卫星信号转发器设计方案
1 系统组成
卫星信号转发器主要组成框图如下所示:
图1 系统设计框图
由上图所示系统主要由室外有源接收天线、室外馈线、放大模块、室内馈线、室内无源发射天线等五部分组成。
2 分系统组成
2.1 室外有源接收天线
室外有源天线大概有2种方案。
第一种:采购现成产品(上海海积天线,蝶形),具体参数参考附件天线。
图2 有源接收天线1
第二种:我这边单独设计一款天线(周期稍微长点,大概2到3周)
2.2 室外馈线
馈线每米插损≤1dbm,一般是采购成品线缆,两端都是TNC接头(内针内螺纹)。
2.3 室内馈线
室内馈线参考室外即可以。
2.4 放大模块
图3 放大模块设计框图
放大模块增益暂时按45dbm计算,系统设计框图如上图所示。为了更加美观,将放大模块放入一个2U小机箱中,配套12V电源适配器,防雷保护器。
2U机箱大概如下图所示:
图4 2U机箱选择
图5 低压直流防雷器
3 原理分析
空中卫星信号强度按-130dbm计算,卫星信号经过室外接收天线、馈线、室内发射天线后发射出去,然后距离发射天线10米外的卫星接收机可以正常接收卫星信号,此时到达被测卫星接收机前端信号强度不能小于-130dbm。
3.1 公式计算
Lbf=32.5+20lgF+20lgD
Lbf=自由空间损耗(dB),D=距离(km),F=频率(MHz),取1605MHz(频率最高值计算)。
10米电磁波空间衰减值为57dbm。
3.2 综合计算
馈线插损按25dbm(30米线缆),室外有源发射天线增益40dbm,放大模块增益为G,室内发射天线增益0db,最终信号强度为-100dbm。
-130dbm+40dbm-25dbm+G-57dbm=-130,因此G=42dbm
4 报价清单
序号 | 模块 | 价格(元) | 备注 |
1 | 室外有源接收天线 | 2000 | 海积报价 |
2 | 馈线30米,不含接头 | 200 | |
3 | 馈线接头(TNC接头) | 30 | |
4 | 放大模块(含结构、电路板) | 1500 | |
5 | 室内发射天线 | 1000 | |
6 | 2U机箱 | 400 | 含机箱改造费用 |
7 | 电源适配器 | 100 | |
8 | 防雷器 | 100 | |
9 | 机箱前后面板接插件:指示灯、电源座、开关 | 100 | |
10 | 其他费用 | 500 | |
11 | 合计(单套) | 5930 | 不含税 |
附件:室外接收天线参数
无源天线指标 | ||||
工作频率 | GPS L1/L2/L5 | GLONASS G1/G2/G3 | 北斗B1I/B1C/B2a /B2b/B3 | Galileo E5a/E5b/E1/E6 |
顶点增益 | L1≥6.0dBi L2≥5.0dBi L5≥3.5dBi | G1≥5.5dBi G2≥4.0dBi G3≥4.0dBi | B1I/B1C≥5.5dBi B2a≥3.5dBi B2b≥4.5dBi B3≥3.5dBi | E6≥2.5dBi E5a≥3.5dBi E5b≥4.5dBi E1≥6.0dBi
|
极化方式 | RHCP | |||
水平面覆盖角度 | 360o | |||
输出阻抗 | 50Ω | |||
输出驻波 | ≤1.5 | |||
顶点轴比 | ≤3dB | |||
相位中心误差 | <±2mm | |||
低噪声放大器指标 | ||||
有源增益 | 40±2dB | |||
噪声系数 | ≤1.8dB | |||
输入驻波 | ≤2.0 | |||
输出驻波 | ≤2.0 | |||
差分传输延迟 | ≤5ns | |||
工作电压 | 3~5.5V | |||
工作电流 | ≤50mA | |||
机械特性 | ||||
天线尺寸 | D 200mm H 68mm | |||
接头方式 | TNC-K | |||
重量 | ||||
工作环境 | ||||
工作温度 | -45℃~+70℃ | |||
存储温度 | -55℃~+85℃ | |||
湿度 | 95%不冷凝 |
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