卫星链路设计ppt课件.ppt

《卫星链路设计ppt课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第四章卫星链路设计本章节内容基本传输理论系统噪声温度和G/T下行链路设计小型地面站卫星系统上行链路设计总体C/N的链路设计系统设计实例链路设计的重要性在尽可能小的发射功率、接收天线尺寸下获得相应的通信可靠性（指定的BER值、S/N值）为RF系统关键性器件如HPA、LNA提供设计依据，为天线系统提出设计目标考虑各种情况下链路的衰减情况，给出合理的链路余量需要对通信系统的各个方面知识有较多了解！基本传输理论理想化信号源：各向同性源、物理上无法实现距离R处穿过球面通量密度为：有向天线的增益G(θ)P(θ)：天线每单位

2、立体角的辐射功率P0：天线总辐射功率G(θ)：天线在角θ方向上的增益立体角定义：球面某一区域面积/半径2，整个球面角为4πPt：发射机功率等效全向辐射功率（EIRP）设天线在最大辐射方向的角度为θ=0º（θ角的基准，天线视轴）=>则天线增益=G(θ)=G(0º)发射机输出功率为Pt，天线损耗为0，天线增益为Gt天线视轴方向上距离R处通量密度PtGt：等效全向辐射功率EquivalentIsotropicallyRadiatedPower（EIRP）EIRP如果采用孔径面积为Am2的理想接收天线，则接收功率为：入

3、射通量密度F=Pt/4πR2W/m2，接收功率Pr=F×A=PtA/4πR2W天线口径效率ηA实际天线是有损耗的，有效孔径<实际孔径损耗因素：孔径截面能量分布不均、不匹配、相位差一般反射面ηA在50%~75%，喇叭接近90%实际接收功率：天线增益与面积关系：链路方程将天线增益与有效面积表达式带入接收功率表达式得到著名的链路方程：Lp路径损耗=(4πR/λ)2EIRP=PtGt接收功率=EIRP×接收天线增益/路径损耗（单位W）注意：链路方程与发射接收天线增益直接联系，与天线实际尺寸没必然联系（螺旋阵列等天线实际

4、尺寸可能会小于有效口径！）链路方程的分贝表达通信系统一般利用分贝量简化表达式，链路方程在分贝下表示为：其中：路径损耗：实际工程中链路损耗：La=大气衰减Lta=发射天线产生的损耗Lra=接收天线产生的损耗dBW：以1W为0dBdBm：以1mW为0dB卫星链路示意图计算实例例1：卫星与地球地面站距离40000km，辐射功率10W，天线指向地面站，增益17dB。求接收点通量密度？采用有效面积10m2的天线可以接收到的功率？采用分贝计算：如果例1中的卫星工作频率为11GHz，接收天线增益为52.3dB，求接收功率。计

5、算实例系统噪声温度和G/T噪声温度可以确定系统中有源器件、无源器件的热噪声的多少物理温度为Tp的黑体在微波频率内可以产生带宽很宽的电子噪声，噪声功率表示为：k：波尔兹曼常数=1.39×10-23J/K=-228.6dBW/K/HzTp：源的物理温度，单位为热力学温度Bn：噪声带宽，单位为Hz注：Pn是可测得的噪声，即负载与噪声源阻抗匹配时才能传到负载端噪声功率谱密度：kTp在常温290K下功率谱密度：-174dBm/Hz300GHz以下功率谱密度基本不变卫星离地面距离很远，所以信号强度一般很低，为了达到指定的C

6、/N（载噪比）必须采用低噪声放大器+降低中频带宽常用GaAsFET管放大器噪声温度大约在30K~200K之间FET管噪声温度随频率增加而增加为什么低噪声放大器噪声温度小于实际物理温度？因为放大器产生的噪声比匹配负载产生噪声小噪声温度系统噪声温度Ts接收机性能取决于解调器输入端信号功率与热噪声功率之比=>系统噪声温度TsTs：将接收机等效为无噪声接收机后，在输入端口增加的噪声源的噪声温度，包括放大器噪声、天线噪声设接收机RF输入端到解调器输入端总增益为Grx，最窄带宽为BnHz，则解调器输入端噪声为：Pno=kT

7、sBnGrx(W)系统载噪比：由Ts、C/N=>接收功率Pr，可以方便后续链路的计算C/N与接收机增益无关超外差接收机噪声温度超外差接收机结构：特点：改变频率方便，滤波器结构易实现，选择性好超外差接收机噪声温度接收机等效噪声模型超外差接收机噪声温度若满足：则：若LNA增益很高则噪声贡献主要来源于：Ts=天线+LNA=Tin+TRF注意:式中所有量为比值不是dB!超外差接收机噪声温度等效无噪声接收机模型有损器件噪声模型有损器件噪声模型可以用来表示降雨衰减等过程，雨衰的同时会引入一定噪声，可以将噪声放置在天线输入端

8、口处注意:Tp是器件物理温度，式中Gl为比值不是dB!计算实例例2：有一4GHz接收机增益与噪声温度值如下：Tin=25K，GRF=23dB，TRF=50K，GIF=30dB，TIF=1000K，Tm=500K设混频器Gm=0dB，计算系统噪声温度：设混频器Gm=-10dB，计算噪声温度：若采用50dB增益的LNA，计算噪声温度：采用高增益LNA可以有效降低系统噪声温度！如果例子2中L