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類型分類：: 科普知識

數據分類：: 智能斷路器

淺談衛星通信中的常見干擾及其處理措施

發布日期：2022-04-27 點擊率：148

        衛星通信具有傳輸距離遠、覆蓋面廣、不受地理條件限制、通信頻帶寬、容量大等優勢，在軍事通信中得到廣泛應用。

    但衛星通信受自身特點的限制和環境的影響，不可避免地存在各種干擾，特別是其開放式的系統，使用透明轉發器，更容易受到一些不可預見的惡意干擾，下面談談常見的幾種干擾及其處理措施。

    1、地面干擾

    (1)地球站設備的雜波干擾。產生干擾的原因包括：設備雜散指標不合格，工作載波中帶有雜波或諧波；調制器、上變頻器輸出電平過高，或者“功放”工作非線性，出頻譜擴散；上變頻器、功放的工作點設置不當，造成載波噪聲。

    處理好這類干擾需要嚴格做好設備的入網驗證測試，確保雜波功率限制在規定的范圍之內。認真研究設備的使用操作說明，正確設置設備的工作點、調整或更換設備，對設備進行合理匹配組合，消除超標雜波。嚴格按照入網測試時標定功率電平工作，定期進行各環節測試。設備更新時先通電經測試確認指標合格再投入使用。

    (2)電磁干擾。由于地面存在著大量的微波、雷達、無線電視、調頻廣播、工業電噪聲等，這些干擾源串入用戶站，通過上行鏈路發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。

    所有的衛星地球站在選址時都已經進行過環境電磁測試，都應該符合建站要求。但隨著社會的發展，城市建設的擴張，一些原來處于市郊、電磁環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，所處的環境更是復雜多樣，受到電磁干擾隨處可見。在日常工作中應經常檢查所有設備接地是否可靠，機房總接地電阻滿足設備要求，站內連接室內外設備的電纜必須具有良好的屏蔽性能，應采用雙屏蔽電纜，接頭連接良好。發現干擾及時分析判斷，查出干擾來源點，縮小查找范圍。

    (3)互調干擾。一般存在于上行站處于多載波工作狀態時，由于功放容量儲備不足，回退不夠，三階互調分量超過規定，或上行發射功率超標，使衛星轉發器被推至非線性工作區，導致下行互調特性惡化。

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

    (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發射交叉極化隔離度沒有調整好，導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，有其他物質掉進饋源也會導致交叉極化干擾。接收用戶站天線接下來收時極化未調整好，導致下行接收受干擾。因此在上行發射信號時預先和相關衛星測控部門進行天線極化調整和測試，確保發射天線系統的交叉極化隔離度滿足主軸方向333dB的要求。經常檢查天線饋源的狀態，在接收時耐心調整好天線極化，確保所需的接收信號最強時另一極化信號最弱，值得一提的是，對同一副收發兩用天線，通常發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，建議在監測自身發射信號或接收同一衛星信號時采用另外一副天線。

    2、空間干擾

    (1)鄰星干擾。隨著衛星通信的高速發展，同步軌道衛星越來越多，衛星間隔由原來的5度左右降低到現在的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；鄰星系統個別用戶天線口徑小，上行電平過高，功率譜密度超出協調指標，鄰星個別用戶天線偏向被干擾衛星或其旁瓣指向被干擾衛星。下行干擾：干擾衛星和被干擾衛星具有重疊覆蓋區，在此區域內，被干擾衛星地球站在接收正常信號的同時，其旁瓣接收到鄰星信號。這種干擾與干擾衛星的下行信號功率密度和被干擾地球站天線尺寸有關，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，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重疊，沒有足夠的保護帶寬；用戶，載波頻譜特性不符合要求，噪底過高或出現副瓣。在入網測試時必須保證上行載波頻譜在分配頻帶范圍內，并確保載波的調制特性符合衛星公司的技術要求。在多載波同一轉發器使用時也會出現交調干擾，為避免交調干擾，轉發器必須工作在足夠的回退點。現在我們國內大多數省臺上星節目都是幾個節目共用一個轉發器，因此同一轉發器用戶相互之間也應該加強溝通，互相監測，不要隨意加大上行功率，以保證轉發器工作在線性。

    (3)個別用戶不規范操作誤發??率、速率、糾錯、調制設置有誤；沒有按照程序嚴格測試即上星；新裝設備急于調試，誤操作；甚至個別用戶私自上載波偷發信號，這些錯誤動作都會對正常的通信造成影響。上述三種干擾，作為衛星轉發器租用者和廣大接收用戶，可采取的應對措施不多，我們只有加強檢測，發現上述干擾及時通知衛星測控中心，由衛星管理者進行各衛星或轉發器使用者之間的協調處理。

    3、自然干擾

    (1)雨衰。當電波在傳輸過程中穿過降雨區域時，雨滴會對電波產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，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波段就非常嚴重，為降低雨衰的影響，在進行衛星通信時盡可能選擇使天線處于高仰角的衛星，這樣可以減少降雨時電波穿越的雨區距離。但在降雨量大的地區，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，在衛星地球站所在地的每天中午時分，衛星將處在太陽與地球之間的直線上，這時衛星地球站天線在對準衛星的同時也對準太陽，使太陽產生的強大的電磁波是個巨大的噪聲源，對其所接收的衛星信號造成干擾從而使接收鏈路嚴重惡化甚至中斷，這種現象即稱為衛星通信的“日凌現象”。日凌只影響衛星的下行鏈路，發生時間和接收點的地理位置有關，持續時長和天線的工作頻率及口徑有關。一般來說，春分時，緯度越高地區日凌開始和結束的日期越早，秋分時相反；若兩地經度一樣，緯度每相差3度日凌開始和結束的日期就會相差1天；如果兩地緯度一樣，經度由西向東每增加2度日凌開始和結束的時間就會晚1小時。接收頻率高，日凌持續時間短；天線口徑大，持續時間短。日凌結束后，通信會自動恢復正常。

    (3)電離層閃爍。當電波穿越電離層時，由于電離層結構的不均勻性和隨機時變性，造成信號的振幅、相位、到達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。3GHZ頻率以下，電離層閃爍是最為嚴重的電離層現象。通常，電離層閃爍最嚴重時發生在春分前后，較為嚴重在秋分前后。電離層閃爍現象通常持續30分鐘到數小時，發生的時間通常在日落后(18:00)至深夜(24:00)結束。雖然電離層閃爍主要發生在3GHZ頻率以下，但在4GHZ也有明顯的影響。據統計，在4GHZ，電離層閃爍可能造成超過10dB的峰值變化。

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

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

    4、人為干擾

    由于現階段我們所使用的衛星都是采用透明轉發器，對地面傳來的信號只是變頻轉發而不加以任何處理，其主要部件之一是高功放器件，一般為行波管放大器(TWTA)或固態功放(SSPA)。這兩種器件最主要的特點是當輸入功率小于飽和點時，可以近似地認為工作在線性區，而當輸入功率進一步增大超過該電平時，功率放大器就進入飽和區或過飽和區。在過飽和區，不僅輸出功率大大降低，而且出現大信號壓縮小信號，即所謂的“功率掠奪”現象或“功率占用”，同時由于非線性的因素，還會出現大量寄生互調分量，為避免將衛星上功放推入飽和區或過飽和區，在使用中一般要實行嚴格的上行功率控制，或在高功放前加限幅器，盡可能使透明轉發器可以避免功放工作在過飽和區，但是如果存在惡意的大功率上行干擾，轉發器仍然有可能工作在非線性區，依然存在“功率掠奪”現象，致使正常通信業務信號或廣播電視信號被壓縮。

    法輪功等不法分子對廣播衛星實施的惡意干擾。利用衛星透明轉發器的弱點，法輪功等不法分子干擾我們的正常衛星電視廣播，并采用“功率掠奪”的形式進行非法宣傳。從已發生的案例來看，這些惡意干擾的技術含量并不高，使用的也不過是衛星通信的常規設備，這暴露了目前我們衛星通信的弱點。對此，我們要采取積極有效措施和相應的技術手段進行反干擾。作為衛星使用者，在現階段，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，一旦發現有惡意干擾就要立即加<

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