卫星线路分析计算(总15页)
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第五章 卫星链路设计
卫星通信网络一般由多个地球站互相通过一个或多个卫星而组成。在无线链路设计时，需要考虑传递信息的质量、数量和实际限制，如经济和技术状态之间，需要经过多次平衡。例如，如果要求以很高质量传递大量信息，可能会出现无法接受的高价格。链路设计中需要考虑的因素有工作频率、传播效应、可以接受的卫星/地面终端的复杂性（影响价格）、噪声影响和规章要求等。
第一节
一、 二、
有效全向辐射功率 功率通量密度
基本线路分析
表示发射功率经过空间传播到达接收点后，在单位面积内的功率。对于地面通信系统来说，常用功率通量密度来衡量该卫星系统是否需要与其它通信系统进行协调。对于卫星通信系统而言，常用饱和通量密度来表示转发器是否工作在饱和状态。
卫星转发器饱和通量密度Ws是指：为使卫星转发器单载波饱和工作，在其接收天线的单位面积上应输入的功率。它反映了卫星转发器的灵敏程度。
功率通常密度WE的表达式为：
WE?PT?GT/(4?d2) 或者用SFD表示
式中PT为天线的发射功率（W）；GT为天线的发射增益；d为自由空间传播距离(m)。
三、 自由空间传播损耗
电波在自由空间传播时不产生反射、折射、吸收和散射现象，也就是说，总能量并没有被损耗掉。
但是，电波在自由空间传播时，其能量会因向空间扩散而衰耗。因为电波由天线辐射后，便向周围空间传播，到达接收地点的能量仅是一小部分。距离越远，这一部分能量越小，如同一只灯泡所发出的光一样，均匀地向四面八方扩散出去。显而易见，距离光源越远的地方，单位面积上接收到的能量也越少。这种电波扩散衰耗就称为自由空间传播损耗。
假定发信设备位于球体中心，使用无方向性天线，以功率Pt向周围空间辐射电磁波，天线增益为GT，距离为d时接收点B的单位面积上的平均功率为
S0?Pt 24?d由天线理论知道，一个各向均匀辐射的天线，其有效面积为：
Ae??2/4?
这样，一个无方向性天线在B点收到的功率为
Pt?2?2Pr???P() t24?d4?d4?还可写成 Pr?Pt(c2) 4?df2
传播损耗为：L?Pt4?df2?() Prc4?df c当距离d以km为单位，频率f以GHz为单位时 或 L(dB)?20lgL(dB)?92.4?20lgd?20lgf
当频率f以MHz为单位时
L(dB)?32.4?20lgd?20lgf
四、 接收信号功率 接收信号功率为：
Pr?Pt?Gt?Gr?2?Pt?Gt?Gr?() L4?d该式是卫星通信线路中的上行或下行的接收信号功率的基本表达式。它对任何一种理
想通信线路都适用，故通常称为通信距离方程。他代表通信线路的极限性能，决定了极限通信距离。当然，实际上由于种种原因，通信距离是达不到这么远的。
例：一颗卫星在4GHz时通过一副18dB增益天线，发射25W功率。网络中一个地球站，用一副直径为12m的天线(η=65%)来接收，试确定：
(1) 地球站的接收天线增益； (2) 传播损耗；
(3) 假定从卫星到地球站的距离为40000km，求这个地球站的功率通量密度； (4) 在地球站天线输出处收到的功率。
如工作频率改为，重复上述计算，并比较结果。
??D????12?解：G????0.65?????52.16dB
????0.075?L(dB)?92.45?20lgd?20lgf?92.45?20lg40000?20lg4?196.5dB
22EIRP?10lg25?18?31.98dBw
SFD?EIRP?10lg?4?d???131.05dBw/m2
2Pr=+当f=时，结果为：
G= L=
2
SFD=m Pr=
比较上述结果。天线增益G随着频率的增加而增大，但是传播损耗也增大，所以接收的功率通量密度和功率不变，因为损耗的增加补偿了天线增益的增加。结论：卫星链路对频率的变化是不敏感的。
但是从技术和经济因素，只对一定的频率范围感兴趣。例如对于VAST或卫星直播电视
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卫星线路分析计算
