第6章卫星传输的基本理论.ppt

第六章 卫星传输的基本理论;6.1 卫星通信概述;卫星通信的示意图;3.立即转发式卫星通信？;5.同步(静止)卫星全球通信系统 ; 图7.2. 静止卫星覆盖区 ;6.1.2卫星通信的特点 ;（1）静止卫星的发射与控制技术比较复杂。受太阳能电池的寿命和控制用燃料重量等的限制，卫星的工作寿命仅约为7年。 (2)地球高纬度地区的通信效果不好，两极地区为通信盲区。 (3)存在日凌中断和星蚀现象 (4)卫星通信传输距离太长，因而信号传输的时延较大。 ;6.1.3 卫星通信的使用频段;大气中各种吸收衰减;在0.3～10GHz范围内大气吸收衰减最小，因此称此频段为“无线电窗口”，在卫星传输中应用最多。在 30GHz附近也有一个衰减的低谷，常称为“半透明无线电窗口”。选择工作频段时，应选在这些“窗口”附近。 天线接收的外界噪声要小：从降低接收系统噪声的角度来考虑，工作频段最好选在l～10GHz之间工作。 综述两方面考虑，卫星通信的工作频段一般选在l～10GHz范围内较为适宜，而且最理想的频段是在4～6GHz附近，该频段带宽较宽，便于利用成熟的地面微波中继传输技术，天线尺寸相对来讲也比较小。 ;国际电联给卫星通信的频段分配为1--300GHZ; 波段使用 ;6.2 卫星传输线路 ;若地球站A所属用户要和B地球站所属用户通话： A站用户 卫星，上行频率f1 卫星 B站用户，下行频率f2 B站的用户要与A站的用户通话时，与上述过程相似。不过B站的上行频率要用f3，而且 ；下行频率用f4，而且 ，以避免工作中的相互干扰。 此情况下，任意两个地球站进行双向通信必须占用4个频道。 ;6.2.1 卫星传输系统中存在的噪声和干扰 ;卫星传输系统中存在的噪声和干扰： 1．太阳系噪声 2．宇宙噪声和大气噪声 3．降雨噪声 4．地面噪声 5．干扰噪声 ;6.2.2 接收机的载噪比C/N与地球站性能因素G/T值 ;也可进一步写为;2.接收机输入端的噪声功率N 由电子线路分析可知，当接收机阻抗匹配时，外部噪声折算到接收机输入端的噪声功率为： ;3.接收机输入载噪比C/N和地球站性能品质因数G／T值;（2）上行线路［C／N］U;（3）下行线路［C／N］D;由上式可以看出，当设计好卫星转发器的有效全向辐射功率[EIRP]s之后，若地球站的工作频率、接收系统带宽以及下行线路传输衰减 数值一定，则接收系统输入端载噪比 将由 决定,因而称 为地球站性能因素，简写 。 值越大， 值也越大，表现出地球站接收系统性能越好。 ;例如，国际卫星组织规定，A型标准地球站在4GHz，仰角5o时的[G/T]≥40.7dB/K，而对其他频率工作下的性能因素做出的规定为： [G/T]＝40.7＋20lgf/4 式中，工作频率f的单位是GHz。;若考虑整个卫星线路时，［C/N］中噪声温度扩展为地球站输入端的噪声三部分之和 T=Tu+Ti+TD 或以噪声功率方式可表示为： N=kTB=k(Tu+ TD+Ti)B 式中: Tu: 上行线路噪声温度; Ti: 卫星转发器的交调噪声温度;TD: 下行线路噪声温度.;6.2.3卫星通信的 （接收系统的品质因素） ;1.热噪声对上下行线路C／T的影响;［Ws］=［EIRPg ］-［LpU］+[4π/λ2] （1）单载波情况 [C／T]U =[C/N]U+ [k]+［Bsat］ [C／T]U =[EIRPg] -［ LpU ］+[GRS/Tsat];[EIRP]gM= [EIRP]gs-[BO]i 式中: [EIRP]gs表示转发器在单波工作时的值; [EIRP]gM表示在多载波工作时的值; [BO]i 输入补偿. 与之对应的[C／T]U和[C／T] Um 表示:;2.下行线路的(C／T)D值 ;6.2.3.2交调噪声对C／T值的影响 ;当输出补偿减小时，卫星的[EIRP]sM要增大，这可使[C/T]D得到改善，但将会因行波管的非线性使[C/T]I降低（这是因内部噪声增大，使行波管的等效噪声温度增大，而使C/T降低）。因此，为了使卫星线路得到最佳的传输特性，必须选择适当大小的补偿值。;3.卫星线路的C／T值 ;当输入补偿[BO]i改变时，会使[C/T]UM [C/T]IM、[C/T]DM和[C/T]IM都变化，可以通过改变[BO]i值，使系统[C/T]tM达到一个最佳值。在IS―IV卫星系统中，当[BO]i＝11dB时，可使系统的 [C/T]tM达到最佳值时。 ;;例：已知条件如下图所示，设卫星转发器工作在单载波状态，分别求出卫星线路的上行