卫星通信系统线路的设计与计算.pptx

第3章卫星通信系统线路的设计与计算3.1概述众所周知一条链路质量的优劣对于模拟信号传输是以解调后的信噪比S/N来表示的而对数字信号传输则用比特误码率(BER)表示。但不论S/N还是BER都取决于解调前的载波功率与等效噪声温度之比C/T、调制方式和设备的实际性能(解调器和滤波器等)。因此实际上C/T值的计算是链路估算的主要内容。链路预算主要考虑两方面的问题：(1)已知通信卫星和地球站的电参数计算通信链路的传输能力。(2)已知卫星的电参数根据对传输容量和质量的要求确定地球站的设备参数。3.2卫星通信线路载波功率的计算2.有效全向辐射功率(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辐射功率。它是天线发射功率PT与天线增益GT的乘积即3.载波接收功率卫星或地球站接收机输入端的载波功率一般称为载波接收功率记作C［C］以dBW(以1W为零电平的分贝)为单位。设发射机的有效全向辐射功率为［EIRP］dBW接收天线增益为GRdB接收馈线损耗为LFRdB大气损耗为LadB自由空间损耗为LPdB其它损耗为LrdB则接收机输入端的载波接收功率［C］dBW可以表示为【例3.1】已知IS-Ⅳ号卫星作点波束1872路运用时其有效全向辐射功率［EIRP］S=34.2dBW接收天线增益GRS=16.7dB。又知某地球站有效全向辐射功率［EIRP］E=98.6dBW接收天线增益GRE=60.0dB接收馈线损耗LFRE=0.05dB。试计算卫星接收机输入端的载波接收功率CS和地球站接收机输入端的载波接收功率CE。解若上行线路工作频率为6GHz下行线路工作频率为4GHz距离d=40000km则利用式(13)可求得上行线路传输损耗LU为下行线路传输损耗LD为3.3卫星通信线路噪声功率的计算(3)上行链路噪声与转发器互调噪声。这些噪声是伴随信号一起从卫星发送下来的包括发射地球站、上行链路、卫星接收系统的热噪声以及多载波工作时卫星和发射地球站的非线性器件产生的互调噪声等。(4)无源器件(如馈线、定向耦合器、波导开关)的噪声。(5)接收机的内部噪声。噪声的大小可直接用噪声功率来度量。众所周知对于具有热噪声性质的噪声噪声功率可表示为N=KTB(3.6)式中K=1.38×10-23J/K为波尔兹曼常数B为等效噪声带宽T为等效噪声温度。若单边功率谱密度用n0来表示则n0=KT因此噪声的大小也可以用等效噪声温度T间接来表示。为了便于计算通常把上述噪声都折算到地球站低噪声接收机的输入端并分为三部分即上行链路噪声、转发器互调噪声和下行链路噪声。因此整个系统的噪声温度可表示为3.4卫星通信线路载波功率与噪声功率比1.上行线路载噪比与卫星接收机性能指数在计算上行线路载噪比时地球站为发射系统卫星为接收系统。设地球站有效全向辐射功率为(EIRP)E上行线路传播损耗为LU卫星转发器接收天线增益为GRS卫星转发器接收系统馈线损耗为LFRS大气损耗为La则可求得卫星转发器接收机输入端的载噪比为如果将LFRS计入GRS之内则称之为有效天线增益；将La计入LU之内则式(3.8)可写成即为了说明上行线路［C/T］U值与转发器输入信号功率的关系引入了转发器灵敏度的概念。当使卫星转发器达到最大饱和输出时其输入端所需要的信号功率就是转发器灵敏度通常用功率密度WS表示即以单位面积上的有效全向辐射功率表示有以上是卫星转发器只放大一个载波的情况。但是在频分多址系统中一个转发器要同时放大多个载波。为了抑制因互调干扰所引起的噪声需要使总输入信号功率从饱和点减少一定数值如图3.2所示。通常把行波管放大单个载波时的饱和输出电平与放大多个载波时工作点的总输出电平之差称为输出功率退回或输出补偿；而把放大单个载波达到饱和输出时的输入电平与放大多个载波时工作点的总输入电平之差称为输入功率退回或输入补偿。由于进行输入补偿因此由各地球站所发射的EIRP总和将比单波工作使转发器饱和时地球站所发射的EIRP要小一个输入补偿值。假设以［EIRP］ES表示转发器在单波工作时地球站的有效全向辐射功率那么多波工作时地球站的有效全向