Truyền thông qua vệ tinh - Ngân sách liên kết

Trong hệ thống liên lạc vệ tinh, có hai kiểu tính toán công suất. Đó là truyền công suất và nhận công suất tính toán. Nói chung, những tính toán này được gọi làLink budget calculations. Đơn vị của quyền lực làdecibel.

Đầu tiên, chúng ta hãy thảo luận về thuật ngữ cơ bản được sử dụng trong Ngân sách Liên kết và sau đó chúng ta sẽ chuyển sang giải thích các tính toán Ngân sách Liên kết.

Thuật ngữ cơ bản

An isotropic radiator(ăng-ten) bức xạ như nhau theo mọi hướng. Nhưng, nó không tồn tại trên thực tế. Nó chỉ là một ăng-ten lý thuyết. Chúng tôi có thể so sánh hiệu suất của tất cả các ăng-ten thực (thực tế) đối với ăng-ten này.

Mật độ thông lượng điện

Giả sử một bộ tản nhiệt đẳng hướng được đặt tại tâm của hình cầu có bán kính, r. Chúng ta biết rằng mật độ thông lượng công suất là tỷ số giữa dòng công suất và diện tích đơn vị.

Power flux density, $ \ Psi_i $ của bộ tản nhiệt đẳng hướng là

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

Trong đó, $ P_s $ là dòng công suất. Nói chung, mật độ thông lượng công suất của một anten thực tế thay đổi theo hướng. Nhưng no lamaximum value sẽ chỉ theo một hướng cụ thể.

Ăng-ten

Các gain của anten thực tế được định nghĩa là tỷ số giữa mật độ thông lượng công suất cực đại của anten thực tế và mật độ thông lượng công suất của anten đẳng hướng.

Do đó, Gain of Antenna hoặc Antenna gain, G là

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

Trong đó, $ \ Psi_m $ là mật độ thông lượng công suất lớn nhất của anten thực tế. Và, $ \ Psi_i $ là mật độ thông lượng công suất của bộ tản nhiệt đẳng hướng (ăng-ten).

Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương

Công suất bức xạ đẳng hướng tương đương (EIRP) là thông số chính được sử dụng để đo lường ngân sách liên kết. Mathematically, nó có thể được viết là

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

Chúng tôi có thể đại diện cho EIRP trong decibels như

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

Ở đâu, Glà Gain of Transmitting anten và $ P_s $ là công suất của máy phát.

Suy hao đường truyền

Sự khác biệt giữa công suất được gửi ở một đầu và nhận được ở trạm nhận được gọi là Transmission losses. Tổn thất có thể được phân loại thành 2 loại.

Lỗ liên tục
Tổn thất biến đổi

Tổn thất không đổi, chẳng hạn như tổn thất bộ nạp được gọi là constant losses. Cho dù chúng ta có thể đã thực hiện những biện pháp phòng ngừa nào, những tổn thất này vẫn nhất định xảy ra.

Một loại thua cuộc khác là variable loss. Điều kiện thời tiết và bầu trời là một ví dụ của kiểu mất mát này. Có nghĩa là nếu bầu trời không trong sáng, tín hiệu sẽ không thể tiếp cận hiệu quả với vệ tinh hoặc ngược lại.

Do đó, quy trình của chúng tôi bao gồm việc tính toán các tổn thất do thời tiết quang đãng hoặc điều kiện trời quang đãng ở ^lần 1 vì những tổn thất này là không đổi. Chúng sẽ không thay đổi theo thời gian. Sau đó, trong bước ^{thứ hai} , chúng ta có thể tính toán thiệt hại do điều kiện thời tiết xấu.

Liên kết các tính toán ngân sách

Có hai loại tính toán ngân sách liên kết vì có hai liên kết, uplink và downlink.

Đường lên của Trạm Trái đất

Đó là quá trình trái đất truyền tín hiệu đến vệ tinh và vệ tinh nhận tín hiệu đó. Nó làmathematical equation có thể được viết như

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

Ở đâu,

$ \ left [\ frac {C} {N_0} \ right] $ là tỷ số mật độ sóng mang trên nhiễu
$ \ left [\ frac {G} {T} \ right] $ là tỷ lệ G / T của máy thu vệ tinh và đơn vị là dB / K

Ở đây, Suy hao đại diện cho tổn thất của bộ thu tín hiệu vệ tinh. Các tổn thất phụ thuộc vào tần số đều được xem xét.

Giá trị EIRP phải càng thấp càng tốt để UPLINK hiệu quả. Và điều này có thể xảy ra khi chúng ta gặp điều kiện trời quang đãng.

Ở đây chúng tôi đã sử dụng ký hiệu (chỉ số dưới) “U”, đại diện cho các hiện tượng đường lên.

Đường xuống vệ tinh

Trong quá trình này, vệ tinh gửi tín hiệu và trạm mặt đất nhận được tín hiệu đó. Phương trình tương tự như đường lên vệ tinh với một điểm khác biệt là chúng tôi sử dụng chữ viết tắt “D” ở khắp mọi nơi thay vì “U” để biểu thị hiện tượng đường xuống.

Nó là mathematical phương trình có thể được viết dưới dạng;

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

Ở đâu,

$ \ left [\ frac {C} {N_0} \ right] $ là tỷ số mật độ sóng mang trên nhiễu
$ \ left [\ frac {G} {T} \ right] $ là tỷ lệ G / T của máy thu trạm mặt đất và đơn vị là dB / K

Ở đây, tất cả những mất mát hiện diện xung quanh các trạm mặt đất.

Trong phương trình trên, chúng ta chưa bao gồm băng thông tín hiệu B. Tuy nhiên, nếu chúng ta đưa vào thì phương trình sẽ được sửa đổi như sau.

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

Ngân sách liên kết

Nếu chúng ta đang xem xét vệ tinh mặt đất, thì tổn thất trải rộng không gian trống (FSP) cũng nên được xem xét.

Nếu ăng-ten không được căn chỉnh đúng cách thì có thể xảy ra suy hao. vì vậy chúng tôi lấyAML(Tổn thất do lệch ăng ten) vào tài khoản. Tương tự, khi tín hiệu đến từ vệ tinh hướng tới trái đất, nó va chạm với bề mặt trái đất và một số trong số chúng bị hấp thụ. Chúng được thực hiện bởi sự mất mát hấp thụ khí quyển do“AA” và được đo bằng db.

Bây giờ, chúng ta có thể viết phương trình mất mát cho bầu trời tự do dưới dạng

$$ Lỗ = FSL + RFL + AML + AA + PL $$

Ở đâu,