廣播電視通信衛星的抗干擾方式探尋

張笑晨

（江蘇省泰州廣播電視臺，江蘇 泰州 225300）

0 引 言

廣播電視衛星傳輸與傳統的信號傳輸相比，效率更高，性能更加優良，因此得到了廣泛應用。廣播電視通信衛星傳輸系統由天線系統、轉發器、接收站以及地球站等部分組成，主要采取開放式無線傳輸方式，提高了信道利用率，保障了信號的傳輸質量。衛星傳輸的信號是開放式的，很容易受到外界因素的干擾而影響信號質量。為規避這種情況，需要引入先進技術和理念，研發抗干擾技術保障信號的傳輸質量，并結合相關技術強化衛星信號防御外在干擾因素的等級，確保信號傳輸的穩定性。

1 廣播電視通信衛星的工作原理

廣播電視衛星信號傳輸系統具有傳輸功率大、傳播距離遠、傳輸容量大以及覆蓋面積廣等優勢，主要由地面和空間兩部分構成。其中，地面部分指的是地球站；空間部分指的是通信衛星[1]。通信衛星在傳輸信號時，處于空間結構中的衛星發揮中繼站作用，實現信號的接收和發送。因為衛星的地理位置比較特殊，處于外太空距離地球非常遠，所以產生信號的覆蓋面積較為廣泛。只要是通信衛星能覆蓋到的范圍，都能使用通信衛星接收傳輸的信號。衛星傳輸系統的主要工作原理如圖1所示。

圖1 衛星傳輸系統工作原理

2 廣播電視通信衛星的干擾因素

2.1 自然環境因素

廣播電視衛星信號在傳輸過程中很容易受到外在因素的影響，如空間環境和自然環境。其中，降雨、降雪以及日凌等都是較為常見的影響因素[2]。

2.1.1 降 雨

較大的降雨量會產生雨衰現象，阻礙通信衛星的傳播，降低衛星接收和轉發信號的效率，還會影響上、下行信號的載噪比。降雨頻率越高，降水量越大，對通信衛星的干擾越大。

2.1.2 降 雪

降雪天氣時，不管是化雪還是降雪，都會影響通信信號的傳輸。化雪階段，天線饋源等位置會形成冰雪面，從而影響通信信號的發射和信號吸收。此外，上下行鏈路之間較大的輻射功率也會影響通信信號的傳輸。

2.1.3 日 凌

日凌時，地球站在對準通信衛星的同時也會對準太陽。這時在信號輸送過程中會吸收到大量的太陽噪聲，影響信號質量，從而引發設備故障造成信號中斷。

2.2 轉發器因素

實際工作中，廣播電視通信衛星信號的傳播很容易受到外界因素的干擾，從而導致轉發器無法正常運行[3]，具體干擾體現在以下幾方面。

2.2.1 惡意干擾

惡意干擾指的是有針對性的干擾。面向通信衛星發射較大功率的干擾信號，對正常的廣播電視載波產生較大的干擾影響，導致其信噪比逐漸降低，從而產生信號接收黑屏現象。干擾信號能夠模仿正常的廣播信號參數，對正常信號進行非法干擾，產生較大的干擾電波使接收端無法正常運作。正常信號將逐漸被干擾信號所替換，最終接收端接收的信號直接變為干擾源發射干擾信號。

2.2.2 交調干擾

如果上行用戶一直存在于多載波運作的情況下，則信號轉發器將無法正常運作，且上行電平逐漸提升。信號的互特性和接收質量將隨著電平的增高逐漸降低。

2.3 接收系統因素

接收系統因素是影響廣播電視通信衛星信號傳播質量的主要因素之一。接收系統包括地面無線電視、調頻廣播、微波以及雷達系統等，還有一些公共通信基站和民用電氣設備。這些設施在應用過程中都會產生電磁波干擾。如果這些干擾信號和廣播電視通信衛星所傳輸的信號處于同一頻率，那么這些干擾信號能直接混入信號的下行鏈路。接收站在對正常信號進行接收時會產生較大的干擾，明顯提高了接收信號的誤碼率和載噪比，導致衛星信號的整體質量不斷降低，甚至會直接中斷信號[4]。另外，通信衛星信號接收站的基礎設施也會影響信號的接收質量，如果接收設備性能不過關或長時間沒有保養維修，都會影響衛星信號的接收質量。

3 廣播電視通信衛星的典型干擾類型

3.1 衛星信號的直觀干擾

廣播電視通信衛星信號受到直觀干擾是通信衛星系統在運行過程中產生的窄帶信號和單載波，且接收站接收的信號強度會隨著干擾信號的增強而不斷提升。所以，在分析數字信號時，如果信號接收工作正常進行，那么所接收的信號可能會出現靜幀或馬賽克。另外，伴隨音效也會出現間斷或沒有聲音等情況。如果在分析模擬信號時發現其中存在噪點，那么很可能出現一些在正常圖像中不存在的問題。

3.2 數字頻譜的干擾

單從廣播電視系統中的單載波信號來看，分析載波問題時將單載波頻譜層層疊加在正常信號上，會增大單載波的功率，降低相應干擾信號的頻譜幅度，導致信號的中心頻率發生重合。這不僅會影響衛星信號的質量，而且會影響廣播電視系統的正常運作。分析窄帶調制波干擾問題發現，干擾信號中心頻率與正常信號頻率保持一致，且同時發送信號時，干擾信號會傳到正常信號的下行鏈路中，從而影響正常信號的傳輸。此外，如果發送信號的功率較小，那么接收站將無法準確分辨其頻率，大大降低了正常信號的頻率幅度[5]。

3.3 數字電視圖像干擾

數字電視圖像干擾是在人們應用和廣播電視通信數字傳輸資源相同的模式下產生的。產生的干擾信號和正常信號的強度具有明顯差別，兩種信號間存在一定的聯系。干擾信號強度越弱，正常信號的強度則越強。

4 廣播電視通信衛星的抗干擾方式

4.1 轉發器的抗干擾方式

轉發器的運行情況直接影響信號的接收質量，所以必須確保通信衛星轉發器的正常運作，以降低或者徹底消除惡意干擾對正常信號的影響。常見的轉發器抗干擾方式包括應用超大功率發射機、強化廣播電視節目的上行功率、基于地球站安裝高增益發射天線以及通過強功率抗衡惡意干擾源等。這些抗干擾方式在抵擋惡意干擾方面都有著良好的效果。在實際工作中，通過提升地球站大功率上行信號可以滿足轉發器正常運作的真實需求。另外，利用一些具有抗干擾能力的通信衛星時，在信號傳輸過程中可能會受到外來因素的干擾，暫時關閉轉發器。總之，必須嚴格把控轉發器的上行功率，控制其上行載波電平，還需要確保發射機和調制解頻器等存在一定的預留回退余量，確保轉發器從信號發生到信號傳輸完成都處于線性區且正常運作。

4.2 空間環境與自然環境的抗干擾方式

空間環境和自然環境是影響廣播電視通信衛星信號傳輸質量的重要因素，因此需要對其采取相應的抗干擾方式，保證信號的有效傳輸[6]，主要方式包括以下幾種。

4.2.1 抗雨衰

通過通信衛星接收站接收的信號預測上行鏈路的雨衰情況，根據實際要求調節接收站信號的發送功率，逐漸增強信號功率，保障雷雨天氣與晴朗天氣的信噪比相同。根據信號強度適當調節通信衛星地球站的天線仰角，合理把控仰角度數，以降低雨衰對廣播電視通信衛星信號質量的影響。

4.2.2 抗雪衰

降雪結束后，應該及時清理主反射面和天線饋源表面的積雪。此時，可以使用大功率的吹風機提高清雪速率。

4.3 接收系統的抗干擾方式

實際的信號接收過程中，通過分析干擾源找出主要的干擾因素，并采取有效措施降低干擾[7]。例如，在比較廣闊空曠的場所搭建通信衛星信號接收天線。安裝過程中需保證其周圍沒有任何的障礙物，以防阻擋信號的傳輸。另外，場地要遠離高強度磁場區域。如果干擾信號和接收信號頻率的差值大于10 MHz，那么要在LNA前端安裝滿足信號傳輸需求的濾波器裝置，從而起到抗干擾作用。需選擇靈敏度較高且具有高頻化特點的高頻頭，并將其安置在接收天線的前端。當微波產生的干擾強度太大時，可以在微波傳播方向的相反方向調節接收天線的方向，也可以增設建筑物屏蔽干擾信號。如果這些方式均起不到較好的效果，那么可以通過遷移衛星信號接收站來降低干擾。

4.4 抗干擾技術

4.4.1 抗干擾系統

在現有基礎上優化和完善抗干擾技術，明確相關指標和標準，分析數據源并將衛星信號的載噪比、誤碼率以及強度等控制在合理范圍內[8]。下行鏈路信號接收過程中發生誤碼率不符合相關標準的情況，需要調節節點門限值，從而降低自動控制對信號傳輸質量帶來的干擾影響。如果干擾功率沒有高于原有的門限值但比運行值高，會嚴重影響解碼器的正常運作。因此，應該及時啟動抗干擾系統，通過信息自動化保證設備持續運作。發生解碼器自動鎖定時，應該及時調節干擾圖像。

4.4.2 空域抗干擾技術

在廣播電視通信衛星信號的傳播過程中，通過空域抗干擾技術能有效解決多束通信天線產生的干擾。此技術能在產生干擾信號的區域實現多點位信號覆蓋，為信號的正常傳輸提供有力保障[9]。另外，利用LCMV算法建立不同類型的信號接收模型，有利于提高信號的信噪比，降低接收信號的誤碼率。

5 結 論

如何抑制或者抵消干擾信號始終是眾多廣播電視工作人員和科研人員首要解決的問題。各級政府部門必須提高重視程度，強化對通信衛星信號傳輸全過程的監管工作。工作人員需要定期學習先進的理念和技術，提高自身的綜合能力，從而更好地應對信號干擾問題。此外，需積極引入新的科學技術，在現有的抗干擾技術上不斷革新發展，從而保障信號的清晰度和穩定性。