TES电话地球站交叉极化干扰分析

TES电话地球站交叉极化干扰分析 Journal of Yunnan Un iversity Ξ TES 电话地球站交叉极化干扰分析 1 1 2 杨明华, 杨 惠, 王六龄 ()1 . 云南大学 信息与电子科学系 ,云南 昆明 650091 ;云南师范大学 物理系 ,云南 昆明 650092 摘要 :对云南 T ES 电话地球站交叉极化干扰的产生及影响进行了测试分析 ,得出卫星链路中交叉极化干 扰对载噪比的影响程度的分析计算法 . 并应用于实际系统中 . 关键词 :卫星通信 ;地球站 ;交叉极化 ;干扰 () 中图分类号 : TN 927 . 2文献标识码 :A文章编号 :0258 - 7971 199905 - 0386 - 03 为了充分利用卫星的频率资源 ,卫星通信系统波产生相互之间的干扰 ,即交叉极化干扰 . 交叉极 化干扰还会带来相应的同信道之间的干扰.常采用频率复用技术. 极化隔离是频率复用技术之 现假设干扰站是所研究的 V SA T 网络的一部 一 ,既指向同一区域并且同频带的 2 个波束用正交 分 ,因频分复用的关系 ,同一天线的收发完全靠天 极化方法隔离. 这一技术在 V SA T 系统中得到广 线的极化来完成 , 相应的 V SA T 网络工作要求使泛的应用. 我们在对使用该技术的部分云南 T ES 用 2 个不同极化的转发器 ,每个转发器适用于一组 电话地球站的测试分析中发现 ,交叉极化产生的干 具有相同极化的载波. 这对 V SA T 网络来说是不 扰 ,对卫星通信质量的影响是严重的. 必须对其影 经济的 , 因 此 在 某 一 波 束 覆 盖 区 内 的 所 有 V SA T 响程度进行分析计算 ,以找出相应的解决措施 ,来 站和中心站都以相同的极化方式工作 . 交叉极化干 保证卫星链路所要求的载噪比. 本文主要研究了 V SA T 系统交叉极化干扰的产生及对卫星链路载 扰发生于使用相同卫星系统的其他网络的地球站 噪比的影响程度. 所获得的分析计算法 ,在实际系 所发射的载波和所研究的 V SA T 网络工作在相同 统中得到应用 . 频段 ,极化方向相互正交的场合 . 这些地球站可以 设置在相同波束内 ,且它们的载波用交叉极化卫星 1 VSAT 系统的交叉极化干扰 我省 V SA T 系统中的 T ES 地球站 ,采用频分 ( ) 多址 SCPC的复用方式. 通过对地球站工作情况 (的测试 ,可看到网络工作存在固有特点 , 如地球站 ) 地理位置偏僻 、环境恶劣 、地面通信不健全等; 所 用天线性能不理想 ,极化隔离不好 ; 恶劣的风沙雨 雪工作环境 ;生产维护工作不全面等 ,使得天线对 星指向不准 ;传输媒质在散射或反射主极化波的同 时 ,还产生了交叉极化的散射波 . 这样我们就不得 不考虑由于极化原因所造成的干扰了 . T ES 系统工作于通信卫星的同一波束覆盖区 内 ,若极化隔离不好 ,频分复用使得不同极化的载 图 1 VSAT 网络的频率复用示意图 Fig. 1 The f requency reuse of V SA T systems Ξ 收稿日期 :1999 - 06 - 16 ( ) 基金项目 :云南省自然科学基金资助项目 1999 F0014 M. ( ) 作者简介 :杨明华 1953, ,女 ,蒙古族 ,云南人 ,副教授 ,主要从事无线通讯方面的研究. 387 第 5 期杨明华等 : T ES 电话地球站交叉极化干扰分析 转发器来传送 .条工作链路 , 称为正交极化的“频率复用”. V SA T 系统的天线是双极化工作的天线 ,考虑到雨滴对电 2 交叉极化有关参数(波的影响及天线固有的不足之处和由传输媒介 大 ) 气层 、雨雪天气 、使用卫星链路的情况等2 . 1 交叉极化隔离度 用于发射或接收给定极化电波的去 波的天线不能发射或接收其正交极化波. 这允许在 极化. 这些效应引起 2 条链路的相互干扰情况如图 相同的 2 个位置之间 、在相同的频率上同时建立 2 2 所示. 图 2 正交极化链路的相互干扰示意图图 3 卫星链路交叉极化干扰示意图 Fig. 3 The cross - polarizatio n interference of satellite Fig. 2 The mut ual interference of cross2polarizatio n link co mmunicatio n link ( ) 假定 a 和 b 是 2 个幅度相等的同时发射的线X PI 方法来调节干扰电平. 图 3 给出了在卫星链极化波 , a和 b是接收到的相同极化波的幅度 , a c c x 路发送和接收端一个极化波的能量是如何污染相 和 b是接收到的正交极化波的幅度. 交叉极化隔 x 互正交的另一个分量的. 离度为一个波束在其最大辐射方向上的功率与干 在同一频率上发射的载波 , 一个是 x 方向上的扰波束旁瓣在此方向上的功率分量之比 极化波 , 一个是 y 方向上的极化波. P和 P是各自 x y X PI = a/ b, 或 X PI = b/ a cx cx的发射功率. 由于交叉极化隔离的不理想 , 相同极 ( ) 〔X PI〕= 10 lg a/ b,cx ( 化的 Q 由发射天线产生的 x 极化方向的交叉极 x ) 化干扰功率分量与 P一起被发射. 接收天线接 x ( )1 ( )或〔X PI 〕= 10 lg b/ a 收的有用载波是 C, C中加进了 Q 的干扰成分 cx x x x I . 正常极化时 , 它接收了 C和由于交叉极化隔离 x y ( ) 2 . 2 交叉极化分辨率 当发射一种极化波时 的不完善由 P产生的 J , J 与 I 相加 , 这样 , 总干 y x x x 电波通过雨滴不仅损耗能量 , 产生吸收噪声 , 并且扰功率为 I + J . 在 y 分量上也可能出现类似情 x x 产生交叉极化分量. 交叉极化分辨率度量了极化的况 . b/ b纯度. 为 : X PD = a/ a ; X PD = cx cx在卫星通信中 , 常用载波噪声功率比 C/ N 衡 O ( ) 〔X PD 〕= 10 lg a/ a ;量通信链路的质量 , 在线路设计中 , 将交叉极化分 c x ( )2 ( ) 〔X PD 〕= 10 lg b/ b, cx 量的功率作为噪声功率 . 由图 3 可见 , 载波与干扰 功率比为 : 数值和有关变量的值随天线视轴方向的变化而变 ) ) ( ( C/ I + J ; C/ I + J 经过系列运算可x x x y y y ( )化 . 因此 , 在规定极化时 , 天线用标称极化 共极化得到适用于载波与干扰功率比的 表达式 ( ) 辐射方向图和正交极化 交叉极化辐射方向图来 表征. 交叉极化鉴别通常在天线轴上为最大值 , 而 不在视轴上的其他方向上就下降. 使用 2 个正交极 化波的双极化通信系统中 , 要求〔X PD〕不小于 20 dB . CP xy- X PI / 10 TX10 = + ( )I + J P x x x 3 交叉极化干扰的产生- 1 C y- X PI 10 / RX ( )3 10 通过 地 球 站 和 卫 星 天 线 的 交 叉 极 化 隔 离 度 C x () 388 云南大学学报 自然科学版第 21 卷 CP 的通话质量和接通率产生的影响是严重的 ,此时 ,y x- X PI / 10 TX 10 = + ( )I + J P y y y 载波与交叉极化功率比 1 - - 2 . 6 - 2 . 6 - 1 C ( C/ N = 10 + 10) = 199 . 05 x- X PI 10 / i RX ( )10 4 C y( )〔C/ N 〕= 10 lg199 . 05 = 22 . 99 dB 8 i 由上 2 式可得出相应的极化隔离表达式 目前 ,我省 T ES 系统中 ,多数地球站的天线极 PP xy化隔离度均低于 30 dB ,这严重影响了通话质量和 ( )= 10 lg X PI = 10 lg5 t x Q Q y x 接通率. 要改善站与站之间的通话质量 ,提高通话 CC xy( )X PI = 10 lg = 10 lg 6 r x 链路的接通率 ,应重视对地球站天馈系统的安装调 I I y x 整和维护工作 ,定期进行设备检测 ,保证天线的对 4 交叉极化干扰对 TES 地球站通信质量星指向精度及极化精度. 对各站的发射功率也应进 的影响行监测 ,以控制在允许的范围内. 当然 ,对任何通信网络来说 ,干扰的产生是多 云南省 T ES 地球站同处于亚太一号通信卫星 种多样的 ,这里不再赘述 ,只对交叉极化干扰略作 的一个波束范围内 ,各站间的发射功率不同 ,如果 分析 ,以供参考. T ES 站的极化调整不好 , 将会造成各个通信信道 单元之间交叉极化干扰 ,严重影响通话质量. 在 T ES 通信系统中 , 对通信天线的极化隔离 [ 参考文献 ]度要求为 : X PI 大于 30 dB 以上. 假设在 2 种极化 t x 方向发射相同的功率 P= P, 2 种极化具有相同 x y S TRU HAR I K S J . Cross2poiarizatio n measurement s at 4 1 的路径损耗 , 发射天线和接收天线具有相同的交叉 and 6 G Hz in t he IN T EL SA T V System J . COMSA T 极化隔离度 , 即 X PI = X PI = 30 dB , 则所研究 () t x rx Technical Review ,1984 ,14 1:83 —111 . 链路的载波与交叉极化干扰功率比为 D IFON ZO D , TRACH TMAN T W , W ILL IAMS A. 2 Adap tive polarizatio n co nt rol for satellite f requency )( C/ N = C/ I + J i x x x - 3. 0 - 3 . 0 - 1 reuse system J . COMSA T Tech Review , 1986 , 16 ( ) 10 + 10 = 500 = () 2:253 —283 . 〔C/ N 〕= 10 lg500 = 26 . 99 dB ( )7 i 3 ISHIDA N . Effective Applicatio n of Satellite Co mmuni2 若天线的制造工艺粗糙或安装调整和维护不catio n for Public Teleco mmunicatio n Net wor k J . J TR 当 ,都会引起交叉极化隔离度的降低. 实际运用说 () Ap ril , 1988 ,30 2:13 —22 . 明 ,交叉极化隔离度降低 3 dB ,则所研究链路的通 4 甘仲民 . V SA T 系统中噪声与干扰的分析计算 J . 电 () 信科学 ,1992 ,8 2:9,16 . 信质量将明显降低 ,如果降低 4 dB ,则对通信链路 Analysis of Cro ss2polarizatio n Interference o n T ES Telep ho ne Eart h St atio n 1 1 2YAN G Ming2hua, YAN G Hui, WAN G Liu2ling (1 . Depart ment of Informatio n and Elect ro nic Science , Yunnan U niversity , Kunming 650091 ,China ; )2 . Depart ment of Physics , Yunnan Normal U niversity , Kunming 650092 ,China Abstract : The p ro ductio n and effect s of cro ss2polarizatio n interference o n T ES telep ho ne eart h statio n were analysed. The analytical algo rit hms fo r t he effect s of cro ss2polarizatio n interference o n carrier2to2noise ra2 tio were got ,in satellite link ,and used to p ractice system. Key words : satellite co mmunicatio ns ;eart h statio n ;cro ss2polarizatio n ;interference