12.2　输入输出特性

1)定义

卫星有效载荷的输入输出特性是指转发器工作在指定的单一频率上，输出功率随输入功率变化的关系曲线，是描述幅度非线性的参数。当输入功率增大到某一点，输出功率不再增大，或被压缩了1 dB，定义这一点为单载波饱和功率点。

输入输出特性曲线可以用卫星等效全向辐射功率和卫星功率通量密度描述，分别用EIRPs和PFDs表示，单位分别为dBW和dBW/m2。当转发器工作在饱和点时，可以得到单载波饱和等效全向辐射功率和单载波饱和功率通量密度。在测量输入输出特性曲线时，可以同时计算出卫星的增益Gs。

2)测量原理

(1)给定监测站到卫星的距离以及上下行频率，计算出

式中Rs为监测站到卫星的距离，单位为m；fup为为上行工作频率，单位为Hz；fdn为为下行工作频率，单位为Hz；c为光速，单位为m/s；SF为自由空间损耗，单位为dB；Gprop_u为上行自由空间传播损耗，单位为dB；Gprop_d为下行自由空间传播损耗，单位为dB。

(2)计算地面监测站发射的上行EIRPu

式中EIRPu为单位为dBW；Psyn为信号源的输出功率，单位为dBm；Gsg_ju为上行信道路径损耗，校准值，单位为dB；Gau为监测站发射天线增益，已知值，单位为dB。

(3)计算卫星功率通量密度PFDs

式中PFDs为单位为dBW/m2；Gatm_u为上行大气损耗，单位为dB；Au为地理增益，单位为dB。

(4)计算地面监测站的接收功率

式中Psa为VSA测量的信号加噪声功率，单位为dBm；Pnd为VSA测量的噪声功率，单位为dBm；Psa_corr为减去噪声后的信号功率，单位为dBm。

(5)计算卫星等效全向辐射功率EIRPs

式中EIRPs为单位为dBW；Gjd_sa为下行信道路径损耗，校准值，单位为dB；Gad为监测站接收天线增益，已知值，单位为dB；Gatm_d为下行大气损耗，单位为dB；

(6)计算卫星增益Gs

式中Gs的单位为dB。

3)测量步骤

(1)给定已知参数Rs、fup、fdn、Gau、Gad；

(2)校准上行信道，得出Psyn与Gsg_ju在不同功率下的关系；

(3)校准下行信道，得出Psa与Gjd_sa在不同功率下的关系；

(4)天线对准卫星，信号源配置到上行信道，不发射上行信号，VSA配置到下行信道，测量出噪声功率Pnd；

(5)信号源发射上行信号，按给定的功率范围进行功率扫描，VSA同步记录Psa；

(6)计算EIRPu、Psa_corr；

(7)计算SF、Gprop_u、Gprop_d；

(8)计算PFDs、EIRPs、Gs；

(9)绘制输入输出关系曲线，即EIRPs与PFDs的关系曲线；

(10)根据输入输出关系曲线，确定饱和点，即单载波饱和等效全向辐射功率和单载波饱和功率通量密度。