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卫星链路中C/N值的计算
2011-12-09 15:48:33  作者:wxtwt9514  来源:数码人家  浏览次数:379  文字大小:【】【】【

一、我们接收站所在位置接收中星九的方位角、仰角

    我站所在地点的径纬度  北纬 40°03′40.05°)、东径116°16′116.27°

 

 

     直播星中星九号定点于92.2°E

上式中地球站径度φ′=116.27° 纬度θ=40.05° 卫星星下点径度φ=92.2°r是地球的半径r=6378KmR是卫星同步轨道的半径 R=42218Km代入数值得到

                   方位角   A=35.08°(南偏西)

                   仰角     E=37.48°

二、我站到中星九的距离

   星站距离公式:


d=√63782+422182-2×6378×42218×cos(92.2-116.27)cos40.05=38034(Km)

 

三、自由空间损耗

   自由空间损失又叫扩散损失。在自由空间有一发射天线发射功率为PT,经自由空间传播到接收端时,由于能量分布空间加大,因而通过单位面积上的能量要减少,所以接收点接收到的功率将减少为Pc’,发射功率和接收功率之比就是自由空间传输损失,用Lf表示,即:

式中d是接收点与发射点之间的距离,以米为单位,λ是电波波长,以米单位。
dB表示时:

那么中星九号卫星到我们地球站的自由空间损耗计算如下

上式中:λ=c/f   f:载波频率=11750MHz  c:光速 300000 km/s  d:星站距离38034×103m

       Ku波段的波长 λ=300000×103/11750×106=0.0255 m

  将上边数据代入

      Lf(dB)=20104π×38034×103/0.0255=205.45dB

 

其它损耗:大气损耗       L1=0.5dB

          指向误差损耗   L2=0.5dB

          卫星非线性损耗 L3=0.5dB

           其它可能性损耗L4=0.5dB

考虑到天气好时,上边四项对自由相比较可以不记,这样总的空间损耗为Ls=Lf+L1+L2+L3+L4=205.45dB

 四、有效全向辐射功率EIRP

    实际上往往采用定向发射天线,使发射机发射功率集中在特定的方向,在这个特定的方向上能量大大增强。假设特定方向上的能量比无方向性天线增强了GT倍,在这方向上相当于发射功率扩大了GT倍,发射机输出功率和GT的乘积就是有效全向辐射功率,用EIRP表示:

GT就是发射天线的增益,单位是倍。
      
如果EIRPPTGT都用dB表示,即:
       (EIRP)dB = (PT)dB + (GT)dB     (dBw)
       (EIRP)dB
一般用分贝瓦表示,记作dBw,以1瓦为0dBw;也可用分贝毫瓦表示,记作dBm,以1毫瓦为0dBm;它们之间相差30dB。直播星中星九号在北京的EIRP值为:53.1dBw

五、噪声温度

    热噪声功率概念:导体中的电子不断作不规则的热运动,温度越高,这种运动就越强烈,由其产生的噪声也越强。热噪声功率为:


   
式中K为波尔兹曼常数,大小为1.38×10-23焦耳/°KT为绝对温度,-273°C为绝对温度的0°KB为频带宽度。因为热噪声功率与温度有关,所以我们常用等效噪声温度来表示噪声的大小。

六、噪声系数和等效噪声温度

   现在有很多高频头给出的是噪声系数F单位是db,那么噪声系数和噪声温度TLNB的换算公式是: TLNB=(10F/10-1)T0 ,T0是常温下的绝对温度2900K

   我手上有二个高频头,一个标的是噪声温度≤75K,另外一个是标的噪声系数≤1dB,将后者的换算成噪声温度TLNB  式中 F=1TLNB=(101/10-1)×290=75°K

等效噪温度 T=Ta+T0×(L-1)+LTLNB,我们接收卫星电视的接收系统中高频头直接装在天线的馈源上,高频头前面没有馈线,馈线损失等于1。上式又可以变成:T=Ta+TLNB

七、载噪比的计算

                  C/N=EIRP×GR/(Ls×K×B×T)

  以分贝表示     C/N=EIRP+ GR-LS-K-B-T

                  Ls=205.45dB,

                  EIRP=53.1dBw

                  K=-228.6dB,

                  B=101054×106=77.32 dB

 45cm偏馈天线的天线噪声温度    Ta=54°K

                               天线放大倍数GR=34dB,

                               高频头TLNB=75°K

                          TdB=1010(54+75)= 21.1dB

          代入上式 C/N=11.83dB

 

八、地面站的G/T

     分析卫星下行传输方程C/N,可看出对某一地区的接收站来讲EIRPLsKB都是确定的,是不能改变的,只有GR[Ta+To(L-1)+L. TLNB]是可以选择的,GR[Ta+To(L-1)+L. TLNB]越大,载噪比越好。我们把GR[Ta+To(L-1)+L. TLNB]称作接收站的品质因素,用GT来表示。我们为提高接收性能,在选用的天线时,天线的噪声温度要尽可能底,天线放大倍数要尽可能是大、高频头的噪声温度也要尽可能底。

 

九、C/NEb/n0的关系

     当以数字方式转发时,以[Eb/N0]来表示,[Eb/No]是单位比特的平均信号能量(即传送一个比特的信息所需要的载波功率)与噪声的单边功率谱密度(每赫兹带宽的噪声功率)之比。[Eb/N0]与[C/T]的关系:

Eb/N0]=[C/T]-[RI]-[K

    这里需要注意的是,RI为信道编码之前的信息净荷速率,也就是数字电视前端复用器输出信号的速率,而非经过信道编码后的数码流的速率。

    Eb/N0]与[C/N]之间有如下关系:

    C/N]=(EbN0) ×Rb/B)其中Rb/B是频谱效率,

     B=(1+α)×RS   α是滚降系数,在卫星系统中取0.35RS是符号率

     Rb=RS×log2(M)  Rb是总码率

     所以有 Rb/B= log2(M)/1.35    

   一般来说卫星信号的调制方式都是QPSK,所以Rb/B=1.48  有:

    C/N]=(EbN0)+10lg1.48=EbN0+1.7  

     对于我们所接收的(EbN0=11.83-1.7=10.13dB

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