卫星通信习题解答03

▐[e-mail](收作业的邮箱)▐[e-mail](发作业的邮箱)▐密码swjtusatcom▐20号之前交齐▐18782274982重要公式▐自由空间传播损耗：▐天线增益：▐等效全向辐射功率:▐噪声温度：()92.4420lg()20lg()fLdBdkmfGHz22244[]10lg()()ADAGdBi()()EIPRPdBWGdB0.570D10lg(1)290eFTN00bbECRnn1IFbmBR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▐22424AG=10.4720.5510.472631.95410fD22424AG=10.4720.5510.4721237.81710fD▐3.8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。92.4420lg20lg92.4420lg4200020lg6200.47fLdfdB23210121.3810351001.8610/nKTTWHz21601.861036100.067NPnfpW▐3.10LNA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120K计算LNA输入的全噪声温度。（环境噪声温度为290K）21215.85FNdB14010000AdB220115.8512904306eFTNTK2114306120120.4310000eneTTTKATinTe1Te2NF2A1A2▐3.13一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=N2231200228.675.6386.3GLOSSKBTdBWkW▐3.14Iridium卫星系统链路预算（卫星轨道高度785km）▐1)用户链路，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)92.4420lg20lg92.4457.94.1154.4fLdkmfHzdB15.724.5154.4115.7144.6rrfPEIRPGLdBW10lg10lg10lg228.62445159.6NkTBkTBdBW144.6159.615rCPNdBN▐3.4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()trTTTK22244[]10lg()()ADAGdBi()10lg()GdBGdBTTK▐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0.50.51010010110171ALNATTTTK0.500.51010111531010ALNATTTTK▐3.8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=38.2dBi1.5G实现35dBi时，直径为4.8m。22244[]10lg()()ADAGdBi0.5702D22244[]10lg()()ADAGdBi▐3.13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/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=26.3dB03981.001585.01011014.18.1CN002328.0003981.0006309.01011014.22.2CN▐3.14C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，dBw；（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=110–99.6=10.4dBW=11W(3)N=–228.6+10lg500+10lg36M=–126.0dBW(4)C/N=26.4dB▐3.1514.11GHZ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BPSK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=3.8dB▐3.17某C频段（频率为6.10GHz）地球的天线增益为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+26–201.6=–101.6dBW载噪比C/N=24.4dB•卫星发射功率110–101.6=8.4dBW或6.9W▐3.18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+(18–3)+1–166.4=–153.4dBW▐地球站噪声功率N=–228.6+10lg260+10lg20K=–161.5dBW▐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=50.51dBW00bbECRnn077.11CdBHzn018210228.6CEIRPGEIPRnLTK▐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）+9120（9个保护时隙）+8560（8个报头）=6120bit效率=（40800−6120）/40800=0.85；▐承载的信息速率:（40800−6120）/0.002=17.34Mb/s▐承载的信道数:17340/64=270.9▐4.5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？23660/110.2IFbmBRMbs▐4.6一个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8×2.048Mb/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9.03dB01263.1110228.621248.51bbdBWETEIRPRLknGP=48.51−46=2.51dBW（1.78W）57.544611.54TTP▐4.10若CDMA系统的处理增益为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/[][][]610lg3600000010lg30000004.79TRcKdBBBdB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.