卫星接收天线G/T值怎么计算？附G/T计算excel表格链接

我们在进行无线通信链路设计时，都会涉及接收天线最重要的参数G/T。今天，咱们就来聊聊G/T值该怎么计算，计算过程中有哪些需要留意的地方，以及当你看到产品说明书中标注了G/T指标，还需要进一步了解哪些信息。

G/T的含义

我们先从书本里找到G/T的标准定义。G/T体现的是天线相对于系统噪声温度的增益性能，它通常被称作天线系统的品质因数。其中，“G”代表天线增益，“T”表示系统噪声温度。

G/T的单位是“dB/K”。

G：指的是天线的增益，单位是dBi。我们可以使用通信工具小程序来计算抛物面天线的增益，如下图所示。

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通信计算器界面

T：系统噪声温度，单位是开尔文，也就是常说的开氏温度，单位符号是“K”。我们都清楚开氏温度和摄氏温度之间的换算关系为：

从摄氏度转换为开尔文：K = °C + 273.15

比如，0°C转换成开氏温度就是273.15K，我们常用的290K，对应的摄氏温度就是290 - 273.15 = 16.85°C。

在计算G/T时，由于G用dBi表示，所以K也需要用dB表示，要把开氏温度的绝对值转换为dB。

比如，290K就等于10 * log₁₀(290) = 24.62dB

如果我们计算得出天线增益G = 30dBi，那么当系统噪声温度为290K时，天线的G/T = 30 - 24.62 = 5.38dB/K

G/T值的计算

实际上，计算G/T并没有上面所说的那么简单。一个常见的信号链路如下图所示：

天线增益是Ga，天线的系统噪声温度是Ta；

天线到低噪放之间的电缆（或者波导）损耗是L1；

低噪放的增益是G2，噪声系数是Nf。

基于信噪比的传递原理，在无线通信系统中，低噪放之后的电缆和模块对整个系统的噪声系数影响可忽略不计，所以我们仅考虑天线、天线到低噪放之间的电缆（或者波导）和低噪放这三个部分。

假设天线的增益Ga = 28dBi，天线噪声温度是Ta = 45K，天线到低噪放之间的电缆（或波导）的损耗L1 = 0.2dB，低噪放的增益G2 = 60dB，低噪放的噪声系数Nf = 0.8dB。

计算步骤如下：

• 将电缆（或波导）的损耗L1 = 0.2dB转换为绝对值，用增益G1表示

G1 = 10^(-0.2/10) = 0.95

• 把低噪放增益G2=60dB转换成绝对值

G2=10^(60/10)=1e6

• 把低噪放的噪声系数0.8dB转换成噪声温度T2

T2=290*(10^(0.8/10)-1)=58.6K

• 把电缆（或波导）损耗L1=0.2dB转换成噪声温度T1

T1 = 290 * (10^(0.2/10) - 1) = 13.6K

• 计算系统噪声温度

Te=Ta*G1+T1*G1+T2=45*0.95+13.6*0.95+58.6=114.27K

• 计算G/T

G/T=Ga + 10 * log₁₀(G1) - 10 * log₁₀(Te) =28+(-0.2)-10*log₁₀(114.27)=7.2dB/K

上面的计算步骤，我做成了excel表格，在夸克网盘中，需要的朋友可以下载。链接：https://pan.quark.cn/s/a4a203f7fade 提取码：6Y4t

你看到G/T的时候，需要了解哪些信息

通过上面的计算步骤我们了解到，要计算接收天线的G/T需要知道

• 天线增益

• 低噪放增益、噪声系数

• 天线和低噪放之间电缆（或波导）的损耗

• 天线的噪声温度

前面三项都比较好理解，是由射频器件决定的，那么第四项，天线的噪声温度，这个是什么意思呢？在实际计算中，天线的噪声温度应该怎么取值呢？

天线噪声温度的取值

进入天线的噪声包括来自于宇宙中的噪声、来自于大地的噪声、来自于大气的热噪声。根据《卫星通信地面站天线工程测量技术》中的相关内容：

• 来自于宇宙空间的基础噪声温度大约是2.8K。

• 天顶的噪声温度，天线指向天顶方向时，天线接收的主要是来自于大气层的噪声，在晴朗的天气下，大致范围在5K左右；

• 地面的噪声温度，天线指向地面的时候，由于地表温度、反射物等多方面因素，地面噪声温度较高，通常在300K左右。

• 沿着地平线的噪声温度，天线指向低仰角区域，噪声温度大约是150K。

利用系统G/T的计算excel表格，我们分别计算噪声温度2.8K，50K，150K，300K的G/T

所以当我们看到天线说明书上的G/T这个指标的时候，首先需要了解的是天线的噪声温度T 的取值是多少？

实际应用中T是怎么取值的呢？

根据《卫星通信地面站天线工程测量技术》中的内容：通过大量的实验数据研究分析，总结出卫星通信地面站天线噪声温度的近似计算公式如下：

Ta=87.09*（EL）^-0.39 （C频段）

Ta=88.34*（EL）^-0.19 （Ku频段）

其中EL是仰角。

如果EL=90°的时候，Ku频段，Ta≈37.57K，当EL=20°的时候，Ku频段，Ta=50K。

不同的频率，不同仰角的噪声温度也可以查表获得。部分频率、仰角的噪声温度如下表所示

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