内容发布更新时间 : 2024/12/23 3:15:16星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

卫星转发器的技术指标并不多，除了G/T、SFD和EIRP外，用户可关心的似乎只有工作频段、覆盖范围、以及单位带宽的租金。其实在使用上，没有两段转发器频段是完全相同的。卫星操作者的管理经验，卫星天线与通信转发器的结构设计，出自邻星、反极化、以及本转发器其他用户的干扰，都可能影响使用效果。为此，用户在租赁转发器以前，应该尽可能多地了解和比较卫星资源。本文以笔者在卫星转发器管理与卫星通信网建设这两个方面的经验为基础，尽可能详尽地介绍在比较和选择卫星转发器资源时值得注意的方方面面，以供同行参考。 1 卫星资源 1.1 转发器参数

卫星转发器的主要参数为G/T、SFD和EIRP。其中，G/T和SFD与卫星接收天线增益的对数值线性相关，EIRP则与卫星发送天线增益相关。应该注意到的是，卫星天线增益随工作频率与天线指向而变。因此，用户应要求卫星操作者提供特定转发器（而不是卫星）的G/T与EIRP分布图、以及特征城市的参数表。 G/T值是接收天线增益G与接收系统噪声温度T之比值。系统噪声温度主要由天线噪声温度和接收系统前置级放大器的噪声温度所构成。由于卫星天线指向噪声温度较高的地球表面，天线噪声温度远高于低噪声放大器的噪声温度， 因此，系统噪声温度主要由天线噪声温度所决定。G/T值决定了卫星接收系统的性能。某些卫星为了片面追求下行EIRP，设计中采用大口径发送天线配合小口径接收天线的方式。该方式的G/T值相对较低，为了保证足够的上行C/N，使用时必须相应提高上行EIRP。

饱和通量密度SFD的定义为，上行载波将转发器推到饱和时，在接收天线口面所达到的通量密度。SFD不是一个固定值，它可通过改变转发器内部电路的增益而得到调整。卫星参数表中所列的SFD对应于某个增益档设置值。在作链路估算时，应根据转发器实际所用的增益档对SFD作相应的修正。较为灵敏的SFD可以降低上行EIRP，但这时的载波相对容易受上行干扰的影响。下文会指出，在某些场合，过于灵敏的SFD限制了上行EIRP，这将降低系统余量，并使卫星EIRP等性能得不到充分的利用。

EIRP为天线增益与功放输出功率之对数和。天线增益随频率而变，不同转发器的功放输出功率略有不同，功放输出端的传输损耗也因波导长度不同而有差异，因此，各个转发器的下行EIRP也不尽相同。转发器在多载波工作时，需要适当降低输出功率以避免交调干扰。相应的功率减小值被称为输出回退量。有些卫星转发器在功率放大器的前级插入用于减轻交调干扰的线化器，可以相对较少的输出回退满足多载波工作条件，从而提高了下行EIRP的利用率。此外，实际工作中所能使用的EIRP，有可能因为邻星协调的限制，而不得不低于卫星的设计参数。 1.2 工作频段

通信卫星通常工作于6/4GHz的C频段和14/12GHz的Ku频段。Ku频段信道资源与C频段的不同点主要在于：服务区小，卫星EIRP高，同等工作条件下可用较小的天线，高降雨区难免有雨衰中断，卫星信道和地面射频设备的成本较高，与地面干扰和邻星干扰的协调比较简单。

Ku频段的工作频率远高于C频段， Ku天线的增益通常比相同口径的C频段天线高6dB以上。不少人误认为，这就是Ku频段卫星通信可用小口径天线的原因。实际上，天线增益与空间传输损耗都与工作频率的平方成正比，Ku频段地面天线增益的提高恰好被传输损耗的增大所抵消。Ku频段可用小口径接收天线的主要原因在于，Ku频段通信卫星的下行功率谱密度不像C频段那样受到限制，其下行EIRP通常远高于C频段卫星。考虑到EIRP可以通过加大发射功率而得到提高，G/T中的噪声温度则受客观条件所限而无从改变，一般而言，Ku卫星接收系统的G/T值相对于C频段卫星的增幅，远低于EIRP的增幅。因此，Ku频段卫星地球站设备对功放输出功率的要求，通常要高于C频段地球站。

C频段和Ku频段都包含常规与扩展频段。工作于常规频段的卫星地球站天线和射频设备的设计带宽通常略大于500MHz。工作于扩展频段的设备因也通用于常规频段，其带宽多在800MHz左右。扩展频段的地球站设备成本较高，但卫星信道成本较低，其邻星干扰也因使用并不广泛而相对较少。 1.3 卫星天线与服务区

为能充分利用频率资源，通信卫星大多采用正交极化频率复用方式。通常的做法是，转发器的上行和下行分别工作于水平和垂直极化。当代的卫星天线大多采用单馈源、成型反射面方式。为了满足复杂的增益分布要求，同时保证高增益和极化隔离度，设计时往往采用单极化的发送天线。这样，转发器的接收和发送就可能分别工作在不同的天线上。由此带来的问题是，尽管接收和发送天线都能保证极化隔离度要求，但是服务区中的特定地点对收、发天线的极化调整角可能并不一致。卫星操作者为了避免反极化干扰，通常要求用户将地面天线的发极化隔离度调整到最佳点。如果收、发极化的调整角有较大的差异，可能使地面天线的收极化隔离度得不到保证。上文中曾经提到，有些卫星的接收天线口径比发送天线小，因此G/T值相对较低。为使上行C/N 不致过低，使用中需要相对调低SFD灵敏度，同时增加上行EIRP。提高上行EIRP意味着增大天线口径或者高功放输出功率，亦即增加地球站设备成本。由于以上原因，从使用者的角度出发，转发器的接收和发送还是共輨匀噯瘩掿攺命匂送还是共畫星的服务区较大，其覆盖范围通常都包含从星上可见的大部分陆地。Ku频段卫星多因追求高EIRP，而将服务区限制在人口密度高和经济发达的地区。由于卫星操作者无法直接控制对转发器的干扰和非法发射，较小的服务区可以减少来自服务区外干扰的可能性。因此，如果在可见的将来并没有扩展需求，专用的卫星通信网不应追求过大的服务区。

天线仰角也是选择通信卫星时的一项考虑因素。天线仰角过低时，通信波束穿越大气层的距离较长，其旁瓣接收到的地球噪声也较大，天线的G/T值将被降低。工作于Ku频段的天线还需考虑降雨衰耗的影响。可以设想，降雨高度一定

时，仰角越低，穿越雨区的距离就越长，所受的雨衰也越大。为此，在卫星通信网的设计中，应使网内的绝大部分天线在指向所用卫星时都有较高的仰角。 2 卫星操作者与转发器管理

卫星操作者的管理能力至少和转发器的性能指标同样重要。合理的载波安排可以充分利用转发器的潜力，严格的管理可以减少和避免用户抢占资源，严密的监测可以及时发现故障和干扰，完善的技术支持可以帮助用户提升系统能力和排除故障。通过对链路预算表的合理性检查和载波频谱的观察，用户可以大致判断卫星操作者的转发器管理能力。

用户在比较卫星资源的阶段可以要求卫星操作者提供链路预算表。链路预算表的方法多为，分别计算上行和下行的C/T（或C/N），然后在加上几项干扰因素的C/T（或C/N）之后推算出系统C/N，最后求得系统余量。下行C/N由下行载波的EIRP与地面接收系统的G/T值所决定。由于卫星操作者不能容忍用户载波多占转发器功率，用户也不愿换用更大的接收天线，下行C/N是难以提高的。上行C/N由上行载波的EIRP与卫星系统的SFD和 G/T值所决定，它可通过调低转发器的SFD灵敏度并且增加上行功率而得到提高。为此，在合理的链路预算表中，应使上行C/N高于下行C/N，从而使系统C/N接近于下行C/N。如果发现系统C/N远低于下行C/N，就可认为链路预算并不合理。另有一种简易的测试方法为，要求卫星操作者在其链路预算软件中，将卫星EIRP减小3dB，如果求得的系统C/N和系统余量的减小量远低于3dB，则说明原有的链路预算不合理，没有充分利用卫星的EIRP性能。这也能从一个侧面说明转发器管理者的经验有限。 上述错误的产生原因，可能在于将某项干扰因素的C/T或C/N算得过差，也可能在于因将卫星的SFD灵敏度调得太高而限制了载波上行EIRP和上行C/N，其结果都体现在，反映卫星EIRP与地面接收天线增益指标的下行C/N得不到充分的利用。SFD灵敏度过高的情况多出现于Ku频段。Ku频段最为人称颂的优点在于可用小口径天线。从上文可以了解到，下行链路因卫星EIRP较高而支持小天线的应用，但上行链路因卫星G/T值不够高而往往需要较高的上行EIRP。Ku卫星要考虑雨衰补偿，卫星天线增益的设计梯度比较大，服务区边缘的卫星G/T值更低。转发器的SFD灵敏度设置较低时，位于服务区边缘的地球站、以及需为高雨衰预留功率备余量的地球站的上行EIRP往往不足。出于成本上的考虑，通常都采用加大天线口径、而不用提高发射功率的方法增加上行EIRP。由此看来，Ku频段的上行链路未必支持小天线的应用。如果要坚持在这些EIRP不足的上行站使用小天线，卫星操作者只能将SFD灵敏度调高。高灵敏的SFD设置节省了用户在上行段的功放购置成本，但因上行C/N变差而拖低了系统C/N，反过来又浪费了下行链路的卫星EIRP和接收天线增益等性能。

用频谱仪观察转发器上的用户载波，也能大致了解转发器的管理水平。用户载波在转发器上所占用的带宽资源和功率资源应相对平衡。如果任由不自觉的用户随意增加载波功率，最终将使转发器工作于非线性区，从而引起严重的交调干扰。反映在频谱上，转发器上的不同载波，不论带宽是宽是窄，载波幅度应大致相等。如果观察到载波幅度高低悬殊，则可认为卫星操作者对用户的管理存在问题。在接收天线增益和下行EIRP大致相同的条件下比较载波频谱与链路预算中