一種衛星通信地球站收發通道干擾預測方法

韓晉平 許靖

摘要：針對衛星通信地球站收發通道干擾問題，預測和分析了收發通道干擾產生的原因和影響因素。并給出一種發射通道雜波、諧波和接收通道互調干擾的測試方法。

關鍵詞：衛星通信;通道干擾;互調

中圖分類號：TN927 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2019）11-0023-02

0 引言

移動衛星通信是在微波通信和空間技術基礎上，運用多種通信理論和技術發展起來的通信方式。具有傳輸距離遠、覆蓋面廣、通信頻帶等優點，廣泛應用于軍民兩用。但衛星通信受自身特顯限值和環境影響，不可避免存在各種干擾。

1 干擾分類

衛星通信系統中的通信設備，如地面站，艦載站和機載站，通稱地球站。地球站工作中面臨的干擾有地面干擾、空間干擾、自然干擾。其中地面干擾可分成三種。

（1）電磁干擾。電磁噪聲發生設備，如調頻廣播基站，無線電視塔，雷達和微波設備工作信號可以通過空間耦合至地球站的上、下行通道鏈路引起干擾。（2）雜波干擾。地球站發射通道雜散、諧波指標不合格時，或發射機工作在非線性，引起的干擾。（3）互調干擾。同一區域內的多個地球站，在同頻段載波工作狀態。由于衛星轉發器容量不足，不能自適應調整，產生三階等高階互調信號，導致地球站下行時互調干擾。

2 干擾預測分析

地球站間相互干擾情況，可能量耦合關系分析出發，需要考慮收發天線產生的能量耦合，還有站型自身結構、線纜、處理模塊產生的能量耦合。分析、評估地球站間干擾情況時，分解的天線輻射端口、敏感端口數量越多，耦合層次就會更復雜。

在含有多個地球站系統的電磁兼容性分析預測中，影響地球站收發通道通信干擾的因素包括接收機、發射機的特性，以及互連端口和連接線的性能。收發前端的非線性，帶外特性等，均會影響設備存在的電磁兼容性問題。經過簡化，影響發射機到接收機之間隔離的因素如圖1所示。

電磁干擾設計指標包括了頻率資源分配，電磁環境，發射機性能（工作頻段、功率、諧波抑制），接收機性能（接收頻段、靈敏度、帶外抑制），天線布局性能（方向圖、極化方式、隔離度）。同時需加強地球站電磁頻譜管理工作，有關部門需做好載波檢測工作。規劃和調整電磁頻譜的使用，使各地球站能夠正常執行任務，既不產生超荷的發射信號，也不受其他地球站的干擾損害。

3 通道干擾測試

本節以Ku頻段工作的地球站為例，來論述通道干擾預測方法的過程。

3.1 發射通道干擾測試

假設地球站發射通道頻帶（fa，fc），中心頻率fb。如圖2所示，信號源產生中頻激勵信號，連接發射通道，混頻器起上變頻作用，通過衰減器與頻譜儀連接。發送單載波，發射機輸出功率為1dB壓縮點輸出功率。

頻譜儀起始頻率為10GHz（波導截至頻率），終止頻率設為40GHz，RBW≤10kHz，VBW≤10kHz，此時載波電平和諧波電平均呈現在顯示屏上。單載波頻率分別設置在fa、fb和fc3個點，測得3組數據。

對于0.95fa～1.05fc頻段范圍，僅考核雜散電平;對于0.95fa～1.05fc帶外，觀測載波發射頻率的諧波電平大小，一般規定諧波電平不大于-20dBm，除諧波外，頻譜圖呈現的均為亂真發射信號，應低于基波電平80dB。

通過上述測試地球站發射通道頻譜，得到發射通道雜散，諧波和帶外的亂真信號電平。根據測得數據，結合標準和研制需要，可判斷發射通道干擾是否存在。

3.2 接收通道干擾測試

假設地球站接收通道頻帶（fa，fc），中心頻率fb。如圖3所示，信號源1和信號源2用于產生調制信號，連接接收通道，混頻器起下變頻作用，與頻譜分析儀連接。

測試步驟如下：

（1）設置信號源2的輸出電平off，將信號源1調諧至中心頻率fb，調節其輸出電平，使接收通道產生標準參考輸出電平A0（混頻器輸出最小響應電平10dB），頻譜分析儀可讀取。記錄信號源1的輸出電平A10。使信號源1的輸出為off，對信號源2重復上述，記錄其輸出電平A20。

（2）設置信號源2的輸出電平off，信號源1頻率為fb，調節其輸出電平，等于產品研發要求規定的接收通道最大入口限值電平與1）所得電平A10之和，保持此輸出電平不變，逐漸提高信號源1的頻率，直到產品接收通道沒有響應為止，記錄該頻率f1，并使信號源1保持在f1，f1=fb+Δf。

（3）將信號源2的頻率調至f2=fb+2Δf，信號源1的頻率為f1，然后使信號源1和信號源2的輸出電平分別調至產品研發要求規定的最大入口限值電平與A10，A20之和，由于f1和f2會產生fb=2f1-f2，fb為接收通道工作頻率，即互調產物。

（4）若接收通道無明顯響應，則逐步增加兩臺信號源的輸出電平，直到產品接收通道出現響應為止，保持該輸出電平不變，對信號源2的頻率進行微調，使得響應最大，記錄信號源2的頻率。等量降低兩臺信號源輸出電平，直到接收通道產生標準參考輸出電平A0為止，記錄兩臺信號源的輸出電平V1、V2。可得 3階互調產物，3階互調抑制電平為S3=V1-V10。

（5）為觀察n階互調產物，可在步驟4）中，從f2開始逐漸增加信號源2的頻率，保持恒定輸出電平，直到18GHz，同時觀察互調產物。一般情況下，Ku頻段衛星通信接收通道，3階最最大互調產物。

（6）將信號源1和信號源2的頻率分別調節到f10=fb-Δf和f20=fb-2Δf，重復上述步驟1）～4），為觀察其他階互調產物，降低信號源2信號源1的頻率并保持恒定電平直至1GHz。

對具有前端混頻和濾波接收機的地球站，考慮到電磁環境影響，可以在屏蔽暗室內進行。通過上述方法測試，可獲得接收通道互調抑制電平。三階互調產物是最普遍觀察到的重要響應，根據測得數據，結合標準和研制需要，可預測和判斷接收通道干擾是否存在，以便于在衛星通信中頻譜管理。

4 結語

衛星通信地球站研制費用較大，周期較長，在前期能夠預測和分析收發通道的干擾類型，并通過相應儀器測量通道的雜散、諧波和互調信號。對于后期站型設計和頻率分配管理起到指導作用，以期規避干擾的產生，保證各站型能夠正常的執行任務。

參考文獻

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