卫星地面站上行功率简便计算.doc

卫星地面站上行功率简便计算 提交者: HYPERLINK /modules/article/view.author.php/u2 LiChen 日期: 2010/10/11 10:15 阅读: 40  作者: HYPERLINK /modules/article/view.article.php/43 \l article-writer#article-writer 刘军 新建卫星地面站前的其中一项重要工作就是对卫星链路进行预算，以便确定天线尺寸及功放大小。同样现有地面站由于业务需要，如需再上行一路或几路载波，这时也需要计算一下现有功放容量够不够，用不用更换天线或功放。此时一般情况下用户会同卫星公司联系，请其提供链路预算表，以便获取相应数据。其实很多情况下用户只需同卫星公司要几个参数，自己简单计算即可准确知道结果，同卫星公司提供的链路预算基本没有差别。又迅速、又准确、无需烦劳他人，何乐不为。以下将推导出有关计算公式、总结出计算方法，并对实际可能出现的多种情况进行简便计算推导，供大家参考。1 准备知识1.1 卫星参数假设卫星轨位为120°E，有同极化1A和12A两个转发器，带宽都是36MHz，带线性化器。有关参数见表1-1、表1-2。 表1-1 1A 转发器 上/下行频率：5945/3720 MHz  表1-2 12A 转发器 上/下行频率：6395/4170 MHz 1.2 理论依据——发散损耗如右图所示。当一个全向天线向各个方向发射电磁波时，发射功率为P(W)。电磁波将以一个球面波的形式向四面八方传播，距离其为d（m）足够远地方的功率通量密度W为：此时如把W看做为卫星转发器的饱和通量密度SFD，P则为地面站的有效全向辐射功率EIRPE，d则为地面站至卫星的距离。由上可见，发散损耗是一个仅与距离（发射站至卫星）有关的量，而与频率等无任何关系。以北京、漠河、三亚为例，分别对146°E、115.5°E及76.5°E卫星，经计算距离d及发散损耗分别为表1-3所示： 表1-3 北京、漠河、三亚分别对146°E、115.5°E及76.5°E卫星的距离d及发散损耗 由表1-3可见，各地对不同轨位的卫星其发散损耗相差不大，基本为一常量，取平均值：[EIRPE]-[SFD]≈162.62 dB.m2(1.4)[EIRPE]=162.62 dB.m2+[SFD](1.5)亦即 [EIRPE]=81.31dBW 对应 [SFD]=81.31dBW/m2如 [EIRPE]=71.31dBW 对应 [SFD]=91.31dBW/m2注：此SFD值对应的是卫星转发器饱和状态下的SFD值。但实际情况是，卫星如工作在多载波情况下，转发器处于一定回退状态，每个载波对应的SFD值就会变小，因此具体表述此SFD值为：[SFDxx]=[相应衰减档位下的某地饱和SFD值]-[转发器输入回退值]-[载波回退值] (1.6)例如，一个36MHz带宽、带线性化器的转发器，衰减档为10dB。衰减档为0dB时，对应北京的饱和SFD为-100dBW/m2 ,如某载波占用转发器18MHz带宽，相应SFD为：[SFD18M]=[SFD+转发器衰减]－[多载波工作下的转发器输入回退值]－[载波回退值](多载波工作转发器输入回退值请参考附表4-2) 如某载波占用整个转发器36MHz带宽，则:SFD36M= -100+10= -90dBW/m2 (转发器不需要回退，载波也不需要回退)1.3 发射站功放及天线大小综上，总结出一个准确但又非常简便的推算地面站有效全向辐射功率EIRPE的方法，基本上只需知道一个SFD值及载波的分配带宽即可。经推算出的EIRPE值，误差应在≤0.5dB的范围内。但以上只是一个理论值，实际计算中，还要考虑到天线指向误差及雨雪等衰耗。对于C-BAND，一般综合考虑发射站的EIRPE值再加上1dB；Ku-BAND，一般加上天线指向误差0.5dB，雨衰则需根据ITU-R P.618-10推荐的有关内容，具体计算雨衰值。故式（1.5）修正为：[地面站EIRPE]=162.62 dB.m2+[SFD]+[天线指向误差损耗]+[雨衰] （1.7）已知地面站EIRPE值，此时再反推天线口径大小及功放大小已很容易。[地面站EIRPE]=[功放应发功率P]-[波导馈源损耗]+[天线增益] （1.8）实际选配功放时还要留取一定余量，即根据载波多少要加一些回退，见表4-1。即功放不能实际发射30W就选30W的功放，还要大些，故选配的功放应为：[功放最大输出功率PMAX ]=[功放应发功率P]+[功放余量] （1.9）即 [功放最大输出功率PMAX ]=[地面站EIRPE]-[天线增益]+[波导馈源损耗