广播电视卫星传输连载二( 四 )


图2—3—6地磁赤道示意图

;此外,通信频率越低,电离层闪烁现象越严重 。军用vⅢ’波段影响最重,L波段次之,只有最强的闪烁(发生在剧烈太阳活动中)才会对C波段及其以上波段造成影响 。
(4)对流层对卫星信号传播的影响
对流层对卫星通信链路的影响主要表现为吸收衰减,对流层中的水蒸气对2GHz以上的信号损伤较大,且随频率增加而影响加剧 。Ku波段(10~20GHz)除了对水蒸气吸收敏感外,对对流层中的尘埃也较为敏感 。频率在20GHz以上的信号除了以上因素外,还会出现谐振吸收,如某些频率的信号会同空气中的氧分子产生谐振,其能量会因此被吸收 。
对流层对卫星传输最常见和最重要的影响是雨雪衰,以下对此做具体分析介绍 。
①雨衰成因及一般规律
当电磁信号穿过对流层时,其能量会因雨、雪、云、雾的吸收或散射而受到衰耗,衰耗的程度因信号频率、雨雪的大小及信号穿过雨雪区的路程长短而不同 。图2—3—7给出了衰耗量与信号频率及雨、云、雾量的一般关系 。
(图)
频率(GHz)
实线…雨引起的衰减
A:0.25mm/h(细雨)
B:lmm/h(小雨)
C:4mm/h(中雨)
D:16mm/h(大雨)
E:100mm/h(暴雨)
虚线…一云雾引起的衰减
F:0.032g/m 。(可见度约600m)
G:0.32g/m 。(可见度约120m)
H:2.3g/m 。(可见度约600m)
图2—3—7雨衰与信号频率及雨、云、雾量的一般关系
因降雨对卫星传输信号造成的衰减随频率的升高而迅速增大,随雨量的增大而增大,随传播路程的增长而增大 。
一般来说,大雨以下的雨量,对于C波段的卫星信号,不会产生明显的影响 。大雨
(16mm/h)时,C波段上行链路的单位雨衰量约为0.08dB/km,下行链路的单位雨衰量约0.02dB/km,雨区的高度一般不超过10公里,因此对一个仰角为40度的地面站,其卫星上行信号的最大衰耗不超过1.2dB,卫星下行信号的衰耗约0.3dB;暴雨时,C波段上行链路的单位雨衰量小于0.5dB/km,下行链路的单位雨衰量约0.1dB/km,但雨区的高度一般小于2公里,地面站仰角为40度时,卫星上行信号的最大衰耗不超过1.5dB,卫星下行信号的衰耗约0.3dB 。这种情况下的雨衰影响可以忽略,但遇有大暴雨或暴雨时雨区的高度又超过2km的情况,雨衰对于C波段信号的衰耗也会相当严重 。事实上,根据我们从北京市气象局档案馆得到的资料,在北京盛夏,暴雨时的雨区高度可达8km以上,此时C波段40度仰角的上行信号的雨衰在6dB以上 。北京沙河2001年的一场大暴雨曾对c波段的上行链路产生了至少13dB的衰耗 。
Ku、Ka波段的卫星信号,波长短,因雨、雪、云、雾引起的衰耗明显大于C波段 。同样仰角和雨区高度,大雨时,Ku波段上、下行链路的衰耗可分别达到11dB、7.5dB以上;暴雨时,上、下行链路的衰耗分别超过16dB、10dB 。北京地区,暴雨时Ku波段上行信号的衰耗经常在20dB以上 。
事实上,降雨不仅会衰减电磁波,还会产生去极化作用 。空气阻力会使雨滴变成略微扁平的外形,雨滴越大,变形越明显 。极化面取向沿着雨滴长轴方向的电磁波因雨滴引起的衰减和相位移最大,而极化面取向沿着短轴方向的电磁波因雨滴引起的衰减和相位移最小,这种在两个轴向上的衰减和相位移之差,会降低正交极化复用信号的极化隔离度,导致干扰增加 。云雾引起的衰耗比降雨衰耗小得多,近十年来,在北京地区,雨云对c波段的卫星信号尚未造成可见影响,对Ku波段信号造成的衰耗不超过6.5dB,但对小口径接收站来说,这已经超过或界于其接收备余量了 。

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