□ 許元男

目前，5G 通信已經(jīng)進(jìn)入商用階段。5G技術(shù)使用的頻段也是衛(wèi)星氣象微波遙感的頻段之一，因此在5G大潮下氣象衛(wèi)星如何應(yīng)對信號干擾，是相關(guān)從業(yè)者不可忽視的一個問題。

為何大家都要“ 搶”這一頻段呢？讓我們先來科普一下微波。微波一般被認(rèn)為是波長在1 毫米～30 厘米范圍內(nèi)的電磁波，而氣象微波遙感就是利用地球反射或輻射的微波信號及大氣的相互作用來遙感探測氣象要素。被動式微波輻射計能夠敏銳地采集到地球本身發(fā)射出的比較微弱的微波輻射信號，從而給地球做“體檢”，辨識出環(huán)境變化和災(zāi)害天氣的演化過程，目前已被廣泛應(yīng)用于資源環(huán)境和災(zāi)害性天氣的監(jiān)測與預(yù)報中。

但隨著手機(jī)、廣播、導(dǎo)航等無線電業(yè)務(wù)的突飛猛進(jìn)，越來越多的低頻無線電頻段被占用，而這些又與衛(wèi)星氣象微波遙感所使用的低頻頻段部分重合。

究其原因，是由于這些人類活動所形成的低頻無線電信號會被相近頻率的星載微波輻射計接收，對其觀測數(shù)據(jù)造成干擾，科學(xué)家稱之為無線電射頻干擾。

由于強的無線電射頻干擾信號很容易淹沒相對較弱的地球自身的微波輻射信號，導(dǎo)致衛(wèi)星微波遙感獲取的局地觀測數(shù)據(jù)失真，進(jìn)而產(chǎn)生較大的反演誤差，影響科學(xué)家對氣象及其發(fā)展趨勢的判斷與預(yù)測。

無線電射頻干擾的信號來源包括軍用或民用雷達(dá)、移動通信設(shè)備、通信衛(wèi)星、空中交通管制、全球?qū)Ш蕉ㄎ幌到y(tǒng)、各種遙控系統(tǒng)等。研究表明，在低頻頻段的衛(wèi)星微波觀測數(shù)據(jù)中，無線電射頻干擾信號在陸地和海洋上均有存在。

微波輻射計是一種測量較寬頻段內(nèi)相對微弱的自然微波輻射的高靈敏度接收機(jī)。目前中國、美國、日本的部分氣象衛(wèi)星上裝有先進(jìn)的多頻段星載微波輻射計，據(jù)報道，它們低頻通道的觀測數(shù)據(jù)均不同程度地受到了無線電射頻信號的干擾，降低了信號質(zhì)量。

近年來，移動通信技術(shù)發(fā)展日新月異，目前世界主要大國或地區(qū)都在向5G 時代邁進(jìn)。移動通信技術(shù)代際升級的實質(zhì)，主要就是空域資源與高頻段資源的結(jié)合。目前，空域資源是主要手段，如何進(jìn)一步挖潛已成為業(yè)界難題，所以對更高頻率的頻段資源進(jìn)行開發(fā)利用，成為5G 技術(shù)發(fā)展的迫切需求。

正如一枚硬幣總有正反面，與此相對應(yīng)的是氣象微波遙感中的高頻頻段將會受到人為無線電射頻信號的干擾，很可能影響到對氣象環(huán)境的監(jiān)測與預(yù)報?？梢哉f，在5G 發(fā)展的大潮下，氣象微波遙感技術(shù)急需提升能力，需要進(jìn)一步豐富技術(shù)手段，提升技術(shù)水平。

目前，世界各國研究人員對星載微波輻射計的無線電射頻干擾辨識做了大量的研究，并提出了多種干擾信號辨識方法，從而提高辨識的準(zhǔn)確性。為了進(jìn)一步抑制無線電射頻干擾，科學(xué)家還需要做很多信息處理技術(shù)方面的研究。

另外，星載降水測量雷達(dá)作為一種新型的主動式微波氣象遙感儀器，具有其他被動氣象遙感設(shè)備所不具備的獨特優(yōu)點。它可與微波輻射計等其他被動氣象遙感儀器聯(lián)合使用，提高被動氣象遙感載荷的效能。

未來，主被動結(jié)合、算法先進(jìn)的氣象微波遙感必將實現(xiàn)高頻次、高時效、大范圍的氣象觀測，為全球氣象災(zāi)害的監(jiān)測和預(yù)報提供有力支撐。