衛(wèi)星傳輸信號(hào)質(zhì)量的影響因素和應(yīng)對(duì)策略

羅輝芳

【摘要】 衛(wèi)星傳輸信號(hào)過(guò)程中會(huì)受到各種因素的干擾，本文介紹了自然和人為方面常見(jiàn)的干擾現(xiàn)象和干擾成因，并提出了相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施，希望對(duì)衛(wèi)星傳輸工作人員在運(yùn)行維護(hù)工作中提供一定的借鑒，對(duì)保證衛(wèi)星信號(hào)傳輸質(zhì)量有一定的幫助作用。

【關(guān)鍵詞】 衛(wèi)星傳輸 信號(hào)干擾 抗干擾

衛(wèi)星傳輸作為無(wú)線信號(hào)傳輸?shù)囊环N方式，具有傳播距離遠(yuǎn)，傳輸容量大，傳播效果好、質(zhì)量高，受地理?xiàng)l件限制小，建設(shè)快，一次性投入后，后期的維護(hù)成本低等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)得到了快速的發(fā)展。但衛(wèi)星傳輸?shù)陌l(fā)送和接收所使用的信道是開(kāi)放式的，不可避免的會(huì)受到各種自然因素、人為因素和設(shè)備系統(tǒng)的干擾，降低信號(hào)傳輸質(zhì)量，影響信號(hào)傳輸效果，對(duì)各種干擾因素進(jìn)行有效的研究和分析，找到相應(yīng)的解決應(yīng)對(duì)措施，有利于保證衛(wèi)星傳輸?shù)牡亓己眯Ч?/p>

一、自然因素干擾和應(yīng)對(duì)措施

同步衛(wèi)星的靜止軌道距地面三萬(wàn)五千多公里，衛(wèi)星信號(hào)傳輸要經(jīng)過(guò)電離層、對(duì)流層等，空間環(huán)境復(fù)雜多變，對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的干擾不能忽視，強(qiáng)大的太陽(yáng)輻射都影響這衛(wèi)星傳輸?shù)馁|(zhì)量和效果。

1.1電離層干擾和應(yīng)對(duì)

對(duì)衛(wèi)星通信來(lái)說(shuō) ，衛(wèi)星信號(hào)通過(guò)電離層時(shí)，電離層中的電子和電波發(fā)生交互作用，從而對(duì)衛(wèi)星信號(hào)進(jìn)行干擾。電離層的干擾主要體現(xiàn)為折射、散射和閃爍等。電離層閃爍會(huì)導(dǎo)致衛(wèi)星信號(hào)的頻率強(qiáng)度、相位、振幅等特性發(fā)生短周期波動(dòng)，造成信道的信噪比下降，誤碼率上升，嚴(yán)重時(shí)使衛(wèi)星通信鏈路中斷。

電離層的干擾對(duì)Ku波段的干擾要小于C波段。電離層閃爍主要發(fā)生在春分和秋分前后，工作人員要加強(qiáng)對(duì)信號(hào)的監(jiān)測(cè)，出現(xiàn)干擾時(shí)，要及時(shí)加大上行站的發(fā)射功率，增加鏈路功率冗余量，減小對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的干擾影響。

1.2雨衰、雪衰的干擾和應(yīng)對(duì)

電波在穿過(guò)降雨區(qū)的時(shí)候，降雨會(huì)對(duì)電波能量產(chǎn)生吸收和散射，電波散射還會(huì)造成無(wú)線電干擾，從而造成衛(wèi)星信號(hào)的衰減，這種現(xiàn)象就叫雨衰。雨衰影響與降雨量大小、信號(hào)頻率和信號(hào)通過(guò)降雨區(qū)的路徑長(zhǎng)度有關(guān)。研究表明：雨衰對(duì)Ku波段影響要大于C波段。嚴(yán)重的雨衰還會(huì)造成去極化現(xiàn)象，造成極化隔離度降低。雪衰和雨衰類似，下雪和化雪都能造成電波的衰減，但化雪對(duì)電波的影響更大。雨衰和雪衰是對(duì)流層中對(duì)衛(wèi)星信號(hào)傳輸影響最大的兩種自然現(xiàn)象。為了克服電波傳播過(guò)程中的雨衰和雪衰影響，保證衛(wèi)星通信質(zhì)量可靠，應(yīng)該采用空間分集技術(shù)，在不同地方建立備份上行站，用多個(gè)頻率傳送同一節(jié)目源；當(dāng)出現(xiàn)衰減時(shí)，采用功率補(bǔ)償方法，增大上行站的發(fā)射功率，自動(dòng)增加天線增益。

在接收站可以采用不用的節(jié)目源和加大接收天線的尺寸的方法減小雨衰和雪衰的影響。在實(shí)際的工作中，在發(fā)生強(qiáng)降雨時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)衛(wèi)星信號(hào)強(qiáng)度的檢測(cè)，如果發(fā)現(xiàn)異常，及時(shí)進(jìn)行到備份操作。當(dāng)出現(xiàn)降雪時(shí)應(yīng)及時(shí)清除饋源和主反射面的積雪，有條件的可以對(duì)衛(wèi)星天線加裝智能除雪裝置，降低雨衰和雪衰的影響，確保安全播出。

1.3日凌和星蝕的干擾和應(yīng)對(duì)

日凌和星蝕是衛(wèi)星通信中不可避免的自然現(xiàn)象。每年的春分和秋分前后，中午前后一段時(shí)間，地球、衛(wèi)星、太陽(yáng)在同一條直線上，衛(wèi)星處于太陽(yáng)和地球之間，強(qiáng)大的太陽(yáng)噪聲會(huì)造成通信無(wú)法進(jìn)行，這種自然現(xiàn)象稱為日凌；日凌對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的影響很大，甚至能造成衛(wèi)星信號(hào)的中斷。日凌發(fā)生的日期和時(shí)間與衛(wèi)星地球站所處的地理位置和其接收天線的電氣特性有關(guān)。

應(yīng)對(duì)日凌干擾，可以加大接受天線的尺寸，建立不同的備份節(jié)目源。日凌出現(xiàn)前要計(jì)算出當(dāng)?shù)匕l(fā)生日凌的日期和時(shí)間，提前通知，加強(qiáng)對(duì)信號(hào)源的監(jiān)測(cè)，提前倒換備份節(jié)目源，并對(duì)日凌期間衛(wèi)星信號(hào)強(qiáng)度的變化做好詳細(xì)的記錄，減小日凌對(duì)衛(wèi)星傳輸?shù)挠绊憽?/p>

星蝕也是在每年的春分和秋分前后，不過(guò)是發(fā)生在午夜前后，衛(wèi)星、地球和太陽(yáng)在一條直線上，地球擋住了陽(yáng)光，衛(wèi)星進(jìn)入地球的陰影區(qū)，造成了衛(wèi)星的日蝕，這種現(xiàn)象成為星蝕。星蝕現(xiàn)象會(huì)造成太陽(yáng)能電池不能供電，要靠蓄電池或燃料來(lái)對(duì)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器供電，燃料過(guò)多會(huì)增加衛(wèi)星的重量，進(jìn)而影響衛(wèi)星傳輸?shù)馁|(zhì)量，燃料太少，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器不能正常工作，對(duì)衛(wèi)星信號(hào)的傳輸產(chǎn)生不良影響 。隨著電池技術(shù)的發(fā)展，星蝕對(duì)衛(wèi)星傳輸?shù)挠绊懸呀?jīng)可以忽略不計(jì)。

二、人為因素的干擾和應(yīng)對(duì)措施

人為因素的干擾有非惡意的和惡意的。非惡意的指衛(wèi)星工作人員操作不規(guī)范，操作失誤，設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)錯(cuò)誤等造成衛(wèi)星信號(hào)傳輸質(zhì)量差，一般會(huì)通過(guò)復(fù)查，監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，這種錯(cuò)誤可以通過(guò)完善制度，加強(qiáng)人員業(yè)務(wù)培訓(xùn)，通過(guò)系統(tǒng)協(xié)調(diào)和其他技術(shù)手段來(lái)解決。

惡意干擾指不法分子利用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器接收端具有開(kāi)放性的弱點(diǎn)，對(duì)衛(wèi)星信號(hào)傳輸實(shí)施干擾或者插播非法信號(hào)。

惡意干擾通常有三種方法：

1.干擾正常的衛(wèi)星信號(hào)接收。通過(guò)發(fā)送一大功率單載波信號(hào)來(lái)干擾某一路載波，使得該路衛(wèi)星信號(hào)的信噪比低于接收機(jī)的接收電平門限，從而造成衛(wèi)星接收機(jī)不能正確接收，影響衛(wèi)星傳輸效果。

2.攻擊衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器。干擾信號(hào)將轉(zhuǎn)發(fā)器推向星上功放的非線性區(qū)直至到飽和區(qū)，使得衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器不能正常工作，造成衛(wèi)星信號(hào)中斷。

3.強(qiáng)制插播。干擾信號(hào)采用正常信號(hào)同樣的數(shù)字發(fā)射形式，在同一衛(wèi)星上用同一頻率發(fā)射大功率調(diào)制載波來(lái)干擾正常信號(hào)，當(dāng)干擾信號(hào)遠(yuǎn)高于正常衛(wèi)星信號(hào)的功率時(shí)，信噪比達(dá)到接收機(jī)的接收電平門限，接收機(jī)解調(diào)出非法圖像，造成不良影響。

對(duì)抗惡意干擾的主要技術(shù)措施：

1.地球站提高上行功率儲(chǔ)備。通過(guò)增大高功率放大器上行功率值、增大上行天線口徑和減小高功率放大器輸出端到天線饋源口的損耗。這種方法是被動(dòng)式的，效果不是很好。

2.采用備份頻率或者備份衛(wèi)星。這種方式是將同一信號(hào)發(fā)送到不同衛(wèi)星或者同一衛(wèi)星的不同頻率，當(dāng)一個(gè)信號(hào)源受到干擾時(shí)，可以切換到另外一路信號(hào)源。

3.對(duì)衛(wèi)星傳輸信號(hào)進(jìn)行加密。將衛(wèi)星上行信號(hào)進(jìn)行加密后在發(fā)到衛(wèi)星上，在接收端進(jìn)行解密，這種方式可以避免強(qiáng)制插播，但不能避免信號(hào)中斷，由于采用了加密技術(shù)，接收機(jī)的成本有所增加。

4.采用抗干擾的衛(wèi)星天線技術(shù)。對(duì)天線波束設(shè)計(jì)采用空間隔離方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，使可能出現(xiàn)干擾的區(qū)域不在波束覆蓋區(qū)域內(nèi)；采用自適應(yīng)調(diào)零天線技術(shù)，自動(dòng)調(diào)整波束的零缺陷位置，使副瓣電平對(duì)準(zhǔn)主要干擾源的來(lái)波方向，主瓣電平始終對(duì)準(zhǔn)正常衛(wèi)星信號(hào)的來(lái)波方向從而抑制干擾

三、結(jié)束語(yǔ)

衛(wèi)星傳輸過(guò)程是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，從上行地球站、中間衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)、最后的地面接收站，整個(gè)信號(hào)傳輸過(guò)程都會(huì)受到各種因素的干擾，這其中有設(shè)備自身的限制，也有自然條件和技術(shù)水平的限制，還有防不勝防的人為因素。本文就自然因素和人為因素對(duì)衛(wèi)星信號(hào)傳輸?shù)母蓴_和應(yīng)對(duì)措施進(jìn)行了簡(jiǎn)單的總結(jié)，但作為衛(wèi)星傳輸工作人員，要不斷地學(xué)習(xí)和研究衛(wèi)星通信的相關(guān)知識(shí)，深入學(xué)習(xí)衛(wèi)星通信抗干擾的各種方法，掌握系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的工作原理和具體設(shè)備的工作性能，工作中做好各種監(jiān)測(cè)記錄，切實(shí)做好衛(wèi)星傳輸?shù)目垢蓴_工作，保證衛(wèi)星信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量和效果。

參 考 文 獻(xiàn)

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