Communication par satellite - Budget de liaison

Dans les systèmes de communication par satellite, il existe deux types de calculs de puissance. Ce sont les calculs de puissance d'émission et de puissance de réception. En général, ces calculs sont appelésLink budget calculations. L'unité de puissance estdecibel.

Commençons par discuter de la terminologie de base utilisée dans Link Budget, puis nous passerons à l'explication des calculs de Link Budget.

Terminologie de base

Un isotropic radiator(antenne) rayonne également dans toutes les directions. Mais cela n'existe pratiquement pas. Ce n'est qu'une antenne théorique. Nous pouvons comparer les performances de toutes les antennes réelles (pratiques) par rapport à cette antenne.

Densité de flux de puissance

Supposons qu'un radiateur isotrope est situé au centre de la sphère de rayon r. Nous savons que la densité de flux de puissance est le rapport entre le flux de puissance et la surface unitaire.

Power flux density, $ \ Psi_i $ d'un radiateur isotrope est

$$ \ Psi_i = \ frac {p_s} {4 \ pi r ^ 2} $$

Où, $ P_s $ est le flux d'énergie. En général, la densité de flux de puissance d'une antenne pratique varie avec la direction. Mais c'estmaximum value sera dans une seule direction particulière.

Gain de l'antenne

le gain de l'antenne pratique est définie comme le rapport entre la densité de flux de puissance maximale de l'antenne pratique et la densité de flux de puissance de l'antenne isotrope.

Par conséquent, le gain d'antenne ou Antenna gain, G est

$$ G = \ frac {\ Psi_m} {\ Psi_i} $$

Où, $ \ Psi_m $ est la densité de flux de puissance maximale de l'antenne pratique. Et, $ \ Psi_i $ est la densité de flux de puissance du radiateur isotrope (antenne).

Puissance rayonnée isotrope équivalente

La puissance rayonnée isotrope équivalente (EIRP) est le principal paramètre utilisé dans la mesure du bilan de liaison. Mathematically, il peut s'écrire

$$ EIRP = G \: \: P_s $$

Nous pouvons représenter EIRP dans decibels comme

$$ \ left [EIRP \ right] = \ left [G \ right] + \ left [P_s \ right] dBW $$

Où, Gest le gain de l'antenne émettrice et $ P_s $ est la puissance de l'émetteur.

Pertes de transmission

La différence entre la puissance envoyée à une extrémité et reçue à la station réceptrice est connue sous le nom de Transmission losses. Les pertes peuvent être classées en 2 types.

Pertes constantes
Pertes variables

Les pertes qui sont constantes telles que les pertes d'alimentation sont appelées constant losses. Quelles que soient les précautions que nous aurions pu prendre, ces pertes sont inévitables.

Un autre type de pertes sont variable loss. Le ciel et les conditions météorologiques sont un exemple de ce type de perte. Signifie que si le ciel n'est pas clair, le signal n'atteindra pas efficacement le satellite ou vice versa.

Par conséquent, notre procédure inclut le calcul des pertes dues à un temps clair ou à un ciel clair comme 1 ^er car ces pertes sont constantes. Ils ne changeront pas avec le temps. Ensuite, dans la 2 ^ème étape, nous pouvons calculer les pertes dues aux conditions météorologiques défavorables.

Calcul du budget de liaison

Il existe deux types de calculs de budget de liaison car il existe deux liens à savoir, uplink et downlink.

Liaison montante de la station terrienne

C'est le processus dans lequel la Terre transmet le signal au satellite et le satellite le reçoit. Sesmathematical equation peut être écrit comme

$$ \ left (\ frac {C} {N_0} \ right) _U = [EIRP] _U + \ left (\ frac {G} {T} \ right) _U - [LOSSES] _U -K $$

Où,

$ \ left [\ frac {C} {N_0} \ right] $ est le rapport de densité porteuse / bruit
$ \ left [\ frac {G} {T} \ right] $ est le rapport G / T du récepteur satellite et les unités sont en dB / K

Ici, les pertes représentent les pertes d'alimentation du récepteur satellite. Les pertes qui dépendent de la fréquence sont toutes prises en considération.

La valeur EIRP doit être aussi faible que possible pour une UPLINK efficace. Et cela est possible lorsque nous avons un ciel clair.

Ici, nous avons utilisé la notation (en indice) «U», qui représente les phénomènes de liaison montante.

Liaison descendante par satellite

Dans ce processus, le satellite envoie le signal et la station terrienne le reçoit. L'équation est la même que celle de la liaison montante du satellite à la différence que nous utilisons l'abréviation «D» partout au lieu de «U» pour désigner les phénomènes de liaison descendante.

Ses mathematical l'équation peut s'écrire;

$$ \ left [\ frac {C} {N_0} \ right] _D = \ left [EIRP \ right] _D + \ left [\ frac {G} {T} \ right] _D - \ left [LOSSES \ right] _D - K $$

Où,

$ \ left [\ frac {C} {N_0} \ right] $ est le rapport de densité porteuse / bruit
$ \ left [\ frac {G} {T} \ right] $ est le rapport G / T du récepteur de la station terrienne et les unités sont en dB / K

Ici, toutes les pertes qui sont présentes autour des stations terriennes.

Dans l'équation ci-dessus, nous n'avons pas inclus la largeur de bande du signal B. Cependant, si nous incluons cela, l'équation sera modifiée comme suit.

$$ \ left [\ frac {C} {N_0} \ right] _D = \ left [EIRP \ right] _D + \ left [\ frac {G} {T} \ right] _D - \ left [LOSSES \ right] _D -KB $$

Budget du lien

Si nous prenons en considération le satellite au sol, alors la perte d'étalement d'espace libre (FSP) doit également être prise en considération.

Si l'antenne n'est pas correctement alignée, des pertes peuvent survenir. alors nous prenonsAML(Pertes de désalignement de l'antenne) en compte. De même, lorsque le signal provient du satellite vers la Terre, il entre en collision avec la surface de la Terre et certains d'entre eux sont absorbés. Ceux-ci sont pris en charge par la perte d'absorption atmosphérique donnée par“AA” et mesuré en db.

Maintenant, nous pouvons écrire l'équation de perte pour le ciel libre comme

$$ Pertes = FSL + RFL + AML + AA + PL $$

Où,

RFL est synonyme de perte d'alimentation reçue et les unités sont db.
PL signifie perte de désadaptation de polarisation.

Maintenant le decibel equation pour la puissance reçue peut être écrit comme

$$ P_R = EIRP + G_R + Pertes $$

Où,

$ P_R $ représente la puissance reçue, qui est mesurée en dBW.
$ G_r $ est le gain de l'antenne du récepteur.

La conception de la liaison descendante est plus critique que la conception de la liaison montante. En raison des limitations de puissance requise pour la transmission et du gain de l'antenne.