浅谈对Ku波段卫星通信雨衰影响的分析和处理方法
关于Ku波段卫星广播中雨衰现象的研究与讨论
星也被大量应用。因为 Ku波段波长是 2 . 5 e m, 线路 影 响 。在 模 拟 方 式 的卫 星 线 路 方 面 而 言 , 和 雨滴 的 线 度 比较 接 近 ,可 以有 效 显 示 出 雨衰 在 雨衰相对 比较小 的状况下 ,广播线路 并不容 问题 ,因此针对 Ku波 段卫星 的电波传播过程 易出现中断,但是对于数字形 式的卫星线路而 中的雨衰量大小完成预测评估 ,能够为 卫星上 行站 与各地卫星的接收系统工程项 目设计 提供
般 是 由雨 滴 模 型 和 电波 极化 方 式 以 及 接 收 区
参考文献
[ 1 ] G . B r u s s a a r d e t c . A t m o s p h e r i c M o d e 1 1 i n g
接收系统完成科 学、合 理的设计,从而在一定 程度上有效减小 降雨造成 的影响 。
( d B / k m)
本 ,便于实现个体接 收。其次 ,C波段 的卫星
广播遭 受地 面微波等许多干扰源 的同频 的干扰
十 分 严 重 ,但 是 Ku波 段 受 到 地 面 许 多 要 素造
一
公 式 中 的 a与 b表示 为 待 定系 数,其 中
C o mmu n i c a t i o n s T e c h n o l o g y・ 通信技术
关于 K u 波段 卫星广播中雨衰现象的研究与讨论
文/ 孙 超
0 . 3 c m 间,处 于 K u波段 中 的内波波 长通 常为 分析 K u波段 的电波传播 特性, 依据 C C I T 建议 的相 关方法 与接 收 天 线 仰 角 以 及 电 波极 化 角 的数 据 , 针对 K u 波段的雨衰完成定量计算 , 同时把 雨衰 的曲线 标记在地 图 中。 依据 雨衰 曲线 能够对卫 星的 K u波 段 的 转发 器天 线相 应 波束 图完 成 优化 设计 。本文 主要 对 K u波段 的 卫星 广播 中雨衰 现 象进行 了研 究
如何降低Ku波段卫星通信雨衰影响
科 技 创 新
过D P C系统进行动态功率控制 , 以此有效降低雨衰的不 良影响。 2 . 4 . 1上 行 链路 自适应 功 率 控制 ( A U P C ) 若 采用 的方 式为 传 统功 率余 量 的方 式 进 行 系 统设 计 , 那 么对 系 统通讯容量将会造成严重影 响, 所 以想要提高系统通讯容量则要使 用A U P C技 术 , 从 而保 证 链 路 的 运行 更 加 的 可靠 。其 技 术 原 理 主要 为: 利用各地球站对链路降雨衰耗进行计算 , 同时监控信号强度 , 继 而通 过 A U P C技术 对 地 球 站发 射 功 率 进行 调整 , 从 而 对 链 路 雨 衰 进 行动态的补偿 , 保 证信 号工作 电平稳定适宜 , 在此基础上卫 星接 收 到来 自地球 的信号电平基本同晴空一致。若是卫星系统更加先进 , 那么卫星转发器也可以进行适 当的功率 自动化调整 , 从而克服雨衰 对K u波 段 的影 响 。 通过地球站将下行线路雨衰值测量出来 , 利用接收卫星通讯信 号的变化量 , 以此调节衰耗设备 , 保证雨衰值得到有效 的补偿 。 这种 开环上行功率控制技术 的原理相对较为渐变 ,使用设备相对 简单 , 并且投入成本较低 , 但是缺陷亦很 明显 , 即精度值较低。 闭环上行功率控制是地球站将接收来的卫 星信标信号 , 与通过 卫星转发器环 回信号或某一特定信道 的通信业务信号 的 C / N( 或s / N) 值进行 比较 , 然后去控制地球站的上行功率。 这样一来 , 上行信号 加。 2应 对 措施 的雨衰值和上行功率控制 的控制量有较高 的准确度 。 因此在闭环上 费 如何有效降低雨衰现象对 K u频段 电波的影响 ,首要任务便是 行功率控制 中必须将控制信道与通信信道分开 ,所用设备较多 , 针对某一区域雨衰进行确定 。这需要长时间精确 的观测 , 从而获取 用 较 高 。 2 . 4 . 2 自动功 率 控 制 ( A P C ) 实 际精 确 的连 续数 据 , 例 如某 一 特 定 区域 中连 续几 年 特 定 时 间 内 的 降雨率等。以此计算出该特定区域的降雨特性 , 并根基实际的测量 针对 上行 功 率 控 制最 为 有 效 的便 是 A P C技 术 ,但 是 在 下 行 线 数据, 通过 特定 的计 算公 式 , 计算 出该 区域 特 有 的雨 衰 量 。 在 此 基础 路 中也需要将雨衰 问题考 虑在内。为了使得这一 问题 得到解决 , 上将该区域 中的降雨特性掌握清晰 , 并保证计算出的雨衰量精确完 A P C技术 , 即 自动功率控制系统应时而生 , 这种建立在卫星通讯 网 整, 通过基础想的测量数据 , 计算 出雨 衰, 并使用迭代对降雨统计进 管系统之上 的技术能够有效 提升卫星通讯系统信息传递的可靠性 行完善 , 从而掌握实际的区域雨衰状况。 基于此 , 可以通过以下措施 以及稳定性 , 并有效 降低 了卫星通讯的成本 , 因而得到了广泛 的使 解决雨衰对于信号传播的干扰 。 用。 2 . 5极 化方 式 的 选择 以及天 线 的 选择 2 . 1编 码 及降 速 率技 术 向前纠错技术在一定程度上可以转变传输误码率 , 在雨衰较大 电波 信号 的衰减 程 度会 受 到 雨 滴形 状 的影 响 , 雨 滴 直 径会 在 雨 的情况 下 通 过这 种 方式 可 以 降低 雨衰 影 响 , 即 常用 的 F E C技 术 。通 滴的下落过程 中发生形状的变化 , 雨滴体积越大 , 直径便会越大 , 这 雨 滴 对 于 电 波 的影 响也 便 越 大 , 衰 减 值 以及 垂 直 极 化 现 象 变 化 过降低编码率可 以有效提高编码增益 , 这种方 式在雨衰较大 的情况 时 , 下最为有效 , 例如编码率= 1 / 2卷积码 , 那么通过维特 比译码可 以将 会 随之 增 加 。 在 实 际 的应 用 接收 天 线 的 口径 会直 接 影 响接 收 天 线增 所 以对 接 收天 线 进行 扩 径 可 以 有效 提 高 天 线 的增 益 。增 益会 随 编码增益调整为 5 d B 。但是对编码率 的降低需要在一定限度内 , 如 益 , 果 超 出该 限 度 ,即便是 再 次 降低 编 码 率也 很 难 获 得更 大 的改 善 , 即 着 口径 的增加而增加, 系统 的覆盖面便会越广。 当然 , 成本也会随着 编码增益的提高将不再明显 ; 并且超限度 降低编码率还会减少系统 口径 的增 加 而不 断 的增 加 。 2 . 6采用低噪声高增益 的优质高频头( L N B ) 容量 。另外 , 在雨衰影响的降低 中可以通过 自适应速率降低技术有 效 的予 以克服,即 A R P技术 ,通过对新到数据速率进行减少 的方 现用于接收 K u 频段卫星信号的 L N B , 一般噪声 系数 为 0 . 8 d B , . 6 d B便 是 十分 低 的 噪声 , 如 使 用 噪声 系 数 为 0 . 7 d B的 , 式, 对信道容量有效扩容 , 增益比同速率减少成正 比。 欲将增益调整 噪声 系数 在 0 为5 d B则需要将速率降低至原来的 1 / 3 。通过使用 A R P技术 以及 其增益可达到 6 0 d B 。如果受某些因素的制约 , 而不想或无法去增大 F E C技 术 , 针对 实 际雨 衰 情 况进 行 调 整 补偿 。但 是作 用 会 随 着深 度 接收天线的 口径 , 可首先考虑使用低 噪声高增益的优质 L N B , 而且 的 不断 加深 而 降 低 。 这要 比增 大 天 线 口径 的成 本 低 。 2 . 2空 间 分集 技术 2 . 7 双频 组 合通 信 技 术 低频 波段 受 雨 衰 影 响 相 对较 小 , 若 雨 衰 超 出了 规 定 范 围 , 那 么 考虑到 K u 波段特点 ,若信号穿越 区域降雨过多或者卫星仰 角 较低 , 那么受到雨 衰作用影响 , 需要通过空间分集技术 才能够消 除 系统在检测过程中便会 自动将通讯电波的频率切换 到低 频通讯波 雨衰的不 良影响 。 该技术的作用在与降雨空间具有不均匀的分布特 段 , 从 而保 证 通讯 质 量 。 参 考 文献 性。另外 , 信号 的分集接收主要依靠地球上一定距离的两个地球站 进行 , 这 同地面蜂 窝移动通讯空间分集技术相类似 , 也 可以通过地 f 1 1 房 少军 , 徐 明. 卫 星定 位 通信 系统 硬 限 幅 的 影响 及 解 决方 法【 A 1 . 船 球 站 的切 换 进行 单链 路 通 讯 , 利 用 雨衰 较 小 的 地球 站 进 行通 讯 。而 舶 通信 导 航 学术 会议 ( 1 9 9 3 ) 论 文 集[ C ] . 1 9 9 3 . 分集改善质量主要通过两个指标进行 , 即分集增益 以及分集改善因 [ 2 】 李兴 . 移 动 多媒 体 卫 星 通 信 系统 的 若 干 关键 技 术 研 究 【 D 】 . 电子 科 子, 两 站距 离 越 大 , 分 集 改 善效 果 越好 。 但 是两 站 间距 离 范 围也 有 一 技 大 学 , 2 0 0 3 . 3 1 张轶磊 . 卫 星信道 动 态备份 系统 卫 星 m o d e m控 制和 底 层 通 信 设 计 定的限度 , 超 出范围后改善程度的提升会有所降低 。空间分集会带 f 来好处, 但是与此同时也要付 出代价 。 成本投人会大大增加 , 由于该 和 实现[ D 】 . 电子科技大学, 2 0 0 2 . 技术需要复杂的网络技术作为支撑 ,因此 网络投资成本会随之增 加。 空 间 分集 技 术不 仅 适用 于 两 站址 , 还 可 以应 用 在 多站 址 , 但是 需 要 付 出相 应 的成 本 。
Ku波段卫星通信雨衰分析及对抗措施
Ku波段卫星通信雨衰分析及对抗措施雨衰是影响Ku波段卫星通信系统传输质量及系统性能的主要因素之一。
本文介绍了Ku波段卫星通信中雨衰产生的机理及其对信道的影响,并提出了有效减少雨衰对Ku波段卫星通信不利影响的措施。
雨衰的机理及影响1、雨衰的产生当电波穿过降雨的区域时,雨不仅吸收电渡能量,而且对电波产生散射。
这种吸收和散射共同形成电波衰减散射还能导致大范围无线电干扰,并对电波存在去极化效应,称这些衰减和干扰为雨衰。
这种衰减呈现非选择性能和缓慢的时变特性,是导致信号劣化,影响系统可用性的主要因素。
因此,雨衰问题也就成为系统设计过程中必须考虑的重要问题。
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。
对于10GHz以上的电磁波,雨衰的影响就非常明显了,在链路计算中必须考虑雨衰的影响。
频率越高,雨衰的影响越大,大雨和暴雨对电磁波的衰减要比小雨大得多。
图1是国际无线电咨询委员会(CCIR)(现为国际电联(ITU))提供的雨衰与频率和降雨大小的关系图,从图1中可以很清楚地看出Ku波段信号受雨衰的影响。
如图1所示,降雨对电波的衰耗为实线,而云、雾引起的衰减为虚线。
Ku波段频率较高[(12-18)GHz],波长与雨滴的大小可比拟,受雨衰的影响比较严重。
由图1和图2可看出,在Ku波段,中雨(雨量为4mm/h)以上的降雨引起的衰耗相当严重。
若电波穿过雨区路径长度为10km时,对于Ku波段上行线路,衰耗为2dB左右,下行线路的衰耗为1dB左右;在暴雨(雨量为100mm/h)情况下,每公里的损耗强度较大,但雨区高度一般小于2km,暴雨引起的衰耗将超过10dB以上。
雨衰对K_u波段卫星的影响及消除
随着 K 波段卫星 的使用 ,雨衰对卫星传输 的影响 已成 为 卫星系统 设计 与使用过程 中的重要影 响因素。这种衰减呈 现 非 选 择 性 和 缓 慢 的 时 变 特 性 ,是 导 致 信 号 恶 劣 , 影 响 系 统 可 用性的主要 因素 。因此 ,雨衰 问题 也就成为系 统设计过程 中
21 0 0年 第 1 期 1 ( 总第 1 5期 ) 3
大 众 科 技
DA ZHONG KEJ
No. 11。 2010
( mu t eyN .3 ) Cu l i l o1 5 av
雨衰对 K波段卫 星 的影响及消 除 u
李 琳 王 杰
( 民航 河南空管分局技术保 障部 ,河南 郑州 4 16 ) 5 12
必 须考 虑 的 重要 问题 。
( )雨衰 的产 生 一
当电波 穿过 降雨的区域时,降雨层不仅 能吸 收电波 能量 , 而 且对 电波产生散射 ,并对 电波存在 去极化效应 。这种 吸收 和 散射 共同形成降雨层对 电磁波 的衰减 和干扰可 以统称 为雨
衰。
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l _ .
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【 摘 要 】随着 K u波段 卫星的使 用 ,雨 衰对卫星传输 的影响 已成 为卫 星 系统设计 与使 用过 程 中的重要影响 因素。文章通
过 对 雨 衰产 生 的原 理 及 其 产 生影 响 的基 础 上提 出 了雨 衰 对 卫 星 传 输 影 响 的 切 实 可行 的解 决 方 法 。
【 关键词 】K u波段 卫星地 面站 ;雨衰 ;功率控制 ;载波功 率;等效噪 声温度
l l 。
武警卫星通信系统的雨衰估算及分析
武警卫星通信系统的雨衰估算及分析作者:周艳秋贾方李萍来源:《现代电子技术》2008年第13期摘要:由于雨衰是影响卫星通信的重要因素,根据武警部队卫星通信网建设的需要,基于ITU-R制定的雨衰计算模型,选取6个典型城市进行雨衰计算,得到雨衰对Ku波段卫星通信系统的影响,分析得出地星路径仰角越小,海拔越低,降雨率越大,降雨造成的信号衰减越大。
关键词:卫星通信;Ku波段;雨致衰减;Rain Attenuation EstimatiAbstract:The rain attenuation is the main reason affecting satellite communication.Based on the requirement of armed police force satellite communication,using the ITU-R rain attenuation forecasting model,the article calculates the rain attenuation of six representative cities.By the result,it analyzes the main factors which affect the rain attenuation.The conclusion is that the rainrainfall.The article could be used as the reference for EIRP of armed police force satellitecomKeywords:1 引言武警卫星通信网的建设是适应新时期武警部队信息化发展的需要,电波传播研究表明,对于Ku波段的卫星通信系统,雨衰是影响通信质量的重要因素。
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。
由图1可以看出电波传播所受的各种天气的影响中,降雨衰减是最为重要的。
Ku波段卫星通信雨衰与抗雨衰问题的研究
K u频 段无 线 信号 穿越 雨 区 时 , 密集 的雨 滴会 吸 收 一部 分无 线信 号 的 能量 , 还 会 对无 线 信 号产 生 散 射 , 散 射 后 的无 线信 号 进而 会 导致 大 面积 的无线 电干 扰 , 使 得 无线 电波 出 现去 极 化 效
号 强度 进 行监 测 , 并根 据 监测 结果 计 算 出通 信 链路 中的 降 雨信 的影 响
1 . 1 雨衰 的 形成 机理
耗, 依 照该 计 算 结果 对 地 球站 的发 射 功 率进 行 动态 调 整 , 从 而 达 到 雨衰 补 偿 的 目的 。该 方法 不 仅 能 够 提 升 系统 的通 信 容 量 , 还 能够 有 效提 升 卫 星通 信 信 号 的可 靠性 。具体 的 , 上 行功 率 控
源 , 是 一种高 效 的抗 雨衰方 式 。
变特 性 ,雨衰 由雨滴 直径 与 无 线信 号 的波长 的 比值 决 定 , 当无
线信 号波 长 大 于 雨滴 直径 时 , 雨衰 主 要 体现 为 散 射 ,当无 线信
号波 长 小 于 雨 滴直 径 时 , 雨 衰 主要 体 现 为吸 收 损 耗 。无 论 雨衰 体现 为 哪种 特性 , 都 会影 响无 线信 号在 传播 方 向 的传 输 特性 。 理 论分 析 和 实践研 究表 明 , 在K u 波 段 的无 线信 号 穿越 中 雨 以上 的 降雨 区域 时 所 出现 的衰 耗会 非 常 明显 , 当穿 越长 度 为 1 O
应 , 这 一现 象 即为 雨衰 。 K u频 段信 号 在 穿越 雨 区 中的衰 减 具有 非 选择 性 和 缓慢 的 时
雨衰对卫星信号的影响
雨衰对卫星信号的影响
雨衰是指在雷达或者卫星通信中雨水或者雨雾对电波的衰减作用。
雨衰是卫星通信中
一种十分常见的现象,对卫星信号的传输产生了很大的影响,尤其是在极端天气条件下。
在这篇文章中,我们将探讨雨衰对卫星信号的具体影响以及应对措施。
让我们来了解雨衰对卫星信号的具体影响。
雨水或者雨雾对电磁波的影响主要体现在
衰减作用上,雨水会吸收微波频段的信号,直接影响到卫星信号的传输。
当雨水密度增加时,信号的传输距离会明显减小,这导致了卫星信号的衰减。
雨水还会导致信号的散射和
偏振损失,进一步降低了信号的传输质量。
在雨水密度较大的环境下,卫星信号的接收质
量会明显下降,甚至完全中断。
那么,面对雨衰对卫星信号的影响,我们应该采取怎样的措施呢?针对雨衰现象,我
们可以采用高功率发送和接收技术来提高信号的强度和质量,从而增加信号的穿透力和传
输距离。
我们可以利用天线技术来减少信号的散射和偏振损失,提高信号的传输效率。
我
们还可以采用码分多址技术和频率跳变技术来抵抗雨衰的影响,从而保证信号的稳定传输。
我们还可以利用地面站的分布以及天线的选择来减轻雨衰对卫星信号的影响,选择适合的
接收信号的天线类型和位置,进一步提高信号的质量和稳定性。
雨衰是卫星通信中一种常见的现象,对卫星信号的传输产生了很大的影响。
面对雨衰
现象,我们可以通过多种技术手段来减轻其影响,保证卫星信号的正常传输。
随着卫星通
信技术的不断发展和完善,我们相信在未来能够针对雨衰现象提出更加有效的应对措施,
进一步提高卫星通信系统的抗干扰能力和稳定性。
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。
浅谈Ku频段卫星通信的雨衰分析及补偿措施
浅谈Ku频段卫星通信的雨衰分析及补偿措施发布时间:2021-06-04T08:07:59.095Z 来源:《教育学文摘》2021年4月总第369期作者:杨晨李泰清陈姮史艳伟[导读] 所以有必要对雨衰问题进行深入探讨,提出行之有效的抗雨衰措施,从而减少降雨产生的不利影响。
91206部队山东青岛266000摘要:Ku频段卫星通信中,降雨引起的信号衰减对通信链路的通断起着非常重要的作用。
本文将探讨雨衰对卫星信号传输的影响,由此提出Ku 频段卫星通信抗雨衰的补偿方法,预防雨衰对卫星信号的干扰,推动我国的卫星事业发展。
关键词:Ku频段卫星通信雨衰分析补偿措施卫星通信是现代通信技术的一项重要手段,在各个领域尤其是应急指挥方面取得了长足发展。
由于实时不间断通信是整个系统的关键,因此,解决天气等自然条件对卫星通信影响的问题就显得尤为重要。
Ku频段作为近几年我国应用较多的一个频段,它的波长和雨滴的线度接近,雨衰问题就显得格外突出。
所以有必要对雨衰问题进行深入探讨,提出行之有效的抗雨衰措施,从而减少降雨产生的不利影响。
一、雨衰的产生和影响当无线电波穿过降雨的区域时,雨不仅会吸收无线电波的能量,而且还会对它产生散射。
这种吸收和散射共同形成无线电波的衰减,散射还能导致大范围无线电干扰,并对无线电波有去极化效应,我们称这些衰减和干扰为雨衰。
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;当信号的波长比雨滴小时,吸收损耗起决定作用;无论是吸收还是散射作用,其效果都使电磁波在传播过程中遭受衰减。
当电磁波的波长和雨滴直径越接近时,雨衰越大。
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,因此C频段信号受雨衰的影响也可以忽略。
但对于10GHz以上的电磁波(Ku频段信号的频率为12-18GHz),雨衰的影响就非常明显了。
频率越高,雨衰的影响越大,大雨和暴雨对电磁波的衰减要比小雨大很多。
Ku波段卫星通信雨衰分析及对抗措施探讨
第10期2021年5月No.10May,20210 引言要想促进我国卫星通信技术的发展,为用户带来良好的通信服务,就需要重视外界环境带来的影响,避免Ku 波段的卫星通信受到严重影响。
本文对雨衰的产生机理和影响、降低雨衰影响的措施等进行分析,以帮助相关领域的研究人员有针对性地解决雨衰问题[1]。
1 雨衰的机理以及影响1.1 雨衰产生当电波穿过降雨区域,雨水不仅可以有效吸收一定的电波能量,也会对电波产生散射,吸收及散射会导致一定的电波衰减,同时,雨滴倾斜导致的差分相位偏移,会对无线电产生严重干扰,让电波出现去极化现象,这被称为雨衰。
这种信号衰减情况基本上呈现出非选择性能及缓慢时变的性能,导致信号在传输过程中会出现一定程度的劣化,严重影响系统的可用性,也使得雨衰成为卫星通信链路设计中需要格外注意的影响因素之一[2]。
不同频率的电磁波受到的雨衰影响差异很大,雨衰与信号的波长及雨滴的大小存在一定的关联。
一旦信号波长大于雨滴,就会导致散射衰减对信号的好坏起到决定性的作用。
当信号波长小于雨滴时,导致吸收损耗起主要作用。
在吸收或散射作用的影响下,电磁波波长以及雨滴直径相近时,衰减最大。
常用电磁波波长一般远大于雨滴直径,随着频率的提升,波长逐渐接近雨滴直径,雨衰影响效果逐渐提升,C 波段信号对雨衰的影响基本可以忽略不计,而10 GHz 以上的电磁波在传播过程中会受到雨衰问题的严重影响。
雨、云、雾所引起的衰耗如图1所示。
作者简介:高睿劼(1989— ),男,黑龙江大庆人,工程师,硕士;研究方向:卫星通信技术。
摘 要:随着科学技术的发展,卫星通信技术的合理性越来越受到重视。
为了保障用户在网络通信方面的需求,就需要进行合理的卫星链路设计及构建。
但是当下Ku 波段的卫星通信传输质量及系统性能受到雨衰的严重影响。
在此基础上,文章分析了雨衰的产生原理,对Ku 波段卫星通信雨衰分析及对抗措施进行了详细的阐述。
关键词:Ku 波段;卫星通信;雨衰分析;降雨噪声Ku波段卫星通信雨衰分析及对抗措施探讨高睿劼,陆 斌,许松松(南京熊猫汉达科技有限公司,江苏 南京 210000)图1 雨、云、雾所引起的衰耗通常,降雨量大小会对电磁波的衰减产生影响。
Ku波段卫星通信系统中雨衰影响及对抗措施
Ku波段卫星通信系统中雨衰影响及对抗措施作者:***来源:《中国新通信》2021年第09期【摘要】降雨會对Ku波段卫星通信系统的传输造成严重的干扰,其中降雨衰减是影响其传输质量及系统性能的一大重要参数。
论述Ku波段卫星通信中降雨衰减产生的原理和影响,通过降雨量的大小进行雨衰估算。
阐明能够有效降低Ku波段卫星通信系统传输中降雨衰减造成的不利影响及对抗措施。
【关键词】降雨衰减卫星通信雨衰估算对抗措施Abstract:Rainfall caused serious interference to the Ku-band satellite communication system. While the rain attenuation is one of the important parameters affecting the transmission quality and system performance. The principle and influence of rainfall attenuation in ku-band satellite communication are discussed. And the rain attenuation is estimated by the amount of rainfall. The anti-rain attenuation measures to reduce the negative effects of rain attenuation on ku-band satellite communication are expounded.Key Words:Rain Attenuation;Satellite Communication;Rain Attenuation Estimated Value;Anti-rain Attenuation Measures引言:卫星通信无论是在国内还是在国际上都已家喻户晓,当今发展迅猛,由于其通信容量逐步增大,尤其是应急指挥通信领域的很多业务早已从过往的C波段过渡到了Ku波段。
雨衰对卫星通信的影响及改善措施
雨衰对卫星通信的影响及改善措施作者:高清清来源:《中国科技博览》2014年第32期摘要: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【分类号】TN927.21 雨衰对卫星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,并且在大气层的对流层中,大量的水蒸气分子、二氧化碳分子、氧气分子,以及天气状况发生变化时的云、雪、雾、雨等各种形式的大气微粒或者分子的影响,使得电波信号在传输过程中被不断的吸收和反射、散射、折射等,造成了电波信号的能量损耗。
其中,在这些损耗影响中,降雨对电波信号的衰减影响最为严重。
因为下雨时天空中漂浮许多雨滴,这些雨滴吸收或者折射了卫星通信信号的电磁波,这样就造成了信号的衰减,雨衰的大小取决于雨滴的直径和电磁波的波长,电磁波的波长和雨滴直径越接近其衰减就越大。
据可靠资料介绍,实测结果表明雨滴的半径约在0.25~3.00mm之间。
Ku频段内,电波的波长在25mm左右,因此,在Ku波段工作时雨衰的影响是最明显的;而在C波段,因为波长在75mm左右,波长远大于雨滴的半径,故雨衰相对比较弱。
这种现象在我们日常维护过程中经常得到验证。
在雨季遇到中到大雨天气时,Ku频段小站短时下线的现象较频繁,正是因为雨对Ku频段信号的衰减使信噪比下降,功率降低造成的原因。
雨衰对Ku卫星通信的影响及对抗研究
而 实际 中,合 适的天线 安装也可 以减少 雨衰。天线 的安装 于波长 较长 ,远大 于雨滴半 径 ,雨衰对其 影响较小 ,一般不会
方 法 可 以 有 正 馈 天 线 和 偏 馈 天 线 。传 统 的 K u天 线 采 用 的 是 正 馈 超过 0 . 5 d B。在民航卫星 网中,Ku卫星通信和 C波段卫星通信
雨衰对K u 卫星通信的影响 及对抗研 究
I n l f u ence o f r ai n a竹enu at i on on K u s at el l i t e com m uni cat i on a n d s t u di es on i t s cou n t er m eas u r e
一
、
关于雨衰
雨衰是 指 电磁 波在雨 中传播 由雨滴 引起 的、包括 雨滴吸收
和 雨滴散射造成 的 电磁 波能量衰减 。雨滴 由于具 有介 质衰耗而 使得 传输的 电磁波被吸 收衰减 ,而 雨滴对 电磁 波的反射再 发射 使 得电磁波进 行 了二次 散射 。雨衰 的大小与 雨滴的直 径和 电磁 波 的波长密切 相关 ,当信号 的波长 小于雨滴直 径时 ,散射 损耗
] , 其 中 。 为
纵轴为每小时的降雨量 ) 。可以看 出即使在差别较小的 K u波 段, 抗措施 》一文 中指 出分集改善 的效果随 着两站 间距 离的增大而 随着降雨量的增加 ,信号的水平极化雨衰的增长速度是快干垂直 增大 ,但超 出一定距离后改善 程度有所 限制 。 极化的。因此我们可 以对 K u通信采用垂直极化波以适应在大雨、 暴雨极端天气下的业务传输 ,将雨衰的影 响降到最低。 以 上也是 合信道传 输以解决 问题。C波段卫 星通信 由
影 响 ,主 要 来 源 于 吸 收 损 耗 。
雨衰对卫星信号的影响
雨衰对卫星信号的影响在现代社会中,卫星信号已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
无论是通讯、导航、气象预报还是娱乐媒体,卫星信号都扮演着重要的角色。
雨衰作为卫星信号的一种常见干扰因素,却经常影响着卫星信号的传输质量。
本文将从雨衰对卫星信号的影响原理、影响程度和减少措施等方面进行详细阐述。
我们需要了解什么是雨衰。
雨衰是指由于大气中的水汽、雨滴和冰晶等对微波信号的吸收和散射作用而引起的信号衰减现象。
在卫星通信中,雨衰一般是通过接收天线之间的连接损耗来表示。
当卫星信号穿过大气层中的降水区域时,由于降水对信号产生的散射和吸收,信号的强度会减弱,导致接收端接收到的信号质量下降。
雨衰是卫星通信中不可忽视的一种信号干扰因素。
我们来谈谈雨衰对卫星信号的影响程度。
雨衰的影响程度主要取决于降水的强度、频率和时长以及卫星信号的传输频率和波束角度等参数。
一般来说,降水强度越大、频率越高、时长越久,对卫星信号的影响就越明显。
卫星信号的传输频率和波束角度也会影响雨衰的程度。
通常情况下,较高频率的微波信号会比较容易被雨滴吸收和散射,因此受到的雨衰影响更为显著。
波束角度的选择也会影响到信号的传输路径,从而影响到雨衰的程度。
针对雨衰对卫星信号的影响,我们可以采取一些措施来减少其对卫星通信的影响。
可以通过采用多波束和极化技术来减少雨衰对卫星通信的影响。
多波束技术可以使卫星同时向多个方向发射信号,从而避免信号集中受到雨衰的影响。
极化技术可以改变信号的传输方向,从而有效减少雨衰的影响。
可以选择适当的频率和波束角度来减少雨衰的影响。
一般来说,选择较低频率的微波信号和合适的波束角度可以减少雨衰的影响。
可以利用信号补偿和误码纠正技术来提高信号的传输质量。
通过对信号进行补偿和纠错处理,可以有效减少雨衰对卫星通信的影响,提高信号的传输质量。
雨衰对卫星信号的影响是一个不容忽视的问题。
了解雨衰对卫星信号的影响原理、影响程度和减少措施,对于提高卫星通信的质量具有重要意义。
Ku波段卫星通信雨衰影响的分析的开题报告
Ku波段卫星通信雨衰影响的分析的开题报告一、选题背景及意义Ku波段卫星通信是一种基于卫星技术而实现的远距离通信方式,其应用范围广泛,如军事通信、航空航天领域、国际通信等等。
然而,Ku波段卫星通信在不同气象条件下表现出的性能和质量会存在很大差异,其中最主要的影响因素就是雨衰。
雨衰是指在下雨天气条件下,雨滴对电波的衰减效果,它是卫星通信中影响信号质量的主要因素,对Ku波段卫星通信的影响最为显著。
因此,对Ku波段卫星通信雨衰情况的分析与研究,可以更好地了解卫星通信在不同气象条件下的实际表现,提高通信质量和可靠性,对于军事、民用等领域的发展具有重要意义。
二、研究内容和方法本课题将通过对Ku波段卫星通信雨衰情况的实际分析,探讨雨衰对通信信号覆盖范围、信噪比、误码率等性能指标的影响以及得出针对其的优化方案。
本研究将采取以下方法:1. 采集Ku波段卫星通信在不同雨雪天气条件下的站点经度、纬度、海拔高度等信息,以建立基础数据。
2. 收集Ku波段卫星通信在雨天气态下的功率、信噪比、误码率、带宽等性能参数的实际数据,并进行分析、统计、对比与绘图。
3. 根据实验数据,通过数学模型对Ku波段卫星通信的雨衰特性进行分析,以研究其对通信性能的影响。
4. 根据实验数据和模型分析结果,针对Ku波段卫星通信的雨衰特征,提出多种优化方案,如适当调整功率、天线方向与倾角、信号调制方式等。
三、预期结果及意义本研究通过对Ku波段卫星通信雨衰影响的实际分析与数学模型研究,将得出下述结果:1. 分析Ku波段卫星通信不同雨雪天气条件下性能参数的变化情况,得出随着雨强的增加,通信信号覆盖范围、信噪比、误码率等性能指标的变化规律。
2. 探究Ku波段卫星通信在雨衰条件下的特性,如信号频谱形态、幅度衰减、相位扭曲等。
3. 针对Ku波段卫星通信在雨天气态下的表现,提出多种优化方案,如适当调整功率、天线方向与倾角、信号调制方式等,以提高通信质量和可靠性。
浅谈雨衰对Ku波段卫星通信的影响及对抗措施
使用 颇 段进 行卫 星通 信可 在 发挥卫 星通 信覆 盖 区域 广 , 机动 性 强等 优势的基 础上 增强通信 信号 的功率 , 降低 地面 微波对通 信信 号的 影响 。 但是K u 频段 无 线通信 的一个 重要 缺点 是该频 段信 号在穿 越密 集雨 区时会受 到严 重 的 干扰 , 即会 出现雨 衰现象 , 使得通 信 可靠性 与有 效性 大大 降低 。 为 增强Ku 波段
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 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。 对于1 0 G Hz 以上 的电磁 波 , 雨衰 的影 响就 非
号 的衰减值 , 实 现上行 功 率控 制 。 该功 率 控制 方法 实现 简 单 , 但是 控制 精度 有 限。 闭环 功率 控制 是地 面站接 收 NK u 频段 无 线信号 后将 该信 号与 参考 信道 信
号 的S / N的值进 行 比较 , 然后 实现 上行 发送信 号 的功率 控制 。 该 功率控 制方 法
的卫星通 信质量就 必须对 雨衰 问题 进行研 究 , 并根据 雨衰的成 因和特 点制定适
当 的抗雨 衰措施 , 降低 雨衰 对通 信信 号的 影响 。 1雨 衰的形 成机 理 及对 K u 频段 卫 墨通信 的 影响
1 1雨衰 的形 成机理
控制 精度 较高 , 但是实 现成 本也 比较 高 。 自动功 率控 制的实 现原 理为 : 以卫 星通信 的 网管系统 为参 考基 准 , 对 地球 站 的接收 电平值 进行 实时 测量 , 并将 测量 值与 参考 点评进 行 比较 , 然后将 比较
探讨雨雪衰对广播电视卫星传输的影响与措施
探讨雨雪衰对广播电视卫星传输的影响与措施雨雪衰是指在雨雪天气条件下,由于雨雪对电磁波的散射和衰减作用,导致广播电视卫星传输信号质量下降甚至中断的现象。
雨雪天气对广播电视卫星传输产生了不可忽视的影响,为了保障广播电视节目的正常传输,需要采取一系列有效的措施来应对雨雪衰的影响。
1. 信号衰减:当雨雪天气出现时,由于雨滴和雪花的存在,电磁波会在传播过程中发生散射和吸收现象,从而导致信号的衰减,信噪比下降,甚至导致接收端无法正常接收到信号。
2. 传输质量下降:雨雪天气对信号的衰减会导致传输质量的下降,影响广播电视节目的观看体验,甚至造成节目中断,给用户带来不便和不满。
3. 传输中断:在暴雨或大雪的情况下,信号的衰减会非常严重,甚至可能导致广播电视卫星传输的完全中断,使得用户无法收看节目。
二、雨雪衰对策1. 信号扩展技术:采用信号扩展技术可以有效提高雨雪衰的抗干扰能力。
通过增加信号传播路径或者使用多径传输技术,可以在一定程度上避免信号的衰减和散射,提高传输质量,延长信号覆盖范围。
2. 天线优化:采用高增益天线或者天线阵列技术,可以有效提高接收端的灵敏度和抗干扰性能,减少雨雪衰对信号质量的影响。
3. 功率控制技术:在传输信号时可以采用功率控制技术,通过动态调整发送端的功率来适应不同的天气条件,从而减少雨雪衰对信号的影响。
4. 多径传输技术:采用多径传输技术可以有效避免雨雪衰对信号的影响,通过多径传输,可以避开受雨雪影响较大的传输路径,保证信号的稳定传输。
5. 天气预警系统:建立完善的天气预警系统,对可能导致雨雪衰的天气条件提前进行监测和预警,及时采取针对性的干预措施,保障广播电视节目的正常传输。
6. 冗余传输系统:建立冗余传输系统可以在主传输系统受到雨雪衰影响时,及时切换到备用传输系统,保证节目的正常传输。
以上措施可以有效减少雨雪衰对广播电视卫星传输的影响,提高传输质量和稳定性,保障用户的收视体验。
Ku波段卫星广播中雨衰现象的研究
Ku波段卫星广播中雨衰现象的研究摘要:对Ku波段电波传播的特点进行了分析,根据CCIR建议的方法和接收天线的仰角及电波的极化角数值,对Ku波段的雨衰进行了定量计算,并将雨衰曲线标在全国地图之上。
根据雨衰曲线可以对卫星Ku波段转发器天线的波束图进行优化设计,也可以对卫星接收系统进行合理的设计以减少降雨产生的影响。
关键词:雨衰;Ku波段卫星广播;天线波束图96年2月以来,随着亚洲二号卫星的开通使用,我国也已经开始使用Ku波段转发器来进行卫星电视广播,同时Ku波段直播卫星也计划在近期使用。
由于Ku波段的波长仅为2.5cm 与雨滴的线度接近,雨衰问题就显得格外突出,故确有必要对Ku波段卫星电波传播中雨衰量大小进行预测估计,以便给卫星上行站和各地卫星接收系统的工程设计提供必要的参考数据。
雨衰的估算对于Ku波段卫星广播系统的工程设计,特别是直播卫星系统的工程设计,有着非常重要的意义。
1雨衰的机理及影响当电波穿过降雨的区域时,雨滴会对电波产生吸收和散射,故而造成衰减。
雨衰的大小与雨滴半径与波长的比值有着密切的关系,而雨滴的半径则与降雨率有关。
实测结果表明雨滴的半径约在0.025cm~0.3cm之间,在Ku波段内电波的波长在2.5cm左右,故雨衰对电波产生的影响主要是吸收衰减,大部分表现为热损耗[1]。
雨衰的大小与雨滴的物理模型、电波的极化方向、工作波长,接收地点的位置及海拨高度等诸多因素有关,而雨滴的模型在世界各国乃至国内各地是不大相同的,故雨衰数值的估算是一项十分复杂的工作。
与C波段相比,Ku波段内雨衰现象对卫星电视广播产生的影响是十分显著的。
降雨产生的衰减随着降雨率的增大而增大,根据实测和估算在Ku波段内短时间内(数分钟)降雨的衰减可高达20dB,显然如此大的衰减量将使广播线路暂时中断;因此在Ku波段广播卫星设计工作中,应该考虑到雨衰的影响,对转发器天线的波束图进行优化设计,同时采用较大口径的接收天线可在一定程度上解决雨衰的问题。
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显, 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 , 般 情 况 下 都 要考 虑 一
雨衰 的影 响 , 进 行 较 精 确 的 计 算 时 也 还 要 考 虑 在
得 格外 突 出 , 故确有 必要 对 K u波 段卫 星通 信 中雨
结果 表 明 雨滴 的半 径 约 在 0 0 5 o ~ . m 之 . 2 n 0 3 c
信息。综合参考所在地 区雨衰测算结果 和实践应
错 编码技 术 和功 率 自动控制 等对 抗 雨衰 的措 施 和方 法可 有效减 小 雨衰 。
关键词 : 星通信 ; 衰现 象 ; 衰测 算 ; 卫 雨 雨 降低 措施
中 图分 类号 :P 1 . T 3 15 文献 标识 码 : A
An lssa d Tr a me to i tn a in Ef csf rKu-a d S tl t mmu ia in ay i n e t n fRan Ate u t f t o o e b n a el eCo i nc t s o
减, 简称 雨 衰 。降 雨 引 起 的 衰 减 对 信 号 影 响 较 明
由于实 时不 间断通 信是 整 个 系统 的关键 , 此 , 因 解 决 卫星 通信 受天气 等 自然 条件 影 响 的 问题 就 显得
尤 其重 要 。作 为 近 年 我 国应 用 较 多 的一 个 波 段 , K u波段 的波长和 雨 滴 的线 度 接 近 , 哀 问 题 就 显 雨
赵 国顺
中 国电子科技 集 团公 司第二 十七研 究所 , 州 4 0 4 郑 507
摘 要: 文章 论述 了卫 星通信 中雨 衰现 象和 对抗 雨衰 的 方法 与 效果 。 通过 雨 衰 大 小的 估 测
和 计 算 阐述 了雨衰影 响 , 照卫 星通信 系统在 河 南地 区的 实际应 用情 况 , 明 了通过 前 向纠 参 说
Absr c : hi a e e iwst e r i t n a in p e o e n i aelt o mu i ain a d t e s lto sa d ta t T sp p rr ve h an at u t h n m no n s tlie c m e o n c to n h ou i n n ef csf ra t r i te u to fe t o n i— a n a tn a in. Th fe t fr i te u to r h r ce ie y e tma i g a ac a i e ef c so an at n ai n a e c a a trz d b si tn nd c lult ng t e v l e o an at n ai n On t e b sso cu la p ia in o a elt o h a u fr i te u to . h a i fa t a p lc t sf rs tli c mmu c to n He n prv n e. o e niai n i na o i c me s r sa d m eh d o n i r i te u to uc s F a u e n t o sfra t — an atn a in s h a EC ,AP tc n l g a fe tv l e u e te e fcs C e h oo y c n ef ciey r d e h f t e
第 1 期 21 年 0 01 3月
电
光
系
统
No. 1
Elcr n c a d Elcr — p ia y tms e to i n e to o t lS se c
M a" l .201 1
浅谈对 K u波 段 卫 星 通 信 雨 衰 影 响 的 分 析 和 处 理 方 法
Me s r s au e
1 引 言
随着卫 星 通 信 应 用 的 日渐 推 广 , 星通 信 在 卫
各 个领 域尤 其 是 应 急 指 挥 方 面取 得 了长 足 发 展 。
ห้องสมุดไป่ตู้2 雨 衰 的产 生 和影 响
2 1 雨 衰现 象 .
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 , 是 降 雨 衰 就
衰量大 小进 行 估 测 计 算 , 以便 给卫 星上 行 通 信 站
和各地 卫星 接收 系统 的工 程设 计 提 供 必要 的参 照
降雨 噪声 和去极 化 等 因素 。 当 电波穿 过 降雨 的区 域时, 雨滴 会对 电波 产生 吸 收 和散 射 , 而造 成 衰 故
减 。雨衰 的大小 和雨 滴半 径 与 波 长的 比值 有 着 密 切 的关 系 , 雨 滴 的半 径 则 与 降雨 率 有 关 。实 测 而
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