一、星-地链路传播特性
卫星通信的电波在传播中要受到损耗，其中最主要的 是自由空间传播损耗，它占总损耗的大部分。其它损耗还 有大气、雨、云、雪、雾等造成的吸收和散射损耗等。卫 星移动通信系统还会因为受到某种阴影遮蔽(例如树木、建 筑物的遮挡等)而增加额外的损耗，固定业务卫星通信系统 则可通过适当选址避免这一额外的损耗。
6
1.功率通量密度的计算公式
• 定义：功率密度（功率通量密度）是指发射功率
经过空间传播到达接收点后，在单位面积 内的功率。
• 计算过程： 第一步：各向同性辐射源的通量密度 第二步：发射端采用定向天线的通量密度
第4-2章链路传输工程
7
各向同性辐射源的通量密度
理想接收天线 面积A
各向同性辐射源：能量是向周围均匀扩 散，是一种理想化的辐射源；各方向辐 射的总功率PT .
9
发射端采用定向天线的通量密度(2)
-- (2-2)乘积项PT GT 通常称为等效全向辐射功率或EIRP
-- 等效全向辐射功率（EIRP）
定义：地球站或卫星的天线发射的功率P与该天线增益G的乘积。
表明了定向天线 在最大辐射方向实际所辐射的功率。 EIRP=P·G,或 EIRP (dBW)= 10log(PG)=P (dBW) + G (dB)
自由空间传播损耗 链路附加损耗
第4-2章链路传输工程
5
自由空间传播损耗
➢ 自由空间电波传播是无线电波最基本、最简单的 传播方式。自由空间是一个理想化的概念，为人 们研究电波传播提供了一个简化的计算环境。
1。功率通量密计算公式： 2。接收信号功率计算公式： 3。自由空间传播损耗计算公式：
第4-2章链路传输工程
外逸层（Exosphere） 500 - 64,374 km
热层（热电离层）（Thermosphere） 80 - 500 km
中间层（Mesosphere）
50 - 80 km
平流层（Stratosphere）
16 - 50 km
对流层（Troposphere）
7- 16 km
第4-2章链路传输工程
3
提要
本章首先讨论信号传播过程中受到的各种损耗，然后 讨论链路中的各种噪声、干扰和链路传输质量问题。 一、星-地链路传播特性 二、卫星移动通信链路特性 三、天线的方向性和电极化问题 四、噪声与干扰 五、卫星通信全链路质量 六、信道对传输信号的损害 七、上、下行链路的RF干扰
第4-2章链路传输工程
4
• 天线增益定义：每单位立体角在方向的辐射功率和每单位 立体角平均辐射功率的比值。通常以辐射功率最大的方向 作为的基准。
• 发射端采用定向天线的通量密度：
P r"G 4Td P T 2 (W /m )
(22)
（2-2）式中，PT为天线的发射功率（W)，
GT为发射天线的增益，
d第为4-自2章由链路空传间输工传程播距离。
在半径为d（卫星离地面的距离）的球
面上（其面积4d2)的功率通量密度，即
单位面积上的功率Pr’：
Pr' 4Pd T2
(21)
图2-1 以确定的天线面积在不同 距离上接收辐射能量
第4-2章链路传输工程
8
发射端采用定向天线的通量密度(1)
• 实际天线一般是有向天线，即在某方向的辐射功率大于其 它方向的辐射功功率，并用“天线增益”表示其方向性。
例1:卫星的EIRP值为49.4dBW，计算卫星离地面距离为40000km 时，地面站的功率密度。
解：根据式（2-2），地面站的功率密度为
P r'' 4 G T d P T 2 4 3 .1 4 1 6 1 0 4 4 0 .9 0 40 0 1 0 0 0 2 4 .3 3(p W /m 2 )
第4-2章链路传输工程
10
2.接收信号功率的计算公式
• 实际天线的接收功率： PR Pr"Ae
-- Ae: 接收天线的有效接收面积=A·（实际物理面积与天线效率的乘积）
No -- 为何不用理想接收天线面积A来计算接收功率？ 因为入射到天线孔径上的能量中，一部分能量会被反射到自由 空间中，一部 Image 分能量会被有损元件吸收。利用Ae可以说明效率降低的程度. P RP r'' A4 G Td P T 2A
第4-2章链路传输工程
13
Lf
10 lg
(4 d )2 2
10
lg
4 c
2
d2f
2
1
0
lg
4 cБайду номын сангаас
2
10 lg d 2
10 lg
f
2
20 lg
4 3.14 3 108
20 lg d
• 若用接收天线增益(2-3)式来表示，上式可以改写为：
-- GR: 接收天线增益。
G R42A4 2A e (2-3)
是工作波长（m），其中=c/f，c为光速，取值为3*108(m/s)
2
P RG TP 第T 4-2章G 链路R 传输 工4 程
d
(2-4) 11
例2：计算频率为6GHz时，口径3m的抛物面天线的 增益。（天线效率为0.55）
PR
PT GT GR Lf
其中：PT为发射功率;GT为发射天线增益;GR为接收天线增益；
Lf 为自由空间传播损耗。
L f 4d 2 4c d f 2
(2 -5 )
d为传播距离，为工作波长，C为光速，f为工作频率。 Lf 通常用分
贝表示，当d用km、f用GHz表示时，又可以表示为：
[ L f] 1 lL f g 0 9 . 4 2 2 4 ld g 0 2 lf g ( 0 d )( B 2 8 )
第2章 链路传输工程
第4-2章链路传输工程
1
链路传播特性
在卫星通信系统中，信号的传播路径主要是 在星际之间、星-地之间。 星际链路：只考虑自由空间传播损耗 星-地链路：由自由空间传播损耗和
近地大气的各种影响所确定
第4-2章链路传输工程
2
卫星通信的电波要经过对流层（含云层和雨层）、平流层、电 离层和外层空间，跨越距离大，影响电波传播的因素很多。
解：根据 G42A4C2 f2 A
4 6109
G
3108 2
2
32 2
0.55
G 10lgG 42.9 (dB)
Ar2
第4-2章链路传输工程
12
3.自由空间传播损耗计算公式
• 电波从点源全向天线发出后在自由空间传播，能量将扩散到一个球 面上。如用定向天线，电波将向某一方向会聚，在此方向上获得增 益，那么到达接收点的信号功率为：