卫星 链路 中C N值的计算

卫星链路中C N值的计算

卫星链路中C/N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/ff:载波频率=11750MHzc:光速300000km/sd:星站距离38034×103mKu波段的波长λ=300000×103/11750×106=0.0255m

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TLNB的换算公式是:TLNB=(10F/10-1)T0,T0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TLNB，式中F=1，TLNB=(101/10-1)×

290=75°K。

等效噪温度T=Ta+T0×(L-1)+LTLNB，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=Ta+TLNB

七、载噪比的计算

C/N=EIRP×GR/(Ls×K×B×T)

以分贝表示「C/N」=EIRP+GR-LS-K-B-TLs=205.45dB,

EIRP=53.1dBw，

K=-228.6dB,

B=10㏒10(54×106)=77.32dB，

45cm偏馈天线的天线噪声温度Ta=54°K

天线放大倍数GR=34dB,

高频头TLNB=75°KT(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GR/[Ta+To(L-1)+L.TLNB]是可以选择的，GR/[Ta+To(L-1)+L.TLNB]越大，载噪比越好。我们把GR/[Ta+To(L-1)+L.TLNB]

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Eb/n0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)×(Rb/B)其中Rb/B是频谱效率，

B=(1+α)×RSα是滚降系数，在卫星系统中取0.35;RS是符号率

Rb=RS×log2(M)Rb是总码率

所以有Rb/B=log2(M)/1.35

一般来说卫星信号的调制方式都是QPSK，所以Rb/B=1.48有:

[C/N]=(Eb/N0)+10lg1.48=(Eb/N0)+1.7

对于我们所接收的(Eb/N0)=11.83-1.7=10.13dB

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