Comunicazione satellitare - Link Budget

Nei sistemi di comunicazione satellitare, ci sono due tipi di calcoli di potenza. Quelli trasmettono potenza e ricevono calcoli di potenza. In generale, questi calcoli sono chiamati comeLink budget calculations. L'unità di potere èdecibel.

Innanzitutto, discutiamo la terminologia di base utilizzata in Link Budget e poi passeremo alla spiegazione dei calcoli del Link Budget.

Terminologia di base

Un isotropic radiator(antenna) irradia allo stesso modo in tutte le direzioni. Ma non esiste praticamente. È solo un'antenna teorica. Possiamo confrontare le prestazioni di tutte le antenne reali (pratiche) rispetto a questa antenna.

Densità del flusso di potenza

Supponiamo che un radiatore isotropo sia situato al centro della sfera avente raggio, r. Sappiamo che la densità del flusso di potenza è il rapporto tra il flusso di potenza e l'area dell'unità.

Power flux density, $ \ Psi_i $ di un radiatore isotropo è

$$ \ Psi_i = \ frac {p_s} {4 \ pi r ^ 2} $$

Dove, $ P_s $ è il flusso di potenza. In generale, la densità del flusso di potenza di una pratica antenna varia con la direzione. Ma èmaximum value sarà solo in una particolare direzione.

Guadagno dell'antenna

Il gain dell'antenna pratica è definito come il rapporto tra la densità del flusso di potenza massima dell'antenna pratica e la densità del flusso di potenza dell'antenna isotropa.

Pertanto, il guadagno dell'antenna o Antenna gain, G è

$$ G = \ frac {\ Psi_m} {\ Psi_i} $$

Dove, $ \ Psi_m $ è la massima densità di flusso di potenza di un'antenna pratica. Inoltre , $ \ Psi_i $ è la densità del flusso di potenza del radiatore isotropo (antenna).

Potenza irradiata isotropica equivalente

La potenza irradiata isotropa equivalente (EIRP) è il parametro principale utilizzato nella misurazione del budget di collegamento. Mathematically, può essere scritto come

$$ EIRP = G \: \: P_s $$

Possiamo rappresentare l'EIRP in decibels come

$$ \ left [EIRP \ right] = \ left [G \ right] + \ left [P_s \ right] dBW $$

Dove, Gè il guadagno dell'antenna trasmittente e $ P_s $ è la potenza del trasmettitore.

Perdite di trasmissione

La differenza tra la potenza inviata a un'estremità e quella ricevuta alla stazione di ricezione è nota come Transmission losses. Le perdite possono essere classificate in 2 tipi.

• Perdite costanti
• Perdite variabili

Le perdite che sono costanti come le perdite dell'alimentatore sono note come constant losses. Non importa quali precauzioni avremmo potuto prendere, comunque queste perdite sono destinate a verificarsi.

Un altro tipo di perdite sono variable loss. Il cielo e le condizioni meteorologiche sono un esempio di questo tipo di perdita. Significa che se il cielo non è limpido il segnale non raggiungerà efficacemente il satellite o viceversa.

Pertanto, la nostra procedura prevede il calcolo delle perdite a causa di tempo sereno o chiara condizione di cielo come 1 ^° perché queste perdite sono costanti. Non cambieranno con il tempo. Quindi, nella ^seconda fase, possiamo calcolare le perdite dovute a condizioni meteorologiche avverse.

Collega i calcoli del budget

Esistono due tipi di calcoli del budget di collegamento poiché ci sono due collegamenti, vale a dire, uplink e downlink.

Uplink della stazione terrestre

È il processo in cui la terra trasmette il segnale al satellite e il satellite lo riceve. Suomathematical equation può essere scritto come

$$ \ left (\ frac {C} {N_0} \ right) _U = [EIRP] _U + \ left (\ frac {G} {T} \ right) _U - [LOSSES] _U -K $$

Dove,

• $ \ left [\ frac {C} {N_0} \ right] $ è il rapporto tra portante e densità del rumore

• $ \ left [\ frac {G} {T} \ right] $ è il rapporto G / T del ricevitore satellitare e le unità sono dB / K

Qui, le perdite rappresentano le perdite dell'alimentatore del ricevitore satellitare. Le perdite che dipendono dalla frequenza sono tutte prese in considerazione.

Il valore EIRP dovrebbe essere il più basso possibile per un UPLINK efficace. E questo è possibile quando otteniamo una condizione di cielo sereno.

Qui abbiamo usato la notazione (pedice) "U", che rappresenta i fenomeni di uplink.

Downlink satellitare

In questo processo, il satellite invia il segnale e la stazione terrestre lo riceve. L'equazione è la stessa dell'uplink satellitare con la differenza che usiamo l'abbreviazione "D" ovunque invece di "U" per denotare i fenomeni di downlink.

Suo mathematical l'equazione può essere scritta come;

$$ \ left [\ frac {C} {N_0} \ right] _D = \ left [EIRP \ right] _D + \ left [\ frac {G} {T} \ right] _D - \ left [PERDITE \ right] _D - K $$

Dove,

• $ \ left [\ frac {C} {N_0} \ right] $ è il rapporto tra portante e densità del rumore
• $ \ left [\ frac {G} {T} \ right] $ è il rapporto G / T del ricevitore della stazione terrestre e le unità sono dB / K

Qui, tutte le perdite che sono presenti intorno alle stazioni di terra.

Nell'equazione precedente non abbiamo incluso la larghezza di banda del segnale B. Tuttavia, se includiamo che l'equazione verrà modificata come segue.

$$ \ left [\ frac {C} {N_0} \ right] _D = \ left [EIRP \ right] _D + \ left [\ frac {G} {T} \ right] _D - \ left [PERDITE \ right] _D -KB $$

Link Budget

Se stiamo prendendo in considerazione il satellite di terra, dovrebbe essere presa in considerazione anche la perdita di diffusione dello spazio libero (FSP).

Se l'antenna non è allineata correttamente, possono verificarsi perdite. quindi prendiamoAML(Perdite di disallineamento antenna) in considerazione. Allo stesso modo, quando il segnale arriva dal satellite verso la terra, entra in collisione con la superficie terrestre e alcuni di essi vengono assorbiti. Questi sono curati dalla perdita di assorbimento atmosferico data da“AA” e misurato in db.

Ora possiamo scrivere l'equazione di perdita per il cielo libero come

$$ Perdite = FSL + RFL + AML + AA + PL $$

Dove,

• RFL sta per perdita di alimentazione ricevuta e le unità sono db.

• PL sta per polarization mismatch loss.

Ora il decibel equation poiché il potere ricevuto può essere scritto come

$$ P_R = EIRP + G_R + perdite $$

Dove,

• $ P_R $ sta per la potenza ricevuta, misurata in dBW.
• $ G_r $ è il guadagno dell'antenna del ricevitore.

La progettazione di down link è più critica della progettazione di uplink. A causa delle limitazioni nella potenza richiesta per la trasmissione e il guadagno dell'antenna.