动我国卫星事业实现快速、健康发展等具有重要意义。
1雨、雪、雾对卫星通信信号的影响当出现雨、雪、雾等恶劣天气现象时，电波在对流层传播时由此产生的一部分能量往往会被雨、雪、雾等吸收或散射，进而导致一部分能量被损耗。
能量损耗的多少与雨雪的大小、雾的浓度等密切相关。
1.1雨对卫星通信信号的影响降雨天气过程发生时，由于降雨云层的类型不同，其形状、厚度、水汽含量、移向、水汽凝成物的几何尺寸、电波的波长等都会在一定程度上影响到电波的衰减。
当电磁波穿过降雨发生区域时，雨滴往往会吸收或散射一定量的电波，进而导致电波明显减少，这一现象被称为雨衰。
雨滴的直径及电磁波的波长对雨衰的大小起到决定性作用，通常情况下，当电磁波的波长越接近雨滴的直径，则降雨引起的衰减就越大。
相关资料研究表明，降雨过程中雨滴的半径往往位于0.25～3.00mm之间。
就Ku频段而言，其电波波长大都位于25mm左右。
由此可见电波波长与雨滴的直径较为接近，进而导致Ku波段在工作过程中造成的雨衰现象较为显著。
卫星地球站载波跌落的分析方法
2019 / 11 运营一线 Communication & Information Technology卫星地球站载波跌落的分析方法张俊，罗鹏(四川地球站，四川成都610000)摘要：卫星地球站通信系统链路环节复杂，引发载波跌落的原因也多种多样，有些还带有极强的隐蔽性。
在广播电视卫星通讯传输中，载波跌落可能引发严重的安全播出事故。
当发现载波跌落的时候，应结合气候条件、电磁环境、以及载波跌落频谱情况，全面梳理整个通信链路环节，深入查找载波跌落原因，排除系统隐患。
载波频谱分析是地球站运维管理中的一项重要工作，可以将一些重大安全播出事故隐患及时排除，所以全面掌握载波跌落的分析方法对卫星地球站的日常运维管 理工作具有重要的意义。
关键词：卫星地球站；载波跌落；运维管理；分析方法中图分类号：TN915. 63 文献标识码：C文章编号：1672-0164 (2019) 06-0016-041引言广播电视卫星地球站担负着广播电视节目的上星工作，具有覆盖广、受众多、影响大的特点，所以国家广电总局对地球站的安全播出工作考核向来严格。
对于卫星地球站而言，安全播出工作就是"生命线” o 而守住安全播出这条”生命线”就成了卫星地球站运维管理工作中的核心工作。
但是，从近年的情况来看，安全播出形势依然不容乐观，各种原因导致的安全播出事故依然层出不穷，对但是近年来，地球站引入了网管系统、码流监测技术、抗干扰自动增益系统和完备的监视监听系统。
其中，网管系 统实现设备参数采集、设备运行状态的监控和故障环节的切换管理；码流监测系统完成链路环节码流监测和特性分析；抗干扰自动增益系统实现信号比对，干扰发生时可以 快速自动提升功率；监视监听系统提供直观的图像、声光信号辅助人工判断。
当上行链路系统中信号源丢失或设备发生故障时网管系统可以进行准确快速的判断，并且实现 自动切换。
即便网管系统也同时发生故障，失去管理能力，也可以依靠码流监测和完备的监视监听系统进行人工于卫星地球站，载波跌落依然是导致安全 播出事故的重要原因。
c-band定义的频谱范围
c-band定义的频谱范围C波段是指频率范围在4到8 GHz之间的电磁波段。
在无线通信领域中，C波段被广泛应用于卫星通信、雷达系统和无线电测量等领域。
C波段的频谱范围适中，具有较好的穿透能力和传输性能，因此在许多应用场景中得到了广泛的应用。
C波段在卫星通信中扮演着重要的角色。
由于C波段的频率范围较低，电磁波的传输损耗相对较小，因此在卫星通信中，C 波段被用于长距离的通信传输。
C波段的应用包括卫星电视广播、远程通信、移动通信等。
在卫星电视广播中，C波段可以提供高质量的音视频传输，能够满足用户对高清电视节目的需求。
在远程通信领域，C波段可以实现长距离的通信传输，适用于船舶、飞机等移动平台的通信需求。
在移动通信中，C波段可以提供较大的覆盖范围和较好的穿透能力，适用于农村地区和偏远地区的通信需求。
除了卫星通信，C波段在雷达系统中也有重要的应用。
雷达系统利用电磁波的反射和回波来探测目标物体，并获取其位置和速度等信息。
C波段由于其较低的频率范围，可以提供较好的穿透能力和较长的探测距离。
因此，在军事、气象、航空等领域中，C波段的雷达系统得到了广泛的应用。
例如，在军事领域中，C波段雷达可以用于远程目标探测和监视，对于提高军事侦察和预警能力具有重要意义。
在气象领域中，C波段雷达可以用于天气预报和气象监测，对于提高天气预警和灾害防护能力具有重要作用。
在航空领域中，C波段雷达可以用于飞机导航和空中交通管制，对于提高航空安全性具有重要意义。
此外，C波段还在无线电测量领域中得到了广泛应用。
无线电测量是一种利用无线电技术进行测量和监测的方法。
C波段由于其较低的频率范围和较好的穿透能力，可以用于测量和监测各种物理量，如温度、湿度、压力等。
在工业生产过程中，C波段无线电测量可以实现对生产环境和设备状态的实时监测，对于提高生产效率和质量管理具有重要意义。
在环境监测领域中，C波段无线电测量可以用于大气污染监测、水质监测等，对于保护环境和人类健康具有重要作用。
雨衰对卫星信号的影响
雨衰对卫星信号的影响随着科技的不断发展，卫星通信在现代社会中扮演着越来越重要的角色。
在通信、导航、气象预报等领域，卫星信号都发挥着不可替代的作用。
在使用卫星信号的过程中，我们常常会遇到一个问题，那就是雨衰对卫星信号的影响。
雨衰是指雨水对卫星信号的传输和接收造成的干扰和衰减，它会影响卫星通信的质量和稳定性。
本文将探讨雨衰对卫星信号的影响，以及针对雨衰的相应解决办法。
我们来了解一下雨衰对卫星信号的具体影响。
雨衰主要是由于雨滴对电磁波信号的散射和吸收造成的。
当卫星信号穿过下雨天气时，雨滴会散射出部分信号，同时还会吸收部分信号，导致信号的衰减。
尤其是在较高频率的卫星信号中，雨衰现象更加显著。
而且，雨衰的程度还受到雨滴的大小、密度以及下雨的强度等因素的影响。
一般来说，雨水越大、密度越大、下雨越大，雨衰的影响就越严重。
雨衰对卫星信号的主要影响表现为信号强度下降、信噪比下降、抖动和断续等，从而影响通信的效果和质量。
雨衰对卫星信号的影响不仅体现在通信领域，在卫星导航、气象预报等领域也同样存在。
在卫星导航中，由于雨衰会导致信号的强度下降和信号抖动，从而影响卫星接收器对信号的识别和定位，使得卫星导航系统的定位精度下降。
在气象预报中，卫星信号的准确接收和解析对气象卫星的观测数据至关重要，而雨衰会影响气象卫星信号的接收和解析，进而影响气象预报的准确性。
雨衰对卫星信号的影响不仅局限于通信领域，而是波及到了多个领域，损害着卫星应用的质量和效果。
针对雨衰对卫星信号的影响，我们需要采取相应的解决办法。
我们可以通过技术手段来减缓雨衰对卫星信号的影响。
通过设计更高效的卫星天线和接收器，优化天线的极化方向和天线增益，以提高信号的抗雨衰能力；通过采用多径信号抑制技术和碎波器技术来减轻雨衰对信号的影响；通过调整卫星信号的频率和功率，选择适合雨水传播的频率和功率范围，以减小雨衰的影响等。
我们可以通过合理的网络规划和运营管理来减小雨衰带来的影响。
卫星通讯接收知识培训资料
1、卫星通信的上行频段和下行频段： C频段上行频段：5925~6425MHz；下行频段：3700~4200MHz。 Ku频段上行频段：14000~14500MHz；下行频段：12250~12750MHz。 2、卫星通信天线工作的三要素： 方位角AZ：正南方向为180° 俯仰角EL：水平方向为0° 极化角 P：LNB的振子垂直为0°
点对点、点对多点的卫星通信，受卫星信道的资源影响，是有 限的。每一对通信载波都会占用一段卫星转发器的功率资源和信道 资源。通信成本很高。 卫星广播只有主站占用卫星转发器的功率资源和信道资源，其 余所有的单收站都不再占用卫星信道。 不管有多少单收站在接收 该信号，对主站和卫星转发器都不会产生额外的功率和信道资源。 所以，一个卫星广播的载波，在其波束覆盖的范围内，可以被 任意数量的单收站接收。
4、符号率和传输带宽的关系 符号率（SR）和传输带宽（BW）的关系是：
BW=SR（1+α）
α是低通滤波器的滚降系数，一般不小于0.15。 例如，在数字电视系统，α=0.16 。
比特率与符号率的关系是：比特率=符号率*log2 m 这里“log2 m”称为数据调制比特率，由调制等级决定. 一个模拟频道的带宽为8M，那么其符号率=8/(1+0.16)=6.896Mbps。 如果采用是QPSK调制方式，QPSK调制是四相位码，它的一个单位码 元对应四个比特数据信息，即m=4。 那么其比特率： 比特率=6.896*log2 4=13.792Mbps 。
四、卫星的脉动
卫星的脉动，造成天线接收信号的强度，时刻都在变化。
五、通信卫星对地面的信号强度EIRP值
卫星天线赋型后，加强了覆盖区域的信号强度。
中星8号C频段覆盖区域及P值
六、卫星通信的频段及极化
卫星通信中常用的频段和适用场合
卫星通信中常用的频段和适用场合1、C频段的应用C频段优点较为突出的是C频段的传输受天气的影响较小，是卫星通信中最理想的频段之一。
C频段在卫星通信中一般常用上行频率应用范围为5.925～6.425GHz，拓展频段为5.850～6.425GHz；下行频率应用范围为3.700～4.200GHz，拓展频段为3.625～4.200GHz。
卫星通信的传输中C频段有全球波束（Global Beam）、半球波束（Hemi Beam）和区域波束（Zone Beam）的卫星转发器，较之Ku 频段点波束（Spot Beam）的转发器来说，具有覆盖区域大的优势。
目前我国和亚洲大多数国家仍将C频段来进行卫星电视广播和重要通信，特别是多雨地区，跨洲卫星通信使用C频段来传输更为合适。
然而C频段卫星通信也不是十全十美的。
由于C频段卫星转发器功率相对较小，卫星的下行EIRP也较小，又因C频段地球站的天线增益较之相同口径的Ku频段天线增益要低得多，所以要求较大口径的卫星天线来满足C频段上、下行的传输。
由于C频段卫星天线口径大，运输安装，调试和维护的难度也较大。
由于其波束较宽受邻星干扰、日凌中断的影响远大于Ku频段，其抗干扰性能较差，同时与地面的微波通信还存在频率协调问题。
C频段卫星通信由于天线大的原因，在灵活、机动的应急通信领域使用的场合较之Ku频段卫星通信困难得多。
C频段卫星通信常用于民用通信、广播电视及海事卫星通信等。
2、Ku频段的应用Ku频段在卫星通信中一般上行频率应用范围为14.0～14.5GHz，拓展频段为13.75～14.5GHz；下行频率应用范围为10.95～11.70GHz，11.70～12.20GHz，12.25～12.75GHz；而欧美一些国家除了应用上述上行频段外，上行频段还应用12.75～13.25GHz，13.25～13.75GHz，12.75～13.50GHz等，由于其中两个频段的低端频率为12.75GHz，和下行频率的高端频率一样，为了避免发信对收信的影响，在天馈系统中要加滤波器，严格地将收、发信载频隔离开来。
卫星通信链路总结
卫星通信链路总结目录前言 (1)1 .天线增益,等效辐射功率和接收功率 (1)2 . 传输损耗 (3)3 .系统噪声温度 (3)4 .载噪比 (8)5 .上行链路 (9)6,下行链路 (10)7 .雨水衰减 (10)8 .联合载噪比 (11)9 .互调噪声 (12)前言1.空间链路狭义上分为上行链路和下行链路，如果不考虑卫星组网的情况，就是一颗卫星做中继，两个地面终端通信的场景。
上行链路和下行链路都有很大的损耗，计算这些损耗和衰落，是设计卫星通信产品的重要指标。
2.整个通信过程可以大致理解为地面站一一卫星转发器一一地面站3.接下来我们就从地面的发射机天线讲起，将整个链路讲清楚4.在工程中，我们经常将数值转换为db的形式，在本文中口则为某数据的db 值例如天线增益G为10410Λ4,贝∣J[G]=101gG=40dB[G]=101gG=40dB1.天线增益,等效辐射功率和接收功率为了提高天线定向辐射的能力，通信天线的定向性都很强，但计算中不容易。
我们会引入线的增益的概念。
假如现有一个定向天线，它的输出功率为PsP_s,增益为GG就意味着该天线等效为一个输出功率为PsGP.sG的各向同性天线。
将天线等效为各向同性天线后，这个天线在空间中等距离球面的各点辐射相同。
在发射天线和接收天线对准的情况下，等效全向天线的计算结果和原定向天线的计算结果相同。
举例来说就是发射天线输出功率PsP-S,那么发射天线的等效全向辐射功率(11)E1RP=GtPsEIRP=GJP_s∖tag{1-1}发射天线辐射的电磁波强度至于距离有关，辐射功率通量密度(1・2)①m=EIRP4πr2\Phi_m=\frac{EIRP}{4\pir^2}∖tag{1-2}接收天线的增益GrG_r接收天线的有效面积(1-3)Se=λ2Gr4五S-e=∖frac{∖1ambda^2G_r}{4∖pi}∖tag{1-3}发射天线的接收功率(1-4)Pr=ΦmSe=GtGrPs(入44r)2P_r=\Phi_mS_e=G_tG_rP_s(\frac{\1ambda}{4\pir})^2∖tag{1-4}用分贝的语言表示(1-5)[EIRP]=[Gt]+[Ps][EIRP]=[G.t]+[P.s]∖tag{1-5}(1-6)[Pr]=[EIRP]+[Gr]d10Ig(4πrλ)2[P_r]=[EIRP]+[G_r]-101g(\frac{4\pir}{∖1ambda})^2∖tag{1-6}其中等号右边第三项被称为自由空间损耗[FS1](1-7)[FS1]=201g(f)+201g(r)+201g4πc[FS1]=201g(f)+201g(r)+201g∖frac{4∖pi}{c}∖tag{1-7}其中频率单位为MHz,距离单位为km,FS1为比值无单位则光速单位为km*MHz=109m∕s1(P9m∕s,所以c=0.3km*MHzc=0.3km*MHz(1-7)的第三项(1-8)201g4πc=201g4*3.140.3=32.4201g∖frac{4∖pi}{c}=201g∖frac{4*3.14}{0.3}=32.4∖tag{1-8}自由空间损耗FS1的计算(1-9)[FS1]=201gf+201gr+32.4[FS1]=201gf+201gr+32.4∖tag{1-9}补充天线增益的计算公式，在卫星通信中，反射面天线的使用尤为广泛，近年来有向微带天线等体积更小，增益更大的阵列天线发展的趋势，但我们只在此介绍反射面天线的增益的计算公式(I-IO)G=η(πDλ)2=η(πfDc)2G=∖eta(∖frac{∖piD}{∖1ambda})λ2=∖eta(∖frac{∖pifD}{c})λ2∖tag{1-10}参数表中频率比波长更常见,公式(1-10)中n∖eta是孔径效率，有两个典型值，0.55和0.72.D是反射面口径当频率单位GHz,反射面口径单位m,光速单位m*GHz=109m∕s10^9m∕s,c=3×IO-ImGHzc=3∖times1O^{-1}m∖cdotGHz将常数带入：(I-I1)G=η(10.47fD)2G=\eta(10.47fD)A2\tag{1-11}根据(1・6)我们得到了一条链路的两端，计算出了最后接收功率。
卫星链路雨衰估算(上)
减 ，Ｃ 波段雨衰较小 。经笔者宴际观测 ，站点位于香港殛耀圳 地区 ．当处于黑色暴雨 （降雨量超过７ ｍｍ／ ０ ｈ）时．单向接
‘ 甲 收 发 雨 大 在１ｄ ， 向 衰 ３Ｂ 右 故 国 或 射 衰 约 Ｂ 双 雨 在 ｄ左 。 中 东 ５
Ｉ 南措海地区ｃ 波段雨衰余量一般考虑增加 ｌ ｄ 为宜 Ｂ ５
，
其它地
图１黑色暴雨 时 及 前 ， 收Ｋ 溲段信号 对比图 之 接 ｕ
直
与
网
络
Ｉ ｌ
被全部衰减殆尽 ．如图ｌ 所示。
１１ ｌ ２引起去 扭化硅应 ．
加值为 ：
ｒ
＝
、
，
、
由于穿过雨滴的入射电渡的极化面取向不同 ， 将造成雨
滴对电波的衰减和相移不同．从而对电磁波形成微分衰减和
‘ － ＿ —ｌ ２ Ｉ３２ｍ Ｅ Ｌ ｌ ｌ ２ Ｔ — １ ７ ｌ — ｌ ｏ６ ｌ ．）
ｌ ０ ｉ， ０ Ｊ
上 行 ： 新 的 卫 星 接 收 系 统 噪 声 温 度 为 ：
５ ０ ７ ８ ６ ７７ Ｋ ０ ＋１ ７ ７ ＝ ７ ８
微分相移。此时线极化波和嘲极化波都变成了椭圆极化波 ． 对圆极化波的影响可能会更严重些．对于正交极化复用的双 饭化传输系统 势必会造成极 化隔离度下降，正交极化信 号桕 互干扰 大。 口
１ ０ ７ ８ ２ ８ ５ ＋１ ７ ＝３ ７ Ｋ ７ ７
即 提高了噪声功 ． 率 使得接收信号的 载噪比降低。
噪声功率的增加值为 ：【９ ８一 １０ ＝ ９ Ｂ ３ ７ １ ［５ ］ ３３ ｄ ７
Ｃ Ｎ值下降：５ ３３ ＝ ｄ Ｉ ＋ ９ ８３ Ｂ ９ 有吸收就 会产生损耗 ，有吸收损耗就 会产生热噪声，导 致信号损失。吸收衰减被 用于计算噪声功率的增加．而总衰 由上可见 降雨对下行链路载 噪比的影响比上行链路 明显 减（ 散射和吸收 ） 被用于计算载波功率的巩 Ｉ 、 。 得多，这主娈 是ｌ 于地Ｉ 接 收系 衔 降雨对下行 影响较大 ．对上行 相对影响鞍 小 ，这 主要 故．链路预算时应予认真考虑。
雨雪衰现象对卫星信号传输的影响
影响卫星信号传 输质量 的因素有很 多 ， 例如 ： 不 同的通信信号 行站来实现的。如果雨衰超过 了上行站所具备 的补偿能力 ， 那 么卫 之 间的相互干扰 、 大气层 中微粒 的吸收 、 电离层 的闪烁 以及 宇宙 的 星转发器就会及 时地对输入 的增益加 以增大 ， 进 一步地对 雨衰进行 噪声等 。 其 中大气层 中的雨衰和雪衰所 造成 的卫 星信号信噪 比下降 补偿 。 此外这种雨衰补偿方式可 以提高上行链路进行雨衰补偿 的范 的情况十分的普遍 ， 因此应该分析雨衰 和雪 衰的成 因以及 它的一般 围 ， 提高 Ｋ ａ 波段的卫星可用度 。 在美 国， Ｋ ｕ 波段 的直播卫 星也采取 规律 ， 只有 在此基础上 ， 才能够找 出有效 的解决和 防止的办法 以及 了这项技术 ， 这不但会对 上行站 的雨衰 补偿要求起到一定 的降低作 对策 。 用， 还会极大地降低 上行站 的成本 。 １雨 雪衰 的成 因 以及 规 律 ３ 减小雪衰对 卫星信号传输影响的对 策 当电磁的信号穿过对流层 的时候 ， 它 的能量就会 因为雨雪等 吸 通过对雪衰 的成 因进行分析 ， 我们可 以看 出雪衰所造 成的影响 收以及散 射而受 到一定程度 的衰耗 ， 衰耗的程度可能会 由于信号频 主要是发生在化雪的过程之 中 ， 并且化雪过程对卫星信号传输可以 率的不同而有所不 同。 降雨对信号引起 的衰减会随着频率的增高而 产生较大的危害 ， 因此我 国的北方地区有必要采取一定的措施来防 加大， 随着雨量 的增大而加大 ， 随着传播路径的增长 而加大 。 在通常 范雪衰对信号传输 的影 响。对 于接受信号 的小站来说 ， 需 要在化雪 的情 况之下 ， 在大雨之下 的雨 量 ， 不会对 Ｃ波段 的卫 星造成十分 明 之前对主发射 面上 的积雪进行及 时的清扫 ， 这样 可以有效 地避 免雪 显 的影响 。 事实上 ， 降雨不但会对 电磁波产生一定的衰减作用 ， 还会 衰现象的发生 。 对于上行站来说 ， 克服雪衰所带来的影 响， 主要 可以 产生一定 的去极化 的作用。 空气的阻力会将雨滴变成稍微扁平的形 分成 两个方 面， 首先是馈 源除雪 ， 其次就是主反射面的除雪 。 状， 雨滴的变形程 度会 随着 雨滴 的增 大而逐渐的明显 。有云雾所引 所谓 的馈源除雪指 的就是 目前普遍采用 的一种 除雪 方式 ， 这种 起 的衰耗 同降雨相 比较则 明显要小 ， 近几年来 ， 北京 地 区的雨 云还 除雪方式通过 向馈源 口吹送热风来达到化雪的 目的 ， 这样可 以有效 没有对 ｃ波段 的卫 星产 生明显的影响 ， 对Ｋ ｕ波段 的信号所 引起 的 地克服雪衰所带来 的影响。这种方式 比较简单 ， 而且操作起来也十 衰耗也没有超 过 ６ ． ５ ｄ Ｂ ， 但是对小 口径 的接收站而言 ， 这 已经超过 了 分方便 ， 价格相 对 比较便宜 ， 因此我 国国内的很 多厂家都具 备这种 它的接受备余量了 。 除雪 的能力 。 传统衡量雪衰所造成 的衰耗都是 以降雪量作为标准 ， 这 同雨 衰 所谓 的主反射 面除雪指 的就是通过对反 射面背 面安装加 热气 的定义相类 似 ， 但是 这种衡量 的标 准并 不是十分 的准确 ， 根据实 际 囊来 实现除雪 ， 但是应该注意 的是 ， 这种 除雪 的方 式所需要 的成本 的经验 ， 如果 不是 暴雪 ， 那 么在一般 的情况 之下 ， 降雪对 Ｋ ｕ波段 以 较高 ， 因此 目前 国内还很少采用。实践表明 目前 比较简单的一个化 及Ｋ ｕ以下频段 的卫星信号是不会产生 比较明显的降耗 的。但是在 学方式就是 在化雪开始 的初期利用 高压水龙将反射 面上的积雪 冲 化雪 的过程之 中， 对 Ｃ波段以及 Ｋ ｕ频段 的卫星信 号传输都会造成 去 。 整个 的过程只需要几分钟 ， 但是雪块的滑落速度却很 快 ， 不会对 比较显著 的影 响。 化雪对 于噪声 的影响要根据天线 口面的大小 以及 噪声 的温度产 生较大 的影 响 ， 因此在我 国的北京地 区， 这种方式 被 天线 主反射面 的情况不 同而稍微有所不同。由于 自然化雪 的持续时 普遍的采 用。在进行天线 的冲洗 时， 可以利用人工手动来对 上行 的 间比较长 ， 因此可以对 天线 的增 益产 生显 著的影响 。所 以不管是对 功率进行及 时的调整 ， 这样 就可以极 大地避免由于雪衰而造成传输 并且不会 给卫 星转发器带来不必要 的威胁 。即使是在 上行站 还是下行站 来说 ， 都要 对这一现象采 取积极的 、 灵活 的预防 劣化 的现象 ， 措施 。 化雪之前进行 冲雪 ， 导致 天线的表面结薄冰 ， 也不会对 天线 的性 能 ２减 小雨衰对 卫星信号传输影响的对策 造成较大 的影 响。 卫星传输 的路径 以及卫 星传 输 的特点 决定 了进行 雨衰补偿 的 结束语 环节 ， 主要是 分成 三个环节 ， 首先就是 在上行站 中对上 行链路 的雨 综上所述 ， 雨雪衰 以及沙尘对卫星信号传输所 造成 的影响是不 ｕ以上的波段卫 星传输必须 要采取一定 的措 衰所造成的损耗进行补偿 ， 第二个环节就是通 过卫 星转 发器 对上行 能够被忽视 的，对于 Ｋ 链路的部分雨衰损耗进行 补偿 ， 第三个环节就是在下行站 中留出一 施来克服这一现象和影响。 特殊的地 区或者是特殊的 Ｃ波段地面站 也要讲 雨雪衰 的影 响考 虑在内 。虽然雨雪衰所 造成 的影 响 比较严 定的雨衰备余量 ， 这样可 以有效的降低由于雨衰而带来 的损失 。 ２ ． １ 对上行站 的雨衰补偿 。在上行 的链路 中对雨衰进行补偿 主 重 ， 但是 如果 可以采取科学 的、 有效 的措施 ， 那么就可 以极大地将雨 要 是通过线性增大上行站 的 Ｅ Ｉ Ｒ Ｐ ，来使得在降雨期间上行信号 的 雪衰所带来的影响降低 。 参 考文 献 饱和通量的密度保持相对 的稳定 ，使得 在一定 的天气情况之下 ， 到 达卫星转发器中的信 号能够不受到降雨 的影响和制约。 ［ １ 】 洪伟 ． 自然现 象对卫 星广播 信 号的影响 与防 范［ Ｊ １ ． 广播 电视信 息 在对 Ｃ波段 的雨衰补偿过程 中， 如果不是大暴雨等特殊 的天气 （ 下半月刊） ， ２ ０ ０ ８ （ ９ ） ． ２ 】 韩光． 雨衰对卫 星信 号传播 的影 响及解 决办法［ Ｊ 】 ． 广播 与 电视技 情况 ，那 么不会对 ｃ波段的卫星信号传输产生明显 的雨 衰影响 ， 所 ［ 以在进行相应 的系统配置时 ， 不需要将雨 衰的问题考 虑在 内， 就可 术 ， ２ ０ ０ ８ （ ４ ） ． 以满足 可用度 的需求 。但是如果是大暴雨发生得 比较频繁 的地 区 ， 【 ３ ］ 管斌， 任祥麟． 我 国广播 电视卫 星事业发展状 况［ Ｊ ］ ． 广播 与 电视技 那 么在 Ｃ波段在上行站进行 了保护 回退之后 ， 还需要具备 ４至 ６ ｄ Ｂ 术， ２ ０ ０ ２ ￣） ． ｆ ４ ］ 胡永武 ． “ 匹配” 在 卫星 广播 电视接 收 系统 中的重要 性［ Ｊ ］ ． 魅力 中 的上 行 功 率 的能 力 。 ２ ． ２通过卫 星转发器进行补偿 。在 目前 的国际上 ，比较先进的 国 ． ２ ０ ０ ９ （ ３ ５ ） ． ５ １ 顾 立兵． 如何提 高有线 电视前 端卫 星信 号抗雨 衰、 雪衰的能力Ｉ Ｊ 】 ． Ｋ ｕ波段 的直播卫星或者是通信卫 星都可 以对 上行链路的雨衰发挥 Ｉ 定 的补偿能力 ， 这种通信 系统之 中， 对上行链路 的补偿可 以分 成 中国有线电视 ， ２ ０ ０ ６ （ １ ） ．
卫星地球站C波段上行系统的电平配置
卫星地球站C波段上行系统的电平配置作者：章勇来源：《声屏世界》2011年第07期地球站上行系统的性能和设备的安全运行都与系统工作点的电平设置紧密相关。
不合理的工作点，不仅会限制上行站的上行能力，降低性能指标，严重时还会损坏设备。
因此，合理的系统工作电平是保证地球站优质、安全运行的关键。
卫星地球站射频上行系统图通常，地球站C波段卫星上行系统工作点设置原则是：一、上行信号的载波比尽量大。
卫星传输信号的载噪比越大，接收还原信号的质量越高。
在卫星转发器及接收系统增益一定时，卫星上行信号的载噪比越大，对其他卫星业务的干扰越小，接收信号的质量越高。
二、最大功率上行时功放的输入信号电平不应超过其允许输入的上限。
否则会极大程度损伤上行信号的指标，同时易对功放造成损坏。
三、在保证功放不出现输入过荷的情况下，应尽量使功放系统具有足够大的激励信号，从而保证功放输出功率人工调整范围。
遵循上述三点，江西广电卫星地球站上行系统电平具体配置步骤如下：一、确定上行功率调整点在功放处。
对于C波段上行系统，功率调整可在中频环节、上变频器或功放进行。
对于功放做单载波放大的应用系统，三者皆可；对于功放做多载波应用的系统，需在中频环节或上变频器等单一载波环节进行功率调整。
实际上因为抗干扰系统的要求，一般功率调整点都设计在功放处。
二、确定功放输入电平和输出功率。
功放正常上行功率由卫星公司根据业务要求来标定，本站功放输出功率为48dBm左右，抗干扰程序启动时，输出功率为64dBm，功率可调范围需在15dB以上。
本站功放增益可调范围是60-80dB，确定功放输入电平不低于64-80= -16dBm,功放说明书规定最大输入电平为-12dBm。
当选定功放的输入电平为-15dBm，在正常上行时输出功率为48dBm时，功放增益为63dB；在最大功率输出64dBm时，功放增益为79dB，取值均在线性范围内。
需要提醒的是，当功放输出功率达到64dBm（2511W）时，天馈系统的反射功率不能超过功放的最大允许值（输出功率的10%）。
雨衰对卫星通信的影响及改善措施
１雨衰 对 卫墨 通 信的 影 响 通过 利用 发射到 高空 中的人造地 球卫 星 ， 并以此作 为 中继站进行 无线 电信 号 的转 发 或者反 射 ， 使 得 地球 上 的两 个 或者 多个 空 间信 息站 能 够进 行 畅通 通 信 的技 术 就 是卫 星通 信技 术 。 由于 卫星 通信 技 术传 输 的 电波信 号需 要 在地 球 空间信 息 站 和通 信卫 星之 间进行 传播 ， 所 以 电波信 号必 须 穿过 包 围在 地球 表 面 的 大气 层 。 大 气层 是 一个 包 含 许多 复 杂 介质 的 大气 空 间 体 ， 电波 在 大气 层 中传 输 时 ， 必 然 会受 到 大气 层 中大量 的离 子和 自由 电子 的 能量 反 射 和 吸收 ，
降低技术（ Ａ Ｒ Ｐ ） 来克服雨衰的影响， 通过减小衰减信道的数据速率来增加信道 容量 ， 降低速率所带来的增益与速率减少成正 比， 例如速率减少４ 倍时增益为 ５ ｄ Ｂ。 使 用 纠错编 码和 降速率 技术 ， 可 以补偿 不 同程 度的 雨衰 ， 但随着 深度 的增
加， 有 效 可用 容量 减少 。
科 学 论 坛
Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ｓ ｃｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏｌ ｏｇ ｙ Ｒ ｅ ｖ ｉ ｅ ｗ
啊
ｌ
雨 衰 对 卫 星 通 信 的影 响 及 改 善 措 施
高清 清 பைடு நூலகம்
（ 河 北远 东通 信系 统工 程有 限 公司 ） ［ 摘 要］ 卫星 通信 由于 信 道 的开 放性 ， 极 易受 到 大气 层 、 云、 雪、 雾、 雨 等 天气 条件 的 影响 ， 使 得 卫 星通信 信 号产 生 多种 程度 的衰 落 。 其 中雨 天对 卫 星通 信信 号 的衰 落 影响最 大 。 因此 ， 如何 降低 雨天 对卫 星通 信信 号 的衰落 影 响 ， 提 高 卫星通 信 的质量 ， 成 为 了人们 研究 的热 点 问题 ， 本文 主要研 究 目前实 际应用 中常见 的抗 雨 衰方 法 。 ［ 关键 词］ 雨衰 ， 卫 星 通信 ， 自动 补偿 。 抗 雨衰 方法 中图分 类号 ： ＴＮ ９ ２ ７ ． ２ 文 献标 识码 ： Ａ 文 章编 号 ： １ ０ ０ ９ － ９ １ ４ Ｘ （ ２ ０ １ ４ ） ３ ２ － ０ ３ ０ ９ － ０ １
C波段
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C波段
频率从4.0- 8.0GHz的一段频带
01 详情介绍
03 免费节目
目录
02 区别特点 04 C频段
基本信息
C波段，是频率从4.0- 8.0GHz的一段频带，作为通信卫星下行传输信号的频段。在卫星电视广播和各类小型 卫星地面站应用中，该频段首先被采用且一直被广泛使用。
详情介绍
世界标准
应用实例
(2)C波段卫星广播遭受地面微波等干扰源的同频干扰比较严重，而Ku波段的地面干扰很小，大大地降低了 对接收环境的要求；
(3)降雨对Ku波段卫星广播的影响比较严重，其上下行信号降雨衰耗远大于C波段，暴雨情况下Ku波段上行 或下行链路瞬间雨衰量可超过20dB，而C波段最大雨衰量一般不超过1dB。
2、卫星数字广播的主要特点：数字压缩技术在卫星广播中的应用是广播电视传送技术的一次重大变革，采 用MPEG-2视频压缩标准及MUSICAM音频压缩方法的DVB-S卫星数字广播具有模拟方式不可比拟的优势，毫无疑问 地会在卫星广播领域迅速取代传统的模拟调频传送方式。
3、Ku波段卫星数字广播上行系统要采取上行功率控制手段，以便自动补偿或消除在卫星上行链路出现的雨、 雪、云、雾等对上行信号的衰减作用。
特点
与以往的C波段卫星模拟广播相比，使用了较高频率的Ku波段及先进的数字压缩技术，Ku波段卫星数字广播 具有其突出的特点。
1、Ku波段卫星广播的主要特点：
(1)Ku波段卫星单转发器功率一般比较大，多采用赋形波束覆盖，卫星EIRP较大，加上Ku波段接收天线效率 高于C波段接收天线，因此接收Ku波段卫星节目的天线口径远小于C波段，从而可有效地降低接收成本，方便个体 接收；
19. 93.
区别特点
卫星通信-雨衰
1、雨衰对不同频段的影响铁路动中通的应用环境相对恶劣，常用于大雨或着暴雨的情况。
这种情况下我们就不得不考虑雨衰对通信方面的影响。
电磁波在空间传播时会受到降雨的影响，电波由于雨滴吸收和散射而产生衰减，就是降雨衰减，简称雨衰。
实际上，降雨除了衰减信号以外还引起噪声温度的增加和去极化的发生，降雨引起的衰减对信号影响较明显，因此，一般情况下都要考虑雨衰的影响，在进行较精确的计算时也还要考虑降雨噪声和去极化等因素。
我们在建设站时，根据对链路的分析估算和要达到的可用度来确定设备的配备。
降雨强度的单位是(mm/h)，降雨一般对于频率比较高的无线设备。
频率较高，波长较短，当降雨量比较大的时候，波长短的无线电波的穿透能力差，从而会由雨衰的影响。
下表有关3.5G和26G的情况比较。
按照工作频段划分：L频段，1-2GHz，移动通信、声音广播S频段，2-3GHz，移动通信、图像广播C频段，4-6GHz，固定通信、声音广播X频段，7-8GHz，固定通信（通常用于政府和军方业务）Ku频段，10-14GHz，固定通信、电视直播Ka频段，17-31GHz，固定通信、移动通信降雨对Ku频段卫星通信的影响不仅仅限于上表中所列出的降雨衰耗值。
地球站对某卫星的Ku信标所作的长时间观察表明，华南地区在暴雨时所接收到的Ku信标的电平值，可能比晴空条件下所收到的低20到30dB。
下行雨衰可用加大天线口径补偿，上行雨衰则只能靠增加上行功率来补偿。
考虑到成本限制，建站时不会为功放预留约20dB（100倍）的余量。
也就是说，Ku频段卫星通信在华南高降雨区的雨衰中断几乎是不可避免的。
对于整个转发器的业务都由一个地球站上行的特殊情况，有些卫星可采用星上自动电平控制的方法，补偿上行功率的不足。
该方法也有其特殊的缺点。
转发器输出带通滤波器的带宽通常会部分涵盖相邻转发器，自动电平控制的增益变化将会带动相邻转发器边缘部分的载波及其噪声底上下浮动。
此外，上行功率和自动电平控制的初始配对设置也大有讲究，上行功率太高，晴空时对反极化信道和邻星的干扰过高；上行功率不足，降雨时自动电平控制的增益过高，将把转发器的噪声底也大大提高。
基于两种卫星模式的信号链路衰减与降雨量关系的初步分析
基于两种卫星模式的信号链路衰减与降雨量关系的初步分析摘要：本论文基于静止卫星和极轨卫星的两种模式，初步分析了卫星信号链路衰减与降雨量的关系。
通过对位于卫星地面接收系统最前端的静止卫星地面天线和极轨卫星接收天线Uagc 的监测与分析，根据接收天线跟踪接收机的工作原理和对晴日里天线 Uagc 参考值进行合理选取，分析表明降雨会对气象卫星的X波段接收信号产生衰减，雨天卫星接收信号的衰减程度对降雨的多少有指示作用。
探索了利用极轨气象卫星接收设备进行雨衰探测的可行性，为深入研究利用卫星通信进行降水探测提供一些参考。
关键词：静止卫星极轨卫星链路衰减降雨引言卫星通信系统容易受环境的影响存在各种不可避免的干扰，其中，降雨衰减是需要重点考虑的因素。
一般认为，在 10GHz 以上，雨衰将随频率的增加而很快增大，故对雨衰的研究主要集中 Ka、 Ku 频段，对于气象卫星用到的 L、 X频段的雨衰研究较少[1-3]。
朱杰等开展了雨衰对极轨气象卫星数传链路的影响研究，重点研究了喀什、佳木斯和北京地区在 20GHz 和 30GHz 频段的雨衰影响[4]。
然而，文章没有分析 10GHz 以下极轨气象卫星信号工作频段的雨衰影响。
在研究卫星通信雨衰问题的基础上，李黄进行了利用 Ku 波段卫星通信雨衰探测大气降水的初步研究，提出了一种从其他电磁波应用技术在大气中传播的干扰误差中提取大气海洋空间信息，发展对地遥感探测技术，广开地球空间信息获取资源的全新思路和重要途径。
而静止卫星相对于地球静止，可定点、连续地利用卫星信号链路衰减探测降雨。
并且，利用已有的卫星接收设备进行雨衰探测，不需要另外增加设施和消耗，作为一种补充手段进行降雨的实时监测，充分发挥卫星系统设备效益。
本论文利用静止卫星和极轨卫星的信号链路衰减在一次降雨过程中的信号链路衰减与降雨量的关系进行了初步分析。
2019年3月4日夜间至5日夜间，受高空槽和低空急流影响，粤北出现了暴雨局部大暴雨，珠江三角洲和阳江市出现了大雨局部暴雨。
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图 2 频率、降雨量与雨衰的关系（仰角固定 40°）
对于天线仰角较低的星地系统，雨衰的影响尤 为严重，天线仰角与雨衰的关系如图 3 所示。天线 会受到约 1.7dB～3dB 的 仰角在 25°～5°变化时， 衰减，仰角越小，雨衰越大。
3.6 3.4 3.2 3 2.8
5 结束语
对使用 C 频段上行信号的卫星导航系统而言， 准确、及时地掌握信号雨衰性能，可以为系统采取 消除雨衰影响措施（如：增加链路余量、调整上行 功率、优化编码方式以及建设地面备份站等）提供 重要依据，对保证卫星导航系统的稳定运行和提供 高可用度服务具有重要意义。 参考文献：
2 雨衰模型
根据降雨实际情况，雨衰模型如图 1 所示。
1 所示。
表 1 典型的 k H , H 和 kV , V 值 kH kV H V f (GHz)
1 2 4 6 7 8 10 图 1 雨衰模型 12 15 20 25 30 0.0000387 0.000154 0.000650 0.00175 0.00301 0.00454 0.0101 0.0188 0.0367 0.0751 0.124 0.187 0.0000352 0.000138 0.000591 0.00155 0.00265 0.00395 0.00887 0.0168 0.0335 0.0691 0.113 0.167 0.912 0.963 1.121 1.308 1.332 1.327 1.276 1.217 1.154 1.099 1.061 1.021 0.880 0.923 1.075 1.265 1.312 1.310 1.264 1.200 1.128 1.065 1.030 1.000
根据雨衰模型，降雨对卫星导航信号的实际作 用的长度取决于降雨云高度、地面站海拔高度以及 地面跟踪天线仰角。另一方面，单位长度内雨滴数 量越多，雨衰效果越明显。
实际应用中， k , 参数可根据表中数据进行
3 雨衰经验公式
3.1 雨衰公式 在卫星链路中，统计雨衰模型一般采用 ITU-R P.618 提供的 CCIR 模型，它来源于储存在 ITU-R 数据库里的长期测试的雨衰结果， 该模型对于 C 波 段的卫星导航信号同样有效。 雨衰模型公式为：
Key words: Satellite Navigation; C-Band; Rain Attenuation
根据国际无线电规则， 频率范围 6.0 GHz 至 6.5 GHz 的 C 频段是卫星导航可选的上行信号频率。 由 于 C 频段信号传输受对流层影响明显， 因此必须考 虑大气传输对信号传输的衰减影响。 对流层对电波传输的影响主要表现为降雨衰 减（雨衰）。雨衰由雨滴对电波的吸收和散射造成， 其大小与雨滴的物理模型、电波的极化方向、工作 频率、接收地点的位置及海拔高度等诸多因素有 关。 对于高可用度的卫星导航系统而言，雨衰是影 响系统上行信号链路质量和系统运行稳定性的重 要因素。因此，需要根据雨衰的产生机理和统计特 性，建立合适的雨衰预测模型，以确保能够及时预 测雨衰并采取相应的抗雨衰措施来保证系统的稳
选取的偏差，以上计算结果与实际情况基本相符。 因此，为保证卫星导航系统高可用度运行，需及时 掌握天气状况，并根据需要及时调整系统设备相应 状态，消除雨衰对上行信号的影响。
3.5 雨衰定量分析
以北京地区为例，对雨衰做定量分析。北京的 纬度为 40.2°，海拔高度约为 50 m。导航信号极化 方式为圆极化，取天线仰角为 40°时，不同的信号 频率和不同程度的降雨量对雨衰的影响如图 2 所 示。在大雨至暴雨情况下，C 波段卫星导航信号会 受到约 4dB～8dB 的衰减。
2012 年 6 月第 3 期
现代导航
·157·
卫星导航 C 频段上行信号频率雨衰性能分析
严银江，张书雨
（北京 5136 信箱，北京 100094）
摘
要：雨衰是影响卫星导航 C 频段上行信号链路质量的重要因素，根据雨衰及时采取措施
可以保障系统运行的稳定性。本文对雨衰产生机理、雨衰模型、雨衰计算以及雨衰影响作了定性 和定量的分析，解决了在各种降雨程度下计算不同频点、不同形式的卫星导航信号雨衰的问题， 分析结果可用于卫星导航系统的设计和保持系统稳定运行。 关键词：卫星导航；C 频段；雨衰 中图分类号： TN927 文献标识码： A 文章编号： 1674-7976-(2012)03-157-03
Rain Attenuation Analysis of C-Band Satellite Navigation Signal
YAN Yinjiang，ZHANG Shuyu
Abstract: Rain attenuation is an important factor which influences the uplink quality of C-band satellite navigation. The
非线性拟合得到。本文采取拉格郎日插值和三次样 条插值相结合的方法来获取不同频率、极化方式下 的 k , 参数。
3.3 等效路径长度 L 的获取
根据图 1 的雨衰模型可得：
L
hR hd sin
(4)
A k R L
(1)
其中： 为地面站天线仰角；hR 为雨区的高度；hd 为地面站海拔高度。 国际通用的雨区高度计算方法为：
23北半球 5 0.075( 23)； 21 23南北半球 5； hR 1 21 ）； 71 21南半球 5 0.（ 0； 71南半球
Hale Waihona Puke 式中，A 为雨衰值（dB） ；R 为降雨量（mm/h） ；L 为雨层对电磁波作用的等效路径长度（km） ；k, 为电磁参数，是依赖于电磁波频率、极化方式的常 数。各参数具体由如下算法获取。 3.2 电磁参数 k, 的获取 设 k H , H 和 kv , v 分别为水平和垂直极化 时常数，那么：
收稿日期：2012-03-31。
定运行。
1 雨衰机理
雨滴对电磁波的影响主要为吸收和散射。水分 子处于快速变化的电磁场中时，其热振动的强度会 变大，宏观表现为雨滴温度增加，穿过雨层的电磁 波的衰减增加。当电磁波的波长远大于雨滴的直径 时，衰减主要由雨滴吸收引起，当电磁波的波长变 小或雨滴的直径增大时，散射衰减的作用增大。电 磁波通过雨滴发生散射会降低原传播方向上的电 磁波强度，雨滴尺寸和电磁波波长相差越小，散射 作用就越明显，电磁波衰减值就越大。据统计，普 通降雨中雨滴的尺寸一般为 0.05 cm～0.6 cm， 相比 C 波段导航信号的波长最短为 4.78 cm， 因此雨衰效
4 降雨对卫星导航信号的其他影响
4.1 去极化效应
雨滴在降落的过程中，由于受到地球引力和空 气阻力的作用，不会保持标准球形。而且雨滴对水 平和垂直方向衰减系数也不一致，k H , H , kv , v 值 的不一致则定量说明了这一点。 由此可见，圆极化卫星导航信号受到雨滴的影
15
响，会降低自身极化鉴别度，增加卫星导航系统的 误码率。
降雨雨dB
2.6 2.4 2.2 2 1.8 1.6 0 5 10 15 20 25 30
天天天天
图 3 天线仰角与雨衰的关系（频率 6GHz，降雨量 60mm/h）
考虑到测量误差和纬度、海拔、降雨量等参数
·158·
现代导航
2012 年
应非常显著。而且降雨量越大或传输路径越长，电 磁波与雨滴的这两种相互作用发生次数越多，雨衰 效果就越明显。
k H H kV V k H H kV V cos2 cos2 (3) 2k
其中，圆极化时 =45°； 为天线仰角；根据 ITU 提供的 CCIR 数据， 典型的 k H , H 和 kV , V 见表
[1] [2] [3] 陈芳允. 卫星测控手册[M]. 北京: 科学出版社, 1992 孔宝根. Ka频段卫星通信网传播衰落效应研究[J]. 现 代电子技术, 2004（21） 甘仲民. 毫米波通信技术与系统[M]. 北京: 电子工 业出版社, 2003 [4] [5] 吴志忠. 移动通信无线电波传播[M]. 北京: 人民邮 电出版社, 2002 陈振国. 卫星通信系统与技术[M]. 北京: 北京邮电 大学出版社, 2003
其中：Φ 为当地纬度。
3.4 降雨率 R 的获取
k
k H kV k H kV cos2 cos2 2
(2)
根据气象标准，不同程度的降雨对应的降雨率
R 可按表 2 划分。
第3期
严银江等：卫星导航 C 频段上行信号频率雨衰性能分析
·159·
表 2 降雨量划分标准
小雨 降雨量 (mm/h) 0～20 中雨 20～50 大雨 50～100 暴雨 100 以上
降雨雨dB
10
4.2 增加系统噪声温度
降雨在产生衰减的同时也会增加系统的噪声 温度。
5
0 150 100
降降降 mm/h
50 0 2 3
4
信信信信 GHz
5
6
7
T TR (1 1 / AR )
(5)
其中： TR 为雨滴温度，单位为 K； AR 为雨衰值。 由此可见，降雨严重时，卫星导航系统噪声温 度会大幅增加，对于系统运行造成一定影响。
stability of system operation could be protected by taking actions timely according to rainfall attenuation. The mechanism of generation, the model, the account and the influence of rain attenuation are analyzed in this paper, and the problems of calculating in different frequency and different form are resolved. The result could be used for the design of satellite navigation system and maintenance.