淺談衛星通信中的常見干擾及其處理措施

童艷?李嘉

摘 要 衛星通信技術代表著一個國家和地區的通信技術水平，對其研究不可間斷。本文先對現階段衛星通信過程中存在的各種干擾因素進行分析，并在此基礎上就如何對其進行有效的處理和積極應對，談一下個人的觀點和認識，以供參考。

關鍵詞 衛星通信；干擾因素；應對策略；研究

衛星通信過程中，如何保證一方能夠安全、準確的傳輸與獲取信息至今仍是研究的重點，究其原因主要是因為衛星通信時存在著很多惡意阻止、破壞數據信息傳輸的現象和因素，因此需要加強通信抗干擾技術的研究。

1 現階段衛星通信過程中的主要干擾因素

1.1 地面與空間干擾

衛星通信過程中的地面干擾是最為普遍的干擾形式，具體包括兩個方面的內容。一是電磁干擾。因地面有大量的雷達、微波以及調頻廣播和無線電視等諸多類型的干擾源，當前串入到用戶站以后，經上行鏈路發射導致上行干擾或接收干擾；二是互調干擾。通常情況下，在衛星通信多載波狀態下其功放容量總量受到限制，信號往返傳遞力度不足，無法有效對數據信息進行傳遞。信號傳遞過程中會有三階互調分量超額現象發生，發射率不達標等。同時，空間干擾也是現階段衛星通信過程中的主要干擾形式，其包括了相鄰信道以及鄰星干擾兩種形式。隨著我國衛星通信以及通信技術的快速發展，越來越多的同步軌道衛星被應用到各個領域，而且間隔從最初的5度降低至目前的2.5度，以致鄰近衛星相互之間的干擾現象不可避免。對于相鄰信道的干擾而言，其主要是載波頻率分配、相鄰信號頻帶之間除了重疊現象，保護帶寬不足。

1.2 自然干擾

降雨時雨滴會對衛星通信產生干擾，其中雨滴根據風向以及衛星信號傳遞方向產生不同的信號吸收和散射干擾現象。每年的春分以及秋分時節，衛星地球站中午時分衛星處于太陽和地球間的直線之上，此時衛星地球站天線同時對準衛星和太陽，以致太陽的電磁波形成非常大的噪聲源，并且嚴重影響所接收的信號，接收鏈路也因此而嚴重的惡化或者中斷，即為“日凌現象”。當電波穿過電離層時，因電離層結構具有隨機時變性以及不均勻性，導致信號振幅以及相位和到達角等短周期內發生巨大的變化，進而產生電離層閃爍現象。

1.3 人為干擾

該種類型的干擾是現階段衛星信號干擾各因素中非常大的一種方式，因現階段國內所用衛星多為透明轉發器，對地面信號僅進行變頻轉發而不做處理，其主要部件是高功率的放器大件，比如波管放大器和固態功放等。上述器件的主要特點表現為輸入功率不超過飽和點時，能夠近似地認為在線性區內工作；隨著輸入功率的不斷增大并超過電平時，其功率放大器即進入飽和或者過飽和區。在過飽和區，輸出功率降低，出現“功率掠奪”或者被“占用”現象，進而影響衛星通信[1]。

2 衛星通信干擾應對策略

基于以上對現階段衛星通信過程中存在的干擾問題分析，筆者認為為了能夠有效保證衛星通信的正常進行，降低干擾，可以從干擾源以及抗干擾技術兩個層面予以解決。

2.1 干擾源處理

從當前的技術水平來看，難以避免上述自然現象造成的干擾影響，僅能采用一些措施來降低干擾。由于接收天線收的頻率越高，其口徑就越大，3dB波束就會變窄，此時“日凌”持續時間短，因此我們可以通過地球站適當增大天線口徑以及提高靈敏度的方式來有效縮短“日凌”時間。對于東經度相對較高的衛星而言，日凌開始及其結束時間就會提前，根據地球站以及所接受衛星的具體位置，對日凌發生時間進行計算，并且對節目信號選擇性的進行切換。雨衰以及雪衰現象表現出較強的隨機性，而且地區之間的差異相對較大，難以有效避免，所以只能通過衛星信號傳輸路徑及其特點等，通過設計來有效的補償。其中，上行鏈路中的雨衰損耗可通過上行站予以補償，而且衛星轉發器也可對上行鏈路雨衰損耗進行適當的補償；對于下行站而言，其可通過提高接收性能G/T值，為雨衰留出足量的冗余。在此過程中，還可以優化設計衛星轉發器天線波束圖，對衛星接收系統進行合理設計，從而減少降雨或者降雪影響。

對于地面電磁干擾而言，可在天線周圍布設金屬屏蔽層，對電磁干擾源予以屏蔽，反射干擾波以后再對其進行解決。在架設金屬屏蔽層之前，可通過電磁檢測方式對干擾波來源方向予以明確，而且要求屏蔽層達到一定的高度，不可低于高頻頭，也不能對衛星信號傳輸路徑產生阻擋影響。對于鄰星干擾而言，其上行干擾需要衛星公司協調鄰星運營商來有效解決問題。對于因衛星設備出現故障問題而產生的干擾影響，只能切換備份設備或者更換轉發器，才能有效解決問題。因地面設備故障問題而造成的干擾，主要是通過提高維護人員的技能，嚴格按設備說明進行操作；對設備工作點進行合理的布設，對設備進行良好的匹配與組合[2]。

2.2 增強衛星通信抗干擾能力

（1）加裝防干擾設備，減小通信干擾。比如，利用微帶陣列天線，這是衛星通信鏈路中非常重要的一個單元，同時也是接收衛星信號的主要元件。對于微帶陣列天線而言，其體積相對較小，而且具有質量輕、方向性強以及增益高等特點，傳輸距離相對較遠，而且傳輸的速率也非常的高，能夠有效抑制雨雪干擾，具有較強的抗多徑反射性能。微帶陣列天線的組成主要有饋電網絡與微帶貼片，陣元處于正六邊形六個頂點以及中心位置，陣元之間采用的是半波長間距方式，這有利于避免柵瓣現象發生。

（2）合理布設前置濾波器。實踐中，可在天線與低噪聲放大器間布設濾波器，這有利于抑制較大的帶外干擾影響。通過前置濾波器的方式，一般會造成性能上的損失，而且每1dB插入損耗會造成1dB噪聲系數增加。為此，應當對濾波器進行優化設計，既要減小噪聲系數，又要對帶外干擾進行抑制。

（3）采用功率倒置算法對寬帶干擾進行抑制。實踐中，采用功率倒置自適應算法進行抗干擾設計，主要是因為衛星通信信號會被背景噪聲所淹沒，功率倒置可以有效抑制干擾[3]。

3 結束語

總而言之，衛星通信過程中影響因素比較多，由此造成的衛星信號干擾類型也呈現出多樣性，并且是不可避免。實踐中，應當不斷研究干擾影響，采用最先進的技術手段和維護措施，預防衛星通信干擾因素，這樣才能提高衛星通信質量和效率。

參考文獻

[1] 李梓化.完善衛星通信抗干擾技術體系研究[J].中國新通信，2014，（5）：51-51.

[2] 王甲琛，王凡.衛星通信抗干擾技術的發展與擴頻技術[J].硅谷，2016，（5）：8，119.

[3] 黃哲宇.衛星地球站發射系統抗干擾措施探討[J].科技傳播，2017，（1）：176-176.