由于卫星通信系统是一个开放式的系统,因而卫星的频率资源和转发器功率都是有限的。虽然有国际组织和各国的卫星公司进行轨道、频率和功率的分配和协调,但是仍无法完全避免卫星通信受到干扰,众所周知的法轮功干扰鑫诺卫星就是一个明显的例证。有关卫星通信干扰的文章散见于各专业报刊,本文将对卫星通信常见干扰的产生原因、判断方法和解决办法进行探讨,侧重于对实际解决干扰的方法。
卫星通信干扰从来源看,可以分为自然现象干扰、设备故障干扰、地面电磁环境干扰、邻星干扰与人为原因造成的干扰等。当然有些干扰是相互交叉,不可分割的。比如邻星干扰就有可能是由于人为原因,如卫星天线对星不准确造成的。星上中频调频干扰的上行既属于通信线路问题,又与地球站当地电磁环境有关等等。
自然现象干扰
1、日凌干扰
(1)形成原因
每年的春分和秋分前后,当卫星处于太阳和地球之间时,地球站天线在对准卫星的同时也会对准太阳。此时太阳的强烈辐射噪声会使正常的卫星通信接收受到影响,即为日凌干扰。严重的可能会导致中断,通常称为日凌中断,如图1。
(2)简要分析
日凌中断的时间与地球站的地理位置、天线的口径、工作频率有关系。
对于北半球来说,春分时,地球站的纬度越高,日凌开始和结束的日期越早;秋分时,纬度越高,则日凌开始和结束的日期越晚。地球站的经度则影响着日凌每天开始和结束的时间,在纬度相同的情况下,越往东,每天日凌开始和结束的时间越晚。
地球站天线的口径越大,其3dB波束带宽就越窄,受到日凌影响的时间就越短。
地球站天线接收频率越高,其3dB波束带宽就越窄,日凌持续的时间也越短。
(3)避免办法
对于日凌干扰,目前尚无有效的方法来避免,一般卫星运营商的业务监测部门都会把各地的日凌时间表发送给用户或者放在网站上,以便用户提前做好准备。
2、电离层闪烁干扰
(1)形成原因
当无线电波通过穿越电离层时,受电离层结构的不均匀性和随机的时变性影响,造成信号的振幅,相位,到达角,极化状态等短周期的不规则变化,形成电离层闪烁干扰。
(2)简要分析
电离层闪烁与地球站工作频率、地理位置、地磁活动情况、季节等有关系。
地磁赤道附近+20o和地磁高纬度区电离层闪烁较为严重。我国长江以南地区和长江以北部分地区属于电离层闪烁活跃地带,如图2。
电离层闪烁多在春分和秋分时最大,多发生在夜间,春夏季节如果发生的话,引起的衰落和增强很大。据统计,香港在4/6GHz的最大衰落值达9dB。
(3)避免办法
由于电离层闪烁幅度的变化比较缓慢,并且受衰落影响的频率范围比较宽,同时电离层不规则区会漂移,因此在电离层闪烁环境下,信息长度越短,受干扰的可能性就越小。所以对付电离层闪烁的有效方法,就是尽可能的采用时间分集或者编码分集的办法,或者适当增加电离层闪烁衰落的储备余量。
电磁环境干扰
1、形成原因
地面微波通信中继信号和雷达信号(主要是C波段)与卫星信号一起被地球站天线接收,对有用信号形成干扰。
2、判断方法
当用户接收的卫星信号受到干扰时,如果可能的话,可以关闭该频段载波。如果仍有干扰杂波存在,又排除了邻星等其他干扰的可能性,就有理由怀疑电磁环境干扰的存在。
一般在新建地球站或者怀疑周围有干扰存在时,可以进行电磁环境测试。测试的大致框图如图3,可以将地面C波段的信号变换成L波段信号,用频谱仪进行观察,如果在相对应的频段出现干扰信号,且大于一定的干扰容限,就可以认定在该频段存在电磁环境干扰。
但随着社会的发展,城市建设的扩张,一些原来处于市郊、电磁环境比较好的地球站受到的干扰会越来越多。对于接收用户站来说,所处的环境更是复杂多样,电磁干扰随处可见。新建站在做完电磁环境测试以后,不等于以后就没有电磁环境干扰了,要特别注意周围是否有微波塔等中继站的建设,它们经常会造成电磁环境的变化。