卫星通信系统链路计算课件.ppt

1、交流内容p卫星组成及参数解析p天线增益及方向图包络p通信链路计算pC/N值估算p典型链路计算通信卫星组成平台-载体 激光陀螺-保持角度很重要，否则收发天线就偏啦！火箭-动力 燃料，调整位置，决定寿命，卫测控站对卫星会定期或检测到摄动过大时启动火箭，调整到位后关闭火箭太阳能板和电瓶-发电和供电 卫星被地球遮挡的时候，必须靠电池哦！载荷-通信的功能实现 收发天线：卫星上通信天线一般不大（海事、杜拉雅等L频段蜂窝天线除外，据说有篮球场那么大，采用的是多馈源技术）转发器-LNA+D/C+高功放变频器和高功放是按转发器配置，是窄带的（36、52、72MHz等不同规格）LNAD/C功放功分合路D/C功放D

2、/C功放LNAD/C功放功分合路D/C功放D/C功放通信卫星参数亚洲亚洲3S卫星卫星Ku波段波束波段波束转发器初始设置东亚波束 8个 南亚波束 4个 移动波束 4个工作频率 上行 14.000-14.500 GHz 下行 12.250-12.750 GHz转发器带宽54 MHz上/下行极化方式线性双极化(水平,垂直)行波管放大器功率140W行波管放大器备份20对16最大有效全向幅射功率(EIRP)55 dBW最大品质因数(G/T)7.9 dB/K最大饱和通量密度(SFD)-100.9 dBW/m2接收机备份6对4信标频率 东亚波束 12.749 GHz(水平极化)12.250 GHz(垂直极化

3、)Ku频段东亚波束参考图EIRP(dBW)Ku频段东亚波束参考图G/T(dB/K)通信卫星参数解析（一）转发器和波束p转发器和波束的关系一般是固定的p波束是指多个转发器的收、发的天线照射区域p同一个转发器的接收和发射可以不在1个波束工作频率p工作频率指所有转发器的接收和发射的频率“合集”p工作频率事实上是不连续的，转发器之间是有频率保护区的p上下行频率差是固定的（C:2225MHz,Ku:1750MHz）,不同卫星、不同区域可能不一样哦极化方式p只有圆极化（左、右）和线极化（垂直、水平）2种p上行和下行的极化方式是相反的（馈源的隔离度高）通信卫星参数解析（二）波束覆盖图p分为卫星接收波束（G/

4、T）和卫星发射波束（EIRP）的覆盖图p2个覆盖图可以不一样，也可以一样，都是以等高线的形式标注的p卫星接收的G/T值较小，还可能为负值（天线小嘛！）p卫星发射波束（EIRP）值比较大，一般C可达42dBW，Ku可达56dBW，或更高（与天线、供电、体积、重量相关）。最大饱和通量密度(SFD)p指卫星天线接收的最大功率（按每平方米计量）p卫星上从接收到发射，增益是固定的！p所以，地面发射也不能无限加大功率信标频率p信标是卫星自己产生的单频载波（好像也可以调制点啥，用于卫星测控）p信标信号的频率稳定度和功率稳定度很好p每个极化至少有一个信标信号，要不然入网时咋调整极化啊？（血的教训：调整极化时，

5、一定要把接收另外极化的信号调到最差，2极化信标相差大于30dB以上，再开发射）交流内容p卫星组成及参数解析p天线增益及方向图包络p通信链路计算pC/N值估算p典型链路计算抛物面天线增益224log10)(log10ADGA注：D:天线口面直径 单位米 ：波长，单位米=C/F :天线效率00log10FFGG天线增益频率修正特别提示：信标法测试时，信标频点是故定的，必须修正！DfCDdB70703抛物面天线增益2)(DGA不同频率，天线增益不相同，提天线指标可以只提增益或效率！抛物面天线方向图天线方向图的定义：主方向功率相对与全向辐射功率的比，单位天线方向图的定义：主方向功率相对与全向辐射功率的

6、比，单位dBi提示：从三维方向图来看，对准天线需要方位、俯仰多次反复，还得保证不要找到副瓣去了！-50-40-30-20-1001020304050-70-60-50-40-30-20-100度对数表示的方向函数当天线口径为3米,工作频率为6GHz时的45度内归一化方向图lg2532G481dBiG1048 05101520253035404550-15-10-505101520253035偏 离 中 心 轴 角 度/度包络电平/dBi在 1-48度 偏 离 角 内 的 包 络 值（32 25lgA）抛物面天线旁瓣包络-C：3.7m，Ku：3.7m，Ku：1.2m 50Dlg2529G201d

7、BiG5.3483.2620lg2532G483.26dBiG10交流内容p卫星组成及参数解析p天线增益及方向图包络p通信链路计算pC/N值估算p典型链路计算通信距离方程24.dGPWTTs地面接收点的功率通量密度：接收天线口面面积：As，效率：.)2(.4.4.222DdGPAdGPAWPTTsTTsssfATTTTTTLGGPdDGPDdGP/.4.).(.4.).(4.22222其中：.)(2DGA2)4(dLf空间损耗？传输损耗？2个公式没有全向辐射就是一个点源，向空间各方向均匀辐射功率“空间损耗”不同与“空间大气损耗”真空中，信号损失！所谓“空间损耗”就是信号从“点”到“球面”的“扩

8、散”关系“通量密度”是球面上单位面积“瓜分”的信号能量线接收功率，相当于天线口面能“装住”的卫星发射的能量24 dS注：d:卫星到地面天线的距离，3600km241dLf与频率无关？2)4(dLf公式一：公式二：与频率有关？结论：其实空间损耗和频率真无关！公式二也没错（链路计算时！）卫星通信链路总C/T值计算：其中，卫星互调噪声的影响较小，计算中基本可忽略1IM1D1U1CTCTCTCT总 SUETGLEIRPCTU上行链路C/T值：下行链路C/T值：EDSTGLEIRPCTD上下行链路C/T中都应各自减去“大气损耗”、“输入输出回退”、“指向误差”、“雨衰损耗”等。电缆、馈源天线功放LGWE

9、IRP其中：1D1U1CTCTCT总卫星通信链路总卫星通信链路总C/T值与上、下行值与上、下行C/T值的关系：值的关系：类似电阻类似电阻“并联并联”关系：关系：上下行上下行C/T相同，减少相同，减少3dB上行上行C/T比下行比下行C/T“小小”很多，总很多，总C/T略等于上行略等于上行C/T-“上行受限上行受限”下行下行C/T比上行比上行C/T“小小”很多，总很多，总C/T略等于下行略等于下行C/T-“下行受限下行受限”下行受限时，增加接收天线的下行受限时，增加接收天线的G/T值（比如增加口径），可值（比如增加口径），可“线性线性”提提高接收信号的高接收信号的C/N值值上行受限时，增加发射天线

10、的上行受限时，增加发射天线的EIRP值（比如增加口径、功放），可值（比如增加口径、功放），可“线线性性”提高接收信号的提高接收信号的C/N值值木桶原理？电阻并联原理！下行下行C/T比上行比上行C/T值值“接近接近”时，最经济、适用！如时，最经济、适用！如“网状网网状网”VSAT！为了减少终端的投入，为了减少终端的投入，“星状网星状网”常常是终端上行受限！常常是终端上行受限！交流内容p卫星组成及参数解析p天线增益及方向图包络p通信链路计算pC/N值估算p典型链路计算BTkN噪声功率：载波与噪声功率：BTkCNCC/N与C/T关系：BkTCNC其中：k=1.3805E-23,k=-228.6dBW

11、/Hz B载波占有带宽，单位为Hz从上式可以看出：u“系统”的C/T值决定接收载波的C/N值u 同样的C/T值，对于不同“带宽”的载波C/N值“大不同”u C/T值已确定，如若要通信有2条路：减小载波带宽（当然不能采用高阶调制），只有降低速率啦！降低解调门限，扩频！可以降到-20或更多扩频后，同样带宽内的速率更低啦 提示：这可以解释为什么同样的卫星，有的通信需要大型抛物面天线+高功放，有的内置线天线+小电池也可以正常通信，“传输速率”是关键！nNENC0b0C/N值和 E/N0关系：其中n为调制系数，BPSK=1，QPSK=2，8PSK=3，16Q=4，32Q=5：N0BNCNC RNCNE0

12、0b其中BN为测试滤波器等效噪声带宽，QP时为0.6R其中R为传输码率（调制速率）有点乱哦。速率、系数、码率关系及定义：信息速率：传输中有效信息的速率，即数据速率（E1、E1包括同步帧）！编码速率：纠误编码后的速率（含IDRIBSEDMAC等勤务、帧头在内的所有信息编码率）调制速率：编码速率/调制系数；=载波3dB带宽！调制率 ：每“时钟”包含的信息比特位，相当于n相调制（星座点=2n）编码率 ：有效数据和传输数据（有效数据+冗余数据【用于纠误】）的比例，如1/2 3/4 7/8 5/6 载波保护带宽：一般来说，=（1.2 1.4）载波3dB带宽交流内容p卫星组成及参数解析p天线增益及方向图包络p通信链路计算pC/N值估算p典型链路计算真数和对数 Nlg10N1010lg（n）还是20lg（n）？“所有对数都是10lg（n）”！如果该“变量”在计算中公式中有“平方”关系，其比例就是“20lg（n）”！u天线增益中“频率和口径”，同理如系统G/T值中的“频率”。-20lg（F/F0）u电压驻波比转换为回波损耗（P=U2/R）。-P=20lg(1-p)/(1+p)