卫星链路降雨衰减的测量及频率换算

利用雨量计、频谱仪、计算机等设备,对武汉地区某时段降雨率和Ku频段卫星下行链路(12GHz)的降雨衰减进行了测量.通过数据处理,得到降雨率与降雨衰减的关系.经频率换算得到了相同条件下Ka频段卫星下行链路(20GHz)的降雨率与降雨衰减的关系.针对ITU - R预测模型的不精确性,根据频率换算值对预测模型进行修正.该换算值可为该链路Ka频段卫星通信抗雨衰方案的设计提供理论依据.     

复杂大气条件对微波传播衰减的影响研究

为了进一步提高大气对微波传播衰减影响的描述精度,为微波链路遥感反演大气新应用提供理论基础,该文系统性研究了大气主要吸收气体和各种大气粒子对微波传播的衰减情况。利用ITU-R模型计算大气主要气体成分对微波的吸收衰减,然后在降水粒子、云雾粒子和沙尘粒子的介电模型、形状、相态和谱分布的基础上,计算得到群粒子对微波的衰减特性,系统讨论降水强度、相态、含水量、谱分布、气压和温度等因素对微波传播衰减的影响。数值模拟结果表明,大气主要气体成分在60 GHz, 180 GHz和320 GHz附近存在强烈的吸收带,其衰减系数与水蒸气含量和气压呈正相关,与温度呈负相关;降水强度、谱分布、相态以及冰水比例对降水的微波衰减存在不同程度的影响,云雾的含水量和相态,沙尘的数密度、谱分布和含水量是影响微波衰减的主要因素,而温度的影响较小;大气各因素的衰减系数从大到小依次为爆炸沙尘、降水、气体吸收、水雾、冰雾和自然沙尘。     

Inmarsat与VSAT的比较

1.通信频段特点 Inmarsat系统用户终端采用L波段,1.5/1.6GHz,是国际电联分配给卫星移动通信业务的频段,同时该频段对雨、雾的衰减非常小,约为0.2dB,非常适用于紧急通信、自动遥测数据采集,及无人值守监控功能。 VSAT系统则采用C或Ku频段,C频段为4/6GHz,Ku频段为11/14GHz,是国际电联分配给VSAT或其他通信系     

星上双频段多通道微波光子链路传输性能的优化研究

利用星上微波光子技术,将多个频段微波信号调 制到光域,可解决数据在星上的高 速处理和星间远距离传输等问题。当多频段微波信号进行 光学调制时,交调失真是影响星上多频段微波信号光域传输性能的重要因素。研究了星上双 频段、每个频段内2信道的微波信号光学调制方法,分别推导了Ku、Ka波段微波信号的输出 信号噪声失真比(SNDR)和无杂散动态范围(SFDR)表达式,分析了 各次谐波和各阶交调失真分量对链路性能 的影响,获得了保证链路输出SNDR最优的最佳直流偏置相位和调制系 数。利用OptiSystem软件建立了仿真模型,并进行了仿真验证。研究结果表明 ,Ku 频段中非线性交调分量包括自频段三阶交调(IMD3)分量、频段间IMD3分量 和频段间二阶交调(IMD2)分量;Ka频段中非线性交调分量包括自频段IMD3分量、Ku频段IMD2分量、Ku频段二次谐波(HD2)分量以及频段间IMD3分量。对于Ku频 段信号,当调制系数和直流偏置相位分别为0.17和0.535π时,SNDR取得最优值21.50dB;对于Ka频段信号,调制系数和直流偏置相 位分别为0.22和0.525π时,SND R取得最优值15.32dB。     

一种可兼容两种卫星波段的卫星天线

卫星通信技术使用着几个重要的卫星通信频段．L波段{1．6／1．5GHz）、C波段（6．0／4．0GHZ）、Ku波段（14．0／11．0GHz）和Ka波段（30／20GHz）。因此．建立一种基于两种甚至多种卫星波段为接收信号的全自动寻星系统,对于以应急通信为目的的VSAT卫星系统．就显得比较有必要。     

西藏羊八井Ka&W双频毫米波云雷达性能及观测分析

介绍了西藏羊八井全大气层观象台最新架设的Ka&W双频毫米波云雷达（以下简称YBJ-DFDR,W波段94GHz,波长3.2 mm,Ka波段35 GHz,波长8.6 mm）的基本性能,并选择该地区不同类型云的观测数据,对其探测能力开展了分析和对比研究。分析结果显示,该双频云雷达系统具有较高的探测能力,其中W波段雷达和Ka波段雷达在10 km距离处的探测灵敏度分别达为-39.2 dBZ和-33 dBZ。对比研究表明Ka和W波段雷达所测等效反射率因子值因云物理属性不同亦呈现不同的特征。发生降雨时,由于液态雨和云粒子对雷达信号的吸收和散射作用,造成回波信号出现衰减,此时Ka和W波段雷达二者之间的衰减程度明显不同,W波段雷达信号衰减较严重,甚至出现衰减后低于探测灵敏度而无法获得回波的情况（严重时二者之差可达30 dB）。而当云中粒子多为冰相时,回波信号的衰减程度显著减弱,W波段雷达相比Ka波段雷达展示出更佳的探测能力,其所测反射率因子值普遍高于Ka波段雷达。研究亦发现Ka波段雷达对于云层边缘区域,如云顶、云底部分,容易出现漏测的情况,从而导致云顶高度的低估和云底高度的高估,其主要原因是这些...     

卫视星空（二十三）

一 Ka波段卫星通信在全球的发展 随着卫星宽带多媒体业务需求的快速增长,传统应用的C波段和Ku波段目前已十分拥挤．越来越无法满足市场的需求．令Ka波段（20～40GHz）成为全球各地,特别是欧美地区,卫星高清电视及宽带多媒体双向业务的首选频段。     

不同类型降水对毫米波传播特性的影响研究

为了提高复杂降水条件下毫米波传播衰减的评估精度,通过分析多个地区的降水谱特征,得出具有代表性的层状云降雨、积层混合云降雨、积雨云降雨以及干雪、湿雪的谱分布参数,然后结合降水粒子的形状、相态、介电模型,计算降水体目标在毫米波波段的散射特性.结果表明,降水强度不是唯一影响毫米波传播衰减的因素; 降水粒子相态、谱分布、入射波频率和温度等对毫米波传播特性均有不同程度的影响,其中谱分布和数密度是影响降雨对毫米波衰减的主要因素; 冰水构成比例是影响降雪对毫米波衰减的主要因素; 不同相态的降水,尤其是干雪、湿雪和雨对毫米波传播影响的差异较大; 而温度的影响较小.并建立了考虑谱分布和温度的降水衰减模型.     

一种分时工作Ku/Ka频段微波网络

为解决电小尺寸天线对双频馈源网络结构外形的限制,基于微波网络理论,提出了一种Ku/Ka双频段微波网络的设计方案。该网络通过频段切换开关实现双频分时使用,开关通过电机驱动,在Ka波段工作于圆极化,Ku波段工作于线极化,Ku频段的线极化调整通过旋转两个相互配合的90°移相器来实现。在工作频带内系统的插入损耗＜1 dB,驻波比＜135,线极化交叉极化＞30 dB,且结构紧凑、性能稳定可靠,测试结果与技术要求吻合良好。     

一种用于卫星通信的高隔离全带宽线极化双工器

文中设计了一种Ku 频段新型全金属高隔离度线极化双工器,它由一个正交模耦合器(Ortho-mode Transducer,OMT)和两个不同频段的滤波器组成。OMT 采用非对称无隔膜形式,在保持结构紧凑的同时实现了全带 宽通信,具有优异的线极化特性。为抑制带外信号,提高双工器端口隔离度,上行链路通道采用了结构紧凑、损耗小 的消失模带通滤波器,下行链路通道采用结构简单的阶梯阻抗低通滤波器。测试结果表明,线极化双工器覆盖了卫 星通信上下行链路的全部带宽(上行:13. 75~14. 5 GHz,下行:10. 7~12. 75 GHz),在工作频段范围内反射系数小 于-15 dB,端口隔离度优于85 dB。     

Rain Attenuation Statistics from a 19 and 28 GHz COMSTAR Beacon Propagation Experiment: One Year Cumulative Distributions and Relationships Between the Two Frequencies

Cumulative attenuation distributions for one year and relationships between attenuations at 19 GHz and 28 GHz are presented for an earth-space propagation path terminating at Crawford Hill, New Jersey. An example from the distributions indicates that 20 dB attenuation was exceeded for 0.012% of the year at 19.04 GHz and for 0.06% at 28.56 GHz. For both frequencies the polarization was linear and oriented 21° from vertical at the receiver. When the attenuation at 19 GHz was less than 20 dB, the attenuation in dB at 28 GHz averaged 2.1 times that at 19 GHz. This ratio was lower at higher attenuations.     

毫米波倍频衰减组件研究

介绍了由Ku波段信号经过倍频到较高的毫米波Ka波段信号。在毫米波设计了大动态的衰减,输出信号采用数控衰减精确控制大动态变化,通过两级间波导隔离器解决良好的级联匹配。最终实现了超大的衰减动态范围,在Ka波段可保证90 dB的大幅衰减,且制作出了实体,获得了良好的性能指标,并较好地满足了工程需要。     

Measurement and frequency extrapolation of microwave attenuation statistics on the earth-space path at 13, 19, and 30 GHz

The program to use the Crawford Hill sun tracker for measurement of attenuation on the earth-space path at 13, 19, and 30 GHz is described. Cumulative attenuation statistics for a year of data are presented, along with a discussion of likely sources of error. The results of the data analysis can be briefly summarized. 1) The extrapolation procedure proposed by Hogg, wherein attenuation measurements at two frequencies are used to predict attenuation at a third, yields results in good agreement with observation except at very high attenuation levels. 2) Because of limits on the measuring range of the sun tracker, more accurate estimates of fading statistics for fades >30 dB at 30 GHz can probably be made by extrapolation than by direct measurement.     

地空路径太赫兹波雨天衰减特性分析

雨滴的散射和吸收作用会严重增加地空链路上太赫兹波的传输损耗,降低无线通信的性能。为实现太赫兹波在地空链路上的传输应用,必须对太赫兹波在降雨环境中的传输特性进行深入研究。本文对原有的雨衰模型进行了修正,基于Mie理论,分析了降雨率的变化对地空链路上太赫兹波传输的影响,并与原有模型的计算结果进行了对比。结果表明：在整个太赫兹频段,雨衰减损耗会随降雨率的增加而增大,随频率的增加先增大后减小,且高频太赫兹波段相对0.1～1 THz频段范围的雨衰损耗更小;同时,当频率超过1 THz时,大气窗口越靠近10 THz,损耗越小,在降雨天气环境进行无线通信传输时将更具有通信优势,且频率越低,天顶角越大,模型修正前后的差异性更加明显。     

Prediction of rain effects on earth-space communication links operating in the 10 to 35 GHZ frequency range

This paper reviews the effects of precipitation on earth-space communication links operating the 10 to 35 GHz frequency range. Emphasis is on the quantitative prediction of rain attenuation and depolarization. Discussions centre on the models developed at Virginia Tech. Comments on other models are included as well as literature references to key works. Also included is the system level modelling for dual polarized communication systems with techniques for calculating antenna and propagation medium effects. Simple models for the calculation of average annual attenuation and cross-polarization discrimination (XPD) are presented. Calculation of worst month statistics are also presented.     

Twelve years of rain attenuation statistics of Earth–space propagation experiment at Ka band in Toulouse

Since 2009, ONERA has been running Ka band propagation experiments in Toulouse (France, latitude 43.57°N, longitude 1.47°E). A rain gauge was also deployed on site to collect rainfall rate measurements concurrently to beacon data. Since April 2011, the beacon receiver has been recording the 20.2 GHz (vertical polarisation) Astra 3B beacon signal along a slant path of 35.1° of elevation angle. All years of the experiment had excellent data availability, hence giving 12 years of data at Ka band. First, the propagation experiment and the data processing methodology are described. Second, a statistical analysis of rain attenuation and rainfall rate is conducted. Comparisons are then performed with the prediction methods of Recommendations ITU-R P.837-7 (rainfall rate), P.618-13 (rain attenuation) and P.678-3 (variability of propagation phenomena).     

Centimeter and millimeter wave attenuation by atmospheric gases and rainfall at a tropical station

The radiowave attenuation due to oxygen and water vapour has been computed over the frequency range 3–350 GHz making use of the mean surface air pressure, temperature and water vapour at Ile-Ife (geog. lat 7.5°N, long 4.5°E) in Southern Nigeria. It is observed that the attenuation at this tropical location is generally higher than at temperate climates. A similar analysis was performed for rainfall attenuation using rainfall intensity measurements. The results obtained with three different expressions for the rain height showed that a rain height of 3 km is a reasonable assumption for estimating earth-space rainfall attenuation at this location. It is found that for frequencies above 200 GHz, the polarization dependence of the specific attenuation due to rainfal becomes negligible. The computed attenuation is lower that that predicted using the corresponding CCIR rain climate data. The results show that whilst the contribution of oxygen and water vapour to the total atmospheric attenuation could be neglected when compared with rainfall attenuation up to about 150 GHz, the contribution becomes significant for frequencies above 190 GHz.     

Ka频段八波束接收组件的设计与实现

介绍了一种Ka频段八波束接收组件的设计方法和关键技术。为实现八波束及1.6 GHz瞬时带宽的要求,在接收组件中集成了实时延时芯片,并提出了射频组件三维垂直互联与射频信号交叉传输的方法,同时采用多芯片组装技术、多功能芯片技术等高密度集成方法实现组件装配。研制的接收组件具有高集成度,噪声系数等关键指标在10 dB的数控衰减下小于3.5 dB,较传统组件在尺寸、质量及波束数量上具有较大优势。     

一种基于WRF模式的雨衰减短期预报方法初探

将气象中应用广泛的数值天气预报模式应用到雨衰减区域短期预报中,基于数值天气预报模式WRF获得未来一段时间降雨强度和雨顶高度的空间分布,结合系统参数如频率、极化角和仰角等,利用电波传播算法获得雨衰减的空间分布.利用实测降雨数据对预报结果进行验证,结果显示:预报雨衰减和实测雨衰减基本符合,特别是二者随时间的变化趋势非常一致.