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1 有关链路计算的基本概念和计算公式
1.1 自由空间传播损耗
2
4
d
L
f
(1)
其中,d(m)为收发之间的距离;
λ
(m)是电磁波的波长。
通常用分贝来计算,即
8
2
103
4
lg20
4
lg10
dfd
L
f
(dB)
当用 d(m)、
λ
(m)表示时,可用下式:
fdL
f
lg20lg2022
(dB)
当用 d(km)、
f
(GHz)表示时,可用下式:
fdL
f
lg20lg2045.92
(dB)
1.2 天线增益和效率
喇叭天线、抛物面天线、微带天线和阵列天线等面天线,他们的增益可按下
式计算:
2
4 A
G
(2)
式中,A 是天线口面的有效面积(m
2
),
λ
是工作波长(m),
η
是天线效率。天
线效率表示天线的有效面积占实际面积的百分比,它是降低天线增一的若干因子
的乘机,即:
η=η
1
×η
2
×η
3
×η
4
(3)
其中
η
1
表示天线的照度效率,
η
2
表示泄漏损失,
η
3
表示表面损伤,
η
4
其它各
种影响天线效率的因素。实际计算天线效率的时,一般选择 65%左右。
1.3波束宽度
对于抛物面天线,其半功率点波束宽度约为
)(
2
1
D
N
(4)
其中,D 为抛物面天线的口面直径(m), N 是一个与场分布图在天线口面上的

分布规律有关的常熟,具体值为:
N≈58 (均与分布)
N≈70(锥形分布)
卡塞格伦天线和格里高天线一般采用锥形分布。对于直接辐射的阵列天线,N 取
65 左右。
1.4 有效全向辐射功率
它代表发射系统的发射能力,指的是天线所发射的功率
P
T
与该天线的发射
增益
G
T
的乘积,即
TT
GPEIRP
(W) (5)
1.5 功率通量密度
它表示的是发射功率经过空间传播到达接收点后,在单位面积内的功率,即
2
4/ dGPW
TTE
(W/m
2
) (6)
d 为自由空间传播距离(m)。
1.6 接收信号功率
接收天线的有效面积为 A
•η
,则接收到的功率
P
R
为:
f
RTT
RTT
TT
ER
L
GGP
d
GGP
d
AGP
AWP
2
2
4
4
(7)
其中,G
R
和 G
T
分别是接收天线的接收增益和发射天线的发射增益,L
f
是自由空
间传播损耗。
2 噪声
2.1.1 热噪声
2.1.2 噪声系数
一个有源器件的噪声系数 F 定义为输入端和输出端的信号噪声功率比的比
值,即:
ni
o
oo
ii
BGkT
N
NP
NP
F
/
/
(8)

其中,k 是波尔兹曼常数(=1.38054×10
-23
焦耳/K), G 为该器件在给定频带上的
功率放大倍数;P
i
为输入信号功率;N
i
=kT
i
B
n
输入噪声功率;T
i
是以 K 为单位的
环境温度;P
o
=GP
i,
为输出信号功率,N
o
为输出噪声功率。
如果认为该器件新增的噪声功率为ΔN,则总的输出功率可表示为:
NBGkTNGNN
niio
,
噪声系数为
nini
ni
BGkT
N
BGkT
NBGkT
F
1
(9)
2.1.3 等效噪声温度
一个有源器件的输出噪声功率为ΔN,等效噪声温度为 T
e
,则有:
ni
BGkTN
由式(9 ) 可 得 :
i
e
T
T
F 1
, 当 环 境 温 度 等 于 290K 时,
1290290/1 FTTF
ee
或
。
2.1.4 有耗无源网络的等效噪声温度和噪声系数
定义损耗因子 L 为:
oi
PPL /
(10)
则等效噪声温度可表示为:
LTT
ie
/11
(11)
2.2 天线噪声
卫星天线是对着物理温度约为 300K 的地球,因此,其噪声温度接近此值。
实际中其值要小于 300K。
大气对地球站天线噪声温度的影响可用下式来计算:
10/
101
A
ms
TT
(12)
其中,T
s
为天线接收到的天电噪声温度(K); A 为路径损耗(dB); T
m
为传播
媒质的有效温度(K)。
当损耗值已知且频率低于 60MHz 时,可以使用下面的有效温度来获得天线
噪声温度的上限:
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