淺談日凌的發(fā)生條件

摘 要 本文闡述了日凌的成因，并分析了同步衛(wèi)星的軌道位置、地面接收站的地理位置及電氣特性對日凌發(fā)生日期和持續(xù)時(shí)間的影響。

關(guān)鍵詞 日凌 同步衛(wèi)星 發(fā)生日期 持續(xù)時(shí)間

一、日凌概述

日凌的名稱來源于天文學(xué)，每年春分和秋分前后，太陽運(yùn)行到地球赤道上空，由于這時(shí)太陽距離地球很近，太陽發(fā)出的電磁波對地球的輻射最為強(qiáng)烈，這就是天文學(xué)上的“日凌”現(xiàn)象。由于用于傳輸衛(wèi)星廣播電視信號的同步衛(wèi)星都定點(diǎn)在赤道上空運(yùn)行，在這期間，如果太陽、同步衛(wèi)星和地面衛(wèi)星接收天線恰巧又在一條直線上，那么這時(shí)衛(wèi)星地球站天線在對準(zhǔn)衛(wèi)星的同時(shí)也對準(zhǔn)太陽，使太陽產(chǎn)生的強(qiáng)大的電磁波直接投射在地球站天線上。由于太陽產(chǎn)生的電磁波頻譜很寬，對地球站來說，該電磁波是一個(gè)巨大的噪聲源，衛(wèi)星接收系統(tǒng)在接收到衛(wèi)星信號時(shí)也接受到大量太陽輻射的雜波，無法識別有用信號，對其所接收的衛(wèi)星信號造成干擾從而使接收鏈路嚴(yán)重惡化甚至中斷，這種現(xiàn)象即稱為衛(wèi)星通信的“日凌現(xiàn)象”。

太陽活動(dòng)對衛(wèi)星上行鏈路沒有影響，但對衛(wèi)星接收卻影響顯著，即日凌只影響衛(wèi)星的下行鏈路。這是因?yàn)槿绻栞椛涞碾姶挪ǜ蓴_信號與衛(wèi)星傳送的通信信號不同方向，則地面站的拋物面天線就不會(huì)將太陽的干擾信號和衛(wèi)星的通信信號同時(shí)會(huì)聚于焦點(diǎn)，就不會(huì)發(fā)生“日凌中斷通信”現(xiàn)象。

二、地理位置與日凌的關(guān)系

分析日凌發(fā)生的條件，首先要確定太陽的位置隨日期、時(shí)間、接收地點(diǎn)經(jīng)度和緯度的變化關(guān)系。根據(jù)地球、衛(wèi)星和太陽三者間的幾何關(guān)系，可以分析出來：在赤道上，日凌發(fā)生在春分（每年的3月20日或21日）和秋分（每年的9月23日或24日）的時(shí)候；在北半球，日凌發(fā)生在春分之前和秋分之后；在南半球，日凌發(fā)生在春分之后和秋分之前。發(fā)生的具體日期要根據(jù)接收點(diǎn)的緯度來確定。

1.日凌與緯度的關(guān)系：緯度影響每年日凌開始和結(jié)束的日期。

春分時(shí)，地球站的緯度越高（北），則日凌開始和結(jié)束的日期越早；秋分時(shí)，緯度越高，則日凌開始和結(jié)束的日期越晚。如果兩地經(jīng)度一樣，那么緯度每相差3度左右，則這兩地日凌開始和結(jié)束的日期就會(huì)相差一天。例如，當(dāng)?shù)厍蛘竟ぷ髟贑波段，其接收天線為2.4米時(shí)。重慶（東經(jīng)106.5°/北緯29.6°）與貴陽（東經(jīng)106.7°/北緯26.6°）的日凌發(fā)生日期分別為：

重慶：3月4日-12日（春分）、10月2日-9日（秋分）

貴陽：3月5日-13日（春分）、10月1日-8日（秋分）

2.日凌與經(jīng)度的關(guān)系：經(jīng)度影響每天日凌開始和結(jié)束的時(shí)間。

地球站的經(jīng)度越往西，則每天日凌開始和結(jié)束的時(shí)間越早；經(jīng)度越往東，則每天日凌開始和結(jié)束的時(shí)間越晚。如果兩地緯度一樣，那么經(jīng)度每相差2度，則兩地日凌開始及結(jié)束的時(shí)間會(huì)相差約一分鐘。例如，當(dāng)?shù)厍蛘竟ぷ髟贑波段，其接收天線為2.4米時(shí)。上海（東經(jīng)121.5°/北緯31.2°）與合肥（東經(jīng)117.7°/北緯31.9°）的日凌發(fā)生日期分別為：

上海：12時(shí)53分-59分

合肥：12時(shí)51分-57分

三、同步衛(wèi)星軌道位置與日凌的關(guān)系

每個(gè)接收站發(fā)生日凌中斷的日期與未向的定點(diǎn)經(jīng)度、接收站的地理位置有關(guān)，而對于某個(gè)特定的地球站，日凌發(fā)生的具體時(shí)間與衛(wèi)星的定點(diǎn)經(jīng)度有關(guān)。同步衛(wèi)星的經(jīng)度越往東，每天日凌開始和結(jié)束的時(shí)間越早；經(jīng)度越往西，每天日凌開始和結(jié)束的時(shí)間越晚。

四、地球站的電氣特性與日凌的關(guān)系

對一個(gè)地球站來講，其日凌持續(xù)時(shí)間從太陽進(jìn)入其天線3dB波束寬度開始，以離開其3dB波束寬度結(jié)束。因此，地球站的日凌持續(xù)時(shí)間與其接收頻率和天線口徑大小有關(guān)。

1.日凌與接收頻率的關(guān)系。接收頻率越高，天線3dB波束寬度越窄，則日凌持續(xù)時(shí)間越短。例如，對于2.4米天線：

C波段3dB波束帶寬：2.2°

KU波段3dB波束帶寬：0.7°

地球每分鐘轉(zhuǎn)0.25度，則在天線口徑同為2.4米時(shí)，C波段日凌持續(xù)時(shí)間比KU波段長約6分鐘。

2.日凌與天線口徑的關(guān)系。天線口徑越大，3dB波束寬度越窄，則日凌持續(xù)時(shí)間越短。例如2.4米的C波段天線3dB波束寬度為2.2米，3.7米的C波段天線3dB波束寬度為1.4米，則2.4米天線的日凌持續(xù)時(shí)間比3.7米天線約長3分鐘。綜上可知，日凌的持續(xù)時(shí)長與天線的工作頻率及口徑有關(guān)。接收頻率高，日凌的持續(xù)時(shí)間短；天線口徑大，持續(xù)時(shí)間短。

五、日凌中斷通信的現(xiàn)象能否避免

對某一顆靜止衛(wèi)星的通信系統(tǒng)來說，日凌中斷一般是難以避免的，為了減小日凌對廣播電視傳輸?shù)挠绊懀孛嬲究蛇m當(dāng)增大接收天線口徑，以減少日凌持續(xù)時(shí)間。同時(shí)，發(fā)生日凌時(shí)使用單位可以利用地面?zhèn)浞菔侄稳绻饫|、微博傳輸信號作為有效節(jié)目源，克服日凌造成的中斷，也可采用雙星備份手段，即用兩顆軌位相差較大的衛(wèi)星同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)相同內(nèi)容信號，那么當(dāng)?shù)孛嬲驹趯δ愁w衛(wèi)星發(fā)生日凌中斷前就會(huì)將信道轉(zhuǎn)接到另一顆衛(wèi)星上，以克服日凌對衛(wèi)星節(jié)目傳輸?shù)挠绊憽?/p>

參考文獻(xiàn)

[1]車晴，王京玲.數(shù)字衛(wèi)星廣播系統(tǒng).