影響衛星通信的因素及應對方法

王成皇 鄭昕 陳德旭

【摘 要】衛星通信以其獨特的技術優勢，已成為現代通信傳輸的重要手段之一，衛星通信受環境和自身因素影響，在應用中會受到各種干擾技術影響。然而由于衛星通信系統的開放性，也決定了其易受到干擾的特性，文章總結了影響衛星通信系統常見的天文因素，以及常見干擾的判斷方法和應對措施。

【關鍵詞】衛星通信；干擾

衛星通信是利用人造衛星作為中繼站來轉發無線電波，在兩個或多個地面站之間所進行的通信，具有通信距離遠，傳輸容量大，可靠性高，靈活性強以及能多址聯接等諸多優點。然而任何通信系統，都存在受到干擾的可能，衛星通信分布在不同的空間、地域，極容易受到各種因素干擾。

一、衛星通信系統常見干擾及應對方法

（一）衛星的攝動

在理想條件下的人造地球衛星運動軌道應該是嚴格按照理論值運行的。但是由于一些因素的影響，衛星運行的實際軌道不斷地發生不同程度偏離理想軌道的現象，這一現象稱為衛星攝動（或稱作衛星軌道擾動）。

1、引起人造地球衛星攝動的原因有如下幾個方面：

（1）太陽、月亮引力的影響。對于低軌道衛星來說，地球引力的影響占絕對優勢，而太陽、月亮引力的影響可忽略。對于高軌道衛星，地球的引力仍是主要的，但太陽、月亮的引力已有一定的影響。以靜止衛星為例，太陽和月亮對衛星的引力分別為地球引力的1/37和1/6800。這些引力不僅使衛星軌道位置的向徑每天發生微小擺動，還使軌道傾角發生積累性變化。從地球看去，這種攝動使“靜止”衛星的位置主要在南北方向上緩慢地漂移。

（2）地球引力場不均勻的影響。由于地球并非理想球體而是略呈橢球狀，且表面起伏不平。這樣就使地球四周等高度處的引力不能保持為不變的常數。即使在靜止軌道上，地心引力仍然有微小的起伏。顯然地心引力的這種不均勻性，將使衛星的瞬時速度偏離理論值，從而在軌道平面內產生攝動。對靜止衛星而言，瞬時速度的變化，將使它的位置在東西方向上漂移。

（3）地球大氣層阻力的影響。高軌道衛星處于高度真空環境中，故大氣層阻力影響可不考慮。低軌道衛星，大氣阻力可能有一定的影響，它使衛星的機械能受到損耗，從而使軌道日漸降低。例如橢圓形軌道的衛星由于受大氣阻力的影響，其近地點高度和遠地點高度都將逐漸降低。

（4）太陽輻射壓力的影響。對于一般衛星來說，太陽輻射壓力的影響均不予考慮，但對于表面積較大（如帶有大面積的太陽能電池帆板）且定點精度要求高的靜止衛星來說，就必須考慮太陽輻射壓力引起的靜止衛星在東西方向上的位置漂移。

2、應對方法。攝動對靜止衛星定點位置的保持非常不利。為此，在靜止衛星通信系統中必須采取保持技術，以克服攝動影響，使衛星位置的經緯度誤差值始終保持在允許范圍內。

（二）星蝕

1、星蝕形成原因。所有靜止衛星在每年春分和秋分前后，當星下點（衛星與地心連線同地球表面的交點）進入當地時間午夜前后，衛星、地球和太陽共處在一條直線上，地球擋住了陽光，衛星進入地球陰影區而造成了衛星的日蝕，我們稱之為星蝕。

衛星在每年的春分和秋分前后進入星蝕高峰期。在此期間，每天發生星蝕所持續時間并不相等，每年約有52天的星蝕要持續1小時以上（每年的3月8日～4月3日以及9月9日至10月6日），星蝕最長時間為72分鐘。如圖2-14所示。星蝕期間，衛星只能靠星載蓄電池來供給能源。

2、應對方法。為了避免在通信高峰時發生星蝕，可以通過調整衛星的經度來推遲或提前星蝕發生的時間。衛星位置西移1？，星蝕開始時間可推遲4分鐘，東移1？則可提前4分鐘。早期的衛星星載電池容量較小，在星蝕期間轉發器不能正常工作從而影響正常通信。現代的衛星，早已對衛星供電系統進行改進，可以完全克服星蝕的影響。

（三）日凌

1、日凌形成原因。與星蝕類似的另一個現象是，每年的春分和秋分前后，在衛星地球站所在地的每天中午時分，衛星處在太陽與地球之間的直線上，這時衛星地球站天線在對準衛星的同時也對準太陽，強大的太陽噪聲會使通信惡化甚至中斷，這種現象就是日凌。

對每個地球站，日凌中斷每年在春分和秋分各發生一次，每次約持續6天。每天日凌中斷的最長時間與地球站的天線口徑、工作頻率等有關。日凌中斷的日期與地球站的地理緯度有很大關系。當太陽由南往北穿過赤道面時，即春分前后，北半球高緯度地區首先發生日凌現象；當太陽由北往南穿過赤道面時，即秋分前后，日凌首先從南半球高緯度地區開始。位于衛星定點位置西邊的地球站總是早于衛星定點位置以東的地球站發生日凌。

2、應對辦法。對靜止衛星通信系統來說，日凌中斷一般是難以避免的。解決的方法是用兩顆定點于不同經度的衛星進行替換，在日凌中斷出現前將信道轉接到另一顆衛星上。

（四）雨衰

1、形成原因。當電波穿過降雨的區域時，雨不僅吸收電

波能量，而且對電波產生散射。這種吸收和散射共同形成電波衰減，散射還能導致大范圍無線電干擾，并對電波存在去極化效應，我們稱這些衰減和干擾為雨衰。雨衰產生的衰減呈現非選擇性和緩慢的時變性，雨衰的大小與雨滴直徑和波長的比值有關，當電磁波的波長和雨滴直徑越接近時衰減越大，對于10GHz以上的電磁波，雨衰的影響非常明顯，且頻率越高雨衰的影響越大。

2、應對方法。在上行站，除加大發射機功率、采用高效糾錯編碼、站址分集技術外，還需要采取上行功率控制手段，以便自動補償或消除在衛星上行鏈路出現的雨、霧、云、雪等對上行信號的衰減作用，使轉發器在降雨情況下仍保持飽和或最大功率狀態。

二、結束語

衛星通信系統由于其特殊性，干擾是不能避免的，而且干擾的種類多樣，應該充分運用衛星系統維護經驗和先進的技術，根據不同情況采取相應的措施。而且隨著衛星技術的進步，排除和解決衛星系統干擾的技術也會不斷發展，衛星通信系統將會得到更好的應用。

參考文獻：

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