卫星通信中的常见问题

问题：

5、降雨损耗及链路可用度

6、饱和通量密度

7、转发器的增益

8、连路计算

9、系统容量估算

5、降雨损耗及链路可用度：

①降雨对链路的影响：降雨会导致电磁波的散射并且会吸收无线电波的能量；降雨的衰减量随着频率的升高而增加，因此Ku波段的降雨衰减要比C波段严重；水平极化的降雨衰减要比垂直极化的降雨衰减要大；雨衰会产生噪声，衰减和噪声对卫星链路性能的影响在上、下行链路的雨衰余量中考虑。

降雨对天线罩的影响：对半球形的天线罩，降雨会产生一个厚度不均匀的水层，水层将导致吸收损耗和反射损耗（1mm厚的水层所产生的损耗是14dB）。

降雨会导致信号的去极化：雨滴通过大气层时略带椭圆形，主轴方向对电场分量的影响不同于次轴方向对电场分量的影响，其结果就是使电波变成了椭圆极化波；对圆极化波的影响大于线性极化波，为了弥补降雨引起的去极化，需要安装去极化装备。

②链路可用度：

定义：在一年中%

p的时间，链路的误比特率不超过一个给定的门限值

p的概率，称为链路可用度。因此链路可用度表示含义是：一年b

中经过该链路传输的误比特率性能优于门限b p 的时间百分比。为了使链路可用度达到要求，定义一个门限载噪比C/N []th 和余量[M]，余量[M]包括雨衰余量、系统余量以及设备余量等，因此设计系统应该达到的载噪比为：[][M](dB)[]C C N

N th =+。

6、饱和通量密度：

卫星转发器的行波管放大器（TWTA ）存在输出功率饱和现象，由此定义：使TWTA 达到饱和时接收天线所要求的通量密度为饱和通量密度，用s ψ表示。卫星转发器的饱和通量密度也称为卫星转发器的灵敏度。

如果用[]EIRP S 表示能使卫星接收天线达到饱和通量密度所要求的地球站的有效全向辐射功率，则有：

2

4[][][]10lg(

)s s s LOSS EIRP π

ψλ

=-+

显然，2

4[][][]10lg(

)s s s LOSS EIRP π

ψλ

=+-，这样，如果知道卫星接收系统

的设计参数s ψ以及系统的工作频率、各种传输损耗，就可以计算单一载波时地球站的[]EIRP S 。 7、转发器的增益：

卫星转发器的三个主要参数为[]G

T

、S ψ与EIRP 。[]G T

和S ψ（饱和通量密度）反映卫星接收系统在其服务区的性能，它们与卫星接收天线的增益分布线性相关。EIRP 反映转发器的下行功率，它与卫星发送天线的增益分布线性相关。

卫星天线增益随天线指向与工作频率而变。因此，转发器参数随服务区的不同地点而变，同一地点的不同转发器参数也有差异。特定地点的转发器参数可从城市参数列表或等值线分布图中查到 。

[]G

T

为接收系统的品质因数（figure of merit ）。它是接收天线增益G 与接收系统噪声温度T 之比值，单位为/dB k 。[]G T

的计算公式为:

[][][]S R G

G T T

=- 式中的R G 为卫星天线的接收增益，S T 为卫星接收系统的噪声温度。 饱和通量密度S ψ为，当转发器被推到饱和工作点时，上行载波在接收天线口面所达到的通量密度。它反映卫星转发器对上行功率的需求量，单位为2/dBw m 。S ψ与[]G

T

的关系为:[][constant][attn][]s G T

ψ=+- 式中的[constant]为反映转发器增益的计算常数，其数值多在-100与-90之间，[constant]越小，转发器的增益就越高；[attn]为转发器的增益调整量，它可由地面遥控改变，用于调整S ψ的灵敏度。用户在作链路计算时，应向卫星公司了解相关转发器[attn]的当前设置值，并且据此对从图表查到的S ψ数据作修正。

有效全向辐射功率EIRP 为卫星转发器在指定方向上的辐射功率。它为天线增益与功放输出功率之对数和，单位为dBw 。EIRP 的计算公式为: [EIRP][P][LOSSES][]T G =-+

式中的[P]为放大器的输出功率，

[LOSSES]为功放输出端与天线馈源之间的馈线损耗，[]T G 为卫星天线的发送增益。

由对比同一颗通信卫星的C 频段EIRP 分布图和Ku 频段EIRP 分布图可知，C 频段转发器的服务区大，通常覆盖几乎所有的可见陆地，适用于远距离的国际或洲际业务；Ku 频段转发器的服务区小，通常只覆盖一个大国或数个小国，只适用于国业务。C 频段转发器的EIRP 通常为36到42dBw ，[]G

T

通常为-5到+1/dB k ，地面天线的口径一般不小于1.8米；Ku 频段转发器的EIRP 通常为44到56dBw ，[]G T

通常为-2到+8/dB k ，地面天线口径有可能小于1米。另一方面，C 频段因为电波传播通常不受气候条件的影响，适用于可靠性较高的业务；Ku 频段转发器则因电波传播可能遭受降雨衰耗的影响，只适用于建网条件较差、天线尺寸和成本受限的业务。 8、链路计算： ① 上行链路： A 、0

[

]C N 的计算公式：一条卫星链路的上行链路是由地球站向卫星

传输信号的链路，即地球站发送信号卫星接收信号。端到端的载噪比计算公式可以用于上行链路的计算，通常用下表U 表示这是上行链路，因此有：[K](dBHz)EIRP LOSSES 0

[

][][]

[]U

U

U

U

C G N T

=+--

B 、卫星接收的功率通量密度：在计算0

[

]

U

C N 时，经常采用卫星接

收到的通量密度而不是地球站的EIRP ，这样就需要对上式进行修改；仅考虑自由空间传输时，距离发送天线d 处的通量密度为：