1、国际电联对于上行载波的限制
国际电联无线电规中,为了防止地球站发射的载波对邻近卫星形成干扰,对上行站载波的偏轴辐射的功率谱密度提出了要求,按ITU-RS.524-5建议要求6GHz频段上发射的各地球站天线在其偏离主轴2.5°以上及对地静止轨道3°范围内,其偏轴辐射EIRP不超过如下规定:
此限制条件是对功率谱密度的限制,与发射功率Pt,天线旁瓣增益包络、载波信号带宽都有着密切的关系,根据以上限制条件,天线旁瓣增益包络须满足的条件,
一般情况下,广播卫星地面站一般都配置大口经天线,为针状波束,天线波束宽度较窄,广播卫星地面站的大天线的方向性很发,因此广播上行的偏轴辐射一般不会超出相应的标准,相比之下,用于回传的用户终端为了便于使用,在一般情况下,没有波束跟踪和指向装置,所以波束宽度应较宽,在这样的情况下,有数个甚至10几个邻星在其主瓣范围内,所以很容易造成邻星干扰。为此,这类卫星通信必须采用扩频技术。
2、国际电联对到达地面的功率频谱密度的限制
C波段固定卫星业务与地面微波通信业务共用3700~4200MHz频段,国际无线电咨询委员会及国际电信联盟(ITU)规定了空间通信系统在地面上产生“通量密度”的国际标准,以防止对地面微波通信的干扰。地球表面的空间站对地面微波站的干扰。地球表面的空间站对地面微波站的干扰控制,是通过对空间站最大功率通量密度的限制完成的。这些限制条件有一个重要特点,即允许的通量密度是空间站电波波束与地面形成的波前角的函数。波前角越大,对通量密度的限制越松,无线电规则第28条第IV节给出了功率通量密度的限制,
在任何情况下,对于各种调制方式,由空间站发射(其中包括由反射式卫星辐射的)在地球表面产生的功率通量密度,不应超过下列数值
(1)0~5度之间的水平面以上的到达角,任何4KHz频段内为-152dBw/m
(2)5~25度之间的水平面上的到达角(用度表示)处,任何4KHz频带内为-152+0.5(-5)dBw/m2
(3)25~90度之间的水平面上到达角处,任何4KHz频带内为-142dBw.m2。以上对功率通量密度的限制,都是假设在空间传播条件下的。
另外,除了国际电联无线电规则中的规定,在卫星公司进行协调时,一般还有一个默信的规则,即到达地面的功率通量密度不能超过转发器饱合输出功率分布在整个转发器的带宽内到达地面的功率通量密度值。例如对于亚太1号卫星,转发器的饱合有效全向辐射功率为36dBW,每个转发器的带宽为MHz,那么到达地面的功率通量密度为:-166.54dBW/(4KHz.m2)
例如当卫星转发器下行有效辐射功率为28dBW时,按照国际电联的要求,则此系统的载波噪声带宽应满中大于等于200.47KHz要求:按照卫星公司协调的标准,则要求载波噪声带宽大于等于5.7024MHz。因此,根据以上分析可知,当卫星转发器的下行有效辐射功率为28dBW时,其载波噪声带宽应不小于5.7024MHz。如果是低速率的卫得通信系统,则应采取扩频的方式来达到国际电联以及卫得公司的要求。
3、总结
在设计卫星通信系统时,应该了解国际电联以及卫星公司在实际协调过程中所采用的标准和规则,以免耽误系统设计的进程。本文就地球站发射时的偏轴辐射限制以及对到达地面的载波功率通量密度的限制条件进行了分析和说明,并给出了计算实例。可以供广大卫星通信系统的设计人员参考。