위성 통신-링크 예산

위성 통신 시스템에는 두 가지 유형의 전력 계산이 있습니다. 그것들은 송신 전력과 수신 전력 계산입니다. 일반적으로 이러한 계산은 다음과 같이 호출됩니다.Link budget calculations. 힘의 단위는decibel.

먼저 Link Budget에서 사용되는 기본 용어에 대해 논의한 다음 Link Budget 계산에 대해 설명하겠습니다.

기본 용어

안 isotropic radiator(안테나)는 모든 방향으로 동일하게 방사됩니다. 그러나 실제로 존재하지 않습니다. 이론적 인 안테나 일뿐입니다. 이 안테나와 관련하여 모든 실제 (실제) 안테나의 성능을 비교할 수 있습니다.

전력 플럭스 밀도

등방성 라디에이터가 반지름 r을 갖는 구의 중심에 있다고 가정합니다. 전력 플럭스 밀도는 전력 흐름과 단위 면적의 비율이라는 것을 알고 있습니다.

Power flux density, 등방성 라디에이터의 $ \ Psi_i $ 는

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

여기서 $ P_s $ 는 전력 흐름입니다. 일반적으로 실제 안테나의 전력 플럭스 밀도는 방향에 따라 다릅니다. 그러나 그것은maximum value 특정 방향에만 있습니다.

안테나 이득

그만큼 gain 실제 안테나의 최대 전력 플럭스 밀도와 등방성 안테나의 전력 플럭스 밀도의 비율로 정의됩니다.

따라서 안테나의 이득 또는 Antenna gain, G는

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

여기서 $ \ Psi_m $ 은 실제 안테나의 최대 전력 플럭스 밀도입니다. 그리고 $ \ Psi_i $ 는 등방성 라디에이터 (안테나)의 전력 플럭스 밀도입니다.

등가 등방성 복사 전력

등가 등방성 복사 전력 (EIRP)은 링크 예산 측정에 사용되는 주요 매개 변수입니다. Mathematically, 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

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

우리는 EIRP를 decibels 같이

$$ \ 왼쪽 [EIRP \ 오른쪽] = \ 왼쪽 [G \ 오른쪽] + \ 왼쪽 [P_s \ 오른쪽] dBW $$

어디, G송신 안테나의 이득이고 $ P_s $ 는 송신기의 전력입니다.

전송 손실

한쪽 끝에서 보내진 전력과 수신 국에서받은 전력의 차이는 다음과 같습니다. Transmission losses. 손실은 두 가지 유형으로 분류 할 수 있습니다.

지속적인 손실
가변 손실

피더 손실과 같이 일정한 손실은 다음과 같이 알려져 있습니다. constant losses. 우리가 어떤 예방 조치를 취하더라도 이러한 손실은 계속 발생할 수 있습니다.

또 다른 유형의 손실은 variable loss. 하늘과 기상 조건이 이러한 유형의 손실의 예입니다. 하늘이 깨끗하지 않으면 신호가 위성에 효과적으로 도달하지 못하거나 그 반대의 경우를 의미합니다.

따라서 우리의 절차는 이러한 손실이 일정하기 때문에 맑은 날씨 또는 맑은 하늘 상태로 인한 손실 계산을 1 ^{차로 포함} 합니다. 시간이 지나도 변하지 않습니다. 그런 다음 2 ^차의 단계, 우리는 때문에 악천후 상태로 손실을 계산할 수 있습니다.

예산 계산 연결

두 개의 링크가 있으므로 두 가지 유형의 링크 예산 계산이 있습니다. uplink 과 downlink.

Earth Station 업 링크

지구가 위성에 신호를 전송하고 위성이 신호를 수신하는 과정입니다. 이것의mathematical equation 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

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

어디,

$ \ left [\ frac {C} {N_0} \ right] $ 는 캐리어 대 잡음 밀도 비율입니다.
$ \ left [\ frac {G} {T} \ right] $ 는 위성 수신기 G / T 비율이고 단위는 dB / K입니다.

여기서 손실은 위성 수신기 피더 손실을 나타냅니다. 주파수에 의존하는 손실은 모두 고려됩니다.

EIRP 값은 효과적인 UPLINK를 위해 가능한 한 낮아야합니다. 그리고 이것은 우리가 맑은 하늘 상태를 얻을 때 가능합니다.

여기에서는 업 링크 현상을 나타내는 (아래 첨자) 표기법 "U"를 사용했습니다.

위성 다운 링크

이 과정에서 위성은 신호를 보내고 지구국은 신호를받습니다. 이 방정식은 위성 업 링크와 동일하지만 다운 링크 현상을 나타 내기 위해 "U"대신 약어 "D"를 사용한다는 점이 다릅니다.

이것의 mathematical 방정식은 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

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

어디,

$ \ left [\ frac {C} {N_0} \ right] $ 는 캐리어 대 잡음 밀도 비율입니다.
$ \ left [\ frac {G} {T} \ right] $ 는 지구국 수신기 G / T 비율이고 단위는 dB / K입니다.

여기, 지구국 주변에 존재하는 모든 손실.

위의 방정식에서 우리는 신호 대역폭 B를 포함하지 않았습니다. 그러나 우리가 그것을 포함하면 방정식은 다음과 같이 수정 될 것입니다.

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

링크 예산

지상 위성을 고려한다면 FSP (Free Space Spreading Loss)도 고려해야합니다.

안테나가 제대로 정렬되지 않으면 손실이 발생할 수 있습니다. 그래서 우리는AML(안테나 오정렬 손실)을 고려합니다. 마찬가지로 위성에서 지구로 신호가 오면 지구 표면과 충돌하여 일부는 흡수됩니다. 이것은 다음과 같은 대기 흡수 손실에 의해 처리됩니다.“AA” db로 측정됩니다.

이제 자유 하늘에 대한 손실 방정식을 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

$$ 손실 = FSL + RFL + AML + AA + PL $$

어디,