EIRP指标设计与实现

EIRP指标设计与实现

1、 EIRP定义

EIRP是描述系统发射能力的指标，EIRP = G + P – L，G是天线增益，P是功放输出功率，L是馈线损耗。

2、 地面站EIRP指标设计思路

在地面站系统存在上行业务时，需对EIRP进行设计。包括如下情况：

a. 卫星测控地面站，上行信号为卫星控制信号；

b. 数据采集系统地面终端，上行信号为采集数据；

c. 卫通地面站，存在端到端的双向数据传输。

对于a，b两种情况，卫星上都有解调器，地面站EIRP设计时，只考虑上行链路，保证卫星接收C/No。EIRP ≥ [C/No]th+ Loss – G/T -228.6。

对于卫通地面站的EIRP设计，由于卫星不设终端，只具备转发功能，终端位于对端地面站，因此须考虑上行链路和下行链路，保证对端地面站的C/No。这里的设计稍微复杂，叙述如下：

设计公式如下：

C/No上=EIRP地-Loss+G/T卫+228.6； A

C/No下=EIRP卫-Loss+G/T地+228.6； B

C/No = 1/(1/(C/No上)+1/(C/No下))。 C

上述公式联立，可看出C/No 与EIRP地的关系。但值得注意的是，公式中EIRP卫和G/T卫都与卫星参数有关，特别是EIRP卫，无法从卫星参数中一眼看出，须通过计算。下面，对卫星转发器参数和EIRP卫的计算方法进行介绍。

与链路计算有关的卫星转发器参数有且只有5个：G/T卫、饱和通量密度、输入回退、输出回退、最大输出EIRP卫max。

1） G/T卫: 卫星转发器接收系统G/T。与公式A有关。

以下2) ~ 3)的参数，与公式B中的EIRP卫有关。

2） 饱和通量密度：通量密度（W）反映卫星天线单位有效面积上的接收功率。不科学的说，该量的目的就在于反映卫星的接收功率，只是考虑到天线的原因，才炮制出通量密度这一物理量。

4WEIRP地Loss10lg(2)，可见，W决定于EIRP地。

饱和通量密度（Ws）是卫星转发器的参数之一，指卫星转发器输入压缩时，卫星天线单位有效面积上的接收功率。这一物理量反映的是卫星的灵敏度，当通量密度达到Ws时，

即可判断卫星输入已压缩。显然，这种情况在实际中很少出现，因为输入压缩时，卫星输出已超过输出压缩点，功放深度压缩，比较危险。一般，卫星方允许卫星接收通量密度达到的值是Ws-Boi。关于输入、输出压缩和Boi,，详见第3)点。

3） 输入回退（Boi）和输出回退（Boo）：先说明输入压缩和输出压缩。输入压缩是指转发器功放输入口前置放大器压缩，输出压缩是指转发器功放压缩。在转发器使用时，为了保证线性，卫星方一般规定转发器前放的额定输出功率比压缩点小3~10dB，这就是输入回退（Boi），规定转发器功放的额定输出功率比压缩点也小3~6dB，这就是输出回退（Boo）。

对于链路设计来说，除了Boi比较重要外，Boo与Boi的差值也相当关键。

4） 最大输出EIRP卫max：工程上，最大输出EIRP卫max指的就是卫星功放输出达到压缩点时，卫星的EIRP值。（对于卫星，一般资料中好像并不区分饱和点和压缩点）。

通过上述介绍，需搞清楚如下关系：

当地面站EIRP地达到一定水平，使卫星的接收通量密度W达到Ws-Boi，卫星功放输出在输出压缩点的基础上回退Boo，此时，

EIRP卫 = EIRP卫max -Boo。

进一步，当地面站EIRP地较小时，卫星的接收通量密度距Ws-Boi差一个量值Bo，则EIRP卫 = EIRP卫max -Boo –Bo。

至此，公式A、B、C中的所有参数都已确定，建立Excel表格，可以方便的得C/No

与EIRP地的变化关系。一般设计时，在Excel表格中不断调整EIRP地，C/No自动计算得到结果，直到满足门限要求为止。

在调整EIRP地的过程中，还要注意时刻注意中间量W。如下：

1） W不能超过Ws-Boi-10lg(N)，其中，N为单个转发器中的载波数量。若W

超过Ws-Boi-10lg(N)，则无论C/No计算结果如何，都要降低EIRP地；（对于实际运营的通信卫星，这一条也可以适当放宽：Ws-Boi-10lg(N)2） 对于传输速率要求非常高的情况，设计EIRP地，使W= Ws-Boi-10lg(N)。即

以卫星下行EIRP卫最大化为原则。这种情况特别适用于星状网的主站以及传输速率要求极高的情况。

3） 对于传输速率不高的情况（一般，地面EIRP地较小，W也很小），不必考虑

W，设计原则就是保证C/No大于[C/No]th。这种设计的例子包括：星状网的小站、低速率传输的场合。

3、 EIRP指标实现思路

确定地面站EIRP指标后，根据公式EIRP = G + P – L，只需对天线增益G、功放最大输出P和馈线损耗L进行设计。

设计建议如下：

1） 对于第2章中的a，b两种应用情况，完全根据天线的接收指标（G/T值）来

确定天线口径，从而得到发射增益G。功放的输出

P= EIRP地 – G + L。

2） 对于第2章中c应用情况，地面站天线、功放指标需与对端的指标一起考虑，

同时也要结合G/T值设计。比较简单的做法是，根据经验确定天线口径和功放大小，然后根据Excel链路计算表进行微调。常见的设计原则是：车载站天线设计考虑运输性，尽量采用小天线、大功放；星状网中主站采用大天线；网状网中，两端天线、功放指标尽量一致。

3） 馈线一般如下设计：S频段以下均可采用低损电缆，功率较大时，须采用大功

率低损电缆。S频段电缆损耗一般是0.15dB/m，低频情况，损耗更小。C、Ku、Ka等一律采用波导馈电，损耗一般按0.1dB/m设计。值得注意的是，在地面站系统中，功放和天线之间往往会接入测试耦合器、多工器、开关、环行器等微波器件，设计时，在馈线损耗上要留有1dB左右的余量。

4、 工程建议

1） 对于典型的卫通系统，市面上的天线、功放都有一定的规格，在设计时，天

线、功放尽量满足规格标准。比如，天线口径：13m，7.3m，6m，3.7m，2.4m，1.8m，1.5m，1.2m，0.9m；功放输出：8W，16W，25W，40W，60W，80W等。

2） 馈线尽量短，功放靠近天线安装，注意功放的安装结构。在选用波导馈电时，

还要特别注意高频箱结构设计，防止波导干涉。

3） 功放输出一般配置大功率环行器，尤其是在馈线特别长，或中间的微波组件

特别复杂的情况。

4） 功放输出功率设计时，最好留3dB余量。

注：本文公式中所有参数都是分贝值。