卫星传输信号质量的影响因素和应对策略

罗辉芳

【摘要】 卫星传输信号过程中会受到各种因素的干扰，本文介绍了自然和人为方面常见的干扰现象和干扰成因，并提出了相应的应对措施，希望对卫星传输工作人员在运行维护工作中提供一定的借鉴，对保证卫星信号传输质量有一定的帮助作用。

【关键词】 卫星传输 信号干扰 抗干扰

卫星传输作为无线信号传输的一种方式，具有传播距离远，传输容量大，传播效果好、质量高，受地理条件限制小，建设快，一次性投入后，后期的维护成本低等优点，近年来得到了快速的发展。但卫星传输的发送和接收所使用的信道是开放式的，不可避免的会受到各种自然因素、人为因素和设备系统的干扰，降低信号传输质量，影响信号传输效果，对各种干扰因素进行有效的研究和分析，找到相应的解决应对措施，有利于保证卫星传输的地良好效果。

一、自然因素干扰和应对措施

同步卫星的静止轨道距地面三万五千多公里，卫星信号传输要经过电离层、对流层等，空间环境复杂多变，对卫星信号的干扰不能忽视，强大的太阳辐射都影响这卫星传输的质量和效果。

1.1电离层干扰和应对

对卫星通信来说 ，卫星信号通过电离层时，电离层中的电子和电波发生交互作用，从而对卫星信号进行干扰。电离层的干扰主要体现为折射、散射和闪烁等。电离层闪烁会导致卫星信号的频率强度、相位、振幅等特性发生短周期波动，造成信道的信噪比下降，误码率上升，严重时使卫星通信链路中断。

电离层的干扰对Ku波段的干扰要小于C波段。电离层闪烁主要发生在春分和秋分前后，工作人员要加强对信号的监测，出现干扰时，要及时加大上行站的发射功率，增加链路功率冗余量，减小对卫星信号的干扰影响。

1.2雨衰、雪衰的干扰和应对

电波在穿过降雨区的时候，降雨会对电波能量产生吸收和散射，电波散射还会造成无线电干扰，从而造成卫星信号的衰减，这种现象就叫雨衰。雨衰影响与降雨量大小、信号频率和信号通过降雨区的路径长度有关。研究表明：雨衰对Ku波段影响要大于C波段。严重的雨衰还会造成去极化现象，造成极化隔离度降低。雪衰和雨衰类似，下雪和化雪都能造成电波的衰减，但化雪对电波的影响更大。雨衰和雪衰是对流层中对卫星信号传输影响最大的两种自然现象。为了克服电波传播过程中的雨衰和雪衰影响，保证卫星通信质量可靠，应该采用空间分集技术，在不同地方建立备份上行站，用多个频率传送同一节目源；当出现衰减时，采用功率补偿方法，增大上行站的发射功率，自动增加天线增益。

在接收站可以采用不用的节目源和加大接收天线的尺寸的方法减小雨衰和雪衰的影响。在实际的工作中，在发生强降雨时，要加强对卫星信号强度的检测，如果发现异常，及时进行到备份操作。当出现降雪时应及时清除馈源和主反射面的积雪，有条件的可以对卫星天线加装智能除雪装置，降低雨衰和雪衰的影响，确保安全播出。

1.3日凌和星蚀的干扰和应对

日凌和星蚀是卫星通信中不可避免的自然现象。每年的春分和秋分前后，中午前后一段时间，地球、卫星、太阳在同一条直线上，卫星处于太阳和地球之间，强大的太阳噪声会造成通信无法进行，这种自然现象称为日凌；日凌对卫星信号的影响很大，甚至能造成卫星信号的中断。日凌发生的日期和时间与卫星地球站所处的地理位置和其接收天线的电气特性有关。

应对日凌干扰，可以加大接受天线的尺寸，建立不同的备份节目源。日凌出现前要计算出当地发生日凌的日期和时间，提前通知，加强对信号源的监测，提前倒换备份节目源，并对日凌期间卫星信号强度的变化做好详细的记录，减小日凌对卫星传输的影响。

星蚀也是在每年的春分和秋分前后，不过是发生在午夜前后，卫星、地球和太阳在一条直线上，地球挡住了阳光，卫星进入地球的阴影区，造成了卫星的日蚀，这种现象成为星蚀。星蚀现象会造成太阳能电池不能供电，要靠蓄电池或燃料来对卫星转发器供电，燃料过多会增加卫星的重量，进而影响卫星传输的质量，燃料太少，卫星转发器不能正常工作，对卫星信号的传输产生不良影响 。随着电池技术的发展，星蚀对卫星传输的影响已经可以忽略不计。

二、人为因素的干扰和应对措施

人为因素的干扰有非恶意的和恶意的。非恶意的指卫星工作人员操作不规范，操作失误，设置系统参数错误等造成卫星信号传输质量差，一般会通过复查，监测发现，这种错误可以通过完善制度，加强人员业务培训，通过系统协调和其他技术手段来解决。

恶意干扰指不法分子利用卫星转发器接收端具有开放性的弱点，对卫星信号传输实施干扰或者插播非法信号。

恶意干扰通常有三种方法：

1.干扰正常的卫星信号接收。通过发送一大功率单载波信号来干扰某一路载波，使得该路卫星信号的信噪比低于接收机的接收电平门限，从而造成卫星接收机不能正确接收，影响卫星传输效果。

2.攻击卫星转发器。干扰信号将转发器推向星上功放的非线性区直至到饱和区，使得卫星转发器不能正常工作，造成卫星信号中断。

3.强制插播。干扰信号采用正常信号同样的数字发射形式，在同一卫星上用同一频率发射大功率调制载波来干扰正常信号，当干扰信号远高于正常卫星信号的功率时，信噪比达到接收机的接收电平门限，接收机解调出非法图像，造成不良影响。

对抗恶意干扰的主要技术措施：

1.地球站提高上行功率储备。通过增大高功率放大器上行功率值、增大上行天线口径和减小高功率放大器输出端到天线馈源口的损耗。这种方法是被动式的，效果不是很好。

2.采用备份频率或者备份卫星。这种方式是将同一信号发送到不同卫星或者同一卫星的不同频率，当一个信号源受到干扰时，可以切换到另外一路信号源。

3.对卫星传输信号进行加密。将卫星上行信号进行加密后在发到卫星上，在接收端进行解密，这种方式可以避免强制插播，但不能避免信号中断，由于采用了加密技术，接收机的成本有所增加。

4.采用抗干扰的卫星天线技术。对天线波束设计采用空间隔离方法进行设计，使可能出现干扰的区域不在波束覆盖区域内；采用自适应调零天线技术，自动调整波束的零缺陷位置，使副瓣电平对准主要干扰源的来波方向，主瓣电平始终对准正常卫星信号的来波方向从而抑制干扰

三、结束语

卫星传输过程是一个复杂的过程，从上行地球站、中间卫星转发系统、最后的地面接收站，整个信号传输过程都会受到各种因素的干扰，这其中有设备自身的限制，也有自然条件和技术水平的限制，还有防不胜防的人为因素。本文就自然因素和人为因素对卫星信号传输的干扰和应对措施进行了简单的总结，但作为卫星传输工作人员，要不断地学习和研究卫星通信的相关知识，深入学习卫星通信抗干扰的各种方法，掌握系统相关设备的工作原理和具体设备的工作性能，工作中做好各种监测记录，切实做好卫星传输的抗干扰工作，保证卫星信号传输的质量和效果。

参 考 文 献

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