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        衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)及其發(fā)展趨勢(shì)

        2019-12-02 20:05:02郭瀟瀟
        電子技術(shù)與軟件工程 2019年11期
        關(guān)鍵詞:因素信號(hào)系統(tǒng)

        文/郭瀟瀟

        衛(wèi)星通信是現(xiàn)代社會(huì)一項(xiàng)必須可少的技術(shù),尤其是隨著科學(xué)技術(shù)的普及,其更是成為廣大人民群眾日常生活中的一部分。其通過收集位于地球上的各個(gè)通信站的信號(hào),并依托于微波形式進(jìn)行大范圍傳輸,可以實(shí)現(xiàn)大范圍的信號(hào)覆蓋,且由于其傳送形式的特點(diǎn),其所使用的頻段通信容量較大、電波傳輸過程中的信號(hào)損失較少,因此,可以保證較高的通信傳輸質(zhì)量;同時(shí),與傳統(tǒng)的通信技術(shù)相比,衛(wèi)星通信技術(shù)打破了地理?xiàng)l件的限制,其組網(wǎng)便捷迅速,可以實(shí)現(xiàn)全球無縫銜接,這使得其成為當(dāng)前世界范圍內(nèi)通信系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié),廣泛應(yīng)用于移動(dòng)通信、廣播電視、軍事等領(lǐng)域。但在實(shí)際應(yīng)用中,存在著各種干擾因素,這些因素會(huì)直接影響到衛(wèi)星通信的信號(hào)傳輸質(zhì)量,從而降低其通信效果。因此,必須強(qiáng)化衛(wèi)星通信干擾技術(shù)的研究,針對(duì)性地解決各類干擾問題,從而提高衛(wèi)星通信技術(shù)的安全性與可靠性。

        1 干擾衛(wèi)星通信效果的主要因素

        1.1 通信系統(tǒng)之間的干擾

        衛(wèi)星通信系統(tǒng)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程,其在運(yùn)行的過程中,主要是利用通信轉(zhuǎn)發(fā)器上的通信信號(hào)處理設(shè)備,實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星地面站上行及下行衛(wèi)星信號(hào)的傳輸。但在實(shí)踐中,受限于科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,通信衛(wèi)星的頻率資源仍然不夠完善,多數(shù)衛(wèi)星需要使用相同的通信頻率進(jìn)行分別工作,且往往只是依托于不同極化與不同調(diào)制的方式進(jìn)行頻率的反復(fù)使用,如果衛(wèi)星通信頻率復(fù)用、臨近衛(wèi)星隔離度不夠,那么各個(gè)衛(wèi)星系統(tǒng)之間很容易產(chǎn)生互相干擾的狀況。

        1.2 生產(chǎn)生活中的電磁干擾

        當(dāng)前,隨著信息技術(shù)的普及,大量的電磁設(shè)備遍布人類生活的方方面面,這也使得地球范圍內(nèi)“無時(shí)無刻”不再產(chǎn)生著大量的電磁信號(hào),這些電磁波束所造成的電磁干擾,對(duì)于衛(wèi)星通信的信號(hào)具有重要影響,其主要影響衛(wèi)星通信系統(tǒng)向地面?zhèn)鬏斝盘?hào)的過程。尤其是一些功率較大的廣播電視臺(tái)信號(hào)、微波通信等情況更是會(huì)造成較大的電磁干擾,同時(shí),很多大型科研院所及工業(yè)制造業(yè)產(chǎn)生的電噪聲、大型醫(yī)療設(shè)備的電磁波等因操作不當(dāng)而產(chǎn)生的雜波也會(huì)形成較強(qiáng)的電磁干擾。

        1.3 自然干擾

        自然干擾是干擾衛(wèi)星通信效果的最普遍因素,且這種因素時(shí)不可避免的,由于衛(wèi)星通信本身是基于宇宙環(huán)境而存在的,因此,宇宙范圍內(nèi)星球的碰撞、太陽周期性運(yùn)動(dòng)等正?,F(xiàn)象都會(huì)對(duì)其信號(hào)傳輸造成影響,這就要求不斷強(qiáng)化抗干擾技術(shù)。

        1.4 人為干擾

        相比于自然干擾因素,影響衛(wèi)星通信質(zhì)量的人為因素往往可以通過科技手段進(jìn)行針對(duì)性的控制。在社會(huì)生活中,有一些不法分子出于逐利的要求,為了獲取違法的經(jīng)濟(jì)效益,往往做出破壞衛(wèi)星通信信號(hào)設(shè)備、對(duì)信號(hào)進(jìn)行改路等,這都為衛(wèi)星通信的安全性埋下了隱患。在未來的發(fā)展研究中,必須充分把握人為因素的各種情況,開發(fā)出能有效控制人為因素的相關(guān)抗干擾技術(shù)。

        2 衛(wèi)星通信系統(tǒng)抗干擾技術(shù)的主要類型

        影響衛(wèi)星通信信號(hào)傳輸質(zhì)量的因素具有復(fù)雜性,且存在極強(qiáng)的不確定性,為了切實(shí)提高衛(wèi)星通信系統(tǒng)的安全性與可靠性,就必須不斷強(qiáng)化衛(wèi)星通信系統(tǒng)抗干擾技術(shù)的研發(fā),為衛(wèi)星通信系統(tǒng)的建設(shè)“保駕護(hù)航”。

        2.1 天線抗干擾技術(shù)

        天線抗干擾技術(shù)時(shí)應(yīng)用最為廣泛的一種抗干擾技術(shù),此項(xiàng)技術(shù)使衛(wèi)星通信處于相對(duì)穩(wěn)定的合理空間,保證其能實(shí)現(xiàn)理想的信號(hào)狀態(tài)。在天線抗干擾技術(shù)的輔助下,在面對(duì)來自于某一干擾源或多個(gè)干擾源的干擾時(shí),一般情況下也能保證衛(wèi)星通信信號(hào)接收工作的順利進(jìn)行。當(dāng)前,應(yīng)用于實(shí)踐的天線抗干擾技術(shù)主要分為自適應(yīng)調(diào)零技術(shù)、多波束天線技術(shù)、智能天線技術(shù)等。自適應(yīng)調(diào)零技術(shù)可以有效控制天線的陣元,實(shí)現(xiàn)信息干擾調(diào)零化;多波束天線技術(shù)則主要通過控制衛(wèi)星發(fā)射天線實(shí)現(xiàn)針對(duì)性的波束調(diào)整;智能天線技術(shù)通過在衛(wèi)星信號(hào)入口部位安裝一種特殊的天線,這種天線能夠抵抗干擾因素的影響,并且能夠?qū)μ炀€列陣的信息號(hào)和方向給予控制、調(diào)整,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)天線多個(gè)波束和零點(diǎn)的優(yōu)化。

        2.2 信號(hào)處理抗干擾技術(shù)

        信號(hào)處理抗干擾技術(shù)主要包括擴(kuò)頻和跳頻技術(shù),其通過調(diào)節(jié)衛(wèi)星通信系統(tǒng)的原有信號(hào),選取合適長(zhǎng)度的直擴(kuò)序列從而將衛(wèi)星信號(hào)所受的干擾分?jǐn)偟捷^寬的通信頻段,并通過接收端的接闊將外來的干擾信號(hào)進(jìn)行排查于去除,從而有效提高衛(wèi)星通信系統(tǒng)的防干擾效能。

        2.3 星上處理技術(shù)

        透明轉(zhuǎn)發(fā)器是衛(wèi)星通信系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),也是最容易受到干擾因素影響的薄弱環(huán)節(jié),如果遭到有針對(duì)性地認(rèn)為干擾,那么將會(huì)造成極其嚴(yán)重且難以挽回的損失。針對(duì)于這一情況,需要有效地采用星上處理技術(shù),彌補(bǔ)透明轉(zhuǎn)發(fā)器的不足。

        3 衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

        在未來,隨著衛(wèi)星通信系統(tǒng)的持續(xù)發(fā)展,衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)必然也會(huì)迎來新的發(fā)展力度。衛(wèi)星通信在運(yùn)行中會(huì)受到多種復(fù)雜因素的影響,且這些影響往往是難以避免的,因此,必須加強(qiáng)衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)的革新,才能為衛(wèi)星通信系統(tǒng)的發(fā)展與運(yùn)行提供更加穩(wěn)定的環(huán)節(jié)。在未來的研究中,必須把握如下幾個(gè)方面:

        (1)要加強(qiáng)新技術(shù)與新理論的引入,提高衛(wèi)星智能天線開發(fā)利用的效率與功能,重點(diǎn)研究通信天線波瓣控制、微反射弧等方面,保障衛(wèi)星通信信號(hào)的傳輸速度;

        (2)積極結(jié)合飛速發(fā)展的新算法與數(shù)字處理設(shè)備,提高衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)中擴(kuò)頻及跳頻技術(shù)的效能,增強(qiáng)衛(wèi)星通信系統(tǒng)在不同工作環(huán)境中的適用性;

        (3)加強(qiáng)星上抗干擾調(diào)制器的開發(fā)與利用,增強(qiáng)其抗干擾效能;

        (4)利用好無線光通信技術(shù)頻帶寬、速率高、頻譜資源豐富、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)勢(shì),拓展衛(wèi)星通信系統(tǒng)的頻率資源。

        4 結(jié)束語

        當(dāng)前,隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的蓬勃發(fā)展,人類生活與衛(wèi)星通信技術(shù)的聯(lián)系更加緊密,在實(shí)踐中,為了保障衛(wèi)星通信技術(shù)的效果,必須增強(qiáng)衛(wèi)星通信技術(shù)的抗干擾性能,而由于衛(wèi)星通信工作環(huán)境的復(fù)雜性,其常常需要面臨各種類型的干擾,這都對(duì)其提高使用效果造成了挑戰(zhàn),因此,加強(qiáng)對(duì)衛(wèi)星通信抗干擾技術(shù)的研究十分必要。

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