衛星通信-リンクバジェット

衛星通信システムには、2種類の電力計算があります。それらは、送信電力と受信電力の計算です。一般に、これらの計算は次のように呼ばれます。Link budget calculations。電力の単位はdecibel。

まず、リンクバジェットで使用される基本的な用語について説明し、次にリンクバジェットの計算について説明します。

基本的な用語

アン isotropic radiator（アンテナ）はすべての方向に等しく放射します。しかし、それは実際には存在しません。これは単なる理論上のアンテナです。このアンテナに関して、すべての実際の（実用的な）アンテナの性能を比較できます。

電力磁束密度

等方性放射体が半径rの球の中心にあると仮定します。電力磁束密度は、電力の流れと単位面積の比率であることがわかっています。

Power flux density、等方性ラジエーターの$ \ Psi_i $は

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

ここで、$ P_s $は電力の流れです。一般に、実際のアンテナの電力束密度は方向によって異なります。しかし、それはmaximum value 1つの特定の方向にのみなります。

アンテナゲイン

ザ・ gain 実用アンテナの最大電力束密度と等方性アンテナの電力束密度の比として定義されます。

したがって、アンテナのゲインまたは Antenna gain、Gは

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

ここで、$ \ Psi_m $は、実際のアンテナの最大電力束密度です。また、$ \ Psi_i $は、等方性ラジエーター（アンテナ）の電力束密度です。

等価等方性放射電力

等価等方放射電力（EIRP）は、リンクバジェットの測定に使用される主なパラメータです。 Mathematically、次のように書くことができます

$$ EIRP = G \：\：P_s $$

EIRPを表すことができます decibels なので

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

どこ、 Gは送信アンテナのゲインで、$ P_s $は送信機の電力です。

伝送損失

一方の端で送信された電力と受信ステーションで受信された電力の差は、次のように知られています。 Transmission losses。損失は2つのタイプに分類できます。

一定の損失
変動損失

フィーダー損失などの一定の損失は、 constant losses。どんな予防策を講じたとしても、これらの損失は必ず発生します。

別の種類の損失は variable loss。空と気象条件は、このタイプの損失の例です。空がはっきりしていない場合、信号が衛星に効果的に到達しない、またはその逆の場合を意味します。

したがって、私たちの手順は、原因1のように明確な天候や晴天条件に損失の計算を含ん^STこれらの損失は一定であるため。それらは時間とともに変化しません。次に、2^番目のステップで、悪天候による損失を計算できます。

リンク予算の計算

リンクバジェットの計算には、2つのリンクがあるため、2つのタイプがあります。 uplink そして downlink。

地球局アップリンク

これは、地球が信号を衛星に送信し、衛星がそれを受信するプロセスです。そのmathematical equation 次のように書くことができます

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

どこ、

$ \ left [\ frac {C} {N_0} \ right] $は、搬送波対雑音比です。
$ \ left [\ frac {G} {T} \ right] $は衛星受信機のG / T比で、単位はdB / Kです。

ここで、損失は衛星受信機フィーダーの損失を表します。周波数に依存する損失はすべて考慮されます。

効果的なUPLINKを実現するには、EIRP値をできるだけ低くする必要があります。そして、これは私たちが晴天の状態になったときに可能です。

ここでは、アップリンク現象を表す（添え字）表記「U」を使用しました。

衛星ダウンリンク

このプロセスでは、衛星が信号を送信し、地球局がそれを受信します。この式は衛星アップリンクと同じですが、ダウンリンク現象を表すために「U」の代わりに「D」という略語を使用する点が異なります。

その mathematical 方程式は次のように書くことができます。

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

どこ、

$ \ left [\ frac {C} {N_0} \ right] $は、搬送波対雑音比です。
$ \ left [\ frac {G} {T} \ right] $は、地球局の受信機のG / T比であり、単位はdB / Kです。

ここでは、地球局の周りに存在するすべての損失。

上記の式には、信号帯域幅Bは含まれていません。ただし、これを含めると、式は次のように変更されます。

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

リンク予算

地上衛星を考慮に入れる場合は、自由空間拡散損失（FSP）も考慮に入れる必要があります。

アンテナが適切に位置合わせされていないと、損失が発生する可能性があります。だから私たちは取るAML（アンテナのミスアライメント損失）を考慮に入れます。同様に、信号が衛星から地球に向かって来るとき、それは地球の表面と衝突し、それらのいくつかは吸収されます。これらは、によって与えられる大気吸収損失によって処理されます“AA” そしてdbで測定されます。

これで、自由空の損失方程式を次のように書くことができます。

$$損失= FSL + RFL + AML + AA + PL $$

どこ、