表示10Log X 斜体 表示10X/10c=2.998e8 光速地球赤道半径 h=35793km 卫星离地面高度K=1.38×10-23J/K 波尔兹曼常数 为单位面积理想天线增益G 0Noise(K)=290×[Noise(dB)-1]D =()()f cos 222e e e e R h R h R R +-++ 天线与卫星的距离 Free space loss =32.4+20Log(D ×f ) 自由空间传输损耗(注:D 单位km ;f 单位MHz )Symbol rate =Date rate /(M ×FEC code rate ) 符号率(MBaud)占用带宽(MHz) Spread factor=1.2噪声带宽(dB.Hz)Allocated transponder bandwidth = (Symbol rate ×Carrier spacing factor )+ Bandwidth allocation step size转发器分配带宽(MHz)上行链路功放功率与天线选择:EIRP US = Free space loss U + Atmospheric absorption U + Tropospheric scintillation fading U +Mispoint loss U +SFD 上行饱和等效全向辐射功率dBWEIPR U = EIRP US -IBO载波在卫星天线口面上的通量密度dBW(PFD)Total HPA power required= EIRP U - Antenna gain - (Coupling loss)U 所需功放功率W (也可以固定功率来确定天线尺寸)(C/N 0)U =EIRPU -( Free space loss U + Atmospheric absorption U + Tropospheric scintillation fading U +Mispoint lossU (G/T)S(C/N)U = (C/N=SFD IBO (G/T)S - Noise bandwidthAntenna efficiency =Antenna gain ×c 2/(πRf)2 天线增益效率(注:c 单位m ;f 单位Hz ;R 单位m )Antenna noise =⎰⎰πππ200sin ),(),(41f q q f q f q d d T R =⎰⎰Ωπ42),(),(1d A T B f q f q λ 以波长为单位,天线有效面积为权重的亮温度对全天空的积分≈15×Antenna efficiency+(1-Antenna efficiency )×[15×sin θ/(cos θ+sin θ)+(140+θ)×cos θ/(cos θ+sin θ)]G/T= Antenna gainEIRP D = EIRP S -OBO(C/No)D =EIRP D –(Free space loss D + Atmospheric absorption D + Tropospheric scintillation fading D + Mispoint loss D G/T(C/N)D =(C/No)D -Noise bandwidth=EIRP D –(Free space loss D + Atmospheric absorption D + Tropospheric scintillation fading D + Mispoint loss D G/T -Noise bandwidthC/(N+I)C/(N+I) = C/(No+Io) - Noise bandwidthEb/(No+Io)频谱仪读到的MARKE DELTA= C/(N+I) +1=(C+N+I)/(N+I)Es/N 0一、转发器参数SFD、G/T、EIRP、载波输入回退CIBO(Carrier InputBackoff)和载波输出回退COBO(Carrier Output Backoff)G/T 被称为figure of merit,即接收系统的品质因素。
G/T为接收天线增益G与接收系统噪声温度T之比值,单位为dB/k ,其计算公式为,G/T = GR – TS式中,GR为卫星天线的接收增益,TS为卫星接收系统的噪声温度。
选择较高的G/T也可以改善整个链路的C/N,但是卫星上用太大的天线也不可能,同时也会引入噪声干扰。
饱和通量密度SFD Saturation Flux Density的定义为,当转发器被推到饱和工作点时,上行载波在接收天线口面所达到的通量密度。
SFD反映卫星转发器对上行功率的需求量,单位为dBW/m2,它的一种常用计算公式为,SFD = constant + attn – G/T式中的constant为反映转发器增益的计算常数,其数值多在-100与-90之间。
constant越小,转发器的增益就越高。
上式中的attn为转发器的衰减控制量。
通过地面遥控方式,可以改变星上转发器的attn值,调整SFD的灵敏度。
用户在作链路计算时,应向卫星公司了解相关转发器衰减档的当前设置值,并且据此对手册中查到的SFD数据作修正。
较小的SFD,上行功放功率可以减小或天线口径减小,但SFD过低,噪声等会容易进入,会降低上行的抗干扰能力,同时,SFD减小节省了用户在上行段的功放购置成本,但因上行C/N变差而拖低了系统C/N,反过来又浪费了下行链路的卫星EIRP和接收天线增益等性能。
EIRP Equivalent Isotropic Radiated Power反映卫星转发器在指定方向上的辐射功率,它为天线增益与功放输出功率之对数和,单位为dBW,其计算公式为,EIRP = P – Loss + GT上式中,P为功率放大器的输出功率,Loss为功放输出端与天线馈源之间的馈线损耗,GT为卫星天线的发送增益。
当然也要选择EIRP高的卫星,EIRP过高也会造成临星干扰了。
天线增益决定转发器参数G/T和SFD反映卫星接收系统在其服务区内的性能,这两个参数与卫星接收天线的增益线性相关。
EIRP反映转发器的下行功率,它与卫星发送天线的增益线性相关。
卫星天线增益随天线指向与工作频率而变。
天线服务区中不同地点的转发器参数各不相同。
用户可以从卫星公司所提供的城市参数表、或者G/T与EIRP等值线分布图中查询各地的转发器参数。
不同转发器在同一地点的参数略有不同。
有的卫星公司还为用户提供特定转发器的参数。
是SFD和EIRP使得上行与下行的桥的左右岸连通,是载波输入回退和载波输出回退使得这座桥严磁合缝地对接的,整个转发器只有一个大载波工作则都不需要回退,可是如果有多个载波在这个转发器上,必须限制最大输出功率,否则转发器会出现很严重的交调干扰,这是目前转发器通常采用的行波管的非线性决定的,这是不可避免的。
因此多载波工作的转发器,首先转发器就必须有个输入和输出回退,而后每个载波再按照自己占整个转发器带宽的多少,按比例进行回退。
二、链路预算的结果链路预算所求的4个主要结果也是用户最关心的4个主要结果是:发射站天线口径和功放大小,接收站天线口径及接收余量。
链路预算的方法多为,分别计算上行和下行的C/T(或C/N),然后在加上几项干扰因素的C/T(或C/N)之后推算出系统C/N,最后求得系统余量。
下行C/N由下行载波的EIRP与地面接收系统的G/T值所决定。
由于卫星操作者不能容忍用户载波多占转发器功率,用户也不愿换用更大的接收天线,下行C/N是难以提高的。
上行C/N由上行载波的EIRP与卫星系统的SFD和G/T值所决定,它可通过调低转发器的SFD灵敏度并且增加上行功率而得到提高。
为此,在合理的链路预算表中,应使上行C/N高于下行C/N,从而使系统C/N接近于下行C/N。
如果发现系统C/N远低于下行C/N,就可认为链路预算并不合理,没有充分利用卫星的EIRP性能。
三、链路预算的准确度链路预算之所以叫预算而不称为计算,从字面上即已看出,它仅仅是个“预算”,不是对具体链路的各环节的定性准确计算。
也正因为是“预算”,所以不能保证实际链路实现时的结果和预算值完全吻合,可能稍有些偏差。
但这并不是说预算不准,不可靠,不可信,而是因为实际情况的错综复杂性所决定,它和某些工程预算可是完全不同的两个概念。
很多工程预算到工程结束,其开支远大于初期预算,1千万的工程整出个两千万是很平常的事。
而卫星链路预算可是两码事,不会那么离谱。
它的所有环节都是有理论和实测数据作为根据的,都是经得起推敲的。
在严格的链路预算中,链路余量一值和实测值相差一般会小于1 dB。
四、接收电缆基本不影响接收的Eb/N0实际上的例子:增益是65dB的LNB,G LNB =106.5接收线缆在衰减30dB的RX l=103耦合损耗Coupling loss D=100.05则[290×Coupling loss D×(RX L-1)]/G LNB=0.1相对于Antenna noise+290×(Coupling loss D-1)+290×(LNB noise figure-1)×Coupling loss D =123来说相差3个数量级,所以说对G/T基本没有影响,则更不影响Eb/N0了。
五、增加传输速率Date rate不需增加接收天线的口径增加Date rate时(C/N)U (C/N)D中的Noise bandwidth不变,则C/(N+I),Eb/N0都不变,即不增加接收天线口径。
若上行速率增加x倍,从EIPR U Antenna efficiency三个公式可知上行所需功放的功率x倍或者天线口径增加到x1/2倍。
六、降低接收噪声温度或接收门限可以减小接收天线口径通过G/T公式可知1509HB更换成1507HB即噪声系数由0.9dB减小到0.7dB时,可以减小天线口径来保持G/T 不变,在仰角较高地区,口径可以减小到原来的0.8;但噪声系数太小对微弱信号太灵敏了,对信号的接收不利。
若通过纠错编码或改进调制技术使误码性能得到改善,在达到系统要求时的信噪比降低,则可减小接收天线尺寸。