第五章 卫星接收系统的工程设计与调试
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1、第五章第五章 卫星接收系统的工程设计与调试卫星接收系统的工程设计与调试 卫星链路的计算方法 数字卫星链路的传输质量 链路方程：上行链路，下行链路，总链路 卫星接收站的工程设计 卫星接收天线的几何参数 卫星接收机的输入电平 接收系统的噪声温度 工程设计实例 卫星接收站的安装与调试5.1 卫星链路的计算方法1、卫星链路的计算，就是对信号传输质量与各项技术参数之间的关系进行定量分析。2、在诸多技术参数中起着举足轻重作用的是 （1）广播卫星的等效全向辐射功率EIRP （2）卫星接收天线的口径。3、卫星链路可分为上行链路和下行链路两部分，两个链路的性能指标串接之后就决定了整个卫星链路的质量，在实际工程问
2、题中，由于上行链路的性能一般要优于下行链路的性能，因此整个卫星链路的传输质量在很大程度上由下行链路来确定。512 数字卫星链路的传输质量1、在数字卫星链路中，由于存在着各种噪声和干扰的影响，因此在卫星接收机的解码过程中就会出现误码，于是误码率(误码数与总码数之比)就成为了传输质量的判断依据。误码率越小，则系统的性能就越好。2、误码率是Eb/N0的函数，数字卫星链路的传输质量是由系统的Eb/N0所决定的。在DVB-S系统中，误比特率与Eb/N0 门限之间的关系在表51中给出，该表是数字卫星链路的计算依据。内码码率内码码率RcRS译码后达到译码后达到BER=10-10 10-11，维特比译码后维特
3、比译码后BER=210-4所需的所需的Eb / N0（dB）1/24.52/35.03/45.55/66.07/86.4 513 链路方程卫星链路分为上行链路和下行链路两种，由于两种链路的已知参数是不同的，因此上行链路方程和下行链路方程的形式略有区别。一、上行链路1、已知参数已知参数为：卫星转发器单载波饱和通量密度s，卫星转发器的品质因素GT、卫星转发器的输入补偿B0i。发射天线的增益，固态功放的输出功率 513 链路方程2、卫星转发器单载波饱和通量密度是指，当卫星转发器中的行波管放大器处于刚刚饱和状态时，上行信号电磁波在卫星所在地点的功率通量密度，单位为dBwm2。目前，卫星转发器单载波饱和
4、通量密度的典型值在-70-80dBwm2的范围内。 513 链路方程3、卫星转发器的输入补偿B0i卫星转发器的输入补偿与传送节目的方式有关。（1）在转发MCPC方式的数字卫星信号时，由于在转发器的工作带宽之内只有一个载波，故不存在交调干扰，为了充分利用功率，转发器的输出功率接近饱和状态，也就是说，B0i0。（2）在转发SCPC方式的数字卫星信号时，在转发器的工作带宽之内存在多个载波，此时就会出现交调干扰，为了减少交调干扰的影响，转发器的输出功率要比饱和时低几个分贝；另外每一路载波都是转发器的激励信号，而转发器的输入功率为各个输入载波的功率之和，因此每一路载波的强度也要比单载波激励时小一些。考虑
5、到上述的两个原因，工作在单路单载波方式 SCPC时，卫星转发器的输入补偿大约在10dB左右。行波管的非线性 PoutPin0dB0dB1dB压缩点饱和点线性区热噪声极限行波管的非线性（续） 饱和点：输出功率最大的点。 线性区：从低端的热噪声极限至1dB压缩点所限定的区域。 1dB压缩点：实际的功率转移曲线比外插的直线低1dB的点。 非线性效应 多载波情况下，将产生互调/交调干扰。 单载波情况下，包络起伏将造成相位调制。输入补偿 多载波工作时，对任何载波，饱和点附近的功率输出小于单载波饱和点的值。 为了降低互调/交调失真，行波管的工作点必须靠近曲线的线性部分。如图。 输入补偿：任何载波的工作点输
6、入电平与单载波饱和点输入电平的dB差。 输出补偿：输出功率相应的下降值。输入补偿（续）PoutPin0dB0dB单载波输入多载波输入输入补偿输出补偿输出补偿 输出补偿与输入补偿的关系不是线性的。 考虑输出补偿值的经验方法如图所示。 在线性区，输入补偿与输出补偿的dB变化比例是1：1。 所以输出补偿比输入补偿小5dB，即 BOo= BOi 5dB。 例：BOi=11dB时， BOo=6dB。 也有 “7/11”经验法则： 即BOi=11dB时，BOo=7dB。输出补偿（续）PoutdBmPin dBm补偿工作点饱和点单载波多载波BOiBOo5dB24 广播卫星的电参数广播卫星的电参数 241 等
7、效全向辐射功率（等效全向辐射功率（EIRP） 反映了卫星的辐射能力，仅与卫星本身有关，与其反映了卫星的辐射能力，仅与卫星本身有关，与其他参数无关。他参数无关。表达式表达式：EIRP=10lgPTWTA-Lt+Gt（单位：（单位：dBW）其中：其中：PTWTA：行波管的输出功率（行波管和一般：行波管的输出功率（行波管和一般晶体管类似，只是其工作在微波频率波段上，输晶体管类似，只是其工作在微波频率波段上，输出功率较大。）出功率较大。）Lt：行波管至星载天线的功率损耗。：行波管至星载天线的功率损耗。Gt：卫星星载天线的增益，是一相对值。：卫星星载天线的增益，是一相对值。C波段波段EIRP ：3040
8、dBW；Ku波段波段EIRP ：4060dBW2022-5-30数字卫星广播1424 广播卫星的电参数广播卫星的电参数 242 波束图波束图： 将地面各点的将地面各点的EIRP标注到地图上，称为波束图。标注到地图上，称为波束图。 一颗广播卫星的等效全向辐射功率是随着接收地一颗广播卫星的等效全向辐射功率是随着接收地点而改变的，在工程上为了便于使用，通常将卫点而改变的，在工程上为了便于使用，通常将卫星的等效全向辐射功率标注在地图上，星的等效全向辐射功率标注在地图上，称为卫星称为卫星的波束图或称为卫星的覆盖区域的波束图或称为卫星的覆盖区域。在进行卫星线。在进行卫星线路工程设计的过程中，波束图很重要，
9、根据波束路工程设计的过程中，波束图很重要，根据波束图能够确定接收地点的等效全向辐射功率，然后图能够确定接收地点的等效全向辐射功率，然后才可以进行以后的工程设计工作。才可以进行以后的工程设计工作。2022-5-30数字卫星广播1524 广播卫星的电参数广播卫星的电参数 243 品质因素：（品质因素：（G/T）1、定义：、定义：品质因素是衡量卫星转发器本身质量的一项特性品质因素是衡量卫星转发器本身质量的一项特性参数，反映了卫星转发器接收弱信号的能力。参数，反映了卫星转发器接收弱信号的能力。2、表达式：、表达式：G/T=G-10lg（Ta+Tt） （单位：（单位：dB/K）其中其中G：卫星星载天线在
10、上行工作频率（：卫星星载天线在上行工作频率（6或或14GHz）时的增益（）时的增益（dB）Ta：星载天线的噪声温度（：星载天线的噪声温度（K）Tt：卫星转发器的等效噪声温度（：卫星转发器的等效噪声温度（K）数字卫星广播24 广播卫星的电参数广播卫星的电参数 244 功率通量密度：（功率通量密度：（）1、定义：、定义：卫星发射出的电磁波达到地面时的功率通量密度。卫星发射出的电磁波达到地面时的功率通量密度。反映了卫星信号到达地面时的强度。反映了卫星信号到达地面时的强度。2、表达式、表达式=EIRP-20lgd-10lg（4）-L（单位：（单位：dBW/m2）其中其中d：卫星至地面的距离（：卫星至地
11、面的距离（m） L：附加损耗又称大气衰减（：附加损耗又称大气衰减（dB）数字卫星广播2.6.2 功率传输公式卫星链路计算的基本出发点就是弗里斯卫星链路计算的基本出发点就是弗里斯(Friis)功率传输公式。功率传输公式。2)4(dGGPPrttrPr：接收天线输送给匹配负载的功率Pt：发射天线的输入功率PrPt 513 链路方程4、上行地球站的等效全向辐射功率EIRPE与卫星转发器单载波饱和通量密度的关系为)()4lg(102dBWBOdEIRPiUsEdU:上行地球站与卫星之间的距离，单位为m5、噪声功率Pn的表达式：)lg(10kTBPnk：玻尔兹曼常数；B：信道带宽 513 链路方程6、模
