衛(wèi)星通信中的干擾因素及相應(yīng)措施總匯

衛(wèi)星通信中的干擾因素及相應(yīng)措施總匯

衛(wèi)星通信具有傳輸距離遠(yuǎn)、覆蓋面廣、不受地理?xiàng)l件限制、通信頻帶寬、容量大等優(yōu)勢(shì)，在廣播電視上廣泛應(yīng)用，成為我國(guó)電視節(jié)目傳輸?shù)闹匾乐?。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，非凡是其開(kāi)放式的系統(tǒng)，使用透明轉(zhuǎn)發(fā)器，更輕易受到一些不可預(yù)見(jiàn)的惡意干擾。下面談?wù)劤Ｒ?jiàn)的幾種干擾及其處理措施。
　　
　　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(guò)高，或者“功放”工作非線(xiàn)性，出現(xiàn)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(lèi)干擾需要嚴(yán)格做好設(shè)備的入網(wǎng)驗(yàn)證測(cè)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(shuō)明，正確設(shè)置設(shè)備的工作點(diǎn)、調(diào)整或更換設(shè)備，對(duì)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(cè)試時(shí)標(biāo)定的功率電平工作，定期進(jìn)行各環(huán)節(jié)測(cè)試；設(shè)備更新時(shí)先通電經(jīng)測(cè)試確認(rèn)指標(biāo)合格再投入使用。
　　
　?。?）電磁干擾。由于地面存在著大量的微波、雷達(dá)、無(wú)線(xiàn)電視、調(diào)頻廣播、尋呼業(yè)務(wù)、工業(yè)電噪聲等，這些干擾源串入用戶(hù)站，通過(guò)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(hù)站設(shè)備接地不良，接地電阻過(guò)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(shí)都已經(jīng)進(jìn)行過(guò)環(huán)境電磁測(cè)試，都應(yīng)該符合建站要求，但隨著社會(huì)的發(fā)展，城 市建設(shè)的擴(kuò)張，一些原來(lái)處于市郊、電磁環(huán)境比較好的地球站受到干擾會(huì)越來(lái)越多。對(duì)于接收用戶(hù)站來(lái)說(shuō)，所處的環(huán)境更是復(fù)雜多樣，受到電磁干擾隨處可見(jiàn)。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(mǎn)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(shí)分析判定，查出干擾來(lái)源點(diǎn)，縮小查找范圍；采確ê痛朧┡懦?扇擰Ｎ頤竊?約父齜從徹愣?朗詠諛拷郵詹緩玫牡胤澆?泄?檔夭饈裕?⑾終廡┑胤蕉際怯捎詬澆?加邢嘟?德飾⒉ǜ扇潘??。因此?刑跫?惱居Χㄆ詼宰約褐芪Щ肪辰?脅饈裕?乇鶚嵌宰約核?玫鈉德史段В?緱波段上行6 GHz、下行4 GHz左右，1 GHz左右，70 MHz中頻等頻率進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)。
　　
　?。?）互調(diào)干擾。一般存在于上行站處于多載波工作狀態(tài)時(shí)，由于功放容量?jī)?chǔ)備不足，回退不夠，三階互調(diào)分量超過(guò)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(xiàn)性工作區(qū)，導(dǎo)致下行時(shí)互調(diào)特性惡化。處理方法：嚴(yán)格配合衛(wèi)星入網(wǎng)驗(yàn)證測(cè)試，確保上行時(shí)三階互調(diào)抑制比滿(mǎn)足要求（TWTA：＜-24 dBc,功放回退約7 dB; SSPA：＜- 27dBc，功放回退約6 dB）；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(xiàn)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?yàn)榈厍蛘?a target="_blank">天線(xiàn)系統(tǒng)發(fā)射交叉極化隔離度沒(méi)有調(diào)整好，導(dǎo)致上行交叉極化分量過(guò)大；或天線(xiàn)饋源薄膜受損未能及時(shí)更換，有其他物質(zhì)掉進(jìn)饋源也會(huì)導(dǎo)致交叉極化干擾。接收用戶(hù)站天線(xiàn)接收時(shí)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(hào)時(shí)預(yù)先和相關(guān)衛(wèi)星測(cè)控部門(mén)進(jìn)行天線(xiàn)極化調(diào)整和測(cè)試，確保發(fā)射天線(xiàn)系統(tǒng)的交叉極化隔離度滿(mǎn)足主軸方向333 dB的要求；經(jīng)常檢查天線(xiàn)饋源的狀態(tài)，在接收時(shí)耐心調(diào)整好天線(xiàn)極化，確保所需的接收信號(hào)最強(qiáng)時(shí)另一極化信號(hào)最弱。值得一提的是，對(duì)同一副收發(fā)兩用天線(xiàn)，通常發(fā)射極化隔離最好時(shí)的極化角并不等于接收極化最好時(shí)的極化角,建議在監(jiān)測(cè)自身發(fā)射信號(hào)或接收同一衛(wèi)星信號(hào)時(shí)采用另外一副天線(xiàn)。
　　
　　2.空間干擾
　?。?）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(lái)越多，衛(wèi)星間隔由原來(lái)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(huì)逐步增多。鄰星干擾有上行干擾：鄰星系統(tǒng)個(gè)別用戶(hù)天線(xiàn)口徑小，上行電平過(guò)高，功率譜密度超出協(xié)調(diào)指標(biāo)，鄰星個(gè)別用戶(hù)天線(xiàn)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(hào)的同時(shí)，其旁瓣接收到鄰星信號(hào)。這種干擾與干擾衛(wèi)星的下行信號(hào)功率密度和被干擾地球站天線(xiàn)尺寸有關(guān)，隨被干擾站天線(xiàn)的尺寸的增加而減少；鄰星個(gè)別用戶(hù)載波下行電平過(guò)高或接收用戶(hù)天線(xiàn)未對(duì)準(zhǔn)，個(gè)別用戶(hù)追求小口徑天線(xiàn)也會(huì)存在鄰星下行干擾。
　　
　　（2）相鄰信道干擾。用戶(hù)載波頻率分配與相鄰信號(hào)的頻帶出現(xiàn)重疊，沒(méi)有足夠的保護(hù)帶寬；用戶(hù)載波頻譜特性不符合要求，噪底過(guò)高或出現(xiàn)副瓣。在入網(wǎng)測(cè)試時(shí)必須保證上行載波頻譜在分配頻帶范圍之內(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(shí)也會(huì)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)?，F(xiàn)在我們國(guó)內(nèi)大多數(shù)省臺(tái)上星節(jié)目都是幾個(gè)節(jié)目共用一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器，因此同一轉(zhuǎn)發(fā)器用戶(hù)相互之間也應(yīng)該加強(qiáng)溝通，互相監(jiān)測(cè)，不要隨意加大上行功率，以保證轉(zhuǎn)發(fā)器工作在線(xiàn)性。
　　
　?。?）個(gè)別用戶(hù)不規(guī)范操作誤發(fā)信號(hào)干擾。有的衛(wèi)星地球站入網(wǎng)操作時(shí)誤操作，頻率、速率、糾錯(cuò)、調(diào)制設(shè)置有誤；沒(méi)有按照程序嚴(yán)格測(cè)試即上星；新裝設(shè)備急于調(diào)試，誤操作；甚至個(gè)別用戶(hù)私自上載波偷發(fā)信號(hào)，這些誤動(dòng)作都會(huì)對(duì)正常的通信造成影響。上述3種干擾，作為衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器租用者和廣大接收用戶(hù)，可采取的應(yīng)對(duì)措施不多。我們只有加強(qiáng)檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)上述干擾及時(shí)通知衛(wèi)星測(cè)控中心，由衛(wèi)星治理者進(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(guò)程中穿過(guò)降雨區(qū)域時(shí)，雨滴會(huì)對(duì)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(zhǎng)的比值有關(guān)，由于C波段波長(zhǎng)一般大于雨滴半徑而Ku波段波長(zhǎng)與雨滴大小相近，所以降雨對(duì)C波段影響比較小而對(duì)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(shí)盡可能選擇使天線(xiàn)處于高仰角的衛(wèi)星，這樣可以減少降雨時(shí)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(xiàn)的主反射面會(huì)因暴雨而形成積水對(duì)電波造成很大的吸收損耗，非凡是上行，即使C波段也會(huì)超出正常的控制范圍，解決的辦法唯有在天線(xiàn)主反射面底部鉆孔加快積水排放。
　　
　?。?）日凌。每年春分和秋分前后，在衛(wèi)星地球站所在地的天天中午時(shí)分，衛(wèi)星將處在太陽(yáng)與地球之間的直線(xiàn)上，這時(shí)衛(wèi)星地球站天線(xiàn)在對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星的同時(shí)也對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)，使太陽(yáng)產(chǎn)生的強(qiáng)大的電磁波直接投射在地球站天線(xiàn)上，由于太陽(yáng)產(chǎn)生的電磁波頻譜很寬，對(duì)地球站來(lái)說(shuō)，該電磁波是一個(gè)巨大的噪聲源，對(duì)其所接收的衛(wèi)星信號(hào)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(chēng)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(shí)間和接收點(diǎn)的地理位置有關(guān)，持續(xù)時(shí)長(zhǎng)和天線(xiàn)的工作頻率及口徑有關(guān)。一般來(lái)說(shuō)，春分時(shí)，緯度越高地區(qū)日凌開(kāi)始和結(jié)束的日期越早，秋分時(shí)相反；若兩地經(jīng)度一樣，緯度每相差3度日凌開(kāi)始和結(jié)束的日期就會(huì)相差1天；假如兩地緯度一樣，經(jīng)度由西向東每增加2度日凌開(kāi)始和結(jié)束的時(shí)間就會(huì)晚1 min。接收頻率高，日凌持續(xù)時(shí)間短；天線(xiàn)口徑大，持續(xù)時(shí)間短。日凌結(jié)束后，通信會(huì)自動(dòng)恢復(fù)正常。
　　
　?。?）電離層閃爍。當(dāng)電波穿越電離層時(shí)，由于電離層結(jié)構(gòu)的不均勻性和隨機(jī)時(shí)變性，造成信號(hào)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(yáng)活動(dòng)情況有關(guān)。3 GHz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(shí)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 min到數(shù)小時(shí)，發(fā)生的時(shí)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3 GHz頻率以下，但在4 GHz也有明顯的影響。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在4 GHz，電離層閃爍可能造成超過(guò)10 dB的峰峰值變化。
　　
　?。?）衛(wèi)星蝕。每年的春季和秋季,在天天的特定時(shí)間內(nèi),衛(wèi)星將進(jìn)入地球的陰影區(qū)域,此時(shí)衛(wèi)星見(jiàn)不到太陽(yáng)光，太陽(yáng)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(chēng)做“星蝕期”。以前衛(wèi)星蝕對(duì)衛(wèi)星通信的影響是很?chē)?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(huì)對(duì)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(wú)法避免，但可以采取一定的措施減少對(duì)衛(wèi)星通信的影響，如改進(jìn)衛(wèi)星供電系統(tǒng)就完全克服衛(wèi)星蝕造成的影響。
　　
　　最后討論一下*不法分子對(duì)我國(guó)鑫諾衛(wèi)星實(shí)施的惡意干擾。
　　
　　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(duì)地面?zhèn)鱽?lái)的信號(hào)只是變頻轉(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(shí)，可以近似地認(rèn)為工作在線(xiàn)性區(qū)，而當(dāng)輸入功率進(jìn)一步增大超過(guò)該電平時(shí)，功率放大器就進(jìn)入飽和區(qū)或過(guò)飽和區(qū)。在過(guò)飽和區(qū)，不僅輸出功率大大降低，而且出現(xiàn)大信號(hào)壓縮小信號(hào)，即所謂的“功率掠奪”現(xiàn)象或“功率占用”，同時(shí)由于非線(xiàn)性的因素，還會(huì)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(guò)飽和區(qū)，在使用中一般要實(shí)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(guò)飽和區(qū)。但是假如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(xiàn)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(hào)或廣播電視信號(hào)被壓縮。
　　
　　對(duì)星上轉(zhuǎn)發(fā)器實(shí)施干擾目前主要有堵塞式干擾和插播干擾兩種形式。堵塞式干擾是指強(qiáng)占轉(zhuǎn)發(fā)器的功率，將轉(zhuǎn)發(fā)器全部阻塞，使通過(guò)該轉(zhuǎn)發(fā)器的電視廣播或通信業(yè)務(wù)全部癱瘓。其干擾源的頻譜可以與正常信號(hào)重疊，也可以不重疊。插播干擾，即利用前面提到的“功率掠奪”插播非法信號(hào)，使正常工作的接收臺(tái)站收到干擾方的非法信號(hào)。*不法分子正是利用衛(wèi)星透明轉(zhuǎn)發(fā)器的弱點(diǎn)干擾我們的正常衛(wèi)星電視廣播 .