隨著全球連接需求的增長，許多衛(wèi)星通信(satcom)系統(tǒng)日益采用Ka頻段，對(duì)數(shù)據(jù)速率的要求也水漲船高。目前，高性能信號(hào)鏈已經(jīng)能支持?jǐn)?shù)千兆瞬時(shí)帶寬，一個(gè)系統(tǒng)中可能有成百上千個(gè)收發(fā)器，超高吞吐量數(shù)據(jù)速率已經(jīng)成為現(xiàn)實(shí)。

另外，許多系統(tǒng)已經(jīng)開始從機(jī)械定位型靜態(tài)拋物線天線轉(zhuǎn)向有源相控陣天線。在增強(qiáng)的技術(shù)和更高集成度的推動(dòng)下，元件尺寸得以大幅減小，已能滿足Ka頻段的需求。通過在沿干擾信號(hào)方向的天線方向圖中形成零位，相控陣技術(shù)還能提高降干擾性能。

下面將簡要描述現(xiàn)有收發(fā)器架構(gòu)中存在的一些折衷選項(xiàng)，以及不同類型的架構(gòu)在不同類型的系統(tǒng)中的適用性。本分析將分解介紹衛(wèi)星系統(tǒng)的部分關(guān)鍵技術(shù)規(guī)格，以及如何從這些系統(tǒng)級(jí)技術(shù)規(guī)格獲得收發(fā)器信號(hào)鏈層各組件的規(guī)格。

從系統(tǒng)級(jí)分析向下分解技術(shù)規(guī)格

從宏觀層面來看，衛(wèi)星通信系統(tǒng)需要維持一定的載噪比(CNR)，此為鏈路預(yù)算計(jì)算的結(jié)果。維持該CNR可以保證一定的誤碼率(BER)。需要的CNR取決于多種因素，如糾錯(cuò)、信息編碼、帶寬和調(diào)制類型。確定CNR要求之后，就可以依據(jù)高層系統(tǒng)要求向下分解得到各個(gè)接收器與發(fā)射器的技術(shù)規(guī)格。一般地，首先得到的是收發(fā)器的增益-系統(tǒng)噪聲溫度(G/T)品質(zhì)因數(shù)和發(fā)射器的有效全向輻射功率(EIRP)。

對(duì)于接收器，要從G/T得到低層接收器信號(hào)鏈規(guī)格，系統(tǒng)設(shè)計(jì)師需要知道天線增益和系統(tǒng)噪聲溫度，該值為天線指向與接收器噪聲溫度的函數(shù)，如等式1所示。基于此，可以用等式2得到接收器溫度。

然后可以用等式3計(jì)算接收器信號(hào)鏈的噪聲指數(shù)：

獲知接收器噪聲指數(shù)以后，可以進(jìn)行級(jí)聯(lián)分析，確保信號(hào)鏈?zhǔn)欠穹线@些必要技術(shù)規(guī)格的要求，以及是否需要進(jìn)行調(diào)整。

對(duì)于接收器，首先基于接收器的距離（地到衛(wèi)星或衛(wèi)星到地的距離）和接收器靈敏度確定需要的EIRP。獲知EIRP要求之后，需要在發(fā)射信號(hào)鏈的輸出功率與天線增益之間做出折衷。對(duì)于高增益天線，可以減小發(fā)射器的功耗和尺寸，但其代價(jià)是增加天線尺寸。EIRP通過等式4計(jì)算。

只要謹(jǐn)慎選擇信號(hào)鏈所用組件，就能維持輸出功率不變，并且不會(huì)導(dǎo)致其他重要參數(shù)下降，例如干擾其他系統(tǒng)的輸出噪聲和帶外射頻能量。

發(fā)射器和接收器的其他重要技術(shù)規(guī)格包括：

瞬時(shí)帶寬：信號(hào)鏈在任意時(shí)間點(diǎn)可以數(shù)字化的頻譜帶寬

功率處理：信號(hào)鏈在不導(dǎo)致性能下降的條件下要處理的最大信號(hào)功率

通道間的相位相干性：針對(duì)新興的波束賦形系統(tǒng)，確保通道間相位的可預(yù)測性可以簡化波束賦形信號(hào)的處理和校準(zhǔn)

雜散性能：確保接收器和發(fā)射器不會(huì)在不期望的頻率下產(chǎn)生射頻能量，以免影響該系統(tǒng)或其他系統(tǒng)的性能