探析雨、雪、霧對衛星通信信號的影響

杜靜 鄭秀成 張鑫

摘要：

近些年來，隨著社會經濟與科學技術的飛速發展，衛星通信已經在氣象、軍事、測繪等各個行業領域得到廣泛普及與應用。但是，影響衛星通信系統性能及其傳輸質量的因素越來越多樣化，其中氣象因素作為嚴重影響衛星通信信號的一項因素越來越不容忽視。本文重點探討了雨、雪、霧等天氣現象對衛星通信信號的影響，并在此基礎上提出有效的處理應對措施，僅供參考。

關鍵詞：雨衰;雪;霧;衛星通信信號;影響

引言

衛星傳輸是無線信號傳輸的一種常見類型，通常表現出傳播范圍廣、速度快、效果好、質量高、維護成本低、極少會受到地理環境的限制等特點。當前，隨著科學技術的快速發展，我國衛星事業也突飛猛進。然而，受到開放式的影響，導致衛星在輸送傳播與信息接收過程中極易受到外界各種因素的干擾，進而導致微信通信信號的傳輸效果與質量明顯下降。基于此，本文重點研究了雨、雪、霧對衛星通信信號的影響，對于提升衛星通信信號質量，進而推動我國衛星事業實現快速、健康發展等具有重要意義。

1雨、雪、霧對衛星通信信號的影響

當出現雨、雪、霧等惡劣天氣現象時，電波在對流層傳播時由此產生的一部分能量往往會被雨、雪、霧等吸收或散射，進而導致一部分能量被損耗。能量損耗的多少與雨雪的大小、霧的濃度等密切相關。

1.1雨對衛星通信信號的影響

降雨天氣過程發生時，由于降雨云層的類型不同，其形狀、厚度、水汽含量、移向、水汽凝成物的幾何尺寸、電波的波長等都會在一定程度上影響到電波的衰減。當電磁波穿過降雨發生區域時，雨滴往往會吸收或散射一定量的電波，進而導致電波明顯減少，這一現象被稱為雨衰。雨滴的直徑及電磁波的波長對雨衰的大小起到決定性作用，通常情況下，當電磁波的波長越接近雨滴的直徑，則降雨引起的衰減就越大。相關資料研究表明，降雨過程中雨滴的半徑往往位于0.25～3.00mm之間。就Ku頻段而言，其電波波長大都位于25mm左右。由此可見電波波長與雨滴的直徑較為接近，進而導致Ku波段在工作過程中造成的雨衰現象較為顯著。就C波段而言，大多數波長均位于75mm左右，波長明顯大于雨滴的半徑，由此引發的雨衰現象相對較弱。當出現中到大雨天氣過程時，Ku頻段小站將會頻繁出現短時下線現象，主要是由于雨對Ku頻段信號具有明顯的衰減作用，在此作用下將會導致信噪比與功率明顯下降。

雨水既會導致電磁波衰減，又會增加輻射電磁波的噪聲溫度，并產生去極化現象，對接收信號的載噪比產生嚴重影響，并使正交極化信號之間的相互干擾得到明顯增加。當水汽在饋源內聚積時，白天由于氣溫較高由此對信號產生的影響并不明顯，相對比而言夜間氣溫比較低，當夜間溫度低于0℃時水汽將會發生凝結，進而嚴重影響到通信，甚至還會導致其發生中斷，進而導致出現白天通夜間斷的“怪現象”。

1.2雪對衛星通信信號的影響

通過研究發現，降雪天氣過程并不會導致衛星信號出現明顯的衰減現象，尤其是小到中雪天氣過程對衛星信號的影響更小，然而中到大雪天氣過程對衛星信號的影響卻不容忽視。一旦出現中到大雪天氣過程將會導致Ku頻段微信通信在短時間內發生中斷。就C頻段而言，降雪與降雨天氣過程都不會對其產生明顯的影響，通常會導致出現小站下線現象。相對比而言，化雪時將會明顯影響到Ku及C頻段的衛星通信。在雪融化時，冰渣顆粒將會導致天線饋源與主反射面的表面不平整，由此對電磁波的散射與吸收作用也有所不同，使衛星天線口面的電磁場未能均勻分布，不僅導致天線的增益明顯減少，還使天線的噪聲溫度明顯增加，與此同時接收系統的G/T值、上行鏈路的EIRP值都將明顯減小。另外，雪在自然條件下融化時往往會持續一定的時間，不僅會明顯影響到天線的增益，還會導致小站在長時間內出現通信中斷等現象。

1.3霧對衛星通信信號的影響

大量實驗表明密霧對電磁波的衰減現象與降雨天氣比較類似，濃霧對電磁波的衰減現象類似于小雨。當工作頻率低于20GHz時，可以忽略輕霧對電磁波的影響。

通過上述分析可見，小雨及中雨天氣過程不會明顯影響到C波段的衛星信號，當發生暴雨天氣過程且雨區的高度位于2km以上時，雨衰將會嚴重影響到C波段信號的衰耗，而且雨、雪、霧天氣現象對C波段衛星信號的衰耗作用要明顯小于Ku波段。

降雨天氣過程發生時不僅會導致衛星通信信號有所衰減，還會增加噪聲溫度并引發去極化現象，由雨衰對衛星通信信號的影響較為顯著。因此，通常情況下都必須考慮到雨衰產生的影響，除此之外，在對其進行計算時還要對去極化、降雨噪聲等因素進行綜合考慮。

2如何減少雨、雪、霧對衛星通信信號的影響

2.1改進技術，以減小降雨、雨衰現象對衛星通信的影響

降雨、雨衰現象發生時往往會增加空中噪聲溫度，進而嚴重干擾衛星通信信號。針對這一現象應當積極引進先進的儀器設備，盡可能減少極化損耗以及天線指向誤差損耗，使接收天線的增益明顯升高。另外，還應當選用適宜的工作頻率，并采用先進的信道編碼等技術以減少其對衛星通信的影響。

2.2及時進行掃雪除冰

當雨雪天氣過程發生時，若端站出現信噪比下降等而無法正常工作，應當及時將室外天線主反射面及饋源上的積雪、積水等清掃干凈。另外，在對天線饋源上的積水、積雪等進行清掃時必須動作輕緩，以避免饋源上的塑料保護膜上遭受損壞。

2.3強化管理，并做好防水處理工作

相關部門應當認真做好電纜連接頭、室外設備連接處的防水密封處理工作，還要定期對室外設備進行檢查，并采取有效措施對室外電纜進行保護。室外單元的防水、防潮工作必須引起北方重雪區與南方重雨區的高度重視，應當以相關要求為依據，并使用防水膠帶定期做好電纜接頭處、室外單元連接處的防水處理工作。在實際的檢查過程中一旦發現電纜接頭處、室外單元設備連接處出現有水珠、冰凌或冷凌等，應當立即將防水膠帶解開，并烘干接頭處，之后再對其進行防水處理。其中室外單元設備在更換之后做好其防水工作更加不容忽視。

3結語

經過上述分析可見，雨、雪、霧等惡劣天氣現象往往會對衛星通信造成嚴重影響。因此，必須掌握以上各種天氣現象影響衛星通信的原因，并重視由此產生的嚴重后果。而且還要強化管理，積極做好以上各種惡劣天氣現象的預防措施，以最大限度減少雨、雪、霧對衛星通信信號的影響，進而保障衛星通信信號質量。

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作者簡介：杜靜（1984-）女，漢族，黑龍江省慶安縣人，工程師，本科學歷，從事短時臨近預報和人影指揮工作。