卫星地球站传输链路计算

卫星地球站传输链路计算 卫星地球站传输链路计算 第27卷第12期 2011年6月 甘肃科技 GansuScienceandTechnology If.27?0.12 Jun.2011 卫星地球站传输链路计算 杨晓霞 (甘肃省广播电影电视局,甘肃兰州730000) 摘要:利用卫星转发广播电视信号,转发的质量如何,接收站的设备如何配置,都需 要涉及传输链路的计算,它是 设计地球站或接收站时进行的信号传输质量和各种技术参数的定量分析计算.以 甘肃地球站为例,对卫星租用带 宽,上行功率,天线接收系统等的计算作了全面的阐述. 关键词:卫星;广播电视;传输链路;计算? 中图分类号:TN943.6 卫星传输是广播电视节目主要传输手段之一, 利用卫星进行广播电视信号的转发,要涉及传输链 路的计算问题.卫星链路计算的目的和作用,简单 的讲就是帮助新用户经济合理地选配收发站的硬件 配置,协助老用户确认改变线路的可行性,给出合理 性建议. 1卫星链路计算的任务 卫星链路计算的任务主要是根据传输系统功能 和要求,并通过计算信息速率,字符率求出基带信号 占用带宽,确定向卫星公司租用转发器的使用带宽; 通过转发器及地球站的参数,计算地球站能得到的 载噪比以及相应的发射EIRP;通过转发器及接收机 的基本参数,确定地球站的天线尺寸,发射功率等. 一 般链路计算中主要是对地球站天线尺寸,发射功 放,占用的卫星功率及链路可用度进行优化设计. 2链路计算相关参数 2.1天线增益 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一 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: G= 式中:A——天线的口面面积; A——工作波长,m; 叼——天线效率. 2.2自由空间传输损耗 卫星通信的一个显着特点是电磁波传输的距离 非常远.电磁波在传播过程中受到极大的衰减,传 输损耗非常大.当采用C波段传输,上下行频率分 别是6GHz及4GHz时,自由空间的传输损耗约分别 为200dB及196.5dB.通信距离方程 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示电波在自 由空间以球面波的形式传播,电磁能量扩散在球面 上,而接收点只能接收到其中-/J,部分,Lf就是此 含义.对于C波段来说: = 101g(10lg() =199.1dB 2.3全向辐射功率 卫星传输中用有效全向辐射功率EIRP来代表 地球站或卫星发射系统的发射能力.EIRP是天线 所发射的功率Pt与该天线增益的乘积: EIRP=Pt×Gt 它表明了定向天线在最大辐射方向实际所辐射 的功率,它比全向天线辐射时在该方向大了Gt倍. 2.4损耗 电磁波在空间传输时除自由空间损耗外,还有 其他损耗.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. 3计算 详细的链路设计主要根据卫星地球站计划租用 卫星的参数,节目传送方式和系统要求,并依据发射 点和落地点的相关参数进行的.下面是以甘肃卫星 地球站为例进行链路的相关计算. 第l2期杨晓霞:卫星地球站传输链路计算73 3.1计算参数 以中星6B卫星$10转发器为例,卫星轨道位 置为东经115.5度,上行频率6135MHz,下行频率 3910MHz,转发器带宽36MHz.卫星等效全向辐射 功率EIRPs为36,44.5dBW,在兰州约为41dBW, 饱和功率通量密度SFD为一70到一95dBw/m,卫 星接收天线增益和噪声温度比G/T=一5dB/K. 发射点有关参数.甘肃卫星地球站为例,发射 点地址为东经103.75.,北纬36.O7..使用卫星转发 器为C波段.天线口径为9M,其天线增益为 53.1dB.GENIV功率放大器功率P为3kW,其输出 饱和功率为64dBW,对于QPSK调制信号传输,要求 功放工作在线性区,至少需要回退1—2dB.高功放 输出波导开关及馈线系统损耗约2dBo 接收端有关参数.接收端地点以兰州为例,天 线口径选用1.8M,2M二种. 3.2基带信号 根据系统功能和要求,并通过计算信息速率,字 符率求出基带信号占用带宽,以向卫星公司租用转 发器的使用带宽. 3.2.1信息速率 一 路视频5Mbps,一路立体声电视伴音 0.256Mbps,三路立体声广播3X0.256= 0.768Mbps,一路图文电视0.338Mbps,一路低速业 务数据通道0.0192Mbps,一路高速数据1.5Mbps. 总信息速5+0.256+0.768+0.0.338+0.01922+ 1.5=7.88Mbps.取开销为总信息速率的2%,则 有效传输比特率为7.88×(1+O.O2)=8.03Mbps. 3.2.2传输速率 因前向纠错率FEC为3/4,RS纠错编码为 (188,204),故有传输速率为R=8.03X4/3X204/ 188=11.6Mbps. 3.2.3字符率 QPSK调制时,有11.6/2;5.8Mbps. 3.2.4占用带宽B 当滚降系数取0.35时,载波带宽为5.8×(1+ 0.35)=7.83MHz,加0.16MHz保护带宽后,则占用 带宽B=7.83+0.16=8MHz. 可见,根据计算结果,租用转发器带宽至少要 8MHz.? 3.3卫星下行EIRPs的计算 卫星公司提供的技术资料表明;转发器用SCPC 方式多载波时,为减少失真,则转发器的总输出功率 回退(OPBP)需3dB,甘肃卫视占用带宽8而言,输 出功率还需回退101g(36/8)dB,故卫星下行等效 全向辐射功率即:EIRPs=41一[3+101g(36/8)]= 41—9.5=31.5(dBW). 3.4卫星上行EIRPo的计算 由于上行EIRPe与上行频率和传播损耗有关, 因此,必须首先求出自由空间电波的传播损耗Lf上 = 201g(4,rrd/入),?又与卫星到发射点的距离d 有关,d=6378/44.7—13.22c0s考cos'P=6378/44.7 — 13.22cos36.07co~(115.5—103.75)=3738Okm. 式中:考是发射点纬度;'P是发射点与卫星经度 差.知道了后,就可方便地求出Lf=20lg(4×3.14 X37380X10X6.135/3)=199.65(dB);另考虑到 上行大气吸收和雨衰的原因,取0.5dB左右,则上 行链路总损耗为Lu=200.15dB,因此,S10B转发器 推至饱和所需上行EIRPes可根据公式求得: EIRPes=SFD—lOl11l/+[U]+[L8] 即:EIRPes=一87—37.2+200.15+0.7= 76.65(dBW),卫星公司提供的技术资料,转发器用 于SCPC方式多载波传送时,为减少失真,转发器输 入回退需要6dB,则:EIRPe=EIRPes—IPBO= 76.65—6=70.65(dBW). 3.5高功放输出功率 要求高功放输出功率,首先要求得天线发射端 口功率P天,因为P天=EIRPe一[G]=70.65— 53.1=17.55(dBW),考虑到高功放到天线的馈线 损耗约为2.4dB,因此,高功放输出功率应为 19.95dBW.因功放最大输出设定为60dBm,即3O dBW,那么上行功率储备P备=30—19.95=10.05 dBW. 3.6下行接收计算 3.6.1接收天线增益, 取2M.,1.8M天线的效率均为O.65,下行频率 3910MHZ,则根据天线增益计算公式 G=201g~rd/k+101g~ 得2M天线增益G2=201g(3.14×2/0.0767) +101go.65=201g81.8+101gO.65=20X1.9l一 1.87=36.33(dB) 1.8M天线增益G1.8=20lg(3.14'X1.8/ 0.0767)+1OlgO.65=201g73.68+(一1.87)=20 ×1.87一1.87=35.53(dB) 3.6.2卫星接收机的输入电平 卫星接收机的输入电平应该在接收机规定的范 围之内,若输入信号过强则在接收机内部产生较大 的失真.(下转第52页) 52甘肃科技第27卷 (1)与文献[9]解释一样,棒状GaOOH的形成 分成两个过程.首先是纳米颗粒的形成,接着为晶 核沿着EOO1]方向自组装形成棒状. (2)晶格常数b是a的两倍,对角线长度比为 2:1的规则的菱形截面是通过晶面均匀形核长大机 制形成的.{l1O}晶面族中的四个等效晶面(1l0), (1—10),(一110)以及(一1—10)分别沿着 [-410],[-4—10],[410]和E4—10]方向长 大形成正交GaOOH,形成过程如图4所示. X 气/I4lo1. HtoP\, ,J L一 r,一一1 \ht.. 图4(a)正交晶系GaOOH的晶体结构 (b)GaOOH菱形截面的生长方向 (3)晶核形成过程中,大部分晶核均匀分散于 液体中,最后长大成分散的菱形截面棒状GaOOH; 同时,局部少数多个晶核可能发生团聚,最后各个晶 核独自长大形成了交叉菱形截面棒状GaOOH. 3结论 用简单沉淀法成功制备了正交晶系GaOOH菱 形截面棒状粉体.GaOOH粉体表现为分散性较好 的短棒状,长度分布在2,4,绝大多数粉体的长 径比为4左右,且菱形截面是由{110}晶面族的四 个等效晶面(110),(1一l0),(一ll0)以及(一l 一 1O)分别沿着[一410],[一4_10],[410]和 [4—10]晶体学方向均匀长大而成. (上接第73页) 而输入信号过弱,接收机内部噪声的影响就会很严 重.目前市场上的数字卫星接收机输入电平范围的 典型数值是一60,一30dBm. 卫星接收机输入功率电平Pi=EIRP—L0+Gr +GLNB—Lcable—Ls,其中为IJD自由空间损耗,Gr 为接收天线增益,GLNB高频头增益,Leable为电缆 损耗,Ls为功分器损耗.若使用2M天线接收甘肃 卫视,高频头的增益为60,第一中频电缆长50M. 采用SYKY一75—9—7型电缆,采用十二路无源功 分,则接收机的输入功率电平Pi=41—195.7+36.3 参考文献: [1]"uXH,QiuGZ,ZhaoY,et.Galliumoxidenanorods bytheconversionofgalliumo】dehydroxidenanorods [J].JAlloysCompd,2007,439:275—8. [2]OgitaM,g0K,NakanishiY,eta1.Ga203thinfilmfor oxygensensorathishtemperature[J].ApplSurfSci, 2001,175:721—5. 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