Komunikacja satelitarna - budżet łącza

W systemach łączności satelitarnej istnieją dwa rodzaje obliczeń mocy. To są moc nadawania i obliczenia mocy odbioru. Ogólnie te obliczenia nazywane są jakoLink budget calculations. Jednostką mocy jestdecibel.

Najpierw omówmy podstawową terminologię używaną w Link Budget, a następnie przejdziemy do wyjaśnienia obliczeń Link Budget.

Podstawowa terminologia

Na isotropic radiator(antena) promieniuje jednakowo we wszystkich kierunkach. Ale praktycznie nie istnieje. To tylko teoretyczna antena. Możemy porównać wydajność wszystkich rzeczywistych (praktycznych) anten w odniesieniu do tej anteny.

Gęstość strumienia mocy

Załóżmy, że promiennik izotropowy jest umieszczony w środku kuli o promieniu r. Wiemy, że gęstość strumienia mocy to stosunek przepływu mocy do pola powierzchni.

Power flux density, $ \ Psi_i $ izotropowego grzejnika wynosi

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

Gdzie, $ P_s $ to przepływ mocy. Ogólnie rzecz biorąc, gęstość strumienia mocy praktycznej anteny zmienia się w zależności od kierunku. Ale to jestmaximum value będą odbywać się tylko w jednym określonym kierunku.

Wzmocnienie anteny

Plik gain praktycznej anteny definiuje się jako stosunek maksymalnej gęstości strumienia mocy praktycznej anteny do gęstości strumienia mocy anteny izotropowej.

Dlatego zysk anteny lub Antenna gain, G jest

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

Gdzie $ \ Psi_m $ to maksymalna gęstość strumienia mocy praktycznej anteny. A $ \ Psi_i $ jest gęstością strumienia mocy izotropowego promiennika (anteny).

Ekwiwalentna izotropowa moc promieniowana

Ekwiwalentna izotropowa moc promieniowana (EIRP) jest głównym parametrem używanym do pomiaru budżetu łącza. Mathematically, można go zapisać jako

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

Możemy reprezentować EIRP w decibels tak jak

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

Gdzie, Gto zysk anteny nadawczej, a $ P_s $ to moc nadajnika.

Straty transmisji

Różnica między mocą wysyłaną na jednym końcu i odbieraną przez stację odbiorczą jest znana jako Transmission losses. Straty można podzielić na 2 rodzaje.

Ciągłe straty
Zmienne straty

Straty, które są stałe, takie jak straty podajnika, są znane jako constant losses. Bez względu na to, jakie środki ostrożności mogliśmy przedsięwziąć, nadal te straty muszą wystąpić.

Innym rodzajem strat są variable loss. Przykładem tego typu strat jest niebo i pogoda. Oznacza to, że jeśli niebo nie jest czyste, sygnał nie dotrze skutecznie do satelity lub odwrotnie.

Dlatego nasza procedura obejmuje obliczanie strat z powodu dobrej pogody lub jasnego nieba warunku 1 ^st ponieważ straty te są stałe. Nie zmienią się z czasem. Następnie w 2 ^-go etapu, możemy obliczyć straty spowodowane faul warunkach pogodowych.

Połącz obliczenia budżetu

Istnieją dwa rodzaje obliczania budżetu linków, ponieważ istnieją dwa łącza, a mianowicie: uplink i downlink.

Uplink stacji naziemnej

Jest to proces, w którym Ziemia przesyła sygnał do satelity, a satelita go odbiera. Jegomathematical equation można zapisać jako

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

Gdzie,

$ \ left [\ frac {C} {N_0} \ right] $ to stosunek nośnej do gęstości szumu
$ \ left [\ frac {G} {T} \ right] $ to stosunek G / T odbiornika satelitarnego, a jednostki to dB / K

Tutaj Straty reprezentują straty w odbiorniku satelitarnym. Uwzględnia się wszystkie straty zależne od częstotliwości.

Wartość EIRP powinna być jak najmniejsza, aby zapewnić efektywne łącze w górę. A jest to możliwe, gdy mamy czyste niebo.

Tutaj użyliśmy (indeks dolny) notacji „U”, która reprezentuje zjawisko łącza w górę.

Łącze satelitarne

W tym procesie satelita wysyła sygnał, a stacja naziemna go odbiera. Równanie jest takie samo, jak w przypadku łącza satelitarnego, z tą różnicą, że używamy wszędzie skrótu „D” zamiast „U”, aby określić zjawisko łącza w dół.

Jego mathematical równanie można zapisać jako;

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

Gdzie,

$ \ left [\ frac {C} {N_0} \ right] $ to stosunek nośnej do gęstości szumu
$ \ left [\ frac {G} {T} \ right] $ to stosunek G / T odbiornika stacji naziemnej, a jednostki to dB / K

Tutaj wszystkie straty, które występują wokół stacji naziemnych.

W powyższym równaniu nie uwzględniliśmy szerokości pasma sygnału B. Jeśli jednak uwzględnimy, równanie zostanie zmodyfikowane w następujący sposób.

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

Link do budżetu

Jeśli bierzemy pod uwagę satelitę naziemnego, to należy również wziąć pod uwagę straty związane z rozpraszaniem wolnej przestrzeni (FSP).

Jeśli antena nie jest prawidłowo ustawiona, mogą wystąpić straty. więc bierzemyAML(Straty związane z niewspółosiowością anteny). Podobnie, gdy sygnał przychodzi z satelity w kierunku ziemi, zderza się z powierzchnią ziemi i część z nich zostaje pochłonięta. Są one uwzględniane przez straty absorpcji atmosferycznej podane przez“AA” i mierzony w db.

Teraz możemy zapisać równanie strat dla wolnego nieba jako

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

Gdzie,

RFL oznacza odebrane straty w podajniku, a jednostki to db.
PL oznacza utratę niedopasowania polaryzacji.

Teraz decibel equation dla otrzymanej mocy można zapisać jako

$$ P_R = EIRP + G_R + Straty $$

Gdzie,

$ P_R $ oznacza otrzymaną moc, która jest mierzona w dBW.
$ G_r $ to zysk anteny odbiornika.

Projektowanie łącza w dół jest bardziej krytyczne niż projektowanie łącza w górę. Ze względu na ograniczenia mocy wymaganej do nadawania i zysku anteny.