PT 为天线发射功率； A R为接收天线开口面积；
自由空间传播损耗为：
G T 为发射天线增益； G R 为接收天线增益。
8
以分贝为单位表示为：
式中d为地球站到静止卫星的距离，可以取d=40000km
电磁波在传播过程中除了与距离的平方呈反比衰减 外，还要受大气因数（如水分、电离层等）的影响，而 衰减。
定义：将噪声系数折合为电阻元件在相当于某温度下的热噪声，温度 以绝对温度K计。噪声温度（Te）与噪声系数(NF）的关系为： NF=10lg(1+Te/290)dB
品质因素（G/Te）
定义：天线增益与噪声温度的比值。 G/Te=G(dB)-10lgTe(dB/K)
12
天线增益的计算公式
卫星移动通信系统中的天线增益可以按下式进行计算：
22
图2-2 自由空间损耗与传播路径长度的关系
Lf 92.44 20 lg d 20 lg f (dB) (2-8)
23
卫星通信系统线路的设计与计算 1）、卫星通信系统线路的要求：保证通信质量， 使接收到的射频载波功率必须远大于噪声功率。 2）设计的主要内容：通过对解调前载波功率与 等效噪声温度之比 C/T 的计算，设计通信链 路。
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。
Lf
4 d
2
4 df
c
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
Lf 92.44 20 lg d 20 lg f (dB) (2-8)
G
4 A 2
4 2
Ae
(2-3)
(2-3)式中，A是天线口面的有效面积(m2)，是工作波 长（m），为天线效率，Ae为接收天线有效面积。
其中=c/f，c为光速，取值为3*108(m/s)。(2-3)式作变换， 则
G
4 A 2
4 f
c2
2
A
13
例一 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）
解：根据
G
4 A 2
4 f 2
c2
A
4 6109
G
3108 2
2
3 2
2
0.55
G 10 lg G 42.9 (dB)
14
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
37
3.1.3 接收机输入端的载噪比与地球站性能因数
模拟通信系统的输出信噪比，数字通信系统中的传输 速率和误码率，均与接收系统的输入信噪比有关。卫星通 信也是这样。由于在卫星通信系统中，其接收机收到的不 是调频信号就是数字键控信号，因此接收机收到的信号功 率可以用其载波功率C来表示。对于调频信号，载波功率等 于调频信号各个频谱分量的功率之和；而对于数字键控信 号，载波功率就是其平均功率。
各种因数的影响见下图：
10
下图为 雨、雾、云引起的损耗：
卫星通信系统的主要技术参数
等效全向辐射功率（EIRP）
定义：地球站或卫星的天线发射功率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)= P(dBW)+G(dB)
噪声温度（Te）
3.1.1 接收机输入端的载波功率
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，记做C，［C］以 dBW(以1瓦为零电平的分贝)
为单位，由式(1-6)可得
［C］=［EIRP］＋［GR］－［LP］
(3-1)
其中，［GR］为接收天线的增益(dBi)，［LP］为自由
空间损耗(dB)，［EIRP］为发射机的有效全向辐射功率
4.1.2 传输方程
传输方程是设计无线电链路的基础。这个方程描述发送地球站发送的 射频功率，与接收地球站收到的射频信号功率、传输频率、和发射 机到接收机之间距离的关系。
27
传输方程为： C = PT GT GR (λ/ 4πd)2 用分贝形式表示有： C (dBW) = PT (dBW) + GT (dB) + GR (dB) – 20 lg (4π d/λ)
Pr''
Gt Pt
4 d 2
(W/m2 )
(2-2)
（2-2）式中，PT为天线的发射功率（W），GT为发射天线 的增益，d为自由空间传播距离。
19
例三
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（2-1），
Pr''
Gt Pt
4 d 2
(W/m2 )
35
图3-1 地球站接收机的噪声源
36
2、噪声功率的计算 1）、 噪声功率
如果接收系统输入端匹配，则各种外部噪声和天线损耗 噪声综合在一起，进入接收系统的噪声功率应为
Na = kTaB 式中， Na为进入接收系统的噪声功率；Ta为天线的等 效噪声温度；B为接收系统的等效噪声带宽；k为波尔兹曼 常数 2）、等效噪声温度 将环境温度为T0时放大器内部噪声在输出端产生的噪声 功率折算到输入端热噪声在输出端产生同样大小的噪声功率 时所对应的绝对温度Te，叫做等效噪声温度。
38
根据前面已经求出的接收机输入端的载波功率和噪声 功率，可以直接列出接收机输入端的载波噪声功率比为
C PTGTGR 1
N
LP kTt B
以分贝(dB)表示为
C N
EIRP
LP
GR
10
lg
kTt
B
(dBW)。
31
若考虑发射馈线损耗［LFT］(dB)，由式(1-9(b))，则有 效全向辐射功率［EIRP］为
［EIRP］=［PT］－［LFT］＋［GT］ (3-2)
若再考虑接收馈线损耗［LFR］(dB)、大气损耗［La］(dB)、 其它损耗［Lr］(dB)，则接收机输入端的实际载波接收功率 ［C］(dBW)可以表示为
17
例二 卫星和地面站之间的距离为42,000km。计算6GHz时的自 由空间损耗。 解：根据公式（2-8），
Lf 92.44 20 lg d 20 lg f (dB) (2-8)
Lf=92.44+20lg42000+20lg6=200.46 (dB)
18
功率密度的计算公式
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。可以表示为（2-1）式。
24
4.1 传输方程
图4-1绘出与链路设计有影响的、一个网络的主要组成部分。由信号 的始发站到终点站，从无线电链路设计的目标来看，可以划分为： 地球站 ~ 卫星链路 (或上行链路)；卫星；卫星 ~ 地球站 (或下行链路
) 三部分。
25
图4-1 用于端对端链路设计的、 从信号始发站到终点2站6 的无线电链路划分
28
3.4卫星通信线路载波功率与噪声功率比的计算
GRS , TU
单
向
空
间
链
LU
路
示
意
图
PT, GT
PS , GS LD
GR, TD
29
1、载波功率计算 上行载波功率 CS （即卫星接收端输入率）
载波功率 C 下行载波功率 CE （即地球接收端输入率）
载波功率与发射功率PT、发射天线增益GT、接收天线增 益GR成正比，与各种损耗L成反比。
(2-1)
地面站的功率密度为
Pr''
GT PT
4 d 2
104.94
4 3.1416 40000 10002

4.33
(pW/m2 )
20
接收信号功率的计算公式
若接收信号的有效接收面积为A·，则接收到的功率为：
PR
Pr''
A
GT PT
4 d 2
A
若用接收天线增益（式2-3）来表示，上式可以改写为：
34
3.1.2 接收机输入端的噪声功率
在卫星通信链路中，地球站接收到的信号是极其微弱 的。特别是在地球站中，由于使用了高增益天线和低噪声 放大器，使接收机内部的噪声影响相对减弱。因此外部噪 声的影响已不可以忽略，即其它各种外部噪声也应同时予 以考虑。
地球站接收机的噪声来源如图3-1所示，可分为外部噪 声和内部噪声两大类。
33
利用(3．5)式(忽略La、Lr和LFRS)求得卫星接收机输入端 的载波接收功率Cs为：
[Csl=[EIRP]E十[GRS]一[Lu]＝一84. 74dBW 地球站接收机输入端的载波接收功率CE(忽略La和Lr)为：
[CE]＝[EIRP]s十[GRE]一[LD] 一[LFRS]＝-102．37dBW
统则可通过适当选址避免这一额外的损耗。
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。
15
图2-1 以确定的天线面积在不同距离上接收辐射能量
Pr
'
Pt
4 d
2
16
(2-1)
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：