卫星通信习题解答03

1、 (收作业的邮箱)(发作业的邮箱)密码 swjtusatcom20号之前交要公式自由空间传播损耗：天线增益：等效全向辐射功率:噪声温度：()92.44 20lg () 20lg ()fL dBd kmf GHz2224410lg()()ADAGdBi()()EIPRP dBWG dB0.570D10lg(1)290eFTN00bbECRnn1IFbmBR链路传输工程3.3 计算频率分别为6GHz和12GHz 时，口径3m的抛物面天线的增益。当频率为6GHz时 当频率为12GHz时 22424 AG = 10.4720.5510.472 6 31.954 10fD 22

2、424 AG = 10.4720.5510.472 12 37.817 10fD3.8 卫星和地面站之间的距离为42000km。计算6GHz时的自由空间损耗。3.9 天线噪声温度为35K，与之匹配的接收机器噪声温度为100K。计算：1)噪声功率密度；2)带宽为36MHz的噪声功率。92.4420lg20lg 92.4420lg4200020lg6200.47fLdfdB23210121.38 1035 1001.86 10/nK TTW Hz21601.86 1036 100.067NPn fpW3.10 LNA与一个接收机相联，接收机的噪声系数为12dB，LNA增益为40dB，噪声温度为12

3、0K 计算LNA输入的全噪声温度。（环境噪声温度为290K）21215.85FNdB14010000AdB220115.85 12904306eFTNTK2114306120120.4310000eneTTTKA TinTe1Te2NF2A1A23.13 一个卫星电视信号占用了整个36MHz，它必须为接收信号的地面站提供22dB的C/N值。如果全部的传输损耗为200dB，地面站的G/T值为31dB/K，计算所需的卫星EIRP值。 CEIRP =N 2231200228.675.6 386.3GLOSSKBTdBWkW3.14 Iridium卫星系统链路预算（卫星轨道高度785km）1)用户链路

4、，下行 频率为1600MHz；载波带宽为31.5KHz；发射天线增益为23.1dBi；EIRP/载波为24.5dBW;衰落余量为-15.7dB；接收天线增益为1dB；噪声温度为24dBK；转发器带宽为45dBHz。 求出自由空间损耗（dB） 求接收载波功率（dBW） 求噪声功率（dBW） 求C/N（热噪声）(dB)92.4420lg20lg92.4457.94.1 154.4fLd kmf HzdB15.724.5 154.41 15.7144.6rrfPEIRPGLdBW 10lg10lg10lg228.62445159.6NkTBkTBdBW 144.6159.615rCPNdBN 3.4

5、 某地球站使用5m的天线，工作频率为12GHz，天线噪声温度为100K，接收机前端噪声温度为120K，试计算G/T值（天线与接收机之间的馈线损耗忽略）。带入数据可得该接收系统的G/T为32.5dB/K220()trTTTK2224410lg()()ADAGdBi() 10lg ()GdBG dBTTK设天线的噪声温度为35K，通过损耗为0.5dB的馈线与LNA相连。LNA的噪声温度为90K。试计算以下点的系统噪声温度：（1）馈线输入端；（2）LNA输入端。馈线输入端 LNA输入端0.50.51010010110171ALNATTTTK0.500.51010111531010ALNATTTTK3

6、.8 计算下面的天线参数：（1）频率为1.5GHz、4GHz和12GHz时，口径为3m的抛物面天线增益。（2）若天线的半功率波束宽度为20，其增益为多少？假如要在1.5GHz频率实现35dBi的天线增益，该天线直径应为多少？ 带入数据可得：不同频率时对应的增益分别为30.9dBi； 39.4dBi； 48.9dBi可得：G=38.2 dBi 1.5G实现35dBi时，直径为4.8m。2224410lg()()ADAGdBi0.5702D2224410lg()()ADAGdBi3.13 试进行下列链路电平预算：（1）已知卫星上行和下行链路信噪比分别为18dB和14dB，求全链路总的信噪比； C/

7、N=12.5dB（2）地球站接收机需要的C/N值为22dB，下行链路的C/N值为24dB，相应的上行链路C/N值是多少？ C/N=26.3dB03981. 001585. 01011014 . 18 . 1CN002328. 0003981. 0006309. 01011014 . 22 . 2CN3.14 C频段（6.1GHZ）地球站发射天线增益为54dBi，发射机输出功率为100W。相聚37500km的卫星接受天线增益为26dBi，转发器噪声温度为500K，带宽为36MHZ，增益为110dB。试计算下列数值：（1）链路损耗；（2）卫星转发器输出功率，dBW或W；（3）卫星转发器噪声功率，d

8、Bw；（4）转发器输入载噪比C/N。(1) 链路损耗 L=92.44+20lg37500+20lg6.1=199.6dB(2)卫星转发器输入功率 C=20+54-199.6+26= 99.6dBW 卫星转发器输出功率 C=11099.6=10.4dBW=11W(3) N= 228.6+10lg500+10lg36M= 126.0dBW(4) C/N=26.4dB3.15 14.11GHZ卫星通信系统的卫星转发器宽带为54MHZ，（线性工作点的）输出功率为20W。卫星对某地球站的发射（11GHZ）天线增益为30dBi，该链路损耗为206dB（含大气影响在内）。转发器采用FDMA方式支持500个B

9、PSK话路信号的传输（一个话路/载波），每话路编码后速率为50kb/s，其等效噪声带宽为50kHZ。若地球天线增益为40dBi，噪声温度为150k。试计算：（1）卫星转发器输出的每话路功率； 0.04W/路= -14dBW/路（2）地球站接收的每路BPSK语音信号的C/N（假定卫星发射的信号是无噪声）； 地球站接收载波功率 C= -14.0-206+30+40= -150dBW 地球站输入端噪声功率 N= -228.6+10lg150+10lg50K= -159.8dBW（3）信号门限为6dB，余量为多少？ 余量=9.8-6.0=3.8dB3.17某C频段（频率为6.10GHz）地球的天线增益

10、为54dBi，发射功率为100W。卫星接收天线增益为26dBi，与地球站的距离是37500Km。转发器等效噪声温度为500K，带宽为36MHz，增益为110dB。试计算：（1）链路传输损耗（含2dB附加损耗）；（2）转发器输入噪声损耗；（3）转发器输入C/N；（4）转发器输出（信号）功率。 链路损耗 L=92.44+20lg37500+20lg6.1+2=201.6dB 噪声功率 N= 228.6+10lg500+10lg36M= 126.0dBW 转发器输入载波功率 C=10lg100+54+26201.6= 101.6dBW 载噪比 C/N=24.4dB 卫星发射功率 110101.6=8

11、.4dBW或6.9W3.18 某LEO卫星采用多波束天线，每波束（对覆盖中心的）增益为18dBi。卫星下行链路工作在2.5GHz的频率，发射功率为0.5W。地面终端位于波束的覆盖边缘（接收功率较中心区低3dB），距卫星2000Km。若地面终端天线增益为1dBi，试计算接收信号功率为多少？若地面终端的噪声温度为260K,信道带宽为20KHz，试计算接收端载噪比C/N。链路传输损耗 L=92.44+20lg2000+20lg2.5=166.4dB地球站接收载波功率 C=10lg0.5+(183)+1166.4= 153.4dBW地球站噪声功率 N= 228.6+10lg260+10lg20K= 1

12、61.5dBW载噪比 C/N=8.1dB多址技术4.3 卫星网上行链路接入采用FDMA，且每个地球站以2.048Mb/s的E1速率发送。试计算： （1）为了在卫星上达到Eb/n0=14dB，要求上行链路载噪比C/n0；（2）为了达到所需的C/n0，地球站的EIRP应为多少？假定卫星的G/T=8dB/K,上行链路损耗为210dB。可得：EIPR=50.51dBW00bbECRnn077.11CdBHzn018 210 228.6CEIRP GEIPRnLTK 在TDMA网络中，若业务突发的报头和参考（基准）突发都需要560bit，突发之间的保护间隔等效为120bit，给定一帧内有8个业务突发和一

13、个参考突发，帧的总长度等效为40800bit，试计算帧效率。若帧周期为2ms，语音信道的比特速率为64kb/s,计算可承载的等效语音信道数。一帧内：1个参考突发，8个业务突发 一帧内开销比特： 560（参考突发）+9 120（9个保护时隙）+8 560（8个报头）= 6120bit 效率=（408006120）/40800=0.85；承载的信息速率:（408006120）/0.002=17.34Mb/s承载的信道数:17340/64=270.94.5 假定信息数据流的信号频谱成形滚降因子为0.2，并采用QPSK调制。通过一个36MHz的转发器传输，其最大的比特速率为多少？2 3660/11 0

14、.2IFbmBRMb s4.6 一个14GHz的上行链路，其总的传输损耗为212dB，地球站上行链路天线增益为46dBi，卫星的G/T值为10dB/K，要求的上行链路信噪比Eb/n0为12dB。若采用FDMA方式，计算传送一条E1（2.048Mb/s）信号的地球站发射功率为多少？若采用TDMA方式，下行链路的信息速率为82.048Mb/s，上行地球站所需的发射功率。R提高8倍，使所需的EIRP提高9.03dB01263.11 10228.621248.51bbdBWETEIRPRLknGP= 48.5146=2.51dBW（1.78W）57.544611.54TTP4.10 若CDMA系统的处

15、理增益为255，要求接入系统的每条信道的信噪比为9dB。假定系统的高斯噪声干扰可以忽略，最大允许的接入信道数是多少？若高斯噪声干扰电平与系统（接入信道数最大时）的多址干扰电平相同，此时允许接入系统的最大信道数又是多少？无高斯噪声时，n=32有高斯噪声时，n=160pbGnEI多址技术4.3 卫星转发器带宽为36MHz，饱和EIRP值为27dBW。地面站接收机C/T值为30dB/K，全部的链路损失为196dB。转发器有多个FDMA载波，每个载波3MHz带宽。转发器有6dB功率“压缩”（back-off）。计算单载波情况下的下行链路C/N值，并比较有么有功率“压缩”下该FDMA系统中可以容纳的载波

16、数。假设可以忽略上行链路噪声和交调噪声，只考虑单载波时的C/N值。C/N=EIRP+G/T-L-K-B=27+30-196+228.6-10log36000000=14dBcarrierTRBBK/ 6 10lg36000000 10lg30000004.79TRcKdBBBdB K=3星载和地球站设备5.3 试计算星载3m、C频段（4GHz）天线的半功率波束宽度。如果天线波束指向星下点，请问它能覆盖多大面积？05 . 075. 170D222(cos )2(1)RSRHR RRRRh0.5sin()2RRH5.4 静止卫星正对整个地球的覆盖波束宽度为217。若卫星工作频率为4GHz，试计算卫

17、星提供全球覆盖的天线直径是多少？天线增益是多少？可得D=0.154m2224410lg()()ADAGdBi0.620.52900014G00 .57 03 4D试计算接收天线为0.5m时所需的卫星EIRP。系统参数假定如下：（1）频率为12GHz，卫星至接收机距离为39000km；（2）链路附加损耗5dB（含馈线损耗、雨衰等余量）；（3）接收机噪声温度为200K，天线效率为0.55；（4）一套广播数字视频节目的典型传输速率为6Mb/s，所需的接收信噪比为8.5dB（误码率10-4，含1dB设备不理想的损失与1dB余量）。00bbECRnn210lg33.4DGdB所需的接收载波功率C=8.5

18、+67.8-228.6+23=-129.3dBEIRP=-129.3+210.8-33.4=48.1dB5.6 对于弯管式转发器，如果要求全链路的信噪比固定不变，那么在确定了上行链路信噪比之后，所需的下行信噪比也就随之确定。当全链路信噪比为7dB时，试计算作为下行信噪比（横坐标）函数的上行信噪比（纵坐标）的曲线。下行信噪比的取值范围为7.220dB。duNSNS)/(1 . 07 . 0)/(1 . 0101101101下行(S/N)，dB7.28.09.01114161820上行(S/N)，dB20.413.911.39.28.07.67.47.25.12 某静止通信卫星的遥测系统对太空舱上100个传感器的样本数据进行轮流采集，数据以每样本8bit的TDM帧