淺析飛機雷達對衛(wèi)星信號接收的干擾及其解決措施

易斌　高俊　陳嘉

本文以IPTV集成播控平臺的信源系統(tǒng)為例，淺析飛機雷達測高微波對衛(wèi)星信號干擾的原因，對全IP化播出系統(tǒng)的影響及其解決措施。

衛(wèi)星受信號干擾情況和特征

自2012年以來，IPTV集成播控平臺衛(wèi)星信號一直遭受當(dāng)?shù)夭幻餍盘柕母蓴_，造成衛(wèi)星接收系統(tǒng)每天少則幾次、多則十幾次的信號失鎖影響。IPTV集成播控平臺的監(jiān)測系統(tǒng)檢測到衛(wèi)星信號受干擾情況的特征如下：

1、干擾現(xiàn)象反應(yīng)為衛(wèi)星接收機的短暫失鎖。衛(wèi)星接收機上能夠查看到告警日志為“衛(wèi)星信號解調(diào)失敗”、“誤碼率過高”、“連續(xù)計數(shù)錯誤”、“檢測不到載波”、“MPEG同步丟失”等信息。全IP化的播出系統(tǒng)，在衛(wèi)星信號受干擾導(dǎo)致衛(wèi)星接收機信號失鎖時，衛(wèi)星接收機輸出的IP碼流會短暫中斷。

2、衛(wèi)星信號干擾每天發(fā)生的時間不固定，干擾次數(shù)每天多則十幾次，少則幾次，且持續(xù)時間較短。

3、根據(jù)三個月來的紀錄統(tǒng)計，衛(wèi)星信號干擾發(fā)現(xiàn)一般集中在8：00～24：00、凌晨0：00～8：00這段時間內(nèi)，發(fā)生干擾的概率很?。ㄈ鐖D1）；在節(jié)假日，干擾概率比日常高。

干擾定位

在排除了設(shè)備、系統(tǒng)參數(shù)、鏈路連接、電源系統(tǒng)等故障后，平臺基本確定衛(wèi)星信號本身及衛(wèi)星信號的傳輸鏈路并非造成衛(wèi)星信號干擾的因素，造成衛(wèi)星信號失鎖的最可能來自空間干擾，且是一個功率非常大的干擾。

在節(jié)假日這段時間中，衛(wèi)星信號受干擾非常頻繁，平臺發(fā)現(xiàn)每次出現(xiàn)衛(wèi)星信號受干擾時，都有飛機從衛(wèi)星天線上方飛過。

通過各渠道了解到：民航飛機機載雷達測高儀為無線電高度表（工作頻率4200～ 4400MHz，發(fā)射信號為調(diào)頻連續(xù)波），該設(shè)備在飛機起降時工作。無線電干擾除了同頻干擾外，還有差頻、倍頻、一次諧波、二次諧波等。電磁波是一種能量，如果干擾源的能量極高，甚至有可能淹沒整個臨近頻帶的通訊。所以，衛(wèi)星信號非常容易受飛機起降時測高儀發(fā)出的無線電波干擾。

從圖2中可以看出，受干擾頻段大部分為C波段。平臺初步判斷衛(wèi)星信號干擾問題是民航飛機起降時測高儀發(fā)出的微波信號所造成的。

飛機起飛降落時，其雷達測高儀會發(fā)出大功率的微波信號，頻率范圍通常在4200～4400MHz內(nèi)，與衛(wèi)星接收的C波段頻率（3400～4200MHz）相鄰。每當(dāng)飛機從衛(wèi)星天線上方飛過，衛(wèi)星天線接收到其雷達測高儀發(fā)出的微波信號。當(dāng)飛機接近衛(wèi)星天線接收衛(wèi)星信號的方向時，飛機雷達測高微波會引起接收系統(tǒng)的低噪聲放大器飽和，致使正常信號阻塞，無法達到正常的接收載噪比，導(dǎo)致衛(wèi)星接收機產(chǎn)生解調(diào)失敗等故障。飛機通過天線主波束方向后，放大器工作狀態(tài)恢復(fù)正常，干擾消失。

解決措施

由于機載測高儀的工作頻率是國際電信聯(lián)盟正常分配給民航使用的，符合國際無線電規(guī)則標準，它在工作時對衛(wèi)星通信系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾是地面接收系統(tǒng)本身無法抑制的帶外干擾，只得通過外加部件等手段來解決干擾問題。

根據(jù)測試結(jié)果及技術(shù)討論，平臺決定在地面接收系統(tǒng)低噪聲放大器之后，高頻頭前端，接入一個帶通濾波器，抑制由于測高儀發(fā)射的微波信號對地球站接收系統(tǒng)的干擾。3700～4200MHz的帶通濾波器（圖3）可有效抑制干擾，確保正常接收衛(wèi)星信號。這種方案的優(yōu)點是簡單、好實現(xiàn)，但極不靈活，系統(tǒng)換轉(zhuǎn)發(fā)器時需要一起更換濾波器。

增加濾波器后IPTV播出受干擾次數(shù)明顯減少。

平臺在衛(wèi)星天線接收中星6A C-H的高頻頭前增加了帶通濾波器，對濾波器抑制衛(wèi)星信號受干擾情況進行了完整的記錄。現(xiàn)將測試結(jié)果分析如下：

從圖4的曲線圖中判斷出，在安裝帶通濾波器后，中星6A C-H信號質(zhì)量得到明顯改善，而未安裝帶通濾波器的中星6B C-H和6B C-V沒有改善。從使用了一個月的情況來看，在中星6A C-H天線加了帶通濾波器后，受干擾次數(shù)明顯減少，證明中星6A C-H信號在增加濾波器后效果明顯，能夠抑制干擾信號。

增加濾波器能一定程度上抑制信號干擾，縮小干擾影響范圍，但無法完全消除干擾。

圖5是中星6A C-H信號沒有安裝濾波器時，衛(wèi)星信號受到干擾時的頻譜。從圖中可以明顯看出，飛機雷達發(fā)出的無線電波能量極高，淹沒整個臨近頻帶的通訊，引起地球站接收系統(tǒng)的低噪聲放大器飽和，致使正常信號阻塞，無法達到正常的接收載噪比，IPTV衛(wèi)星信號受干擾。圖6是衛(wèi)星信號受干擾時，濾波器起到抑制效果，有效的抑制了干擾產(chǎn)生的影響，IPTV播出信號未受影響。

總結(jié)

總體上來說，飛機雷達測高微波會引起接收系統(tǒng)的低噪聲放大器飽和，致使正常信號阻塞，無法達到正常的接收載噪比，導(dǎo)致衛(wèi)星接收機產(chǎn)生解調(diào)失敗等故障。衛(wèi)星天線增加帶通濾波器，能對干擾微波起到抑制作用，能有效減輕干擾產(chǎn)生的影響。