卫星通信(第二章)

是卫星通信系统中的一个重要问题，它会影响信号传输的质量和系统性能，需要在系统设计和线路设计时认真考虑；—星之自由空间传播；2012-12-27

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卫星通信链路的损耗包括自由空间传播损耗、大气吸收损耗、天星际链路中电波主要在大气层以外的自由空间传播。在传播过程中，能量随传输距离的增大而扩散，所引起的传播损耗称为自由2012-12-27

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当电波在自由空间传播时，其能量是向四周均匀辐射的，接收机只

能接收到其中一小部分。工作距离越远，球面积越大，接收点截获的功率越小，即传播损耗越大。

假设在半径为d 的球面上，用增益为GR 的天线接收，则接收信号功率可表示为

2

R T T 2

R T T R )d 4(G G P d

4A G P P πλπη==

其中：P T —天线发射功率

G T —发射天线增益

A R —接收天线开口面积η—天线效益λ—波长

1.星星—地链路传播特性

，最大路径长度为

165.3 dB；下，地球站与卫星

和196.53

，包括电波在大气层中传播过程时，会收到电离层中自由电子和离子的吸收，还会受到对流层中的氧、水气和雨、雪、雾的吸收和散

在大气层中，离地球表面越高，空气密度越低，对电波的折射率也随

之减小，使电磁波在大气层中的传播路径出现弯曲。在这种情况下，

地球站在几何上直线对准的只是在卫星实际位置上方的一个虚的卫星

由于大气层的不稳定因素，如温度的变化、云层和雾等导致了大气密

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大气折射现象

电离层内存在电子密度的随机不均匀性而引起闪烁，其强度大致与频

以下）的电波产生明显的散射和折射，从而引起信号的衰落。比如，对于200

6 dB。

以上）的电波传播造成较大地面传播机理

电波在地面传播中，会遇到各种地面或环境设施，如建筑物和树地面或环境设施对信号的反射、绕射和散射，可形成信号的多径传播。对于天线高度低、增益小的移动终端更容易出现这样的情

信号通过多径信道到达接收端时，由于不同路径的信号延时不一样，接收端多径信号可能同相叠加，合成信号增强，也可能各个地链路传播特性

当无线电波从一个媒质传播到达另一个媒质，如果这两种媒质的电磁如果无线电波入射的是绝缘体，部分能量会进入到绝缘体，另外部分如果无线电波入射的是良导体，所有的入射能量将被反射回第一种媒当星－地链路之间的路径存在密度较大的物体，其尺寸比无线电波的波长大，就会在阻碍物之后产生次级波，绕射场仍能到达接收机。绕射出现的原因是收、发端之间没有直视路径，信号的能量不能直接

当卫星与用户终端之间、卫星与基站之间、卫星与卫星之间存在相对运动时，接收端接收到的发射端载频发生频移，称为多普勒频移。对于静止轨道卫星，多普勒频移主要因为用户终端的运动产生；对于非静止轨道卫星，则主要取决于卫星相对于地面目标的快速运动。移动卫星通信的电波传播与固定卫星通信的不同之处就是移动卫星通由于移动用户所在的地面环境复杂，移动台天线高度低，同时增益小，能接收由于地面环境反射形成而来自各个方向的多径信号，因此，移动卫星通信信道从本质上来说是一个多径信道，具有衰落特性。

移动通信国家重点实验室卫星通信系统的链路上存在各种不同的干扰与噪声，主要包括系统热

等效噪声温度：通信系统中各个部件产生的热噪声，与温度有关。

只要传导媒质不处于热力学温度的零度，其中带电粒子就存在着

由外层空间星体的热气体在星际空间的辐射产生，其中最主要的在太阳处于静寂期时，只要接收机的天线不对准太阳，太阳噪声在每年春分和秋分前后的若干天，对一个大型天线地球站，太阳

雨、雾等吸收电波能量引起雨衰的同时所产生的电波辐射噪声，

以上）影响较大。

在天线副瓣较大的情况下，会混进来一些直接由地面温度引起的噪声以及由地面反射的大气噪声，这些噪声叫作地面噪声。

链路传输质量主要决定于上行和下行链路的载波功率与噪声温度

在选定空间转发器和地球站设备（其性能参数已知）的情况下，

在已知空间站或地球站部分参数的条件下，根据实际应用的技术