衛星通信系統中的干擾分析及解決措施

李文光 韓亞峰 王雷 關冀平 陳志國

（中國石油天然氣管道通信電力工程有限公司 河北廊坊 065000）

1 衛星通信系統概述

1.1 衛星通信系統的工作原理

在衛星信號傳輸過程中，我們主要依靠人造地球衛星作為中轉站，同時連接建造在地面上的多個地面站進行傳輸。因此，空間和地面構成了衛星信號傳輸系統的兩個主要部分。太空是指人造地球通信衛星，地球是指我們著名的地球站。在衛星信號的整個傳輸過程中，人造地球衛星主要作為接收和傳輸信號的轉運站。衛星信號傳輸系統實際上是依靠衛星站接收來自地球的無線信號，然后將其轉發到另一個地面站，可以在相距很遠的不同地方實現信號傳輸和通信。

1.2 衛星通信系統的研究分析

隨著當今社會的飛速發展，我國的通信技術水平不斷提高。在這種情況下，衛星通信系統也得到了很大的改進。但是，信號在實際傳輸過程中會受到各種因素的影響，從而對通信傳輸質量產生很大的影響。因此，衛星通信要想得到更好的發展，就必須加強對通信信號傳輸的研究，提高日常通信的質量，確保信號傳輸的安全。

2 衛星通信常見的干擾及原因分析

2.1 自然現象干擾

衛星通信的自然干擾主要包括以下形式：雨（雪）衰、日凌、電離層閃爍和衛星蝕。所謂雨（雪）衰，是指通信電波在傳輸過程中，如果遭遇了降雨降雪的天氣，就會對電波有一定的吸收和散射作用，會使得電波有所衰減，從而形成雨（雪）衰。日凌往往出現在每年春分和秋分前后，當衛星處于太陽和地球之間時，地球站天線在面對衛星時也會對準太陽。由于太陽形成的大量輻射噪聲，會影響正常的衛星通信信號接收，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候，受電離層結構不均的影響，信號的振幅、相位等都會受到一定的影響，會產生不規則的變化，從而形成電離層閃爍。衛星蝕多發生于春季和秋季，因為在春季和秋季的一些時間內，衛星是處于地球和太陽所在直線的末端的，這時衛星進入了地球的陰影區，陽光被地球遮擋，從而不能進行太陽能電池的供電，只能依靠蓄電池或燃料來對衛星進行供電。上述幾種自然干擾往往是無法避免的，但是我們仍可以采取一些措施，在最大程度上降低其對衛星通信的影響。

2.2 地面環境干擾

地面環境干擾是最為普遍的一種干擾形式。隨著經濟的發展和人們生活水平的提高，越來越多的電子設備被應用到我們的生活中，電磁波信號設備也廣泛地應用到城市發展中，這些電子設備會產生微波、雷達、無線電視、調頻廣播、工業噪聲等大量的電磁波輻射。這些電磁波對衛星信號來說就是干擾源，既會串入上行鏈路造成上行干擾，又會串入下行鏈路造成下行干擾。

2.3 空間干擾

空間干擾是衛星通信干擾的重要因素之一，可分為衛星干擾和互調干擾。隨著科學技術的發展，衛星通信技術水平顯著提高，同一軌道位置的衛星數量日益增多。在這種環境下，相互靠近的衛星容易產生干擾，極大地影響了衛星信號的傳輸效果吧，甚至會導致不準確的信號數據。例如，在衛星通信過程中，由于缺乏有效的保護和抗干擾措施，信號傳送過程中可能出現噪聲過大或天氣多雨等問題，這對信號的傳輸和正常使用有很大的影響。

2.4 設備故障干擾

設備故障干擾是衛星通信最常見的干擾之一，它包括衛星故障和地面設備故障兩大類。從目前的衛星通信利用來看，信號的準確利用離不開兩個基本的部分：① 信號的發出裝置，也就是衛星； ②信號的接收裝置及地面設備，這兩部分相互配合，使信號的使用價值最大化。但是，當衛星失靈時，信號發射出現問題，當地面設備失靈時，信號接收的可靠性出現問題。兩種情況的出現都會影響正常信號的發射和接收，將會出現更嚴重的問題。

3 保證衛星通信穩定性的有效方式

3.1 自然干擾的解決措施

目前尚無法避免自然現象對衛星通信的干擾，只能采取措施將干擾降到最低。從太陽進入地面接收天線的3dB波束到離開3dB波束是日凌干擾最強的時間。接收頻率越高，天線口徑越大，天線3dB波束越窄，日凌持續時間越短。因此，日凌持續時間與其接收頻率和天線口徑大小有關，地球站可以通過增大天線口徑和靈敏度來縮短日凌持續的時間。東經度越高的衛星，每天日凌開始和結束的時間越早，根據地球站所處的位置和所接受的衛星的位置，計算出日凌發生的時間，利用不同衛星日凌發生先后順序不同對節目信號進行選擇切換。針對雨（雪）衰現象：雨（雪）衰現象隨機性強，地區差異大，又無法避免，因此只能根據衛星信號的傳輸路徑和特點，在設計時予以補償。雨（雪）衰的補償可以通過以下環節完成，上行鏈路的雨（雪）衰損耗由上行站補償，衛星轉發器也可以補償部分上行鏈路的雨（雪）衰損耗，下行站提高接受系統的接收性能G/T值，為雨（雪）衰留有較大余量。同時，優化衛星轉發器天線的波束圖設計，合理設計衛星接收系統也可以減少降雨（雪）衰產生的影響。

3.2 地面干擾的解決措施

地面環境干擾眾多，只有通過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解決。金屬屏蔽層架設前必須通過電磁檢測明確干擾波的來源方向，屏蔽層還要達到一定高度，既不能低于高頻頭又不能阻擋衛星信號的傳輸路徑。若采用金屬網作為屏蔽層，為防止干擾波從網孔漏入，網孔的孔徑還應小于工作最小波長的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星公司通過協調鄰星運營商予以解決。而通過地球站校對天線指向，準確指向所需天線、對天線方向圖性能進行優化、降低上行功率能夠有效解決下行干擾。

3.4 設備故障干擾的處理

衛星設備故障造成的干擾只能通過切換備份設備，更換轉發器或轉星來解決。地面設備故障造成干擾則需要提高維護人員的技術水平，嚴格按照設備使用說明操作，合理設置設備工作點，良好匹配組合設備。嚴格做好設備的入網驗證測試，更換設備時先通電測試，確認各項指標合格再入網使用。

3.5 提高基礎設施的信號接收處理能力

為了保證信號傳輸的質量，有必要提高基礎設施的信號采集能力。要做好信號檢測工作，保證產品采購質量，提高設備利用率。要求工作人員建立嚴格的監測和測試手段，以確保基礎設施測試的合理性和有效性。

3.6 加強衛星入網驗證

為確保衛星通信的順利運行，消除影響衛星運行的因素，防止衛星通信信號受到干擾，需要運用合理的手段，對三階互調抑制的比例進行判斷，分析技術運用的標準和規范。確保測試的準確性和穩定性。在測試衛星通信信號時，必須保證測試的合理性和有效性，了解功率退行和功率釋放退行的測試標準，保證載波傳播的穩定性。

4 結束語

綜上所述，衛星通信的特點導致了信號在傳輸過程中所受到的干擾多種多樣。只有掌握先進的維護技術，總結維護經驗，根據不同的干擾因素采取相應的有效措施，預防和降低干擾衛星信號傳輸的因素，才能更好地應用衛星通信，并使衛星通信事業得到更好的發展。