卫星通信信道链路参数计算与模拟
链路计算
Lf
=
10
lg⎜⎛ ⎝
4πd λ
⎟⎞2 ⎠
= 10 lg⎜⎜⎝⎛
4 ⋅π ⋅ 35786×103 3×108 / 6×109
⎟⎟⎠⎞2
= 199.1dB
11
卫星链路计算-噪声
噪声是指不希望有的，通常不可预测的，对携有消息的信 号造成干扰的电波形
在卫星通信的链路计算中，噪声主要包括; 热噪声，互调 噪声，地面噪声等其它噪声
电磁波在空间传输时除自由空间损耗外，还有其 它损耗
这些损耗包括：大气损耗，大气的折射影响，天 线跟踪误差损耗，极化误差损耗，电离层闪烁
在链路计算中，主要考虑的是大气损耗中的降雨 损耗（对于Ku频段的卫星尤其重要。），天线的 跟踪误差
15
卫星链路计算-损耗
雨衰：雨滴对电磁波的吸收
大气折射引起的损耗：由大气层对电磁波折射率不均 匀引起
28
链路计算的基本任务
转发器租费是按占用卫星转发器功率或频率百分比来计算 的（按二者间最大者计），故优化后这两个百分比应基本 相同。其中占用的带宽主要取决于用户通信量，而占用卫 星功率则取决于接收天线口径。
链路可用度主要是指抗雨衰能力。可用度越高，则下雨时 通信越不易中断，但这就要求系统中有较大的降雨备余量 ，即较大的天线及发射功率
3
卫星链路计算-天线增益与波瓣宽度
卫星通信中，一般使用定向天线，它把电磁能量 聚集在某一方向辐射
天线的增益定义为：
定向天线辐射时，接收点收到的最大功率 G = 无方向天线辐射时，接收点收到的功率
对于喇叭天线，抛物面天线等面天线其增益的计算 公式为：
公式中A为天G 线= 4的λπ2A口η面面积;λ为工作波长（m) ; η 天
卫星传输链路的建模与仿真
站及 地 面传 输 线 路 组 成 。它 的工 作 过 程 是 在 一 个 卫 星 通 信 系 统 中 ， 各
地球 站 经 过 卫 星 的 转 发可 以组 成 多 条 卫 星 通 信线 路 。 整个 系 统 的 全 部
（） １ 通信 距 离 远 ， 信 覆 盖 面积 大 ； 通 （） ２ 具有 多址 连 接 性 ， 信灵 活性 大 ： 通
益 高 等特 点 ， 到 人 们 的关 注 ， 迅 速 发 展 ， 光 纤 通 信 、 字 微 波 通 信 受 并 与 数
一
３ 影 响 卫 星通 信 的主 要 因 素 的建 模 ．
３１ 星通 信 系 统 的 组成 及 其 工 作 过 程 ．卫 所 谓卫 星 通 信 ， 指 地球 站 之 间利 用 人 造 地 球 卫 星 转 发 信 号 实 现 是
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。高校 讲台ｏ
Ｓ ＩＮ Ｅ Ｅ Ｈ Ｏ Ｏ ＹＩＦ Ｒ ＴＯ ＣＥ Ｃ ＆Ｔ Ｃ Ｎ Ｌ Ｇ Ｏ ＭＡ ＩＮ Ｎ
２０ ０ ７年第 ３ 源自 ３卫星传输链路的建模与仿真
陈 新 王 洪 源 （ 沈阳 理工大 学信 息工 程与工 程学 院 辽 宁 沈阳 １ ０ ６ ） １ ８ １
（） ３ 可用 频 带 宽 ， 信 容 量 大 ； 通
通信 任 务 就 是 利 用 这 些线 路 分 别 完 成 的 。 在 卫 星 通 信 线 路 中 ， 常 把 通 从 发 信 地 球 站 到 卫 星 这一 段 称 为 上 行 线 路 ． 卫 星 到 收 信 地 球 站 这 一 从
段 称 为 下行 线 路 ， 者 合 起 来 就构 成 一 条 最 简 单 的 单 工 线 路 ， 两个 两 当 地 球 站 都 有 收 、 设 备 和 相 应 的信 道 终 端 时 ， 上 收 、 共 用 天 线 ， 发 加 发 便
卫星通信链路计算过程图文稿
卫星通信链路计算过程集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-卫星通信链路计算过程星通信载波的链路计算方法为，先分别计算上行和下行链路的载波功率与等效噪声温度比C/T或者载波与噪声功率比C/N、以及载波与干扰功率比C/I，再求出考虑干扰因素的系统载噪比C/(N+I)和载波的系统余量。
上下行C/T上行和下行C/T的计算公式分别为C/TU = EIRPE– LossU+ G/TSatC/TD = EIRPS– LossD+ G/TE/S式中的EIRPE 和EIRPS分别为载波的上行和下行EIRP，LossU和LossD分别为总的上行和下行传输衰耗，G/TSat 和G/TE/S分别为卫星转发器和地球站的接收系统品质因数。
上式中的数据均为对数形式。
C/N与C/T 的关系C/N与C/T的关系式为C/N = C/T – k – BWN = C/T + 228.6 – BWN式中的k为波兹曼常数，BWN为载波噪声带宽。
式中的数据均为对数形式。
C/I 与C/IM卫星通信载波需要考虑的干扰因素主要有，上行和下行反极化干扰C/I XP_U 和C/I XP_D 、以及上行和下行邻星干扰C/I AS_U 和C/I AS_D 。
此外，还需考虑转发器在多载波工作条件下的交调干扰 C/IM 。
C/N 与C/I 的合成由多项 C/N 和C/I 求取总的C/N 、C/I 、以及C/(N+I)的算式为 (C/N Total )-1= (C/N U )-1+ (C/N D )–1(C/I Total )-1 = (C/I XP_U )-1 + (C/I AS_U )–1 + (C/IM)-1 + (C/I XP_D )-1 + (C/I AS_D )-1(C/(N+I))-1 = (C/N Total )-1 + (C/I Total )–1 上述三个算式中的数据均为真数形式。
由多项C/N 和C/I 求取总的C/(N+I)的步骤也可为 (C/(N+I)U )-1 = (C/N U )-1 + (C/I XP_U )–1 + (C/I AS_U )–1(C/(N+I)D )-1 = (C/N D )-1 + (C/I XP_D )-1 + (C/I AS_D )-1 + (C/IM)-1 (C/(N+I))-1 = (C/(N+I)U )-1 + (C/(N+I)D )–1 上述两种不同计算步骤所得到的结果是相同的。
微纳卫星测控系统链路预算与仿真
微纳卫星测控系统链路预算与仿真1. 内容概述本文档旨在详细介绍微纳卫星测控系统链路预算与仿真的相关知识和技术。
随着微纳卫星技术的不断发展，其在通信、导航、遥感等领域的应用越来越广泛。
为了提高微纳卫星的性能和可靠性，对其测控系统的链路预算与仿真进行研究具有重要意义。
本文档首先介绍了微纳卫星测控系统的基本概念和组成，包括通信链路、控制链路、数据链路等。
然后详细阐述了链路预算的概念和方法，包括链路预算的计算步骤、参数设置、性能评估等。
本文对微纳卫星测控系统的链路预算与仿真进行了实例分析，通过具体的实验数据和仿真结果，验证了链路预算方法的有效性。
本文档还讨论了微纳卫星测控系统中的关键技术，如信道编码、多址接入、干扰抑制等，并提出了相应的解决方案。
本文对微纳卫星测控系统链路预算与仿真的未来发展趋势进行了展望，包括采用新型算法、优化设计方法、提高仿真精度等方面的研究。
1.1 研究背景与意义随着航天技术的迅速发展，微纳卫星作为一种低成本、高效率的航天器解决方案，已成为当今航天领域的研究热点。
微纳卫星具有体积小、质量轻、研制周期短等特点，广泛应用于科研实验、通信技术、地球观测等多个领域。
而微纳卫星测控系统作为保障微纳卫星正常运行的关键组成部分，其性能优劣直接影响到微纳卫星的任务执行效果。
在当前复杂的航天环境中，微纳卫星测控系统面临着诸多挑战，如通信链路不稳定、能源管理困难、控制精度要求高等。
为了解决这些问题，对微纳卫星测控系统的链路预算与仿真研究显得尤为重要。
通过对测控系统的链路进行全面预算，可以评估系统性能，预测潜在问题，并优化资源配置。
仿真技术的运用能够在不实际制造卫星的情况下模拟测控系统的运行情况，从而验证设计的合理性和可行性，降低研发风险。
深入研究微纳卫星测控系统的链路预算与仿真技术具有十分重要的意义。
这不仅有助于提升微纳卫星的整体性能，还能推动航天测控技术的进步，为未来的航天事业发展提供有力支撑。
1.2 国内外研究现状随着微纳卫星技术的飞速发展，微纳卫星测控系统及其链路预算在空间探索领域受到了越来越多的关注。
卫星链路计算公式
卫星链路计算公式
1.链路预算
链路预算是用于确定卫星链路的信号强度和传输损耗的公式。
它用于计算链路损耗、可用信号功率和接收信噪比等参数。
链路预算公式通常由以下几个部分组成：发射端天线增益、发射机功率、传输路线损耗、接收端天线增益、接收机灵敏度和链路容量等。
链路预算的目的是确定链路的可靠性和传输性能。
2.接收信噪比计算公式
接收信噪比是用于评估卫星链路接收端性能的指标。
接收信噪比计算公式通常由以下几个参数组成：信号功率、噪声功率和信道带宽。
接收信噪比公式可以用于确定链路的接收能力和系统的传输性能。
3.系统容量计算公式
系统容量是用于评估卫星通信系统吞吐量的指标。
系统容量计算公式通常由以下几个参数组成：带宽、调制方式、编码方式和误码率。
系统容量的计算公式可以用于确定链路的传输容量和系统的传输性能。
4.链路可靠性计算公式
链路可靠性是用于评估卫星链路稳定性和可靠性的指标。
链路可靠性计算公式通常由以下几个参数组成：链路错误率、链路间隔、链路失效概率和故障修复时间。
链路可靠性的计算公式可以用于确定链路的稳定性和系统的可靠性。
5.链路质量计算公式
链路质量是用于评估卫星链路传输质量的指标。
链路质量计算公式通常由以下几个参数组成：误码率、帧错误率、比特错误率和信号失真度。
链路质量的计算公式可以用于确定链路的传输质量和系统的性能。
需要注意的是，卫星链路计算公式的具体形式和参数可能会因具体的应用场景和卫星通信系统而有所不同。
因此，使用者在进行卫星链路计算时应根据具体情况选择适当的计算公式，并结合实际数据进行计算。
卫星通信信道链路参数计算与模拟
综合课程设计卫星通信信道链路参数计算与模拟：学号：一、课程设计容及基本参数1、 设计目的近年来互联网和移动通信飞速发展，使得网络终端用户数量不断扩大、新业务不断增加，这对通信技术的发展提出了新的挑战。
卫星通信系统以其全球覆盖性、固定的广播能力、按需灵活分配带宽以及支持移动终端等优点，逐渐成为一种向全球用户提供互联网络和移动通信网络服务的补充方案。
本学期我们学习了《微波与卫星通信技术》这门课程，对于卫星通信技术有了基本的了解。
本课程设计基于已学的的基本理论，对卫星通信信道链路参数进行计算和模拟，从而掌握卫星通信信道链路参数计算的基本方法，了解影响卫星通信信道性能的因素。
同时熟悉Matlab 编程仿真过程，利于今后的学习和研究。
2、 基本参数列表表1 根据学号得到的系统参数3、 涉及公式1） ITU 法计算雨衰值：),()(βαp p R L R K A =(dB) (1) 其中，p R 为降雨率，单位为mm/h ，β为仰角，可以通过以下经验公式获得 0779.041.1-⨯=f α (255.0≤≤f ) (2)42.251021.4f K ⨯⨯=- (549.0≤≤f ) (3)上式中频率f 的计算单位为GHz 。
雨衰距离：14766.03]sin )108.1232.0(1041.7[),(---⨯-+⨯=ββp pp R R R L (km) (4)2)ITU 法计算氧、水蒸气分子吸收损耗值：氧分子损耗率，对于57GHZ 以下的频段，可以按下式近似计算3230226.09 4.81[7.1910]100.227(57) 1.50f f f γ--=⨯++⋅⋅+-+(dB/km) (5) 对流层氧气的等效高度0h 和水蒸气的等效高度可分别按如下公式确定：06(57)h kmf GHz =<因此，对于氧分子的吸收损耗为： 002h R O γ= (dB) (6) 水蒸气分子损耗率与频率和水蒸气密度)/(3m g p w 有关，对于350GHz 以下频段，都可以用下式计算（dB/km)： 242223.610.68.9[0.050.0021]10(22.7)8.5(183.3)9.0(325.4)26.3w w w p f p f f f γ-=++++⋅⋅⋅-+-+-+ (7) 对流层水蒸气等效高度w h 可按如下公式确定： ]4)4.325(5.26)3.183(0.55)2.22(0.31[2220+-++-++-+=f f f h h w w (km) (350f GHz <) (8)其中，0w h 取2.1km 。
卫星通信链路计算过程
卫星通信链路计算过程卫星通信链路是指卫星与地面站之间的通信路径，主要用于传输语音、数据和视频等信息。
在设计卫星通信链路时，需要考虑到多种因素，包括传输距离、频率选择、传输速率、信道容量和信号质量等，并进行相应的计算和分析。
首先，为了计算卫星通信链路的传输距离，需要确定地面站到卫星的距离。
这一距离通常通过地面站和卫星之间的视距来估算。
视距的计算可以使用下述公式：视距=√(2Rh+H^2)其中，R为地球半径，H为卫星的轨道高度。
接下来，为了确定适当的频率选择，需要对卫星通信链路的频带进行计算。
频带的选择通常由频率规划规定。
在进行频带计算时，需要考虑传输的数据速率和卫星通信系统的要求。
一般来说，高速数据传输需要使用高频段，而低速数据传输可以使用低频段。
传输速率的计算是卫星通信链路设计的重要一环。
传输速率通常受到频带宽度和调制方式的限制。
传输速率的计算可以使用香农公式来估算：C=Blog2(1+SNR)其中，C为信道容量，B为频带宽度，SNR为信噪比。
信道容量是指在给定的频带宽度下，信号可以传输的最大速率。
在进行信道容量计算时，必须考虑到信噪比、调制方式以及频带宽度等因素。
常见的调制方式包括调幅调制（AM）、频移键控调制（FSK）和相移键控调制（PSK）等。
最后，信号质量的计算可以通过信号功率的计算来完成。
可通过对信号功率进行估计，以评估信号在传输过程中的衰减情况。
P=P0GtGr(λ/4πR)^2其中，P为接收信号的功率，P0为发射功率，Gt为发射天线增益，Gr为接收天线增益，λ为信号波长，R为传输距离。
通过上述计算过程，可以得到卫星通信链路的关键参数，从而确定适当的设备和调整相关参数。
这些计算和分析能够为卫星通信系统的设计、优化和运维提供重要的依据。
总结起来，卫星通信链路的计算过程包括传输距离的估算、频率选择和频带计算、传输速率的估算、信道容量的计算以及信号质量的估计。
这些计算过程是卫星通信链路设计中的重要一环，能够帮助优化卫星通信系统的性能和可靠性。
卫星通信链路计算过程
卫星通信链路计算过程 LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】卫星通信链路计算过程星通信载波的链路计算方法为，先分别计算上行和下行链路的载波功率与等效噪声温度比C/T或者载波与噪声功率比C/N、以及载波与干扰功率比C/I，再求出考虑干扰因素的系统载噪比C/(N+I)和载波的系统余量。
上下行C/T上行和下行C/T的计算公式分别为C/TU = EIRPE– LossU+ G/TSatC/TD = EIRPS– LossD+ G/TE/S式中的EIRPE 和EIRPS分别为载波的上行和下行EIRP，LossU和LossD分别为总的上行和下行传输衰耗，G/TSat 和G/TE/S分别为卫星转发器和地球站的接收系统品质因数。
上式中的数据均为对数形式。
C/N与C/T 的关系C/N与C/T的关系式为C/N = C/T – k – BWN = C/T + – BWN式中的k为波兹曼常数，BWN为载波噪声带宽。
式中的数据均为对数形式。
C/I与C/IM卫星通信载波需要考虑的干扰因素主要有，上行和下行反极化干扰C/IXP_U 和C/IXP_D、以及上行和下行邻星干扰C/IAS_U 和C/IAS_D。
此外，还需考虑转发器在多载波工作条件下的交调干扰 C/IM 。
C/N与C/I的合成由多项 C/N和C/I求取总的C/N、C/I、以及C/(N+I)的算式为(C/NTotal )-1 = (C/NU)-1 + (C/ND)–1(C/ITotal )-1 = (C/IXP_U)-1 + (C/IAS_U)–1 + (C/IM)-1 + (C/IXP_D)-1 + (C/IAS_D)-1(C/(N+I))-1 = (C/NTotal )-1 + (C/ITotal)–1上述三个算式中的数据均为真数形式。
由多项C/N和C/I求取总的C/(N+I)的步骤也可为(C/(N+I)U )-1 = (C/NU)-1 + (C/IXP_U)–1 + (C/IAS_U)–1(C/(N+I)D )-1 = (C/ND)-1 + (C/IXP_D)-1 + (C/IAS_D)-1 + (C/IM)-1(C/(N+I))-1 = (C/(N+I)U )-1 + (C/(N+I)D)–1上述两种不同计算步骤所得到的结果是相同的。
卫星通信中的信道建模与仿真分析研究
卫星通信中的信道建模与仿真分析研究卫星通信已经成为现代通信系统中不可或缺的一部分。
信道建模和仿真分析是卫星通信研究中的重要内容。
本文将围绕着信道建模和仿真分析展开讨论，探究卫星通信中的这些重要概念。
一、卫星通信简介卫星通信是通过卫星传输信息的一种通信方式，以其可行性、高性能、广覆盖、易实现等优势，被广泛应用于各个领域。
目前，在通信、广播、导航、气象等方面都有着广泛的应用。
卫星通信主要由三部分组成。
1、地面站：是通信系统的控制中心，接收并发射信号。
地面站可以是固定的或移动的。
2、卫星：是卫星通信系统的核心部分，负责接收来自地面站的信号并将其转发到其他地面站。
卫星是在地球轨道上运行的，通常需要定期维护和更新。
3、用户终端：用户终端是接收和发送信息的设备，可以是电视、手机、计算机等。
二、信道建模在卫星通信中，信道建模是研究信号在通信过程中传输的特性和特征的方法。
信道建模可以帮助我们了解信道的特点以及对信号产生的影响。
基于对信道的研究，我们可以更好地设计和优化通信系统。
卫星通信的信道建模主要分为三类：地球 - 卫星信道建模、卫星 - 地球信道建模、卫星 - 卫星信道建模。
1、地球 - 卫星信道建模地球 - 卫星信道建模是指信号从地球站发送到卫星时的传输特性。
这种信道建模需要结合地面天线、卫星通信信道、卫星质量因数等因素进行研究。
根据信道的特性，我们可以对信号进行优化和调整，以提高通信质量。
2、卫星 - 地球信道建模卫星- 地球信道建模是指信号从卫星发送到地面时的传输特性。
这种信道建模需要考虑一些因素，如卫星的位置、天气、地形等，进而分析和优化信号。
3、卫星 - 卫星信道建模卫星- 卫星信道建模是指卫星之间的信道建模。
在这种情况下，考虑卫星间的距离、接收和发送频率等因素。
卫星 - 卫星通信通常用于卫星组网，以实现更好的通信性能。
三、仿真分析仿真分析是卫星通信系统设计和调试的重要工具。
通过仿真分析，我们可以预测和模拟通信系统的运行情况，调整信号参数，提高通信质量。
卫星链路预算 带公式计算
46.00 0.30 44.56 -121.74 29.54 -159.10
26.54 21.56 0.30 -155.33 -149.49 -152.49 -143.36
-161.59 13.90 -228.60 53.11 5.57 8.33
参数 122.0 54.00 48.1 -92.20
7.2 3.0 6.0 14300.000 12600.000
1.00 长沙 113.00 28.20 36764.39 161.47 55.62 60 41.29 0.50 1.00 6.21
4.50 重庆 116.40 39.90 37522.31 171.31 43.48 65 53.60 20.00 33.60
一、卫星参数 1. 轨道位置 (deg.E) 2. 转发器带宽 (MHz) 3. EIRP (dBw) 4. 相应衰减下SFD (dBw/m2) 5. G/T (dB/k) 6. 转发器输出回退OBO (dB) 7.z) 9. 下行频率 (MHz)
二、地面站参数 1. 发信站参数
1）天线口径 (m) 2）城市 3）经度 (deg.E) 4）纬度 (deg.N) 5）至卫星距离 (km) 6）天线方位 (deg) 7）天线仰角 (deg) 8）天线效率 (%) 9）天线增益 (dB) 10）馈源损耗 (dB) 11）功放至馈源插入损耗 (dB) 12）功放预算输出功率 (dBW) 2. 收信站参数 1）天线口径 (m) 2）城市 3）经度 (deg.E) 4）纬度 (deg.N) 5）至卫星距离 (km) 6）天线方位 (deg) 7）天线仰角 (deg) 8）天线效率 (%) 9）天线增益 (dB) 10）接收系统噪声温度 (dBk) 11）天线增益与等效噪声温度之比 (dB/k) 三、空间损耗 1. 上行雨衰 (dB) 2. 下行雨衰 (dB) 3. 上行自由空间损耗 (dB) 4. 下行自由空间损耗 (dB) 四、 载波参数 1. 调制方式 2. 载波信息速率 (kbps) 3. RS编码 4. 前向纠错码率 5. 载波符号速率(ksps) 6. 载波噪声带宽 (khz) 7. 载波分配带宽(khz) 8. 门限 Eb/N0 (dB)
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综合课程设计
卫星通信信道链路参数计算与模拟
姓名:
学号:
一、课程设计内容及基本参数
1、设计目的
近年来互联网与移动通信飞速发展,使得网络终端用户数量不断扩大、新业务不断增加,这对通信技术的发展提出了新的挑战。
卫星通信系统以其全球覆盖性、固定的广播能力、按需灵活分配带宽以及支持移动终端等优点,逐渐成为一种向全球用户提供互联网络与移动通信网络服务的补充方案。
本学期我们学习了《微波与卫星通信技术》这门课程,对于卫星通信技术有了基本的了解。
本课程设计基于已学的的基本理论,对卫星通信信道链路参数进行计算与模拟,从而掌握卫星通信信道链路参数计算的基本方法,了解影响卫星通信信道性能的因素。
同时熟悉Matlab编程仿真过程,利于今后的学习与研究。
2、
表1 根据学号得到的系统参数
3、 涉及公式
1) ITU 法计算雨衰值:
),()(βα
p p R L R K A =(dB) (1) 其中,p R 为降雨率,单位为mm/h ,β为仰角,可以通过以下经验公式获得 0779.041.1-⨯=f α (255.0≤≤f ) (2)
42
.251021.4f K ⨯⨯=- (549.0≤≤f ) (3)
上式中频率f 的计算单位为GHz 。
雨衰距离:
14766.03]sin )108.1232.0(1041.7[),(---⨯-+⨯=ββp p p R R R L (km) (4)
2)ITU 法计算氧、水蒸气分子吸收损耗值:
氧分子损耗率,对于57GHZ 以下的频段,可以按下式近似计算
3230226.09 4.81[7.1910]100.227(57) 1.50
f f f γ--=⨯++⋅⋅+-+(dB/km) (5) 对流层氧气的等效高度0h 与水蒸气的等效高度可分别按如下公式确定:
06(57)h km
f GHz =<
因此,对于氧分子的吸收损耗为: 002h R O γ= (dB) (6) 水蒸气分子损耗率与频率与水蒸气密度
)/(3m g p w 有关,对于350GHz 以下频段,都可以用下式计算(dB/km): 242223.610.68.9[0.050.0021]10(22.7)8.5(183.3)9.0(325.4)26.3
w w w p f p f f f γ-=++++⋅⋅⋅-+-+-+ (7) 对流层水蒸气等效高度w h 可按如下公式确定: ]4
)4.325(5.26)3.183(0.55)2.22(0.31[2220+-++-++-+=f f f h h w w (km) (350f GHz <) (8)
其中,0w h 取2、1km 。
同样,对于水蒸气分子的吸收损耗为:
w w O H h R γ=2 (dB) (9)
3)给出经纬度,计算卫星于地面距离及仰角β;
同步卫星的经度s θ,地心角θ定义为从地心点瞧卫星与卫星终端之间的夹角,卫星终端所在地的经度与纬度(L L φθ,),卫星距地球中心的距离近似为42164.2r km =,地球
的平均赤道半径为6378.155e R km =。
)cos(cos cos S L L θθφθ-= (10)
θcos 222r R r R d e e -+= (11)
如图1所示,A 为卫星,B 为地心,C 为地球站,仰角为地球站与卫星连线与水平面之间的夹角,利用余弦定理可得地心角与仰角之间关系:
222cos 2e d r R rd
ϕ+-= (12) 90βϕθ=-- (13)
4）路径损耗
f d L s l
g 20lg 204.92++= (dB) (14) 其中,d 的单位为km, f 的单位为GHz,公式中符号取10lg[*],下面的公式中都取对数计算。
5)品质因素
2200
[][][][][][][][][]b s b O H O E Q L L k R A R R EIRP N =+++++++- (dB/K) (15) 其中,k 为玻尔兹曼常数,0L 为其她损耗。
6)天线的增益
[][]G Q T =+ (dB) (16) 其中T 为接收天线的等效噪声温度。
7)天线的口径
D λπ
=
(17) 其中,λ为电磁波传输的波长,η为天线效率。
二、 计算部分
1、 计算卫星到地面站的距离
)cos(cos cos S L L θθφθ-= 带入数值后可得
cos 0.964
15.5θθ==︒ θcos 222r R r R d e e -+= 因42164.2r km =且6378.155e R km =
故36058.61d km = (1)
2、 计算地面站对准卫星时的仰角
222cos
2e d r R rd
ϕ+-=, 90βϕθ=-- 2.771.8ϕβ=︒=︒ (2)
3、 计算下行链路的路径损耗
2f GHz = []92.420lg 20lg 189.55s L d f dB =++= (3)
4、 计算下行链路的降雨、氧气与水蒸气的吸收损耗
由经验公式求得0779.041.1-⨯=f α 1.3359=,42.251021.4f K ⨯⨯=-42.25310-=⨯ 已知12/p R mm h =,可得(,) 3.73p L R km β=
得到雨衰值),()(βα
p p R L R K A =0.0232dB = (4) 氧分子吸收损耗值计算
-30 5.79810γ=⨯
002h R O γ=0.0348dB = (5) 水分子吸收损耗值计算
64.72510w γ-=⨯ 2.1158w h =
w w O H h R γ=269.98610dB -=⨯ (6)
5、 利用QPSK BER-Eb/N 0计算公式计算,若需要达到10^(-5)误比特
率(Eb/N 0=10dB ),需要地球站品质因数为多少
2(1)/(log )s s b B R R R M α=+= QPSK 调制,M=4
故可得R b =66、67MHz,[R b ]=78、239dB , 又知[k]=-228、6dB 2200
[][][][][][][][][]24.75b s b O H O E Q L L k R A R R EIRP dB N =+++++++-=- (7) 6、 若地球站的接收天线等效噪声温度为20K,则接收地球站的增益
为多少？若地球站为定向抛物面天线,天线效率为0、7,则天线口径为多大
[][]G Q T =+ G D ληπ
=⨯ 0.06690.0148G D m == (8) 三、 绘图部分
1、 绘制在给定降雨量(10mm/h,30mm/h,100mm/h)的情况下,降雨
衰减同仰角(0-90)的关系图
图2 给定降雨量时降雨衰减同仰角关系
2、绘制在给定仰角(15,45,90)的情况下,降雨衰减同降雨量
(0-120mm/h)的关系图
图3 给定仰角时降雨衰减同降雨量的关系
3、绘制在给定水蒸气密度(0、2g/m^3,0、3g/m^3,0、26/m^3)的情
况下,水蒸气吸收衰减同传输频率(0-15GHz)的关系图图4 给定水蒸气密度时水蒸气吸收衰减同传输频率的关系。