07卫星通信——第4章.ppt

《卫星通信导论》－吴诗其、李兴 第四章 链路预算和系统设计 内容提要 概述 卫星通信线路计算的基本公式 传输损耗 卫星通信线路噪声功率的计算 卫星通信线路载波功率与噪声功率比 数字卫星通信线路设计 卫星通信系统总体设计的一般程序 概述 设计一条卫星通信链路的主要目的是：尽量有效地在地球上两个通信点之间提供可靠而又高质量的联接手段，为此，发送站发出的信号到达接收站时，必须具有足够高的电平，而且不管对通信质量的总噪声影响如何，都要保证必须的业务质量。 卫星通信系统线路的要求：保证通信质量，使接收到的射频载波功率必须远大于噪声功率。 概述 一条链路质量的优劣， ①对于模拟信号传输是以解调后的信噪比S/N来表示的 ②对于数字信号传输则用比特误码率(BER）表示。 设计的主要内容：通过对解调前载波功率与等效噪声温度之比 C/T 的计算，设计通信链路。 卫星通信线路计算的基本公式 1．天线增益（G） 设天线开口面积为A，天线效率为 η ，波长为 λ，则天线增益为 （4-1） 式中 A——天线开口面积，单位m2 λ——工作波长，单位m D——天线口面直径。 η——接收天线效率 卫星通信线路计算的基本公式 2．有效全向辐射功事（EIRP） 通常把卫星和地球站发射天线在波束中心轴向上辐射的功率称为发送设备的有效全向幅射功率。它是天线发射功率PT与天线增益GT的乘积（单位W），即 设发射机末级功放输出功率为P0，馈线损耗为LFT(LFT1)，则上式还可写为 或用分贝（dBW）表示，即 式中，方括号表示取其dB值 传输损耗 1、自由空间传播损耗 电磁波在自由空间传播过程中，能量将随传输距离的增加而扩散，由此引起的传播损耗，称为自由空间传播损耗。通常用分贝值表示： 2、大气损耗 （1）晴朗天气的大气损耗 传输损耗 3、多径衰落 （1）多径衰落可分为3 种情况 1）一般的漫反射情况 指一般的陆地或非平滑海平面所形成的、没有遮蔽的反射情况。 对于漫反射环境，以直射信号的载波功率和平均的多径干扰功率之比C/M来度量。[C/M]一般在6~15dB。 2）镜面反射情况 对于平滑海面、大湖泊环境，适宜用镜面反射理论来分析。当天线仰角大于10o时，平滑海面反射引起的衰落深度大约在1.5dB以下。 3）有遮蔽的情况 对于漫反射，若直射信号受到建筑物、树林等遮蔽，那么地球站接收到的信号是受遮蔽的直射信号与多径干扰的合成信号。 ① 遮蔽对陆地移动卫星通信系统电波传播的影响很大。实验表明轻度遮蔽时，衰落情况大致与[C/M]=6dB的莱斯分布接近。 ②车载行驶到树林较密的地区，衰落甚至可达到20~30dB. ③多径衰落与天线安装的位置及安装方法有关。飞机机翼、机尾、轮船舱面上其他位置都可能引起反射，有时这种衰落可达3~8dB 。 （2）多径衰落备余量 大体在5~15dB。 ①对于无遮蔽的情况，典型的衰落备余量为6dB ②有遮蔽的情况，则要取10dB或更多。 卫星通信线路噪声功率的计算 地球站接收系统的噪声来源如图4-1所示。 可分为：外部噪声 内部噪声 卫星通信线路噪声功率的计算 1、外部噪声： （1）宇宙噪声。一般就将银河系噪声称为宇宙噪声。 （2）大气噪声。 （3）降雨噪声。 （4）干扰噪声。 （5）地面噪声。通过天线设计，可以把此噪声温度控制在3～20K。 （6）上行线路和转发器的互调噪声 此外，还有天电噪声，太阳噪声，天线罩噪声等 2、接收系统的内部噪声 主要来自馈线、放大器和变频器等部分。 卫星通信线路噪声功率的计算 如果接收系统输入端匹配，则各种外部噪声和天线损耗噪声综合在一起，进入接收系统的噪声功率应为 Na=k Ta B (4-6) 式中 Na——进人接收系统的噪声功率； Ta——天线的等效噪声温度； k——波尔兹曼常数； B——接收系统的等效噪声带宽。 卫星通信线路载波功率与噪声功率比 卫星通信线路载波功率与噪声功率比 1、载波接收功率（C）