Спутниковая связь — Линк Бюджет

В системах спутниковой связи существует два типа расчета мощности. Это мощность передачи и расчеты мощности приема. В общем, эти расчеты называются расчетами бюджета Link . Единица мощности — децибел .

Сначала давайте обсудим базовую терминологию, используемую в бюджете ссылки, а затем перейдем к объяснению расчетов бюджета ссылки.

Основная терминология

Изотропный излучатель (антенна) излучает одинаково во всех направлениях. Но его практически не существует. Это просто теоретическая антенна. Мы можем сравнить производительность всех реальных (практических) антенн по отношению к этой антенне.

Плотность потока мощности

Предположим, что изотропный излучатель расположен в центре сферы с радиусом r. Мы знаем, что плотность потока мощности — это отношение потока мощности и площади блока.

Плотность потока мощности , $\ Psi_i$ изотропного излучателя равна

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

Где $P_s$ — поток энергии. В общем, плотность потока мощности практической антенны зависит от направления. Но это максимальное значение будет только в одном конкретном направлении.

Усиление антенны

Коэффициент усиления практической антенны определяется как отношение максимальной плотности потока мощности практической антенны к плотности потока мощности изотропной антенны.

Следовательно, усиление антенны или усиление антенны , G

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

Где $\ Psi_m$ — максимальная плотность потока мощности практической антенны. И, $\ Psi_i$ — плотность потока мощности изотропного излучателя (антенны).

Эквивалентная изотропная излучаемая мощность

Эквивалентная изотропно-излучаемая мощность (EIRP) является основным параметром, который используется при измерении бюджета линии. Математически это можно записать как

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

Мы можем представить EIRP в децибелах как

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

Где G — усиление передающей антенны, а $P_s$ — мощность передатчика.

Потери передачи

Разница между мощностью, передаваемой на одном конце и получаемой на принимающей станции, называется потерями при передаче . Потери можно разделить на 2 типа.

• Постоянные потери
• Переменные потери

Потери, которые являются постоянными, такие как потери фидера, известны как постоянные потери . Независимо от того, какие меры предосторожности мы могли бы предпринять, все же эти потери неизбежны.

Другой тип потерь — переменные потери . Небо и погодные условия являются примером такого типа потерь. Означает, что если небо не ясное, сигнал не будет эффективно достигать спутника или наоборот.

Поэтому наша процедура включает в себя вычисление потерь из-за ясной погоды или состояния ясного неба как 1- ^го, потому что эти потери постоянны. Они не изменятся со временем. Затем на ^втором шаге мы можем рассчитать потери из-за плохих погодных условий.

Расчет бюджета ссылки

Существует два типа расчетов бюджета канала, поскольку есть две ссылки, а именно: восходящая и нисходящая .

Земная станция Uplink

Это процесс, при котором Земля передает сигнал на спутник, а спутник принимает его. Его математическое уравнение можно записать в виде

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

Куда,

• $\ left [\ frac {C} {N_0} \ right]$ — отношение несущей к плотности шума

• $\ left [\ frac {G} {T} \ right]$ — отношение G / T спутникового приемника, а единицы измерения — дБ / К.

Здесь потери представляют потери фидера спутникового приемника. Потери, которые зависят от частоты, все принимаются во внимание.

Значение EIRP должно быть как можно ниже для эффективного UPLINK. И это возможно, когда мы получаем ясное небо.

Здесь мы использовали (нижний индекс) обозначение «U», которое представляет явления восходящей линии связи.

Спутниковый нисходящий канал

В этом процессе спутник отправляет сигнал, а земная станция принимает его. Уравнение аналогично спутниковой восходящей линии связи с той разницей, что мы везде используем аббревиатуру «D» вместо «U» для обозначения явлений нисходящей линии связи.

Его математическое уравнение может быть записано как;

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

Куда,

• $\ left [\ frac {C} {N_0} \ right]$ — отношение несущей к плотности шума
• $\ left [\ frac {G} {T} \ right]$ — отношение G / T приемника земной станции, единицы измерения — дБ / К

Здесь все потери, которые присутствуют вокруг земных станций.

В вышеприведенном уравнении мы не включили ширину полосы сигнала B. Однако, если мы включим это уравнение, оно будет изменено следующим образом.

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

Ссылка Бюджет

Если мы принимаем во внимание наземный спутник, то потери в свободном пространстве (FSP) также должны быть приняты во внимание.

Если антенна не выровнена должным образом, могут возникнуть потери. поэтому мы принимаем во внимание AML (потери из-за смещения антенны). Точно так же, когда сигнал поступает со спутника на Землю, он сталкивается с земной поверхностью, и некоторые из них поглощаются. Они учитываются потерями при атмосферном поглощении, заданными «AA» и измеренными в дБ.

Теперь мы можем написать уравнение потерь для свободного неба как

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

Куда,

• RFL обозначает полученную потерю фидера, и единицы — дБ.

• PL обозначает потерю несоответствия поляризации.

RFL обозначает полученную потерю фидера, и единицы — дБ.

PL обозначает потерю несоответствия поляризации.

Теперь уравнение в децибелах для полученной мощности можно записать в виде

$$P_R = EIRP + G_R + Потери$$

Куда,

• $P_R$ обозначает полученную мощность, которая измеряется в дБВт.
• $G_r$ — усиление антенны приемника.

Проектирование нисходящей линии связи является более важным, чем проектирование восходящей линии связи. Из-за ограничений по мощности требуется для передачи и усиления антенны.