系统,若光源采用窄谱线的半导体 激光器，而光纤的色散系数D=15ps/(kmnm)。当信号传输 速率分别为1Gb/s和10Gb/s时，试求允许的最大通信距离 各为多少? 2 2 8 D /( 2 c ) ( 1550nm ) 15 ps/(km nm) /( 2 3 10 m/s) 2 解： 15501550/(2 3) 109212 398
2
19
8．(1)解释什么是天线噪声温度；(2)两个放大器的 增益均为l0dB，噪声温度也都为200K。两个放大 器级联后，求其等效的噪声温度。 解:(1)天线噪声温度 (2)T1=200K A1=10dB，即放大倍数A1为10倍 T2=200K A2=10dB，即放大倍数A2为10倍
Te=T1+T2/A1=200+200/10=220K
20
9．(1)解释什么是载噪比；(2)假设卫星链路的传播损耗为 200dB，余量和其他损耗总计为3dB，地球站接收机的G／T值 为11dBK，卫星EIRP值为45dBW。计算地球站接收到的C／N值。 (假设带宽为36MHz) 解; (1)接收信号的载噪比(载波功率与噪声功率之比)C/N为 （不是dB表示） EIRP G R
10

经过大量的实际测量发现，尽管影响天线噪声温度的因素 很多，但其中天线的仰角和工作波长两项因素对噪声温度 影响为最大。 图中曲线测试条件： 晴朗天气
11

对流层中的降雨现象对电波产生损耗，这种损耗也会产生 噪声，降雨产生的噪声使得天线总的噪声温度提高。降雨 或云层产生的噪声对天线等效噪声温度的贡献Ts为 Ts＝Tm(1-10-A/10)
1912818 1032 -1.912 10-26 s 2 / m 19.12ps2 / km
1 1 3269km 2 9 2 26 16B | 2 | 16 (10 ) 1.91210
1Gb/s
Lmax
10Gb/s
Lmax
1 1 32.69km 2 10 2 26 16B | 2 | 16 (10 ) 1.91210
天线接收下来的噪声可以分为两部分：

综合自然噪声。包括了大气中氧气和水蒸汽产生的噪声， 降雨引起的噪声、地面的辐射产生的噪声、雷电产生的噪 声、宇宙噪声、太阳噪声等等，天线的主瓣对应的就是这 种综合自然噪声。

地面人工噪声。主要包括汽车火花塞产生的噪声、电焊机 产生的噪声、输电线和日光灯产生的放电现象引起的噪声 等等，天线的旁瓣对应的则是地面的人工噪声。
24
14．对Ndium卫星系统用户链路进行预算(卫星轨道高度785km)。 (1)用户下行链路 频率1600MHz；载波带宽31.5kHz；发射天线增益23.1dBi；EIRP ／载波为24.5dBW；衰落余量-15.7dB；接收天线增益1dBi；噪声 温度24dBK；转发器带宽45dBHz。试计算下列参数： 自由空间损耗，dB 接收载波功率，dBw 噪声功率，dBW C／N(热噪声)，dB (2)用户上行链路 频率1600MHz；载波带宽50kHz；发射天线增益1dBi; EIRP为 5．9dBw；衰落余量-15．7dB；接收天线增益22．6dBi; 噪声温 度27dBK；转发器带宽47dBHz。试计算下列参数： 自由空间损耗，dB 接收载波功率，dBW 噪声功率，dBW C／N(热噪声)，dB 25
2
9.考虑13 00nm光纤系统。光纤损耗为0.5dB/km，LED输出 功率为1.59mW,与光纤的耦合损耗16dB，连接与熔接损耗 6dB，接收灵敏度-30dBm，系统老化预留4dB。问允许光 纤传输距离多长?
解: 发射功率：
[Pin]=10lg1.59(dBm)=2.014(dBm)
设光纤传输距离最长为Lmax [Pin]-0.5Lmax-16-6-4=-30
5
第三章
6
补充1：天线等效噪声温度
卫星接收天线的等效噪声温度

反映了天线接收下来并传送给匹配负载的噪声功率的大小。

天线内部损耗产生的噪声功率：
一般均折算到馈线损耗产生的噪声里去。 对于卫星接收天线来说，其内部损耗通常很小，并且卫星 接收天线是直接与高频头连接在起的，因此在工程计算时， 可以忽略馈线系统(包括了天线本身产生的噪声)产生的噪声。
8
接收天线截获各种辐射源产生的辐射，在天线处则表现为天
线的等效噪声温度。在理论上，天线等效噪声温度的表达式为
式中，和代表着空间内不同的方向， G为天线在不同方向上的增益。 可见：天线的等效噪声温度与天线的方向图、天线的指向、工 作波长及天线的具体工作环境有关。
9
定量分析天线等效噪声温度是一项十分复杂的工作，在工程上 通常采用实际测量的方法来确定天线的噪声温度。
以馈线与接收机的连接点作为参考点，计算等效噪声温度：
天线：Ta= 35/L=27.8K
馈线环境温度假设290K
馈线等效噪声：Tk=（LF-1）*290/LF=290*（1-1/LF）=59.66K
接收机内部等效噪声温度： Te=(NF-1)*290=149.06K
以馈线与接收机的连接点作为参考点的总噪声温度 T=27.8+59.66+149.06=236.52K
C/N LkTB
其中：C—接收信号的载波功率 N—接收机输入端的噪声功率 GR—接收天线增益 L—传播路径上的所有损耗，并包括接收机的馈线损耗 T--接收系统的等效噪声温度，包括了从天线进入接收 机的噪声的等效噪声温度T0和接收机内部噪声折算至其输入 端的等效噪声温度Te。
21
(2) kB=1.38*10-23*36*106=4.968*10-16Ｗ/K,
接收系统的噪声功率谱密度 n0=kT=1.38*10-23*236.52
即-204.86dBW.s （2）接收机的噪声功率： 36MHz即75.56dBHz kTB=-204.86+75.56= -129.3dBW
23
12．LNA增益为40dB，噪声温度120K。它与一个接收 机相联，接收机的噪声系数为l2dB，计算LNA输入 端的等效噪声温度(环境噪声温度290K)。 解：40dB即10000， 12dB即15.85 接收机等效噪声温度 （NF-1）*T0=（15.85-1）*290=4306.5K LNA输入端的等效噪声温度 Te=120+4306.5/10000=120.4K
噪声系数NF：
Si / kBT0 Te Si / Ni NF 1 So / N o ASi / AkB(T0 Te ) T0
于是， Te＝(NF—1)T0 T0 为环境温度，一般为290K。
15
1．一颗卫星距离地面的高度为1000km，试计算卫星 运行的轨道速度和周期(忽略其他天体的作用)。 解： Ps=1.659×10-4(Re +h)3/2
Re=6378km
运行周期
h=1000km
Ps=105.14 min
平均运行速度 2(Re+h)/Ps=440.7km/min=7.345km/s=
16
2．月球是地球的卫星，它围绕地球运行的周期约为 28天，试问月球距离地球有多远? 解： Ps=1.659×10-4(Re +h)3/2
Ps=28*24*60=40320 min
第二章
1
8.EDFA的噪声指数为6dB，增益为100(倍)，输入信号S/N为30dB， 信号功率为10μW。试计算EDFA的输出信号功率(dBm)和 S/N(dB)。 解：噪声系数Fn是接收机或有源器件的输入信噪比/输出信噪比， 噪声指数为其对数形式 Fn=10*log(输入信噪比/输出信噪比)，为6dB 放大器增益：输出信号功率/输入信号功率=100，即为 20dB 输入信号功率： 10W即 -20dBm 输出信号功率：-20dBm+20dB=0dBm 输入噪声功率： -20dBm-30dB=-50dBm 输入噪声对应的输出：-50dBm+20dB=-30dBm 输出信噪比： 30dB-6dB=24dB 输出噪声功率：0dBm-24dB=-24dBm 放大器引入噪声：10-2.4-10-3.0 =0.00298mW=2.98W
当不考虑馈线损耗时，EIRP=PtGt；（不是dB表示）
当考虑馈线损耗时，EIRP=PtGt/Lt； Pt为放大器的输出功率,L为功放输出端与天线馈源之间的馈 线损耗,Gt为卫星天线的增益。 (2) EIRP=PtGt [EIRP]=[Pt]+[Gt] [EIRP]=55dBW [Pt]=10lg(10)=10dBW
对应-153dBW/K C/N=EIRP*(G/T)*1/(LkB) C/N(dB)=45dBW+11dBK-3dB-200dB-(-153dBW/K)=6dB 通常C/N=6dB 为数字接收机门限，
C/N=8dB 为模拟接收机门限。
22
10．天线的噪声温度为35K，它与接收机连接的馈线损耗为1dB， 而接收机的噪声系数为1.8dB。试计算：(1)接收系统的噪声 功率谱密度；(2)接收机带宽为36MHz的噪声功率。 解：（1）LF=1dB 即 1.259 NF=1.8dB 即 1.514
式中A为降雨产生的损耗，单位为dB;
Tm为介质的等效 噪声温度，雨：Tm＝260K；云Tm=280K。 考虑到降雨或阴天以后，天线的噪声温度变为，
TA＝Tc + Ts
(K)
式中，Tc为晴天的天线噪声温度。
12
13
14
等效噪声温度和噪声系数
卫星通信系统中，通常采用较精确的等效噪声温度来估算 系统噪声性能。
解： 噪声温度dBK
10log(T); 10log(k)=-228.6 dBW.s/K
Re=6378km 计得 Re+h=388947km
h=382569km