GPS 衛星的功率有多大？

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一個完整的GPS系統應該包括24顆衛星，而定位時至少需要3+1顆（3顆定位，一個校正）。那麼問題來了，世界上同時有那麼多人在使用GPS進行定位，而每一個人都至少在和4顆衛星相互發送數據，這每一顆衛星的功率得有多大？僅靠太陽能電池板能維持嗎？

題主問的肯定是GPS衛星信號功率有多大？這其實可以從GPS管理機構公布的一些信息中反推算出來。GPS信號從發射機出來經過天線後，再發射向地球，我們指的衛星信號功率實際上是指發射機的功率，如下面GPS第一個設計圖紙中的L1 Transmitter，以及第二個設計圖紙中的粉紅色部分。

我們知道，如果我們手機等設備要接收並使用GPS衛星信號，那麼信號的大小必須是在一定值以上的。根據GPS公開的其信號的特性介紹，二代衛星IIA/IIR/IIR-M/IIF發射的民用信號C/A到達地球時能夠保證最小值在-158.5dBW，也就是10的-15.85次方瓦，哇，好低，低到什麼程度呢？比我們自然界中存在的背景熱雜訊功率還要低，完全淹沒在雜訊之下。這是因為衛星信號從20000多千米高空發射向地球，途中要損失很多能量。

我們以GPS衛星的平均距離20180km為例，看下衛星信號經過這麼長距離後到底衰減掉了多少。電磁波在空間的衰減公式可以用這表示:32.4+20*log(f*d)，f指的是信號的頻率，d是指距離，那麼對於GPS民用C/A信號，經過20180km後，衰減掉了將近182.5dB，也就是大概到達地球的能量只剩下原來的0.00000……0001(1在小數點後第18位)。實際上，20180km只是衛星到正下方的地球的距離，如果到地球邊緣，這個距離將是25800km，此時衰減將達到184.5dB。那麼要滿足地球上最小功率-158.5dBW，GPS衛星發射的信號功率至少應該在-158.5dBW+184.5dB=26dBW以上，換算成十進位就是400瓦。What?怎麼這麼大，這要從衛星天線的"放大"作用開始說起。

GPS衛星如果要把信號發射出去，需要藉助天線的力量，如果沒有天線，發射的能量將會是以一個球體的形狀向外均勻膨脹的。但是，GPS衛星的用戶主要在地球，能否把能量全都發向地球呢？下圖中表示的是，如果沒有天線，或者是用一個對各個方向都均勻的天線，信號的能量將以圖中紅線向外均勻分散。而GPS衛星天線將能夠把更多的能量聚焦向地球，使信號能量使用最大化。也就是說，天線本身不產生能量，它只是能量的搬運工。

那麼GPS衛星天線到底能夠把信號功率「放大」多少倍呢？由於GPS衛星位於20180km高空，那麼其對地球的張角就在28度左右，也就是說，原先以一個360度立體角發散的能量，現在僅僅發散到28度的立體角。只需要計算28度的立體角對應的球面面積是整個球形面積的佔比，就可以得到信號功率的「放大」倍數。根據幾何原理，這個倍數在67倍左右。也就是說經過GPS天線「放大」後，衛星信號功率變成了原先的67倍，也就是增加了18.3dB。剛我們計算出衛星發射的信號功率至少要26dBW，那麼除掉天線的「放大」作用，實際上發射機發射的功率只有26-18.3=7.7dBW=6瓦左右。

我們上面的推倒過程是偏理想化的，實際上天線不可能把所有能量都集中發向地球。常規的天線，其"放大"作用圖如下所示，不是只有一個方向，還有其他次要方向也得到了「放大」，實際的"放大"作用到不了67倍，只有其50%，即33倍，15.2dB左右。

而為了保證用戶使用，除了空間衰減184.5dB外，還會另外增加一些餘量，我們假設是3dB。這樣一來，我們得到GPS衛星信號的發射功率應該在-158.5+184.5-15.2+3=13.8dBW=24W左右。那麼實際上GPS設計的是多少呢？
首先，GPS衛星為了讓地球上各個地方接收到的功率都一樣，它的天線對地球不同地點的「放大」倍數是不一樣的，如下圖是GPS天線的設計"放大"倍數，地球邊緣的「放大」倍數比中間多了2dB左右。

由於GPS衛星對地球張角在28度，所以只需要盡量把天線"放大"範圍放在28度以內即可。

實際GPS信號功率經過天線"放大"後的測量值如下圖綠線表示，扣掉天線"放大"的倍數，從衛星發射機那出來的功率在14.4dBW，即27W左右。如果對這個值無感，那就想想我們手機打電話是最大發射功率在1~2W左右。

"而每一個人都至少在和4顆衛星相互發送數據"

你根本沒搞懂GPS原理，GPS定位是單向的，只有衛星到終端單向廣播，終端不發射信號。

每個人都雙向通訊的話，GPS的CPU早就掛了，手機需要背包一樣大的電池和腦袋一樣大的天線，那還玩個屁

瀉藥～大家都說的沒錯，我就補充一點吧，其實都是導航領域的一些基本知識……接收機是如何測距的？實際上GPS衛星發射到地面上的信號極其微弱，甚至在雜訊以下，那接收機是如何捕獲到信號的呢？原因在於衛星將星曆數據調製在擴頻碼（偽隨機碼）上，也就是平常所說的CDMA調製方式，這樣既可以通過擴頻碼的不同來區分不同的衛星，又可以提高信號的抗干擾和抗雜訊的能力。接收機在事先知道擴頻碼序列的情況下，依靠偽隨機碼優秀的自相關特性，就可以捕獲到天上的衛星信號。與雷達的測距方式不同，GPS接收機是單向測距的，即只收不發，收到的衛星信號的內容中是包含其發射時刻的，因此接收機就可以根據自己接受到信號的時間與信號發射時的時間得出一個時間差，進而得到信號傳播的距離，也就是衛星到用戶之間的距離。但是這裡有一個問題，那就是接收機的時間和衛星的時間並不是同步的，就比如你的手錶和我的手錶並不一定指向同一個時刻。因此之前得到的衛星到用戶的距離中包含了一個時鐘差。這就是為什麼定位至少需要四顆衛星信息的原因（需要解用戶的三維坐標及鐘差四個未知數）。

看了全部的回答，GPS到底發射功率有多大這點我不了解，不過 @哆啦A攻城獅 @Geek Yang 兩位同行的回答裡面都提到了天線增益會「放大」信號，我實在沒想明白為何會得出這樣的結論，麻煩兩位同行可以出來解釋一下么？
天線這裡增益的概念和電路里增益的概念不同，這裡的增益不代表電路里的放大或者衰減，我在 @哆啦A攻城獅的回答下評論了一條，如下：
我不知道答主這樣計算出來的結果對不對，但是我覺得答主在計算處理過程中的方法有待商榷。
首先答主也說了，天線不產生能量，只是作為能量的搬運工，從答主的配圖上看出所使用的天線是寬頻螺旋天線，天線本身應為無源部件，對輸入的信號只會衰減不會放大；
其次，天線方向性係數定義為天線在該方向上的輻射強度與天線以相同輻射功率向空間均勻輻射時的強度之比，增益為天線效率與方向性係數的乘積。
增益描述了天線輻射能量的集束程度，也就是說天線把從饋線處得到的能量按比例向空間不同方向進行分配，按照如此理解的話，我們不以分貝作為增益的數值表示，而以實數來表示增益，在一個固定的矢徑長度上，各個方向輻射的功率通量密度應為按增益實數值之比乘以天線總的輻射功率再除以球面積，也就是說，天線在任意一個方向的輻射功率絕不會超過天線從饋線處得到的能量，這樣就違背能量守恆定律了。
天線的方向性只是按不同比例向空間分配天線從饋線處得到的輻射功率，不存在所謂「放大」的作用。
根據教材上的概念及我的理解，兩位同行回答裡面提到的天線可以「放大」信號的情況是不存在的，天線領域裡的增益不同於電路裡面的增益，天線里講增益是從方向性係數引來的，方向性係數表示為：

不考慮空間衰減及多徑繞射，理想情況下上圖中陰影條狀處在固定矢徑長度下的輻射功率應為（陰影處面積÷總面積）×天線的輸入功率，也就是說，不管天線的增益有多高，其在某一區域內的輻射功率是絕對不會超過天線從饋線處獲得的功率的，寬頻螺旋天線作為無源器件不存在所謂「放大」功能，這是由天線的屬性造成的，也是能量守恆的結果。
沒有外部能量的輸入，天線只具有把導波能量按比例向自由空間分配或按比例接收自由空間各個來向電磁波的作用，怎麼可能會無緣無故把信號「放大」了呢。
手機碼字，寫得可能不是很清楚，錯誤之處還請各位同行指出。

衛星功率27W，GPS衛星太陽能電池板的輸出功率是1136瓦。

GPS衛星的發射功率是50W，其發射的信號以廣播形式發出，所有處在該信號覆蓋範圍內的設備都可以收到。

50W，大概也就是一個白熾燈泡的功率吧。

不瀉藥，終於逮到俺能好好回答的問題啦，可以開始嘚瑟啦哈哈哈。。。

2014-10月份更新的信息：

衛星發射功率27W，經過10到17倍天線增益，最終輸出是270至460w不等，天線是方向性天線，因此不同方向，增益不同，如圖：

這麼做的目的，是為了在衛星的信號覆蓋範圍內，不同地理位置的手機能得到基本相同的信號，即標準規定的-128.5dBm，如圖：

信息來源：Coursera的GPS課程，斯坦福大學。此課程比較小眾，一開始有6K多人選修，按時完成第一個場測實驗的1K多人，堅持到第三個場測實驗的也就300來人吧。所以這門課程自打2014-10就開過一次，但我認為是Coursera的無線通信課程里最有價值的一門，信息量大而且有一定深度。

發射功率大概20w,有圖有真相，來自《GPS測量與數據處理》，李征航，黃勁松著

北斗貌似可以雙向通信

高票答案很棒！把功率做大是大家希望的，其實應該想：為什麼把功率設計的那麼小，這才是它設計的精髓。

百度下GPS原理吧，接收端是在收到衛星信號後計算出自己的坐標的，理論上，地球上可以有無限多GPS設備，和收音機一樣。

雖然我不懂，但在這兒胡謅一下吧，我們用GPS定位，並不是和衛星通信，而只是接受衛星的信號，按照接受到的多顆衛星信號強弱來計算出地理位置（經緯度，海拔）這就是為什麼要用3顆以上的衛星才能定位了，如果要用衛星通信的話，那功率得有多大呀，又要用多少網路呀。
所以理論上講，我的胡謅還是對的，不謝。

被動定位只是你接受衛星發的信號

他就是發送廣播，定位機器根據幾個衛星的的信號計算出自己的位置，至於怎麼計算和具體實現自己百度吧。
這個的發明是個偶然呢我記得

自己百度下GPS原理吧
為什麼要雙向通信