[發明專利]一種深空通信鏈路預算方法

無效

• 申請號: 201110120346.1
• 申請日: 2011-05-11
• 公開（公告）號: CN102158271A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: 王心一;陳學強;王成華;朱秋明;陳超
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: H04B7/185
• 分類號: H04B7/185;H04B17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明是一種通信鏈路預算流程及軟件設計，屬于深空通信技術。

背景技術

隨著衛星通信產業的發展和用戶需求的增長，合理規劃設計衛星傳輸鏈路是確保衛星通信系統穩定運行的重要保證。鏈路預算主要是用于衛星通信網絡增益、損耗及余量的分析計算，為硬件選型配置提供依據。月球探測器對地通信鏈路與衛星通信鏈路環境類似，在現有成熟的衛星通信技術上，本發明根據深空通信的特點，通過修正衛星通信信道模型及相應參數，為月地通信鏈路設計提供參考。

發明內容

技術問題：本發明的目的旨在針對深空通信鏈路損耗預算領域的技術空白，以月地通信為應用背景，提供一種通信鏈路預算的計算方法，通過設計月地通信鏈路的計算流程，配置地面站、探測器、通信信道參數，進行探測器對地面的通信鏈路預算與信道余量計算，精確計算各種損耗和噪聲對信道產生的影響

技術方案：本發明的具體技術方案如下：首先選擇系統運行頻段，確定探測器通信參數，計算待定參數值；其次確定傳輸和接收站的參數，建立上行鏈路預算及應答機噪聲功率預算模型，計算應答器的[C/N]_U；再次建立下行鏈路功率和噪聲預算模型，計算地球站的[C/N]_U；最后計算月地通信鏈路總的[C/N]，計算鏈路余量。

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(1)衛星關鍵參數準備。包括了地面站和探測器的參數選擇。要計算上行[C/N]_U和下行[C/N]_D涉及3個關鍵參數EIRP、SFD、G/T。有效全向輻射功率EIRP是衛星轉發器在指定方向上的輻射能力，反映轉發器的下行功率。計算公式為：

[EIRP]＝[P_s]-[L_wg]+[G]???????????(2)

式中P_s為探測器發射功率，G為天線增益，L_wg為波導、饋源損耗。

G/T為天線品質因數。是指接收天線增益與接收系統總的等效噪聲溫度之比，反映了接收系統的質量，其作用主要是求上行載噪比。

SFD(單載波輸入飽和通量密度)指為使衛星轉發器處于單載波飽和狀態工作，在其接收天線的單位有效面積上應輸入的功率；在鏈路預算中主要用于求發射站上行全向輻射功率，?收天線的單位有效面積上應輸入的功率；在鏈路預算中主要用于求發射站上行全向輻射功率，調配計算得到發射站天線口徑及功放。

(2)載波功率與噪聲功率比。在衛星系統中，對鏈路總的[C/N]影響最大的主要有四個部分：包括上行鏈路的[C/N]_U、下行鏈路[C/N]_D、衛星轉發器內交調干擾引起的[C/N]_IM及衛星通信系統內部干擾噪聲的[C/N]_U。

(3)信道參數設定。包括了由傳輸距離、大氣衰減引起的損耗。

1)自由空間傳播損耗Lf是最基本的傳播損耗，接收天線接收的信號功率僅僅是發射天線輻射功率的很小部分，大部分能量都向其它方向擴散了；通信距離越遠，球面積越大，接收點截獲的功率越小，即傳播損耗越大。電波在大氣層以外的空間傳播時，可以近似看成在自由空間傳播，自由空間損耗的計算公式是：

L_f＝32.44+20lgd+20lgf???????????(3)

d為鏈路距離，單位km；f為工作頻率，單位MHz。

2)大氣中的分子具有磁偶極子，水蒸氣分子具有電偶分子，它們能從電磁波中吸收能量，使電磁波產生損耗。大氣吸收損耗的計算公式為

當天線仰角大于10°