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類型分類：: 科普知識

數(shù)據(jù)分類：: 智能斷路器

淺談衛(wèi)星通信中的常見干擾及其處理措施

發(fā)布日期：2022-04-27 點(diǎn)擊率：125

        衛(wèi)星通信具有傳輸距離遠(yuǎn)、覆蓋面廣、不受地理條件限制、通信頻帶寬、容量大等優(yōu)勢，在軍事通信中得到廣泛應(yīng)用。

    但衛(wèi)星通信受自身特點(diǎn)的限制和環(huán)境的影響，不可避免地存在各種干擾，特別是其開放式的系統(tǒng)，使用透明轉(zhuǎn)發(fā)器，更容易受到一些不可預(yù)見的惡意干擾，下面談?wù)劤Ｒ姷膸追N干擾及其處理措施。

    1、地面干擾

    (1)地球站設(shè)備的雜波干擾。產(chǎn)生干擾的原因包括：設(shè)備雜散指標(biāo)不合格，工作載波中帶有雜波或諧波；調(diào)制器、上變頻器輸出電平過高，或者“功放”工作非線性，出頻譜擴(kuò)散；上變頻器、功放的工作點(diǎn)設(shè)置不當(dāng)，造成載波噪聲。

    處理好這類干擾需要嚴(yán)格做好設(shè)備的入網(wǎng)驗證測試，確保雜波功率限制在規(guī)定的范圍之內(nèi)。認(rèn)真研究設(shè)備的使用操作說明，正確設(shè)置設(shè)備的工作點(diǎn)、調(diào)整或更換設(shè)備，對設(shè)備進(jìn)行合理匹配組合，消除超標(biāo)雜波。嚴(yán)格按照入網(wǎng)測試時標(biāo)定功率電平工作，定期進(jìn)行各環(huán)節(jié)測試。設(shè)備更新時先通電經(jīng)測試確認(rèn)指標(biāo)合格再投入使用。

    (2)電磁干擾。由于地面存在著大量的微波、雷達(dá)、無線電視、調(diào)頻廣播、工業(yè)電噪聲等，這些干擾源串入用戶站，通過上行鏈路發(fā)射上星造成上行干擾或串入下行鏈路造成接收干擾。用戶站設(shè)備接地不良，接地電阻過高；電纜屏蔽性能差，電纜插頭接地不良；鏈路電平配置不合理。

    所有的衛(wèi)星地球站在選址時都已經(jīng)進(jìn)行過環(huán)境電磁測試，都應(yīng)該符合建站要求。但隨著社會的發(fā)展，城市建設(shè)的擴(kuò)張，一些原來處于市郊、電磁環(huán)境比較好的地球站受到的干擾會越來越多，對于接收用戶站來說，所處的環(huán)境更是復(fù)雜多樣，受到電磁干擾隨處可見。在日常工作中應(yīng)經(jīng)常檢查所有設(shè)備接地是否可靠，機(jī)房總接地電阻滿足設(shè)備要求，站內(nèi)連接室內(nèi)外設(shè)備的電纜必須具有良好的屏蔽性能，應(yīng)采用雙屏蔽電纜，接頭連接良好。發(fā)現(xiàn)干擾及時分析判斷，查出干擾來源點(diǎn)，縮小查找范圍。

    (3)互調(diào)干擾。一般存在于上行站處于多載波工作狀態(tài)時，由于功放容量儲備不足，回退不夠，三階互調(diào)分量超過規(guī)定，或上行發(fā)射功率超標(biāo)，使衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器被推至非線性工作區(qū)，導(dǎo)致下行互調(diào)特性惡化。

    處理方法：嚴(yán)格配合衛(wèi)星入網(wǎng)驗證測試，確保上行時三階互調(diào)抑制比滿足要求(TWTA：<-24dBc、功放回退約7dB；SSPA：<-27dBc，功放回退約6dB)；確保各載波在調(diào)制器、上變頻輸出，功放輸入電平嚴(yán)格相等并在功放的線性工作區(qū)，加強(qiáng)上行載波監(jiān)視。

    (4)交叉極化干擾。上行交叉極化干擾是因為地球站天線系統(tǒng)發(fā)射交叉極化隔離度沒有調(diào)整好，導(dǎo)致上行交叉極化分量過大，或天線饋源薄膜受損未能及時更換，有其他物質(zhì)掉進(jìn)饋源也會導(dǎo)致交叉極化干擾。接收用戶站天線接下來收時極化未調(diào)整好，導(dǎo)致下行接收受干擾。因此在上行發(fā)射信號時預(yù)先和相關(guān)衛(wèi)星測控部門進(jìn)行天線極化調(diào)整和測試，確保發(fā)射天線系統(tǒng)的交叉極化隔離度滿足主軸方向333dB的要求。經(jīng)常檢查天線饋源的狀態(tài)，在接收時耐心調(diào)整好天線極化，確保所需的接收信號最強(qiáng)時另一極化信號最弱，值得一提的是，對同一副收發(fā)兩用天線，通常發(fā)射極化隔離最好時的極化角并不等于接收極化最好時的極化角，建議在監(jiān)測自身發(fā)射信號或接收同一衛(wèi)星信號時采用另外一副天線。

    2、空間干擾

    (1)鄰星干擾。隨著衛(wèi)星通信的高速發(fā)展，同步軌道衛(wèi)星越來越多，衛(wèi)星間隔由原來的5度左右降低到現(xiàn)在的2.5度左右，因此鄰星干擾在我們工作中會逐步增多。鄰星干擾有上行干擾；鄰星系統(tǒng)個別用戶天線口徑小，上行電平過高，功率譜密度超出協(xié)調(diào)指標(biāo)，鄰星個別用戶天線偏向被干擾衛(wèi)星或其旁瓣指向被干擾衛(wèi)星。下行干擾：干擾衛(wèi)星和被干擾衛(wèi)星具有重疊覆蓋區(qū)，在此區(qū)域內(nèi)，被干擾衛(wèi)星地球站在接收正常信號的同時，其旁瓣接收到鄰星信號。這種干擾與干擾衛(wèi)星的下行信號功率密度和被干擾地球站天線尺寸有關(guān)，隨被干擾站天線的尺寸的增加而減少；鄰星個別用戶載波下行電平過高或接收用戶天線未對準(zhǔn)，個別用戶追求小口徑天線也會存在鄰星下行干擾。

    (2)相鄰信道干擾。用戶載波頻率分配與相鄰信號的頻帶出現(xiàn)重疊，沒有足夠的保護(hù)帶寬；用戶，載波頻譜特性不符合要求，噪底過高或出現(xiàn)副瓣。在入網(wǎng)測試時必須保證上行載波頻譜在分配頻帶范圍內(nèi)，并確保載波的調(diào)制特性符合衛(wèi)星公司的技術(shù)要求。在多載波同一轉(zhuǎn)發(fā)器使用時也會出現(xiàn)交調(diào)干擾，為避免交調(diào)干擾，轉(zhuǎn)發(fā)器必須工作在足夠的回退點(diǎn)。現(xiàn)在我們國內(nèi)大多數(shù)省臺上星節(jié)目都是幾個節(jié)目共用一個轉(zhuǎn)發(fā)器，因此同一轉(zhuǎn)發(fā)器用戶相互之間也應(yīng)該加強(qiáng)溝通，互相監(jiān)測，不要隨意加大上行功率，以保證轉(zhuǎn)發(fā)器工作在線性。

    (3)個別用戶不規(guī)范操作誤發(fā)??率、速率、糾錯、調(diào)制設(shè)置有誤；沒有按照程序嚴(yán)格測試即上星；新裝設(shè)備急于調(diào)試，誤操作；甚至個別用戶私自上載波偷發(fā)信號，這些錯誤動作都會對正常的通信造成影響。上述三種干擾，作為衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器租用者和廣大接收用戶，可采取的應(yīng)對措施不多，我們只有加強(qiáng)檢測，發(fā)現(xiàn)上述干擾及時通知衛(wèi)星測控中心，由衛(wèi)星管理者進(jìn)行各衛(wèi)星或轉(zhuǎn)發(fā)器使用者之間的協(xié)調(diào)處理。

    3、自然干擾

    (1)雨衰。當(dāng)電波在傳輸過程中穿過降雨區(qū)域時，雨滴會對電波產(chǎn)生吸收和散射造成衰減。衰減的大小與雨滴半徑和波長的比值有關(guān)，由于C波段波長一般大于雨滴半徑而KU波段波長與雨滴大小相近，所以降雨對C波段影響比較小而對KU波段就非常嚴(yán)重，為降低雨衰的影響，在進(jìn)行衛(wèi)星通信時盡可能選擇使天線處于高仰角的衛(wèi)星，這樣可以減少降雨時電波穿越的雨區(qū)距離。但在降雨量大的地區(qū)，如廣州等，處于高仰角天線的主反射面會因暴雨而形成積水對電波造成很大的吸收損耗，特別是上行，即使C波段也會超出正常的控制范圍，解決的辦法唯有在天線主反射面底部鉆孔加快積水排放。

    (2)日凌。每年春分和秋分前后，在衛(wèi)星地球站所在地的每天中午時分，衛(wèi)星將處在太陽與地球之間的直線上，這時衛(wèi)星地球站天線在對準(zhǔn)衛(wèi)星的同時也對準(zhǔn)太陽，使太陽產(chǎn)生的強(qiáng)大的電磁波是個巨大的噪聲源，對其所接收的衛(wèi)星信號造成干擾從而使接收鏈路嚴(yán)重惡化甚至中斷，這種現(xiàn)象即稱為衛(wèi)星通信的“日凌現(xiàn)象”。日凌只影響衛(wèi)星的下行鏈路，發(fā)生時間和接收點(diǎn)的地理位置有關(guān)，持續(xù)時長和天線的工作頻率及口徑有關(guān)。一般來說，春分時，緯度越高地區(qū)日凌開始和結(jié)束的日期越早，秋分時相反；若兩地經(jīng)度一樣，緯度每相差3度日凌開始和結(jié)束的日期就會相差1天；如果兩地緯度一樣，經(jīng)度由西向東每增加2度日凌開始和結(jié)束的時間就會晚1小時。接收頻率高，日凌持續(xù)時間短；天線口徑大，持續(xù)時間短。日凌結(jié)束后，通信會自動恢復(fù)正常。

    (3)電離層閃爍。當(dāng)電波穿越電離層時，由于電離層結(jié)構(gòu)的不均勻性和隨機(jī)時變性，造成信號的振幅、相位、到達(dá)角等特性短周期變化，形成電離層閃爍。電離層閃爍與工作頻率、地理位置和太陽活動情況有關(guān)。3GHZ頻率以下，電離層閃爍是最為嚴(yán)重的電離層現(xiàn)象。通常，電離層閃爍最嚴(yán)重時發(fā)生在春分前后，較為嚴(yán)重在秋分前后。電離層閃爍現(xiàn)象通常持續(xù)30分鐘到數(shù)小時，發(fā)生的時間通常在日落后(18:00)至深夜(24:00)結(jié)束。雖然電離層閃爍主要發(fā)生在3GHZ頻率以下，但在4GHZ也有明顯的影響。據(jù)統(tǒng)計，在4GHZ，電離層閃爍可能造成超過10dB的峰值變化。

    (4)衛(wèi)星蝕。每年的春季和秋季，在每天的特定時間內(nèi)，衛(wèi)星將進(jìn)行入地球的陰影區(qū)域，此時衛(wèi)星見不到太陽光，太陽能電池不能提供電能，衛(wèi)星只能依靠蓄電池或燃料電池供電，這一階段稱做“星蝕期”。以前衛(wèi)星蝕對衛(wèi)星通信的影響是很嚴(yán)重的，但現(xiàn)在衛(wèi)星供電系統(tǒng)已經(jīng)有了很大的改進(jìn)，在衛(wèi)星蝕期間備用電源足以保持衛(wèi)星正常工作，因而不會對衛(wèi)星通信造成影響。

    這幾種自然干擾是天文自然現(xiàn)象，無法避免，但可以采取一定的措施減少對衛(wèi)星通信的影響，如改進(jìn)衛(wèi)星供電系統(tǒng)就安全克服衛(wèi)星蝕造成的影響。

    4、人為干擾

    由于現(xiàn)階段我們所使用的衛(wèi)星都是采用透明轉(zhuǎn)發(fā)器，對地面?zhèn)鱽淼男盘栔皇亲冾l轉(zhuǎn)發(fā)而不加以任何處理，其主要部件之一是高功放器件，一般為行波管放大器(TWTA)或固態(tài)功放(SSPA)。這兩種器件最主要的特點(diǎn)是當(dāng)輸入功率小于飽和點(diǎn)時，可以近似地認(rèn)為工作在線性區(qū)，而當(dāng)輸入功率進(jìn)一步增大超過該電平時，功率放大器就進(jìn)入飽和區(qū)或過飽和區(qū)。在過飽和區(qū)，不僅輸出功率大大降低，而且出現(xiàn)大信號壓縮小信號，即所謂的“功率掠奪”現(xiàn)象或“功率占用”，同時由于非線性的因素，還會出現(xiàn)大量寄生互調(diào)分量，為避免將衛(wèi)星上功放推入飽和區(qū)或過飽和區(qū)，在使用中一般要實行嚴(yán)格的上行功率控制，或在高功放前加限幅器，盡可能使透明轉(zhuǎn)發(fā)器可以避免功放工作在過飽和區(qū)，但是如果存在惡意的大功率上行干擾，轉(zhuǎn)發(fā)器仍然有可能工作在非線性區(qū)，依然存在“功率掠奪”現(xiàn)象，致使正常通信業(yè)務(wù)信號或廣播電視信號被壓縮。

    法輪功等不法分子對廣播衛(wèi)星實施的惡意干擾。利用衛(wèi)星透明轉(zhuǎn)發(fā)器的弱點(diǎn)，法輪功等不法分子干擾我們的正常衛(wèi)星電視廣播，并采用“功率掠奪”的形式進(jìn)行非法宣傳。從已發(fā)生的案例來看，這些惡意干擾的技術(shù)含量并不高，使用的也不過是衛(wèi)星通信的常規(guī)設(shè)備，這暴露了目前我們衛(wèi)星通信的弱點(diǎn)。對此，我們要采取積極有效措施和相應(yīng)的技術(shù)手段進(jìn)行反干擾。作為衛(wèi)星使用者，在現(xiàn)階段，對這些非法干擾實施反干擾就要以其人之道還治其人之身，一旦發(fā)現(xiàn)有惡意干擾就要立即加<

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