楊偉娟

摘要：近幾年，衛(wèi)星通信以其獨特的技術(shù)優(yōu)勢被廣泛應用于通信、電視廣播、GPS定位導航、測繪、氣象、軍事等領(lǐng)域，本文首先分析了研究抗干擾衛(wèi)星通信系統(tǒng)的必要性，以及干擾的類型，并針對這些干擾因素提出了一些相應的處理措施，以減少干擾，保障衛(wèi)星通信的暢通。

關(guān)鍵詞：衛(wèi)星通信 微波傳輸 干擾源 抗干擾技術(shù)

中圖分類號：TN927.2 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2014）12-0031-02

衛(wèi)星通信系統(tǒng)由地面端、衛(wèi)星端和用戶端三部分組成，地面端的發(fā)射站（地球站）將數(shù)據(jù)打包，通過微波發(fā)送到衛(wèi)星。衛(wèi)星在高空起中繼站的作用，將收到的地面發(fā)來的電磁波放大后返送回另外的地面站，包含有數(shù)據(jù)信息的電磁波要兩次穿過大氣層才能從一個地面站到達另一個地面站。適合衛(wèi)星通信的微波頻帶約有500MHz寬度，為了方便放大和轉(zhuǎn)發(fā)，一般在衛(wèi)星上設置若干個轉(zhuǎn)發(fā)器，每個轉(zhuǎn)發(fā)器被分配一定的工作頻段，不同頻段用不同代號表示。Ku波段和C波段是當前國際上主要使用的兩種波段，Ku波段的工作頻率范圍是12.24—18GHz，C波段的工作頻率范圍是4—8GHz，它是多媒體廣播衛(wèi)星通信的經(jīng)典波段。

衛(wèi)星信號在傳輸過程中會受到不同因素的干擾，有些干擾無法避免，以下就通過對主要的干擾因素進行分析，根據(jù)各種干擾因素的不同特點，提出適當?shù)奶幚泶胧┯枰詰獙Α?/p>

1 衛(wèi)星通信中常見的干擾類型

衛(wèi)星通信系統(tǒng)存在著不同層面的干擾，下面筆者從自然現(xiàn)象干擾、地面環(huán)境干擾、傳輸空間干擾和設備故障干擾等方面具體介紹。

（1）自然現(xiàn)象的干擾：自然現(xiàn)象干擾是目前衛(wèi)星通信系統(tǒng)的主要干擾，并且具有一定的隨機性。一般來說，自然現(xiàn)象干擾主要包括日凌、雨衰和雪衰。

日凌：日凌就是指太陽侵犯、干擾之意，它是指通信廣播衛(wèi)星會隨著地球繞太陽運動，當?shù)厍颉⑿l(wèi)星、太陽恰好位于同一直線上時，衛(wèi)星就處于地球和太陽之間，地面站的接收天線對準衛(wèi)星的同時也對準了太陽。此時，太陽產(chǎn)生的強大的電磁輻射會對地球站所接受的衛(wèi)星信號造成干擾，導致接收鏈路嚴重惡化甚至中斷。這種現(xiàn)象每年春分和秋分前后發(fā)生兩次。

雨衰：雨衰是指降雨時雨粒吸收和雨粒散射引起的電磁波衰減。雨衰的大小取決于電波波長和雨粒幾何尺寸的比擬度，當電磁波的波長和雨滴的直徑相似時將引起雨粒共振，則產(chǎn)生最大的衰減。實測結(jié)果表明雨滴的半徑約在0.025cm～0.3cm。C波段的電波波長在7.5cm左右，與雨滴半徑相關(guān)較大，因此受降雨影響較小，一般小于2DB。Ku波段內(nèi)電波的波長在2.5cm左右，故降雨對電波產(chǎn)生的影響比較明顯，最大可達20DB。

雪衰：雪衰和雨衰相似，是指降雪對衛(wèi)星信號傳輸造成的干擾。但是降雪量不大，饋源面上積雪不多時降雪對常用衛(wèi)星信號頻帶的衰減不大。雪衰對于C波段和Ku波段衛(wèi)星傳輸?shù)挠绊懼饕憩F(xiàn)在雨夾雪和化雪過程中天線主反射面上不規(guī)則的積雪破壞了衛(wèi)星天線口面場分布的均勻性，增大了天線的噪聲溫度，降低了天線的增益，上行鏈路的等效全向輻射功率EIRP值或接受系統(tǒng)的接收性能G/T值均會因此而大大減小。

（2）地面環(huán)境的干擾：地面環(huán)境干擾是最為普遍的一種干擾形式。隨著經(jīng)濟的發(fā)展，和人們生活水平的提高，越來越多的電子設備被應用到我們的生活中，電磁波信號設備也廣泛的應用到城市發(fā)展中，這些電子設備會產(chǎn)生微波、雷達、無線電視、調(diào)頻廣播、工業(yè)噪聲等大量的電磁波輻射。這些電磁波對衛(wèi)星信號來說就是干擾源，既會串入上行鏈路造成上行干擾又會串入下行鏈路造成下行干擾。

（3）傳輸空間干擾：空間干擾主要指鄰星干擾和交調(diào)干擾，它是是衛(wèi)星通信干擾的重要方式。隨著衛(wèi)星通信的廣泛應用和衛(wèi)星通信技術(shù)的日益進步，同步軌道衛(wèi)星的數(shù)量也逐步增多，但同步衛(wèi)星的軌道只有一個，在赤道上方35860公里，這樣難免會使相鄰衛(wèi)星之間的距離越來越近，相鄰衛(wèi)星之間的信號摻雜其臨近衛(wèi)星的信號，超出了原來信號的覆蓋率，傳輸?shù)男盘栃Ч艿接绊?，這就是鄰星干擾。

交調(diào)干擾主要是指用戶分配的波頻率與相鄰信號的頻帶出現(xiàn)重疊，這里重點強調(diào)的是重疊，在實際的工作信號傳遞中，如果沒有較強的保護或者是防干擾措施，那么信號在傳遞的過程中就容易出現(xiàn)燥底過高或出現(xiàn)副瓣方面的問題，這對正常信號的傳遞有負面的影響。

（4）設備故障干擾：設備故障也會干擾衛(wèi)星通信，這包括衛(wèi)星故障和地面設備故障。地面設備故障干擾的干擾又包括中頻轉(zhuǎn)發(fā)干擾、地面調(diào)頻廣播干擾、交調(diào)干擾、雜散干擾等。產(chǎn)生干擾的原因包括：設備雜散指標不合格，載波中雜波或諧波過高；調(diào)制器、上變頻器輸出電平過大，或者放大器線性指標差，出頻譜擴散；上變頻器、放大器沒有設置在合適的工作點上，造成載波噪聲。

2 衛(wèi)星通信中常見干擾的處理措施

為了確保衛(wèi)星通信的正常發(fā)展，降低衛(wèi)星信號的干擾，針對上述存在的干擾問題，筆者從干擾源和提高抗干擾技術(shù)兩方面提出了解決措施。

2.1 處理干擾源

（1）目前尚無法避免自然現(xiàn)象對衛(wèi)星通信的干擾，只能采取措施將干擾降到最低。從太陽進入地面接收天線的3dB波束到離開3dB波束是日凌干擾最強的時間。接收頻率越高，天線口徑越大，天線3dB波束越窄，則日凌持續(xù)時間越短。因此，日凌持續(xù)時間與其接收頻率和天線口徑大小有關(guān)，地球站可以通過增大天線口徑和靈敏度來縮短日凌持續(xù)的時間。東經(jīng)度越高的衛(wèi)星，每天日凌開始和結(jié)束的時間越早，根據(jù)地球站所處的位置和所接受的衛(wèi)星的位置，計算出日凌發(fā)生的時間，利用不同衛(wèi)星日凌發(fā)生先后順序不同對節(jié)目信號進行選擇切換。

針對雨（雪）衰現(xiàn)象：雨（雪）衰現(xiàn)象隨機性強，地區(qū)差異大，又無法避免，因此只能通過衛(wèi)星信號的傳輸路徑和特點根據(jù)需要，在設計時予以補償。雨衰的補償可以通過以下環(huán)節(jié)完成，上行鏈路的雨衰損耗由上行站補償，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器也可以補償部分上行鏈路的雨衰損耗，下行站提高接受系統(tǒng)的接收性能G/T值，為雨衰留有較大余量。同時，優(yōu)化衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器天線的波束圖設計，合理設計衛(wèi)星接收系統(tǒng)也可以減少降雨（雪）產(chǎn)生的影響。

（2）地面電磁環(huán)境干擾：地面環(huán)境干擾眾多，只有通過在天線周圍合理安裝金屬屏蔽層屏蔽電磁干擾源將干擾波反射回去來解決。金屬屏蔽層架設前必須通過電磁檢測明確干擾波的來源方向，屏蔽層的還要達到一定高度，既不能低于高頻頭又不能阻擋衛(wèi)星信號的傳輸路徑。若采用金屬網(wǎng)作為屏蔽層，為防止干擾波從網(wǎng)孔漏入，網(wǎng)孔的孔徑還應小于工作最小波長的1/4。

（3）鄰星干擾：鄰星干擾中上行干擾需要衛(wèi)星公司通過協(xié)調(diào)鄰星運營商予以解決。而通過地球站校隊天線指向，準確指向所需天線、對天線方向圖性能進行優(yōu)化、降低上行功率就能有效解決下行干擾。

（4）衛(wèi)星設備故障造成的干擾只能通過切換備份設備，更換轉(zhuǎn)發(fā)器或轉(zhuǎn)星來解決。地面設備故障造成干擾則需要提高維護人員的技術(shù)水平，嚴格按照設備使用說明操作，合理設置的設備工作點，良好匹配組合設備。嚴格做好設備的入網(wǎng)驗證測試，更換設備時先通電測試，確認各項指標合格在入網(wǎng)使用。

2.2 增強抗干擾技術(shù)

（1）加裝防干擾裝置減小干擾。使用微帶陣列天線：天線系統(tǒng)是整個衛(wèi)星通信鏈路上的重要單元，是接收衛(wèi)星信號的基本元件。微帶陣列天線具有體積小、質(zhì)量輕、增益高、方向性強的特點，不僅傳輸距離遠、傳輸速率高而且抑制雨雪干擾和抗多徑反射能力強。微帶陣列天線由饋電網(wǎng)絡和微帶貼片組成，七個陣元分別位于正六邊形的六個頂點和中心，陣元間采用半波長間距以避免引起柵瓣。

加裝前置濾波器：在天線和低噪聲放大器之間放置濾波器，可以抑制大的帶外干擾。前置濾波器可能會帶來性能損失，每1dB的插入損耗會導致噪聲系數(shù)增加1dB，必須要有良好的濾波器設計，既保證噪聲系數(shù)足夠小，又能抑制帶外干擾。

設置耗電單元：在衛(wèi)星信號發(fā)射天線附近區(qū)域設置耗電單元，可以降低上行功率，消弱鄰星干擾。

（2）功率倒置算法抑制寬帶干擾?；诠β实怪米赃m應算法的抗干擾設計因為衛(wèi)星信號淹沒在背景噪聲下，所以功率倒置將最大程度的抑制干擾，但是因為該算法并不需要知道有用信號的有關(guān)信息，但反過來，若有用信號功率較大同樣會受到抑制。

（3）加窗抑制窄帶干擾。擴頻系統(tǒng)有一定的擴頻增益，可以抵抗一定的干擾，但如果干擾較大或擴頻增益較低，就需要專門設計抗干擾技術(shù)。加窗實質(zhì)上是對輸入數(shù)據(jù)進行加權(quán)，目的是減小頻譜泄漏，窗函數(shù)從數(shù)據(jù)段的中心向兩邊逐步衰減，保證了數(shù)據(jù)段兩端的平滑。通過加窗可以準確的估計信號頻譜，但也會使使輸入信號發(fā)生畸變，增加的信噪比損失。

3 結(jié)語

衛(wèi)星通信的特點導致衛(wèi)星信號在傳輸過程中所受的干擾種類多樣，而且不可避免。只有掌握了先進的維護技術(shù)，總結(jié)維護經(jīng)驗，根據(jù)不同的干擾因素采取有效措施，預防和降低干擾衛(wèi)星信號傳輸?shù)囊蛩?，才能更好的應用衛(wèi)星通信，并使衛(wèi)星傳輸事業(yè)得到更好地發(fā)展。