衛星通信用戶接收小站干擾分析及抗干擾實踐

文｜劉征遠

衛星通信用戶接收小站干擾分析及抗干擾實踐

文｜劉征遠

衛星通信以其穩定可靠、覆蓋范圍廣、方便快捷等優勢，早已在中央和地方各主流電視臺、廣播電臺、報社等新聞媒體中得到了廣泛應用。以前衛星通信很少受到外來干擾的影響，但近幾年受干擾的現象已較常見，這其中許多是由衛星信號干擾器造成的。衛星信號干擾器功率大、干擾范圍廣，對用戶接收小站的干擾最嚴重。如果能解決這種干擾問題，解決其它干擾問題也就變得相對容易些了。

對衛星通信造成干擾的原因分析

衛星通信干擾主要來自系統內部和系統外部兩個方面。

系統內部原因

衛星地球主站設備等產生的雜波干擾、交調干擾和極化干擾等可視為內部干擾。防止這類干擾需做好地球主站設備的入網測試驗證工作、高功放適當回退線性區、提高主站設備雜散指標、提高系統極化隔離度等。實際工作中因內部原因造成的干擾問題是很少見的。

系統外部原因

外部干擾則比較復雜，主要分為日凌、雨雪衰、電離層閃爍等自然干擾；同頻段地面微波、雷達等電磁干擾；接地不良竄入的干擾；C、Ku波段衛星信號干擾器人為干擾等。

自然干擾可根據預報臨時調整通信手段和業務以及提高上行功率等來規避；微波等電磁干擾則需采取頻率協調、挪動天線位置、利用建筑物遮擋以及人工屏蔽等方法處理。

近年來，為阻止個人非法安裝使用DTH衛星電視接收系統，許多地方及部門使用了衛星信號干擾器，但這卻在干擾非法使用者的同時也干擾了合法使用者。湖北日報、黃石日報衛星小站就曾因衛星干擾器干擾而無法正常接收新華社文字、圖片新聞稿。類似現象在其它省市用戶也時有發生，如何防治這種干擾已成了需要面對的一個新問題。

衛星信號干擾器干擾分析

干擾器實物

最常見的C波段衛星信號干擾器實物如下圖所示。

由圖分析可見，它主要由干擾發生源和微波功放模塊以及平板天線等組成。為獲得較好的干擾效果，干擾器架設高度一般在30米以上；為防被偵測，干擾器一般都設有定時開關機功能。

干擾分析

根據掌握的資料分析，C波段干擾器主要技術指標如下：

干擾頻率范圍：3.7-4.2GHz

干擾方式：掃頻式寬帶脈沖定向掃描

跳頻速度：5毫秒左右

干擾范圍：120度覆蓋范圍以內，距離取決于干擾波功率的大小

干擾距離：10瓦 5～8公里

20瓦 8～15公里

天線形式：平板天線（Ku波段干擾器為方口喇叭天線并可旋轉）

附加功能：可選裝定時開關機功能

干擾現象

1）干擾現象描述。

便攜式頻譜分析儀可觀察到干擾脈沖在C波段內從低到高循環掃描，被干擾衛星接收系統此時通信誤碼率陡增、Eb/No值大幅波動，解碼器輕則時斷時續重則失鎖通信中斷。干擾波沿水平方向直線傳播，遇不同障礙物漫反射或穿越后雖有所衰減，但由于干擾波電平是有用信號的數千倍以上，所以漫反射后的干擾波還是很強的，這增加了防治的難度。

2）干擾頻譜實例。

下面是在為河南一用戶處理干擾問題時，使用FSH26便攜式頻譜分析儀對衛星信號干擾器干擾脈沖在不同掃描點測得的頻譜圖。頻譜中清晰顯示了一個干擾脈沖從低到高掃頻，如何干擾進入小站系統衛星信號的。

干擾防治可行性分析與主要技術手段

干擾防治可行性分析

第一，干擾波沿直線傳播，遇不同障礙物反射、吸收或穿越，我們可利用突出建筑物躲避干擾或干擾波的死角區規避干擾。第二，干擾波沿水平方向傳送，而衛星信號則是從3.6萬公里高赤道上空向地面傳送，兩者間形成一個夾角，此夾角使我們躲避或人工屏蔽干擾有了可能。兩者間夾角示意圖如下圖所示。

防治干擾主要技術手段探討

防治干擾的核心是躲避或遮擋干擾波，遇無處躲避或遮擋等特殊情況時可考慮人工屏蔽干擾波。根據防治干擾可行性分析及實踐探索，抗干擾手段大致可歸納為以下幾種：

1）請專業執法部門查找關閉干擾源。

衛星信號干擾器在我國是嚴格限制使用的，所以可向當地無委會等機構反映，請求查找并關閉非法干擾源。因干擾源大多無規律定時自動開關機以防被偵測，所以查找關閉干擾源有一定難度。

2）利用死角躲避干擾。

任何電磁波都存在傳輸死角問題。建筑物的犄角旮旯、樓層間的平臺等都可能是干擾波不能到達的死角，把天線挪動到這些地方往往就能有效的躲避干擾。這種方法實際工作中用得很多。

3）利用建筑物遮擋干擾。

樓頂平臺的附屬建筑物，如女兒墻、電梯房、廣告牌等都可用來遮擋干擾波。把衛星小站建在這些建筑物的后面一般都能遮擋干擾。這種方法用得也很多。

4）遠離大功率變壓器等強電磁場。

把天線架在變壓器和移動天線的前方并保持較遠的距離以避開電磁場干擾。

5）使用高性能天線及設備抑制干擾。

如使用具有副反射面的高性能天線、具有出色穩頻性能的PLL型LNB等，都可起到抑制干擾的作用，尤其是在干擾不太強的情況下效果明顯。但這種抗干擾方法成本較高，實際工作中只能擇機使用。

6）人工屏蔽干擾。

使用多種技術手段無效或效果不佳，特別是在沒有任何地方或物體用于躲避或遮擋干擾波的情況下，只能考慮最后的“殺手锏” ——人工屏蔽干擾波。這種方法需要一定的屏蔽材料、較大的施工量和較高的費用，最佳屏蔽位置選擇還需要反復試驗和調整，需要一定的技巧和經驗，如果不是條件所限的話盡量不用。但這種方法的優點也是明顯的，它幾乎可以解決各種外部干擾問題，自己在解決“太原日報”干擾問題時使用了這種方法，具體原理、方法及過程將在防治干擾實踐部分予以重點介紹。

防治干擾實踐

所需技術設備及工具

FSH26型C波段便攜式頻譜分析儀、1米左右拋物面天線及LNB、饋線、外接電源板、方位仰角儀、常用工具等。

防治干擾實踐

實際工作中對于大多數干擾問題一般都是通過挪動天線位置尋找干擾波死角、利用建筑物遮擋干擾波等方法解決的。只有少數情況使用了其它方法，如上海“文匯報”干擾是利用報社一閑置帶有副反射面高性能大口徑天線解決的；為我駐尼日利亞大使館則是使用高性能PLL型LNB解決的。對于比較常用的方法這里不再贅述，下面重點介紹一下人工屏蔽法屏蔽“太原日報”干擾的原理、經過及效果，在這與大家探討并望指教。

1）處理“太原日報”干擾問題原理。

人工屏蔽干擾法原理示意圖

利用衛星信號傳輸方向與干擾波傳輸方向之間存在較大夾角的原理，在用戶衛星接收天線前方合適位置安裝一道金屬屏蔽網（墻），在屏蔽掉干擾波的同時衛星信號則順利的進入衛星接收系統，從而解決了報社干擾問題。下圖所示為人工屏蔽干擾法簡單原理圖。

2）處理“太原日報”干擾問題經過。

（1）干擾現象描述。

有干擾出現時監控軟件測試發現Eb/No大幅波動、通信誤碼率大增；接收解碼器間歇性失鎖；報社無法正常接收新華社文字、圖片稿。從現象分析看為典型的掃頻式脈沖干擾，在C波段內干擾脈沖不斷掃描，掃到那個頻點此頻點用戶通信即中斷。

（2）干擾測試定向。

使用便攜式頻譜分析儀可觀測到第二部分3小節所示的頻譜圖，在頻譜中可見明顯存在跳頻掃描干擾脈沖。通過轉動測試天線方向可觀察到干擾脈沖的大小變化，最大時測試天線的指向即為干擾源的方向。

（3）屏蔽網（墻）制作。

從事過短波無線通信的人都知道，在調試中周、頻率源等電路時為保證調整的精確性，一般都需要在屏蔽室內進行調整。屏蔽室由三層細紫銅絲網構成屏蔽網墻，它可完全屏蔽外界雜散頻率干擾。屏蔽衛星信號干擾器干擾也可采用如此材料如此方法制作屏蔽網墻，因干擾波在微波頻段，具有直線傳播或沿導體表面傳播的特點，所以只需在天線面向干擾源方向前面做一道屏蔽網墻即可。如果感到造價太高也可采用鍍鋅薄鐵皮做一道遮擋反射墻用以反射干擾波，只是效果可能差些。

（4）最佳屏蔽位置試驗和調整。

能最大限度的屏蔽干擾切斷其進入小站天線的通路，同時衛星信號盡可能不受遮擋的進入小站天線，這樣的位置就是最佳屏蔽位置。這需要不斷地在天線前方調整屏蔽網墻的位置，同時觀察Eb/No值和解碼器狀態，當挪動到Eb/No值最大（比較穩定）、解碼器入鎖、誤碼率合格、接收不漏稿時，這時屏蔽網所在位置就是最佳位置。此過程須仔細操作認真觀察，充分利用好夾角。根據實踐經驗屏蔽網一般安裝在天線前2到3米左右處，屏蔽網的高度比饋源稍高。因緯度不同南方可放近點、高點北方則應放遠點、低點。

（5）收尾完善。

找到最佳位置安裝屏蔽網后“太原日報”干擾問題解決了。后來幾天進行了仔細的測試觀察，并稍微加大了屏蔽網寬度，發現衛星接收解碼器再也沒有出現失鎖現象，誤碼率降到了正常范圍之內，收稿恢復正常。

結束語

衛星通信遠端用戶接收小站干擾問題是一個值得關注和研究的問題。隨著各種無線通信新技術新設備的開發和應用，空中電磁環境已變得愈來愈差，以前沒有的干擾出現了。像衛星信號干擾器以前只是應用在軍事電子對抗領域，而今卻出現在民用領域。所以對這種功率強、范圍廣、影響大的干擾防治應引起重視，以保證衛星廣播電視、衛星數據通信等業務的正常進行。本文對處理衛星通信遠端用戶小站干擾特別是處理衛星信號干擾器人為干擾問題結合實踐作了一些分析和探討，由于自己水平有限，難免存在一些錯誤之處，在此懇請各位同行予以指教。

新華社技術局用戶技術部）