卫星链路计算公式

卫星链路计算公式

天线的增益与波束宽度

有效全向辐射功率

自由空间传输损耗

转发器的工作点

噪声与损耗

1. 天线增益：G=收点收到的功率

无方向天线辐射时，接点收到的最大功率定向天线辐射时，接收 微波天线增益：G=ηλπ2

4A

半功率角：)(70

21度D λ

θ≈

【半功率角是指主叶瓣上场强为主射方向场强的1/2= 0.707时（即 功率下降1/2时），两个方向间的夹角。】

2. 接收点的功率密度（单位面积上的功率）为：)/(422m W d

G P W T T E π=

接收天线收到的功率： 22)4(4d G G P d A G P A W P R T T T T E R πλπηη==

⋅=① f

R T T R L G G P P = ② 【式②一般性地描述通信线路中信号的传输，称之为“通信距离方程”】

3.自由空间传输损耗：

2)4(c

df L f π=时，式②与式①相等。此即自由空间传输损耗。 【物理解释 物理解释：由于电磁波在自由空间无方向性地辐射，使得只有少部分信号被接收点收到，而其他大部分无法被收到的能量即视为损耗。】

4.有效全向辐射功率：T T G P EIRP =

若考虑馈线损耗，则 F

T T L G P EIRP = 【物理解释：在接收点进行测量时，将T P 功率送入增益为T G 、最大辐射方向指向接收点的发射天线时所测得的结果与将T P T G 功率送入无方向性发射天线时所测得的结果是相同的。】

4. 转发器的工作参数：

工作点：

输入补偿

输出补偿

多载波与单载波工作时的输出功率

1） 2244λ

πλπηη⋅=⋅===f ES f T T f R T T R L EIRP L G P A L G G P A P W 即 )/)(4lg(10][[EIRP][W]22ES m dBW L f λπ

+-=

【为使卫星转发器单载波饱和工作，在其接收天线的单位有效面积上应输入的功率，一般以W 或SFD 表示】

2）G/T 值：接收天线增益与接收系统总的等效噪声温度的比值称为地球站的G/T 值，也称性能因数或品质因数。

5. 噪声与损耗 噪声与损耗

噪声、干扰

热噪声

互调噪声

共信道干扰

交叉极化噪声

邻星、邻站干扰

邻道干扰

1） 热噪声功率谱密度：)/(0Hz W KT n =

【k 为玻耳兹曼常数，1.38054× 10-23J/K ；T 为电阻R 的绝对温度】

总的输出噪声功率：n p n B KTG B f H KT df f H KT N ===⎰∞

|)(||)(|020

等效噪声带宽：p n G df f H f H df

f H B 202020|)(||)(||)(|⎰⎰∞∞

==

等效噪声温度：p n i G N B kT N )(∆+=

即：p n e i G B T T k N )(+= 【Te 即为网络的等效噪声温度】

2）减小互调噪声的方法：

① 使得转发器的工作点靠近线性区，但这将使转发器的发射功率不足（一般用于频带受限系统）；

② 使各个载波按不等间隔排列，即力求产生的互调产物不会落在有用信号的频带内，这将使转发器的频带得不到充分利用（一般用于功率受限系统）。

6. 载波功率与噪声功率比：n

n n kB T C B n C B Tk C N C 1110⋅=⋅=⋅= 载波功率与噪声功率密度比：

6.228)(log 10)(0+=-=T

C k T C n C 【k=1.38054x10-23)】

7. 上行链路C/T 的计算：

1）单载波饱和工作:

方法一：

U

S S E L G EIRP C ⋅=⋅ 得出：S U S E S U S S E U T G L EIRP T L G EIRP T C )()(

⋅=⋅⋅=⋅⋅ 用dB 形式表示为：S U S E U T

G L EIRP T C ][][][][

+-=⋅

方法二：

24)(λ

πη⋅⋅=⋅==S S S S S S R U T G W T A W T P T C 用dB 形式表示：S S U T

G W T C ][4log 10][][2+-=λπ 【单位面积天线增益：η

λπA G =24】

2） 多载波工作时整个转发器的C/T

方法一：

S U i S E S U M E U T G L BO EIRP T G L EIRP T C ][][][][][][][+--=+-=⋅⋅

方法二：

i

S S S S i S S R U BO T G W T BO A W T P T C ⋅⋅⋅=⋅==24/][λπη S i S U T

G BO W T C ][][4log 10][][2+--=λπ

8. 下行链路C/T 的计算：

1）单载波饱和工作:

E

D E S S D T L G EIRP T C ⋅⋅=⋅)( 以dB 形式表示：

E D S S D T

G L EIRP T C ][][][][+-=⋅ 若考虑降雨备余量：

][][][][][M T

G L EIRP T C E D S S D -+-=⋅

2）多载波工作

E D S S E D M S D T G L BO EIRP T G L EIRP T C ][][][][][][][][0+--=+-=⋅⋅ 考虑到降雨备余量，则

][][][][][][][][][][0M T G L BO EIRP M T G L EIRP T C E D S S E D M S D -+--=-+-=⋅⋅

9. 互调噪声部分的C/T ：

卫星互调噪声功率谱密度： IMS n ][0

][][][][0k n EIRP T

C IMS M S IM +-=⋅ 【此为多载波工作时总载波功率与T 的比值】