常用的卫星通信频段分析

卫星通信中L频段、S频段、C频段和X频段使用特点是雨、雪、雾、云引起的传输损耗以及对噪声温度的影响最小，也是卫星通信中最为理想的频段。

根据下列公式可知天线的增益与天线面积、使用的频率和天线效率三大因数有关。

式中，A为天线面积；λ为工作波长λ=（3×10⁸）/f；η为天线效率；r为天线半径；f为工作频率。

根据上述公式我们不难看出当卫星通信天线面积和天线效率η一定，那么工作波长越短即工作频率越高，则卫星通信天线其增益越高。在相同卫星通信天线面积和天线效率η的条件下，显然Ku、Ka频段的天线增益远高于工作在1～10GHz频段，像C、X等频段的天线增益。在天线增益相同条件下，则Ku、Ka频段的卫星通信天线面积较之C、X等频段的卫星通信天线面积小得多。由于天线面积变小，安装或使用天线方便，不仅适用于一般固定的卫星通信地球站，更适用军事通信、应急通信、个人通信的车载站、船载站、机载站和便携站（Flyaway）。对于Ku、Ka频段的雨衰问题一般用系统储备或增加上行功率来解决，除了像东南亚等热带地区多雨和非洲等地的雨季外，地球大部分地区雨衰的影响并不是很大。Ku、Ka频段卫星业务的推出为卫星通信的业务的拓展展示了新的途径。

另外，在Ku、Ka频段的使用中发现抗干扰性能优于C频段。假如我们用直径为2.4m同样尺寸的C频段Ku频段卫星通信天线，地球站地点为北京，卫星选择为ASIASAT-4，时间为2013年对卫星通信每年春分、秋分两次的日凌中断进行分析。

首先对在北京的2.4m C频段、Ku频段卫星通信地球站使用ASIASAT 4号卫星，2013年日凌中断通过软件计算进行预测，表2-2和表2-3两份日凌中断预报数据通过计算对预测结果进行分析。

上述日凌中断的预报表中：Date为日凌中断日期；Begin为日凌中断起始时间；Peak为日凌中断的影响峰值；End为日凌中断结束时间；Closest为日凌中断最靠近的角度。

表2-2 使用ASIASAT 4号卫星的北京2.4m C频段卫星通信地球站2013年日凌中断预报(www.xing528.com)

表2-3 使用ASIASAT 4号卫星的北京2.4m Ku频段卫星通信地球站2013年日凌中断预报

从北京的2.4m C频段、Ku频段卫星通信地球站使用ASIASAT 4号卫星，2013年日凌中断通过软件计算进行预测结果可知：C频段卫星通信地球站的日凌中断的干扰次数和影响的时间长度明显多于Ku频段卫星通信地球站，C频段卫星通信地球站的日凌中断的干扰影响程度远大于Ku频段卫星通信地球站。为什么有这样的结果呢？我们可通过半功率点波束宽度的公式来分析原因。下面为半功率点波束宽度θ（°）的计算公式为

式中，D为天线直径；λ为工作波长λ=（3×10⁸）/f；θ₁/2为半功率点波束宽度；f为工作频率。

从上述半功率点波束宽度公式可知卫星通信天线面积一定，那么波长越长即使用频率越低其半功率点波束宽度就越大，反之频率越高其半功率点波束宽度就越小。也就不难看出2.4m C频段天线在4GHz上的波束明显大于2.4m Ku频段天线在12GHz上的波束，故在电波传输中C频段卫星通信地球站的日凌中断的干扰次数、影响的时间长度和干扰影响程度明显多于Ku频段卫星通信地球站。从另一角度我们也可看到相同频率不同天线面积，日凌中断对其影响也不同，根据上述公式可知：频率相同天线面积越大波束越尖锐（窄），天线面积越小波束越钝（宽），即频率相同天线面积越大，日凌中断对其影响次数和影响程度越小；反之，频率相同天线面积越小，日凌中断对其影响次数和影响程度越大。当然，现在我们从使用频段和天线面积来考虑日凌中断对卫星通信的影响，实际上，日凌时的太阳黑子的活跃程度对卫星通信也有着一定的影响，由于日凌中断是卫星地球站的天线、所使用的卫星和太阳在同一直线上所引起的干扰，所以日凌中断绝不可以说就是太阳黑子干扰。