卫星地面站上行功率简便计算.doc

（ 卫星地面站上行功率简便计算 文 刘军 新建卫星地面站前的其中一项重要 工作就是对卫星链路进行预算，以便确 定天线尺寸及功放大小。同样现有地面 站由于业务需要，如需再上行一路或几 路载波，这时也需要计算一下现有功放 容量够不够，用不用更换天线或功放。 此时一般情况下用户会同卫星公司联 系，请其提供链路预算表，以便获取相 应数据。其实很多情况下用户只需同卫 星公司要几个参数，自己简单计算即可 准确知道结果，同卫星公司提供的链路 预算基本没有差别。又迅速、又准确、 无需烦劳他人，何乐不为。 以下将推导出有关计算公式、总结 出计算方法，并对实际可能出现的多种 情况进行简便计算推导，供大家参考。 式向四面八方传播，距离其为d（m） 足够远地方的功率通量密度W为： 由表1-3可见，各地对不同轨位的 卫星其发散损耗相差不大，基本为一常 量，取平均值： [EIRPE]-[SFD]≈162.62 dB.m2 (1.4) W = P （W/m2） (1.1) d 4 e d 2 注：4πd 2为球体表面积 P 2 此时如把W看做为卫星转发器的饱 和通量密度SFD，P则为地面站的有效 全向辐射功率EIRPE，d则为地面站至 卫星的距离。 [EIRPE]=162.62 dB.m +[SFD] (1.5) 亦即 [EIRPE]=81.31dBW 对应 [SFD]=81.31dBW/m2 如 [ E I R P E ] = 7 1 . 3 1 d B W 对 应 [SFD]=91.31dBW/m2 注：此SFD值对应的是卫星转发器 饱和状态下的SFD值。但实际情况是， 卫星如工作在多载波情况下，转发器处 于一定回退状态，每个载波对应的SFD 值就会变小，因此具体表述此SFD值 为： EIRPE ，SFD = 即 4πd 2 发射损耗 = 4πd 2 = EIRPE SFD 采用分贝表示为: [ 发 散 损 耗 ] = [ E I R P E ] - dB.m2) (1.2) [SFD]=[4πd2]= 1 准备知识 1.1 卫星参数 假 设 卫 星 轨 位 为 1 2 0 ° E ， 有 同 极化1A和12A两个转发器，带宽都是 36MHz，带线性化器。有关参数见表 1-1、表1-2。 [SFD ]=[相应衰减档位下的某地饱 xx 地面站至卫星距离： 和SFD值]-[转发器输入回退值]-[载波 d = 42164.6 × 1.023 - 0.302cos( φ s - φ e )cosθ 回退值] (1.6) km (1.3) 例如，一个36MHz带宽、带线性 化器的转发器，衰减档为10dB。衰 减档为0dB时，对应北京的饱和SFD 为-100dBW/m2 ,如某载波占用转发器 18MHz带宽，相应SFD为： 式中，φs：卫星星下点的经度， φe：地球站经度，θ：地球站纬度。 由上可见，发散损耗是一个仅与距 离（发射站至卫星）有关的量，而与频 率等无任何关系。 以北京、漠河、三亚为例，分别对 146°E、115.5°E及76.5°E卫星，经 计算距离d及发散损耗见表1-3： [SFD ]=[SFD+转发器衰减]－[多 18M 载波工作下的转发器输入回退值]－[载 波回退值] 表1-1 1A 转发器 上/下行频率：5945/3720 MHz 2 GainStep 表1-2 12A 转发器 上/下行频率：6395/4170 MHz 1.2 理论依据——发散损耗 如式（1.1）右图示。当一个全向 天线向各个方向发射电磁波时，发射功 率为P(W)。电磁波将以一个球面波的形 表1-3 北京、漠河、三亚分别对146°E、115.5°E及76.5°E卫星的距离d及发散损耗 City S F D ( d B W / m ) @ 北京 -86.71 成都 -87.02 1、轨道位 置 (deg.E) 146.0 115.5 76.5 146.0 115.5 76.5 146.0 115.5 76.5 2、 城市 北京 漠河 三亚 3、经度 (deg.E) 116.40 122.32 109.5 4、纬度 (deg.N) 39.90 53.48 18.3 5、至卫星 距离 (km) 3821 8.55 3751 0.52 3876 5.19 3906 5.11 3874 8.94 3994 8.84 3753 8.15 3622 2.57 3730 1.40 6、发散 损耗 (dB. m2) 162.64 162.48 162.76 162.83 162.76 163.02 162.48 162.17 162.43 City SFD(dBW/m2) @ Gain- Step 北京 -92.06 成都 -92.5  即 [功放最大输出功率