卫星转发器增益

饱和通量密度·

饱和通量密度 (SFD) 指的是，为了使卫星转发器的高功率放大器 (HPA)，如行波管 (TWTA) 达到饱和输出状态，在卫星接收天线输入端所需要的最小功率通量密度，单位是 $dBW/m^2$ .

SFD 反映的是卫星对上行信号的功率需求，SFD 的绝对值越小，说明卫星接收天线灵敏度越高（HPA 越容易被驱动），则地面需发射的 EIRP 就可以越低。

注：在链路预算中地球站发射的 EIRP 经过空衰之后达到卫星接收天线的通量密度不能超过 SFD，否则会导致卫星功放进入饱和区，造成信号失真；如果远低于 SFD，则无法充分利用卫星的发射功率。

转发器增益指的是卫星转发器在饱和状态下，输出饱和功率与输入饱和功率的比值

到达卫星接收天线口的通量密度 FD 与接收功率 $P_r$ 的关系为

\begin{aligned} P_r = FD \times A_e &= FD \times \dfrac{G_{r\_sat}\cdot \lambda^2}{4\pi}\\ P_r(dBW) &= FD(dBW/m^2) + G_{r\_sat}(dBi) - 10 \lg\dfrac{4\pi}{\lambda^2} \end{aligned}

当通量密度 FD 达到 SFD 时，接收功率即为输入饱和功率

P_{in\_sat} = SFD(dBW/m^2) + G_{r\_sat}(dBi) - 10 \lg\dfrac{4\pi}{\lambda^2}

已知卫星的 HPA 的输出饱和功率为 $P_{out\_sat}$ ，则转发器增益为

G_{xpdr} = P_{out\_sat} - P_{in\_sat}

当多个载波同时进入 HPA，各载波信号的相位和幅度随机叠加，可能会导致合成信号的功率峰均比 PAPR 急剧增加，进入 HPA 的非线性区，产生互调干扰/噪声，进入有用频带内，会恶化载噪比。通过输入回退 IBO 降低输入功率，可以让放大器回到线性区工作，抑制互调失真。

由于卫星转发器的总功率和总带宽是受限的，在多载波场景下，为了追求高功率而让放大器饱和，互调干扰/噪声会挤压各载波的有效带宽。利用输入回退 IBO 与输出回退 OBO，在总输出功率与可用线性带宽之间 Trade-off，牺牲一部分总输出功率，换取更干净的频谱环境。

注：在多载波业务中，为了抑制信号叠加导致的非线性互调失真，基于 SFD 的计算需要考虑回退。