Berechnung von Antennengewinn und Linkbudget in Satellitensystemen: Schritt-für-Schritt-Tutorial

Das Verständnis, wie Antennenverstärkung und Link Budget berechnet werden, ist für die Gestaltung effektiver Satellitenkommunikationssysteme unerlässlich. Dieses Tutorial bietet eine klare, schrittweise Anleitung, um diese Berechnungen genau durchzuführen.

Was ist Antennengewinn?

Der Antennengewinn misst, wie gut eine Antenne die Hochfrequenzenergie in eine bestimmte Richtung lenkt, verglichen mit einem isotropen Strahler. Er wird normalerweise in Dezibel (dBi) ausgedrückt. Ein höherer Gewinn zeigt einen fokussierteren Strahl an, der die Signalstärke und -qualität verbessern kann.

Berechnung des Antennengewinns

Der Verstärkungsfaktor einer Parabolantenne kann mit der Formel berechnet werden:

Gain (dBi) = 10 * log₁₀ (G)

Dabei ist G die Richtwirkung der Antenne, die vom Schalendurchmesser (D) und der Wellenlänge (λ) abhängt:

G = (π * D / λ)^2

Um den Gewinn in dBi zu berechnen:

• Bestimmen Sie den Schalendurchmesser (D).
• Berechnen Sie die Wellenlänge (λ) mit der Frequenz: λ = c / f, wobei c die Lichtgeschwindigkeit (3 x 10 ⁸ m / s ist.
• Berechnen Sie G mit der obigen Formel.
• Konvertieren Sie G in dBi mit 10 * log₁₀(G).

Link Budget Berechnung

Das Linkbudget schätzt die empfangene Signalstärke unter Berücksichtigung aller Gewinne und Verluste im System.

Empfangene Leistung (dBm) = Sendeleistung (dBm) + Gewinne (dBi) – Verluste (dB)

Wobei:

• Sendeleistung ist die Leistungsabgabe des Senders.
• Zu den Gewinnen gehört der Antennengewinn sowohl auf der Sende- als auch auf der Empfangsseite.
• Verluste sind für den Verlust des freien Raumpfads, die atmosphärische Dämpfung und Kabelverluste verantwortlich.

Beispielrechnung

Angenommen, ein Satellit sendet mit 30 dBm und einem Bodenantennengewinn von 40 dBi. Der Freiraumpfadverlust beträgt 200 dB. Die empfangene Leistung ist:

Empfangene Leistung = 30 dBm + 40 dBi – 200 dB = -130 dBm

Dieser Wert gibt die Stärke des Signals am Empfänger an, die mit der Empfindlichkeit des Empfängers verglichen werden kann, um die Verbindungsfähigkeit zu bestimmen.