杜靜 鄭秀成 張鑫

摘要：

近些年來，隨著社會經(jīng)濟與科學技術(shù)的飛速發(fā)展，衛(wèi)星通信已經(jīng)在氣象、軍事、測繪等各個行業(yè)領(lǐng)域得到廣泛普及與應用。但是，影響衛(wèi)星通信系統(tǒng)性能及其傳輸質(zhì)量的因素越來越多樣化，其中氣象因素作為嚴重影響衛(wèi)星通信信號的一項因素越來越不容忽視。本文重點探討了雨、雪、霧等天氣現(xiàn)象對衛(wèi)星通信信號的影響，并在此基礎(chǔ)上提出有效的處理應對措施，僅供參考。

關(guān)鍵詞：雨衰;雪;霧;衛(wèi)星通信信號;影響

引言

衛(wèi)星傳輸是無線信號傳輸?shù)囊环N常見類型，通常表現(xiàn)出傳播范圍廣、速度快、效果好、質(zhì)量高、維護成本低、極少會受到地理環(huán)境的限制等特點。當前，隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，我國衛(wèi)星事業(yè)也突飛猛進。然而，受到開放式的影響，導致衛(wèi)星在輸送傳播與信息接收過程中極易受到外界各種因素的干擾，進而導致微信通信信號的傳輸效果與質(zhì)量明顯下降?；诖?，本文重點研究了雨、雪、霧對衛(wèi)星通信信號的影響，對于提升衛(wèi)星通信信號質(zhì)量，進而推動我國衛(wèi)星事業(yè)實現(xiàn)快速、健康發(fā)展等具有重要意義。

1雨、雪、霧對衛(wèi)星通信信號的影響

當出現(xiàn)雨、雪、霧等惡劣天氣現(xiàn)象時，電波在對流層傳播時由此產(chǎn)生的一部分能量往往會被雨、雪、霧等吸收或散射，進而導致一部分能量被損耗。能量損耗的多少與雨雪的大小、霧的濃度等密切相關(guān)。

1.1雨對衛(wèi)星通信信號的影響

降雨天氣過程發(fā)生時，由于降雨云層的類型不同，其形狀、厚度、水汽含量、移向、水汽凝成物的幾何尺寸、電波的波長等都會在一定程度上影響到電波的衰減。當電磁波穿過降雨發(fā)生區(qū)域時，雨滴往往會吸收或散射一定量的電波，進而導致電波明顯減少，這一現(xiàn)象被稱為雨衰。雨滴的直徑及電磁波的波長對雨衰的大小起到?jīng)Q定性作用，通常情況下，當電磁波的波長越接近雨滴的直徑，則降雨引起的衰減就越大。相關(guān)資料研究表明，降雨過程中雨滴的半徑往往位于0.25～3.00mm之間。就Ku頻段而言，其電波波長大都位于25mm左右。由此可見電波波長與雨滴的直徑較為接近，進而導致Ku波段在工作過程中造成的雨衰現(xiàn)象較為顯著。就C波段而言，大多數(shù)波長均位于75mm左右，波長明顯大于雨滴的半徑，由此引發(fā)的雨衰現(xiàn)象相對較弱。當出現(xiàn)中到大雨天氣過程時，Ku頻段小站將會頻繁出現(xiàn)短時下線現(xiàn)象，主要是由于雨對Ku頻段信號具有明顯的衰減作用，在此作用下將會導致信噪比與功率明顯下降。

雨水既會導致電磁波衰減，又會增加輻射電磁波的噪聲溫度，并產(chǎn)生去極化現(xiàn)象，對接收信號的載噪比產(chǎn)生嚴重影響，并使正交極化信號之間的相互干擾得到明顯增加。當水汽在饋源內(nèi)聚積時，白天由于氣溫較高由此對信號產(chǎn)生的影響并不明顯，相對比而言夜間氣溫比較低，當夜間溫度低于0℃時水汽將會發(fā)生凝結(jié)，進而嚴重影響到通信，甚至還會導致其發(fā)生中斷，進而導致出現(xiàn)白天通夜間斷的“怪現(xiàn)象”。

1.2雪對衛(wèi)星通信信號的影響

通過研究發(fā)現(xiàn)，降雪天氣過程并不會導致衛(wèi)星信號出現(xiàn)明顯的衰減現(xiàn)象，尤其是小到中雪天氣過程對衛(wèi)星信號的影響更小，然而中到大雪天氣過程對衛(wèi)星信號的影響卻不容忽視。一旦出現(xiàn)中到大雪天氣過程將會導致Ku頻段微信通信在短時間內(nèi)發(fā)生中斷。就C頻段而言，降雪與降雨天氣過程都不會對其產(chǎn)生明顯的影響，通常會導致出現(xiàn)小站下線現(xiàn)象。相對比而言，化雪時將會明顯影響到Ku及C頻段的衛(wèi)星通信。在雪融化時，冰渣顆粒將會導致天線饋源與主反射面的表面不平整，由此對電磁波的散射與吸收作用也有所不同，使衛(wèi)星天線口面的電磁場未能均勻分布，不僅導致天線的增益明顯減少，還使天線的噪聲溫度明顯增加，與此同時接收系統(tǒng)的G/T值、上行鏈路的EIRP值都將明顯減小。另外，雪在自然條件下融化時往往會持續(xù)一定的時間，不僅會明顯影響到天線的增益，還會導致小站在長時間內(nèi)出現(xiàn)通信中斷等現(xiàn)象。

1.3霧對衛(wèi)星通信信號的影響

大量實驗表明密霧對電磁波的衰減現(xiàn)象與降雨天氣比較類似，濃霧對電磁波的衰減現(xiàn)象類似于小雨。當工作頻率低于20GHz時，可以忽略輕霧對電磁波的影響。

通過上述分析可見，小雨及中雨天氣過程不會明顯影響到C波段的衛(wèi)星信號，當發(fā)生暴雨天氣過程且雨區(qū)的高度位于2km以上時，雨衰將會嚴重影響到C波段信號的衰耗，而且雨、雪、霧天氣現(xiàn)象對C波段衛(wèi)星信號的衰耗作用要明顯小于Ku波段。

降雨天氣過程發(fā)生時不僅會導致衛(wèi)星通信信號有所衰減，還會增加噪聲溫度并引發(fā)去極化現(xiàn)象，由雨衰對衛(wèi)星通信信號的影響較為顯著。因此，通常情況下都必須考慮到雨衰產(chǎn)生的影響，除此之外，在對其進行計算時還要對去極化、降雨噪聲等因素進行綜合考慮。

2如何減少雨、雪、霧對衛(wèi)星通信信號的影響

2.1改進技術(shù)，以減小降雨、雨衰現(xiàn)象對衛(wèi)星通信的影響

降雨、雨衰現(xiàn)象發(fā)生時往往會增加空中噪聲溫度，進而嚴重干擾衛(wèi)星通信信號。針對這一現(xiàn)象應當積極引進先進的儀器設(shè)備，盡可能減少極化損耗以及天線指向誤差損耗，使接收天線的增益明顯升高。另外，還應當選用適宜的工作頻率，并采用先進的信道編碼等技術(shù)以減少其對衛(wèi)星通信的影響。

2.2及時進行掃雪除冰

當雨雪天氣過程發(fā)生時，若端站出現(xiàn)信噪比下降等而無法正常工作，應當及時將室外天線主反射面及饋源上的積雪、積水等清掃干凈。另外，在對天線饋源上的積水、積雪等進行清掃時必須動作輕緩，以避免饋源上的塑料保護膜上遭受損壞。

2.3強化管理，并做好防水處理工作

相關(guān)部門應當認真做好電纜連接頭、室外設(shè)備連接處的防水密封處理工作，還要定期對室外設(shè)備進行檢查，并采取有效措施對室外電纜進行保護。室外單元的防水、防潮工作必須引起北方重雪區(qū)與南方重雨區(qū)的高度重視，應當以相關(guān)要求為依據(jù)，并使用防水膠帶定期做好電纜接頭處、室外單元連接處的防水處理工作。在實際的檢查過程中一旦發(fā)現(xiàn)電纜接頭處、室外單元設(shè)備連接處出現(xiàn)有水珠、冰凌或冷凌等，應當立即將防水膠帶解開，并烘干接頭處，之后再對其進行防水處理。其中室外單元設(shè)備在更換之后做好其防水工作更加不容忽視。

3結(jié)語

經(jīng)過上述分析可見，雨、雪、霧等惡劣天氣現(xiàn)象往往會對衛(wèi)星通信造成嚴重影響。因此，必須掌握以上各種天氣現(xiàn)象影響衛(wèi)星通信的原因，并重視由此產(chǎn)生的嚴重后果。而且還要強化管理，積極做好以上各種惡劣天氣現(xiàn)象的預防措施，以最大限度減少雨、雪、霧對衛(wèi)星通信信號的影響，進而保障衛(wèi)星通信信號質(zhì)量。

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作者簡介：杜靜（1984-）女，漢族，黑龍江省慶安縣人，工程師，本科學歷，從事短時臨近預報和人影指揮工作。