卫星通信基础知识(四)自由空间衰耗

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下行：
>计划A：17.7—18.8GHz >计划B：18.8—19.3GHz >计划C：19.2—20.2GHz >计划D：20—21.2GHz
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卫星通信基础
• C波段与 波段的比较 波段与Ku波段的比较 波段与
C波段 天线尺寸 波束 抗地面微 波干扰性 传输损耗 雨衰 大 宽 差 较小 小 Ku波段 小 窄 好 较大 大
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参数和术语介绍
• 可用度
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– 指因为天气的影响和电器指标的限制，任何系 统都不能做到100%的时间内正常工作。 – 可用度一般用一个百分数来表示，指：在一段 时间内，在可用度时间内，系统应能正常工作。 – 例如：如果可用度为99.99%，则表示一年内 可以允许53分钟的系统中断。 – 卫星通信系统误码的特点：随机性，大量性。
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• C波段 波段
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标准C波段： >上行（地球站发卫星收）：5.925—6.425GHz >下行（卫星发地球站收）：3.7—4.2GHz 扩展C波段： >上行（地球站发卫星收）：5.845—6.425GHz >下行（卫星发地球站收）：3.62—4.2GHz
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注：传输损耗的大小 是相对C和KU本身而 言的，实际的损耗即使 是C波段仍然非常大， 有200dB左右
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• 卫星通信中，电磁波的传播主要 卫星通信中， 面临以下的损耗： 面临以下的损耗：
– 自由空间损耗 – 大气损耗 – 指向损耗 – 雨衰
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无线传输距离和发射功率以及频率的关系功率灵敏度 (dBm dBmV dBuV)dBm=10log(Pout∕1mW),其中POut是以mW为单位的功率值dBmV=20log(Vout ∕1mV),其中VOUt是以mV为单位的电压值dBuV=20log(Vout /1UV),其中VOUt 是以UV为单位的电压值换算关系：Pout = Vout ×Vout∕RdBmV=10log(R∕0.001)+dBm , R 为负载阻抗dBuV=60+dBmV应用举例无线通信距离的计算这里给出自由空间传播时的无线通信距离的计算方法：所谓自由空间传播系指天线周围为无限大真空时的电波传播，它是理想传播条件。

电波在自由空间传播时，其能量既不会被障碍物所吸收，也不会产生反射或散射。

通信距离与发射功率、接收灵敏度和工作频率有关。

[Lfs](dB)=32.44+20lgd(km)+20lgf(MHz)式中LfS为传输损耗，d为传输距离，频率的单位以MHZ计算由上式可见，自由空间中电波传播损耗(亦称衰减)只与工作频率 f 和传播距离d有关，当f或d增大一倍时，［LfS ］将分别增加6dB.下面的公式说明在自由空间下电波传播的损耗Los = 32.44 + 20lg d(Km) + 20lg f(MHz)Los=20Lg(4 ∏∕c)+20Lg(f(Hz))+20Lg(d(m))=20Lg(4∏∕3x10^8)+20Lg(f(MHz)x10^6)+20Lg(d(km)x10^3)=20Lg(4∏/3)-160+20Lgf+120+20Lgd+60=32.45+20Lgf+20Lgd, d 单位为km，f 单位为MHZLos是传播损耗，单位为dB，一般车内损耗为8-10dB，馈线损耗8dBd是距离，单位是Kmf是工作频率，单位是MHZ例：如果某路径的传播损耗是50dB ,发射机的功率是10dB ,那末接收机的接收信号电平是-40dB。

通信工程师：卫星通信考试答案（三）1、单选在天线方向图测试标准中，旁瓣超标一般不超过（）。

A.5%B.10%C.15%D.20%正确答案：B2、单选当上海地球卫星站反馈接收微型车的功率过低时，需要通过（（江南博哥））设备调整发射电平。

A.MODEMB.信标接收机C.天线控制器D.BTS正确答案：A3、多选下列关于卫星通信的特点，描述正确的是（）。

A.通信距离远，覆盖面积大B.便于多址联接C.频带宽、通信容量大D.在一定条件下，可以自发自收进行测E.投资费用与通信距离增加有关正确答案：A, B, C, D4、单选进入IDR MODEM的用户数据码型是（）。

A.AMIB.HDB3C.八进制D.十六进制正确答案：D5、单选高清编码器音频源（Source）可选（）。

A.模拟B.数字C.测试音D.嵌入E.以上都可以正确答案：E6、名词解释上行线路正确答案：由地坏站发射分系统至通信卫星转发器接收机的线路。

7、单选U/C是将中频信号变换成射频信号后提供给（）。

A.调制器B.解调器C.LNBD.功放正确答案：D8、多选大气层对卫星通信所使用微波信号的主要不利影响有（）A.附加大气衰耗B.附加雨衰C.大气对流引起线路时延的不稳定D.多径干扰严重正确答案：A, B, C9、问答题BGAN使用电池开机时，不能开机，或不能保持开机状态的主要原因是什么？正确答案：主要原因是电池需要充电。

电池没有插好。

电池的接触面脏了或损害。

10、单选国际卫星通信系统中，地球站分A、B、C、D等类，规定C类站工作频段为（）。

A.4/6GHzB.7/9GHzC.11/14GHzD.16/19GHz正确答案：C11、单选衰减器的主要用途之一是匹配（）。

A.阻抗B.电阻C.电抗D.电平正确答案：D12、单选在卫星通信多址方式中，各地球站不能同时发射射频的是（）A.FDMAB.CDMAC.TDMA正确答案：C13、多选以下对卫星通信的描述，正确的有（）A．由于卫星覆盖范围广，因此容易实现跨省的移动通信B．由于中继设备放置在天上，因此受地质灾害和人为破坏的影响较小C．下大雨时可能出现误码增多，甚至有可能出现短时的通信中断D．通信卫星看不见，摸不着，通信不可靠正确答案：A, B, C14、问答题请简要描述使用卫星电路运行通信车BTS设备时（作为C网应急车中继电路时），各传输单元之间的关系和传输方式。

空间损耗计算公式空间损耗是指无线电信号在传播过程中因为传输介质和环境的影响而逐渐减弱的现象。

在无线通信系统中，了解和计算空间损耗是非常重要的，可以帮助我们设计合理的无线电覆盖和容量规划。

空间损耗主要由以下几个因素造成：1.距离衰减：无线信号在传播过程中会随着距离的增加而衰减。

这是最主要的空间损耗因素之一、衰减的计算可以使用自由空间传播模型或其他经验传播模型。

自由空间传播模型中，空间损耗可以根据以下公式计算：PL(dB) = 20log(d) + 20log(f) + 20log(4π/c)其中，PL为路径损耗(dB)，d为距离（米），f为频率（赫兹），c为光速（米/秒）。

2.多径干扰：在城市等复杂环境中，信号会被建筑物、地形等物体产生反射、折射和散射，导致多径传播。

多径传播会使信号的相位和幅度发生变化，产生衰落和混叠，增加了空间损耗。

多径传播的损耗可以使用功率延时谱来计算。

3.阴影衰落：阴影衰落是由于信号受到建筑物、山脉等物体的遮挡或阻挡而产生的。

阴影衰落导致信号强度出现瞬时的大幅度变化，增加了信号的波动性和衰落。

阴影衰落可以使用统计模型，如对数正态分布来计算。

4.动态衰落：动态衰落是由于移动设备和传播环境的变化引起的。

例如，当移动设备行驶时，会经历信号接收点之间的多径传播变化和阴影衰落变化，从而导致动态衰落。

动态衰落情况往往较为复杂，可以使用统计学的方法进行建模和预测。

5.极化损耗：极化损耗是指信号在传播中由于极化方向的不匹配而产生的损耗。

例如，如果发送天线和接收天线的极化方向不匹配，会导致极化损耗。

以上是空间损耗的主要因素和计算方法，除此之外还有其他一些特殊环境和因素可能导致空间损耗的变化。

在实际应用中，我们需要根据具体情况选择适当的模型和方法进行空间损耗的计算。