李文光 韓亞峰 王雷 關(guān)冀平 陳志國(guó)

（中國(guó)石油天然氣管道通信電力工程有限公司 河北廊坊 065000）

1 衛(wèi)星通信系統(tǒng)概述

1.1 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的工作原理

在衛(wèi)星信號(hào)傳輸過(guò)程中，我們主要依靠人造地球衛(wèi)星作為中轉(zhuǎn)站，同時(shí)連接建造在地面上的多個(gè)地面站進(jìn)行傳輸。因此，空間和地面構(gòu)成了衛(wèi)星信號(hào)傳輸系統(tǒng)的兩個(gè)主要部分。太空是指人造地球通信衛(wèi)星，地球是指我們著名的地球站。在衛(wèi)星信號(hào)的整個(gè)傳輸過(guò)程中，人造地球衛(wèi)星主要作為接收和傳輸信號(hào)的轉(zhuǎn)運(yùn)站。衛(wèi)星信號(hào)傳輸系統(tǒng)實(shí)際上是依靠衛(wèi)星站接收來(lái)自地球的無(wú)線信號(hào)，然后將其轉(zhuǎn)發(fā)到另一個(gè)地面站，可以在相距很遠(yuǎn)的不同地方實(shí)現(xiàn)信號(hào)傳輸和通信。

1.2 衛(wèi)星通信系統(tǒng)的研究分析

隨著當(dāng)今社會(huì)的飛速發(fā)展，我國(guó)的通信技術(shù)水平不斷提高。在這種情況下，衛(wèi)星通信系統(tǒng)也得到了很大的改進(jìn)。但是，信號(hào)在實(shí)際傳輸過(guò)程中會(huì)受到各種因素的影響，從而對(duì)通信傳輸質(zhì)量產(chǎn)生很大的影響。因此，衛(wèi)星通信要想得到更好的發(fā)展，就必須加強(qiáng)對(duì)通信信號(hào)傳輸?shù)难芯?，提高日常通信的質(zhì)量，確保信號(hào)傳輸?shù)陌踩?/p>

2 衛(wèi)星通信常見的干擾及原因分析

2.1 自然現(xiàn)象干擾

衛(wèi)星通信的自然干擾主要包括以下形式：雨（雪）衰、日凌、電離層閃爍和衛(wèi)星蝕。所謂雨（雪）衰，是指通信電波在傳輸過(guò)程中，如果遭遇了降雨降雪的天氣，就會(huì)對(duì)電波有一定的吸收和散射作用，會(huì)使得電波有所衰減，從而形成雨（雪）衰。日凌往往出現(xiàn)在每年春分和秋分前后，當(dāng)衛(wèi)星處于太陽(yáng)和地球之間時(shí)，地球站天線在面對(duì)衛(wèi)星時(shí)也會(huì)對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)。由于太陽(yáng)形成的大量輻射噪聲，會(huì)影響正常的衛(wèi)星通信信號(hào)接收，這種干涉被稱為日凌干涉。電離層閃爍是指在電波穿越電離層的時(shí)候，受電離層結(jié)構(gòu)不均的影響，信號(hào)的振幅、相位等都會(huì)受到一定的影響，會(huì)產(chǎn)生不規(guī)則的變化，從而形成電離層閃爍。衛(wèi)星蝕多發(fā)生于春季和秋季，因?yàn)樵诖杭竞颓锛镜囊恍r(shí)間內(nèi)，衛(wèi)星是處于地球和太陽(yáng)所在直線的末端的，這時(shí)衛(wèi)星進(jìn)入了地球的陰影區(qū)，陽(yáng)光被地球遮擋，從而不能進(jìn)行太陽(yáng)能電池的供電，只能依靠蓄電池或燃料來(lái)對(duì)衛(wèi)星進(jìn)行供電。上述幾種自然干擾往往是無(wú)法避免的，但是我們?nèi)钥梢圆扇∫恍┐胧?，在最大程度上降低其?duì)衛(wèi)星通信的影響。

2.2 地面環(huán)境干擾

地面環(huán)境干擾是最為普遍的一種干擾形式。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的提高，越來(lái)越多的電子設(shè)備被應(yīng)用到我們的生活中，電磁波信號(hào)設(shè)備也廣泛地應(yīng)用到城市發(fā)展中，這些電子設(shè)備會(huì)產(chǎn)生微波、雷達(dá)、無(wú)線電視、調(diào)頻廣播、工業(yè)噪聲等大量的電磁波輻射。這些電磁波對(duì)衛(wèi)星信號(hào)來(lái)說(shuō)就是干擾源，既會(huì)串入上行鏈路造成上行干擾，又會(huì)串入下行鏈路造成下行干擾。

2.3 空間干擾

空間干擾是衛(wèi)星通信干擾的重要因素之一，可分為衛(wèi)星干擾和互調(diào)干擾。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星通信技術(shù)水平顯著提高，同一軌道位置的衛(wèi)星數(shù)量日益增多。在這種環(huán)境下，相互靠近的衛(wèi)星容易產(chǎn)生干擾，極大地影響了衛(wèi)星信號(hào)的傳輸效果吧，甚至?xí)?dǎo)致不準(zhǔn)確的信號(hào)數(shù)據(jù)。例如，在衛(wèi)星通信過(guò)程中，由于缺乏有效的保護(hù)和抗干擾措施，信號(hào)傳送過(guò)程中可能出現(xiàn)噪聲過(guò)大或天氣多雨等問(wèn)題，這對(duì)信號(hào)的傳輸和正常使用有很大的影響。

2.4 設(shè)備故障干擾

設(shè)備故障干擾是衛(wèi)星通信最常見的干擾之一，它包括衛(wèi)星故障和地面設(shè)備故障兩大類。從目前的衛(wèi)星通信利用來(lái)看，信號(hào)的準(zhǔn)確利用離不開兩個(gè)基本的部分：① 信號(hào)的發(fā)出裝置，也就是衛(wèi)星； ②信號(hào)的接收裝置及地面設(shè)備，這兩部分相互配合，使信號(hào)的使用價(jià)值最大化。但是，當(dāng)衛(wèi)星失靈時(shí)，信號(hào)發(fā)射出現(xiàn)問(wèn)題，當(dāng)?shù)孛嬖O(shè)備失靈時(shí)，信號(hào)接收的可靠性出現(xiàn)問(wèn)題。兩種情況的出現(xiàn)都會(huì)影響正常信號(hào)的發(fā)射和接收，將會(huì)出現(xiàn)更嚴(yán)重的問(wèn)題。

3 保證衛(wèi)星通信穩(wěn)定性的有效方式

3.1 自然干擾的解決措施

目前尚無(wú)法避免自然現(xiàn)象對(duì)衛(wèi)星通信的干擾，只能采取措施將干擾降到最低。從太陽(yáng)進(jìn)入地面接收天線的3dB波束到離開3dB波束是日凌干擾最強(qiáng)的時(shí)間。接收頻率越高，天線口徑越大，天線3dB波束越窄，日凌持續(xù)時(shí)間越短。因此，日凌持續(xù)時(shí)間與其接收頻率和天線口徑大小有關(guān)，地球站可以通過(guò)增大天線口徑和靈敏度來(lái)縮短日凌持續(xù)的時(shí)間。東經(jīng)度越高的衛(wèi)星，每天日凌開始和結(jié)束的時(shí)間越早，根據(jù)地球站所處的位置和所接受的衛(wèi)星的位置，計(jì)算出日凌發(fā)生的時(shí)間，利用不同衛(wèi)星日凌發(fā)生先后順序不同對(duì)節(jié)目信號(hào)進(jìn)行選擇切換。針對(duì)雨（雪）衰現(xiàn)象：雨（雪）衰現(xiàn)象隨機(jī)性強(qiáng)，地區(qū)差異大，又無(wú)法避免，因此只能根據(jù)衛(wèi)星信號(hào)的傳輸路徑和特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)時(shí)予以補(bǔ)償。雨（雪）衰的補(bǔ)償可以通過(guò)以下環(huán)節(jié)完成，上行鏈路的雨（雪）衰損耗由上行站補(bǔ)償，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器也可以補(bǔ)償部分上行鏈路的雨（雪）衰損耗，下行站提高接受系統(tǒng)的接收性能G/T值，為雨（雪）衰留有較大余量。同時(shí)，優(yōu)化衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器天線的波束圖設(shè)計(jì)，合理設(shè)計(jì)衛(wèi)星接收系統(tǒng)也可以減少降雨（雪）衰產(chǎn)生的影響。

3.2 地面干擾的解決措施

地面環(huán)境干擾眾多，只有通過(guò)在天線周圍合理安裝金屬屏蔽層，屏蔽電磁干擾源將干擾波反射回去來(lái)解決。金屬屏蔽層架設(shè)前必須通過(guò)電磁檢測(cè)明確干擾波的來(lái)源方向，屏蔽層還要達(dá)到一定高度，既不能低于高頻頭又不能阻擋衛(wèi)星信號(hào)的傳輸路徑。若采用金屬網(wǎng)作為屏蔽層，為防止干擾波從網(wǎng)孔漏入，網(wǎng)孔的孔徑還應(yīng)小于工作最小波長(zhǎng)的1/4。

3.3 空間干擾的解決措施

鄰星干擾中的上行干擾需要衛(wèi)星公司通過(guò)協(xié)調(diào)鄰星運(yùn)營(yíng)商予以解決。而通過(guò)地球站校對(duì)天線指向，準(zhǔn)確指向所需天線、對(duì)天線方向圖性能進(jìn)行優(yōu)化、降低上行功率能夠有效解決下行干擾。

3.4 設(shè)備故障干擾的處理

衛(wèi)星設(shè)備故障造成的干擾只能通過(guò)切換備份設(shè)備，更換轉(zhuǎn)發(fā)器或轉(zhuǎn)星來(lái)解決。地面設(shè)備故障造成干擾則需要提高維護(hù)人員的技術(shù)水平，嚴(yán)格按照設(shè)備使用說(shuō)明操作，合理設(shè)置設(shè)備工作點(diǎn)，良好匹配組合設(shè)備。嚴(yán)格做好設(shè)備的入網(wǎng)驗(yàn)證測(cè)試，更換設(shè)備時(shí)先通電測(cè)試，確認(rèn)各項(xiàng)指標(biāo)合格再入網(wǎng)使用。

3.5 提高基礎(chǔ)設(shè)施的信號(hào)接收處理能力

為了保證信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量，有必要提高基礎(chǔ)設(shè)施的信號(hào)采集能力。要做好信號(hào)檢測(cè)工作，保證產(chǎn)品采購(gòu)質(zhì)量，提高設(shè)備利用率。要求工作人員建立嚴(yán)格的監(jiān)測(cè)和測(cè)試手段，以確保基礎(chǔ)設(shè)施測(cè)試的合理性和有效性。

3.6 加強(qiáng)衛(wèi)星入網(wǎng)驗(yàn)證

為確保衛(wèi)星通信的順利運(yùn)行，消除影響衛(wèi)星運(yùn)行的因素，防止衛(wèi)星通信信號(hào)受到干擾，需要運(yùn)用合理的手段，對(duì)三階互調(diào)抑制的比例進(jìn)行判斷，分析技術(shù)運(yùn)用的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。確保測(cè)試的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。在測(cè)試衛(wèi)星通信信號(hào)時(shí)，必須保證測(cè)試的合理性和有效性，了解功率退行和功率釋放退行的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，保證載波傳播的穩(wěn)定性。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，衛(wèi)星通信的特點(diǎn)導(dǎo)致了信號(hào)在傳輸過(guò)程中所受到的干擾多種多樣。只有掌握先進(jìn)的維護(hù)技術(shù)，總結(jié)維護(hù)經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)不同的干擾因素采取相應(yīng)的有效措施，預(yù)防和降低干擾衛(wèi)星信號(hào)傳輸?shù)囊蛩兀拍芨玫貞?yīng)用衛(wèi)星通信，并使衛(wèi)星通信事業(yè)得到更好的發(fā)展。