第3章卫星通信链路设计.
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自由空间传播损耗为：
G T 为发射天线增益； G R 为接收天线增益。
以分贝为单位表示为：
式中d为地球站到静止卫星的距离，可以取40000
电磁波在传播过程中除了与距离的平方呈反比衰减 外，还要受大气因数（如水分、电离层等）的影响，而 衰减。
各种因数的影响见下图：
下图为 雨、雾、云引起的损耗：
卫星通信系统的主要技术参数
P r''4 G td P t2 (W /m 2)
(2 -2 )
（2-2）式中，为天线的发射功率（W），为发射天线的增 益，d为自由空间传播距离。
例三
卫星的值为49.4，计算卫星离地面距离为40000时，地面站的功率密 度。
解：根据式（2-1），
P r''4 G td P t2 (W /m 2)
一般工作频段选择在110G；最理想的频率在4~6G。
1.6.2 电波传播的特点 1、自由空间的传播损耗
卫星通信中电波的损耗主要有自由空间的传播损耗和
大气损耗。由于卫星一般位于3~4万千米的太空，所以主 要考虑自由空间传播的损耗。
在自由空间传播过程中，接收信号的功率为：
为天线发射功率； A R为接收天线开口面积；
例一
计算频率为6时，口径3m的抛物面天线的增益。（天线效率为 0.55）
解：根据
G4 2A4c2f2 A
4 6109 G 3108 2
2
32 2
0.55
G10lgG42.9 (dB)
一、星-地链路传播特性
卫星通信的电波在传播中要受到损耗，其中最主要的是自由空 间传播损耗，它占总损耗的大部分。其它损耗还有大气、雨、 云、雪、雾等造成的吸收和散射损耗等。卫星移动通信系统还 会因为受到某种阴影遮蔽(例如树木、建筑物的遮挡等)而增加 额外的损耗，固定业务卫星通信系统则可通过适当选址避免这
若用接收天线增益（式2-3）来表示，上式可以改写为：
G R4 2 A 4 2A e (2-3)
2
P RG TP TG R 4d
(2 -4 )Baidu Nhomakorabea
卫星通信系统从发端地球站到收端地球站的信息传输 过程中，要经过上行链路、卫星转发器和下行链路。上行 链路的信号质量(如误码性能)取决于卫星收到的信号功率 电平和卫星接收系统的噪声功率电平大小。下行链路信号 的质量取决于收端地球站接收到的信号功率电平和地球站 接收系统的噪声功率电平的大小。
(2 -1 )
地面站的功率密度为
P r '' 4 G T d P T 2 4 3 .1 4 1 6 1 0 4 4 0 .9 0 4 0 0 1 0 0 0 2 4 .3 3 (p W /m 2 )
接收信号功率的计算公式
若接收信号的有效接收面积为A· ，则接收到的功率为：
P RP r''A4 G Td P T 2A
例二 卫星和地面站之间的距离为42,000。计算6时的自由空间 损耗。 解：根据公式（2-8），
L f 9 2 . 4 4 2 0 l g d 2 0 l g f( d B )( 2 - 8 )
92.44+2042000+206=200.46 ()
功率密度的计算公式
功率密度（功率通量密度）是指发射功率经过空间传播到达接收点后 ，在单位面积内的功率。可以表示为（2-1）式。
()-10()
天线增益的计算公式 卫星移动通信系统中的天线增益可以按下式进行
计算：
G4 2 A4 2A e (2-3)
(2-3)式中，A是天线口面的有效面积(m2)， 是工作波 长（m）， 为天线效率，为接收天线有效面积。 其中 ，c为光速，取值为3*108()。(2-3)式作变换，则
G42A4c2f2A
大气气体 对流层和电离层折射扰动
地球表面及表面上物体 对流层和电离层
低仰角跟踪和通信 对流层：低仰角和10
以上频率 电离层：10以下频率
卫星移动业务
精确的定时、定位
1、6 卫星通信工作频段及电波传播特点
1.6.1 工作频段的选择 工作频段主要考虑电离层的反射、吸收；对流
层的吸收、散射损耗等因数与频率的关系。
一额外的损耗。
自由空间传播损耗 自由空间电波传播是无线电波最基本、最简单 的传播方式。自由空间是一个理想化的概念，为人们 研究电波传播提供了一个简化的计算环境。
图2-1 以确定的天线面积在不同距离上接收辐射能量
P r'4P d t 2
(2-1)
自由空间传播损耗计算公式
电波从点源全向天线发出后在自由空间传播，能量将扩散到一个球面上。如用定向天线 ，电波将向某一方向会聚，在此方向上获得增益，那么到达接收点的信号功率为：
热层（热电离层）（） 80 - 500
中间层（） 50 - 80
平流层（） 16 - 50
对流层（） 7- 16
卫星通信系统的传播问题
传播问题
物理原因
主要影响
衰减和天空噪声增加 信号去极化
大气气体、云、雨 雨、冰结晶体
大约10以上频率 C和频段的双极化系统
折射和大气多径 信号闪烁
反射多径和阻塞 传播延迟、变化
第3章 卫星通信链路设计
➢ 3.1 接收机输入端的载噪比 ➢ 3.2 ➢ 3.3
➢
链路传播特性
星际链路：只考虑自由空间传播 损耗
星-地链路：由自由空间传播损耗 和近
地大气的各种影响所确定
外逸层（） 卫星通信的电波要经过对流层（含云层和雨层）、平流层、电离层和外层空间，跨越距离大，影响电波传播的因素很多。 500 - 64,374
PR
PT GT GR Lf
其中：为发射功率为发射天线增益为接收天线增益；为自由
空间传播损耗。
L f 4d 2 4c d f 2
(2 -5 )
d为传播距离， 为工作波长，C为光速，f为工作频率。 通常用分 贝表示，当d用、f用表示时，又可以表示为
L f 9 2 . 4 4 2 0 l g d 2 0 l g f( d B )( 2 - 8 )
等效全向辐射功率（） 定义：地球站或卫星的天线发射功率P与该天线增益G 的乘积。 表明了定向天线 在最大辐射方向实际所辐射的
功率。 ·G，或 ()= P()() 噪声温度（） 定义：将噪声系数折合为电阻元件在相当于某温度下 的热噪声，温度以绝对温度K计。噪声温度（）与噪声系 数(）的关系为：10(1290) 品质因素（） 定义：天线增益与噪声温度的比值。
G T 为发射天线增益； G R 为接收天线增益。
以分贝为单位表示为：
式中d为地球站到静止卫星的距离，可以取40000
电磁波在传播过程中除了与距离的平方呈反比衰减 外，还要受大气因数（如水分、电离层等）的影响，而 衰减。
各种因数的影响见下图：
下图为 雨、雾、云引起的损耗：
卫星通信系统的主要技术参数
P r''4 G td P t2 (W /m 2)
(2 -2 )
（2-2）式中，为天线的发射功率（W），为发射天线的增 益，d为自由空间传播距离。
例三
卫星的值为49.4，计算卫星离地面距离为40000时，地面站的功率密 度。
解：根据式（2-1），
P r''4 G td P t2 (W /m 2)
一般工作频段选择在110G；最理想的频率在4~6G。
1.6.2 电波传播的特点 1、自由空间的传播损耗
卫星通信中电波的损耗主要有自由空间的传播损耗和
大气损耗。由于卫星一般位于3~4万千米的太空，所以主 要考虑自由空间传播的损耗。
在自由空间传播过程中，接收信号的功率为：
为天线发射功率； A R为接收天线开口面积；
例一
计算频率为6时，口径3m的抛物面天线的增益。（天线效率为 0.55）
解：根据
G4 2A4c2f2 A
4 6109 G 3108 2
2
32 2
0.55
G10lgG42.9 (dB)
一、星-地链路传播特性
卫星通信的电波在传播中要受到损耗，其中最主要的是自由空 间传播损耗，它占总损耗的大部分。其它损耗还有大气、雨、 云、雪、雾等造成的吸收和散射损耗等。卫星移动通信系统还 会因为受到某种阴影遮蔽(例如树木、建筑物的遮挡等)而增加 额外的损耗，固定业务卫星通信系统则可通过适当选址避免这
若用接收天线增益（式2-3）来表示，上式可以改写为：
G R4 2 A 4 2A e (2-3)
2
P RG TP TG R 4d
(2 -4 )Baidu Nhomakorabea
卫星通信系统从发端地球站到收端地球站的信息传输 过程中，要经过上行链路、卫星转发器和下行链路。上行 链路的信号质量(如误码性能)取决于卫星收到的信号功率 电平和卫星接收系统的噪声功率电平大小。下行链路信号 的质量取决于收端地球站接收到的信号功率电平和地球站 接收系统的噪声功率电平的大小。
(2 -1 )
地面站的功率密度为
P r '' 4 G T d P T 2 4 3 .1 4 1 6 1 0 4 4 0 .9 0 4 0 0 1 0 0 0 2 4 .3 3 (p W /m 2 )
接收信号功率的计算公式
若接收信号的有效接收面积为A· ，则接收到的功率为：
P RP r''A4 G Td P T 2A
例二 卫星和地面站之间的距离为42,000。计算6时的自由空间 损耗。 解：根据公式（2-8），
L f 9 2 . 4 4 2 0 l g d 2 0 l g f( d B )( 2 - 8 )
92.44+2042000+206=200.46 ()
功率密度的计算公式
功率密度（功率通量密度）是指发射功率经过空间传播到达接收点后 ，在单位面积内的功率。可以表示为（2-1）式。
()-10()
天线增益的计算公式 卫星移动通信系统中的天线增益可以按下式进行
计算：
G4 2 A4 2A e (2-3)
(2-3)式中，A是天线口面的有效面积(m2)， 是工作波 长（m）， 为天线效率，为接收天线有效面积。 其中 ，c为光速，取值为3*108()。(2-3)式作变换，则
G42A4c2f2A
大气气体 对流层和电离层折射扰动
地球表面及表面上物体 对流层和电离层
低仰角跟踪和通信 对流层：低仰角和10
以上频率 电离层：10以下频率
卫星移动业务
精确的定时、定位
1、6 卫星通信工作频段及电波传播特点
1.6.1 工作频段的选择 工作频段主要考虑电离层的反射、吸收；对流
层的吸收、散射损耗等因数与频率的关系。
一额外的损耗。
自由空间传播损耗 自由空间电波传播是无线电波最基本、最简单 的传播方式。自由空间是一个理想化的概念，为人们 研究电波传播提供了一个简化的计算环境。
图2-1 以确定的天线面积在不同距离上接收辐射能量
P r'4P d t 2
(2-1)
自由空间传播损耗计算公式
电波从点源全向天线发出后在自由空间传播，能量将扩散到一个球面上。如用定向天线 ，电波将向某一方向会聚，在此方向上获得增益，那么到达接收点的信号功率为：
热层（热电离层）（） 80 - 500
中间层（） 50 - 80
平流层（） 16 - 50
对流层（） 7- 16
卫星通信系统的传播问题
传播问题
物理原因
主要影响
衰减和天空噪声增加 信号去极化
大气气体、云、雨 雨、冰结晶体
大约10以上频率 C和频段的双极化系统
折射和大气多径 信号闪烁
反射多径和阻塞 传播延迟、变化
第3章 卫星通信链路设计
➢ 3.1 接收机输入端的载噪比 ➢ 3.2 ➢ 3.3
➢
链路传播特性
星际链路：只考虑自由空间传播 损耗
星-地链路：由自由空间传播损耗 和近
地大气的各种影响所确定
外逸层（） 卫星通信的电波要经过对流层（含云层和雨层）、平流层、电离层和外层空间，跨越距离大，影响电波传播的因素很多。 500 - 64,374
PR
PT GT GR Lf
其中：为发射功率为发射天线增益为接收天线增益；为自由
空间传播损耗。
L f 4d 2 4c d f 2
(2 -5 )
d为传播距离， 为工作波长，C为光速，f为工作频率。 通常用分 贝表示，当d用、f用表示时，又可以表示为
L f 9 2 . 4 4 2 0 l g d 2 0 l g f( d B )( 2 - 8 )
等效全向辐射功率（） 定义：地球站或卫星的天线发射功率P与该天线增益G 的乘积。 表明了定向天线 在最大辐射方向实际所辐射的
功率。 ·G，或 ()= P()() 噪声温度（） 定义：将噪声系数折合为电阻元件在相当于某温度下 的热噪声，温度以绝对温度K计。噪声温度（）与噪声系 数(）的关系为：10(1290) 品质因素（） 定义：天线增益与噪声温度的比值。