卫星通信中干扰信号的研究与分析

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇卫星通信中干扰信号的研究与分析范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘要：卫星通信不受地理和环境条件的限制，具有建设快、投资少，经济效益高等优点，目前卫星通信已广泛应用于多个领域中，但是卫星通信业的干扰问题也非常突出。卫星通信网工作在一个复杂电磁环境当中，各种信号的存在都有可能造成干扰，进而导致链路中断，严重时造成全网瘫痪，影响我们的链路质量。本文主要介绍了卫星通信中存在的干扰类型，针对这些干扰探讨其监测、分析与处理的方法，对不同类型的干扰采用不同的监测与应对方法，以保障链路的正常运行。

关键词： 卫星通信；干扰；地面转发；反极化；日凌

【分类号】：TN957.52

一、卫星通信中的干扰类型及其影响分析

（一）卫星通信中的干扰及其类型

干扰是卫星通信面临的一个重要问题，它工作在一个复杂电磁环境当中。由于卫星通信不受地理和环境条件的限制，因其具有建设快、投资少，经济效益高的优点，而被广泛使用，使得卫星网络形成了一个广域覆盖的无线网。这其中不免各种干扰信号存在，干扰可以造成卫星通信链路质量下降，严重时导致通信链路中断，甚至网络瘫痪，在复杂的电磁环境当中，存在多种多样的干扰。就干扰链路而言，主要分为两种干扰，一是上行干扰，二是下行干扰；就干扰源而言，又可分为交叉极化干扰、互调干扰、相邻信道干扰、邻星干扰、地面站电磁环境干扰、地球站设备杂波干扰、不规范操作误发干扰、日凌等，这些干扰有些是由人为原因引发，有些干扰则是自然环境因素造成的，还有部分则是由于设备故障引起的；就干扰的方式而言，又可分为窄带信号干扰或载波、数字电视图像干扰等几大类型。这些干扰的存在，严重威胁着链路的正常运行。

（二）通信系统中各种干扰对系统的影响

在实际应用系统当中各种设备接口、空闲接口、连接线以及天线都可以引发干扰并对系统造成影响，具体如下：

1.来自地面中频信号的影响，这些中频信号包括通信电台、FM广播、开路电视CH1～CH5、大容量电器设备产生的宽带干扰、工频信号串入等。这些干扰信号进入发射中频之路后就会产生上行干扰，进入下行中频之路后就会产生下行干扰，一般情况下此类干扰对接收之路的影响较小。

2.中频泄露的影响，中频泄露来自各种中频设备、接口、以及连接线，中频发射的信号可以串入中频接收之路中，中频接收之路的信号也可以串入中频发射之路中，此类串扰严重时会导致网络瘫痪。

3.互调干扰，互调干扰主要来源于功放设备，主要为地面站功放的互调和卫星转发器功放的互调。互调干扰的存在不仅会增加功放设备或者是发信机等设备故障率，减少通信系统设备的寿命，同时还会对空间的电波秩序产生干扰，并使通信系统设备的有效功率降低。

4.杂散干扰的影响，杂散干扰主要来源于地面中频串入、中频设备的杂散信号、ODU U/C上的杂散。卫星通信系统中，杂散干扰的存在，会对系统的接收灵敏度产生直接的影响。

5.邻星干扰，天线的制造和安装不当都会造成邻星干扰，包括干扰邻星或者被邻星干扰。

6.反极化干扰，天线极化装置极化隔离度指标不合格、天线极化调整不当、天线跟踪不好都可以造成反极化干扰。另外还有地面电磁环境干扰和日凌干扰，日凌干扰发生在春分钱或者秋分后，是一种自然现象，无法避免。

二、卫星通信中干扰信号的应对策略思考

（一）卫星通信干扰信号监测

在相对较为复杂的电磁环境下，干扰出现的频率较高，对通信链路的影响巨大。这就要求加强对各类干扰的监测，全面了解应用系统中存在的干扰类型及其特征，总结干扰的产生规律，以便有针对性地开展干扰预防与处理工作。在卫星通信的干扰监测中，卫星通信公司可联合用户单位进行设置科学合理的干扰监测方法，加强对卫星通信系统中的干扰分析与排查。例如，在干扰监测时，可积极利用大功能单载波的监测方式，对应用系统中的干扰进行全面的监测。在监测中，在频谱仪上，自动设置扫描的时间，分辨宽带（RBW）与视频宽带（VBW）均设置为10HZ，可适当调整，之后对单载周围进行仔细查看，确定是否存在转发后的单载波，若有，则确定转发后单载波的数量，进而对转发站的数量进行确定，若转发信号高于-22dB，那么则表明存在的干扰会对正常载波通信产生影响。此外，还可积极采用相关的检测仪器进行干扰监测，运用检测仪器的主机部分对各频段的信号进行检测，并运用检测终端进行检测参数以及报警门限设置，若功率突然增大（如突然增大25dB左右），则有可能出现恶意干扰，在记录电平幅度与频率出现时间的同时，发出警报进行提示，并启用误码测试程序，若设定的门限值低于误码率，则可进行产生干扰信号报警，以便及早发现应用系统中产生的干扰。因此，在卫星通信的干扰处理中，加强对应用系统中的干扰监测，以便进行干扰分析，识别防干扰类型，为干扰的排查提供有力的依据。

（二）卫星通信干扰信号预防

一方面，保证设备技术指标，合理设置设备参数。由上文分析可知，在卫星通信中，有部分干扰多是因为设备的故障引起的。因此，预防干扰的实际工作中，在选用系统设备时，要综合考虑设备的技术性能指标，确保设备的质量。同时要合理设置设备的性能参数，以减少设备故障的产生。例如，在选用视频抗干扰器时，要全面考察设备的稳定性、安全性以及自适应性等，对设备进行相关的测试试验，观察并统计设备对工程的监视结果，测试设备在电源电压突降或者突增的情况下，设备的运行情况，考察设备的市场适应性，全面确保设备的各项技术指标符合工程实际要求，确保的设备的质量满足运行要求。另一方面，可装设一些预防干扰的装置（屏蔽网、前置滤波器等），以减小卫星通信中的干扰。

1.加装屏蔽网

经过对干扰的监测分析，辨别出干扰波的方位，从而有针对性地架设金属网于天线侧，阻挡与反射所产生的干扰波。但在架设金属屏蔽网时，要合理掌握金属网架设的高度。通常而言，其架设高度要高于卫星天线的高频头，同时还要架设的金属屏蔽网不会遮挡住卫星信号线路。

2.设置前置滤波器

这一防干扰装置的设置，可对带外干扰产生积极的屏蔽作用，对于较大的带外干扰能够起到很好的抑制作用。但选用的滤波器，要确保其噪声系数要小，以减少其性能损失。

（三）各类干扰信号处理对策

加强对卫星通信的干扰处理的主要目的在于对信息及其传播方式与传播载体予以特定的处理，以促进卫星通信接收端的输出信干比（signal to interference ratio）全面提升，从而明确区分干扰以及有用信号，并能够对所需信号进行正确接收。在对卫星通信进行干扰处理的过程中，主要可从抗干扰技术以及干扰源两方面出发，全面加强卫星通信的干扰处理。

1.善用抗干扰技术措施进行干扰处理

限幅技术、编码调制技术以及扩展频谱抗干扰技术是目前应用较为广泛的卫星通信抗干扰技术。其中，限幅技术的主要作用在于避免功率放大器饱和。硬限幅与软限幅是限幅技术的两种类型，硬限幅转发器于非线性状态之下工作，采用大信号对小信号进行压缩的方式实行硬限幅。在硬限幅中，压缩比的确定主要以干扰类型以及实际输入的信干比为参考依据。而软限幅转发器工作于限幅区与线性区内，可有机结合转发器线性技术，对功率的线性范围进行扩展，促进通信卫星的抗干扰能力的全面提升。而在卫星通信抗干扰中，由于运用扩频技术时，与干扰、用户等的相对位置并无多大关系，因此该技术在抗干扰中更加重要。跳频、序列扩频以及跳频与序列扩频的组合是扩频技术中主要的技术类型。跳频是在应用的多个载波频率之间进行随机跳变，通常跳频工作于突发的传输状态之中，其抗干扰能力较强。而应用直接序列扩频技术，原有的窄带信号被扩展为宽带信号，并通过窄带滤波器滤除大部分能量，实现信干比的有效提升。此外，在卫星通信系统中，透明转发器很容易受到强干扰被摧毁。因此，在卫星通信系统中，还可运用速率变换、星上信号调节再生、多波速交换等各类星上处理技术进行抗干扰处理，通过对上行链路以及下行链路间的去耦处理，避免下行链路受到上行干扰的影响，进而防止卫星通信系统中的透明转发器被损坏或者饱和。

2.针对不同干扰类型的干扰源进行处理

（1）部分干扰是由自然现象引起，如包括日凌干扰、雨雪衰等。日凌问题目前尚无有效的方法来避免，一般卫星公司会计算出日凌发生的时间，以邮件的形式通过各地用户，以便用户提前做好准备，在日凌发生的时间段内，通过增大天线口径和接收灵敏度来缩短日凌干扰的持续时间，降低日凌带来的危害；而雨衰所导致的接收信号的强弱有一个渐变过程，它主要取决于雨的大小和密集程度，这种时候可以提高地面的发射功率来弥补一下此类损耗，来保证链路正常运行。

（2）一些干扰是由于设备故障造成的，主要分为两类：空中卫星部分或者是地面站中某些设备。当卫星发生故障时多由卫星公司来处理，可以更换卫星备件，必要时可以先转到其他星源暂时使用或者换到另外的转发器工作。而地面站设备故障引发的干扰比较复杂，此类干扰中有中频转发干扰、有地面调频广播干扰、有互调干扰、交叉极化干扰等。前两者都是属于中频引入的干扰，可通过频谱仪排查干扰源，并及时通报卫星公司监控站共同来查找干扰源，另外地面站应做好通讯系统或传输线路的电磁屏蔽工作来减少受干扰的可能性。杂散干扰可通过卫星公司改变受影响转发器的增益档设置、地球站相应提高上行功率来减少干扰影响。交调干扰可通过地球站严格控制上行功率以及确保调制解调器、上变频器、发射机等有足够的预留回退余量来解决。地面电磁环境干扰主要包括微波通信中继信号干扰、雷达信号干扰等，可以通过电磁检测和频率协调，以及电磁屏蔽手段来解决问题。邻星干扰主要分为邻星上行干扰和下行干扰。前者一般需要卫星公司协调邻星运营商予以解决，而后者则需要地球站调整天线指向、改善天线方向图性能、降低上行功率来解决。

（3）还有部分干扰是由于人为原因造成的，主要包括人为失误、同极化干扰、反极化干扰、转发器盗用以及恶意干扰等。人为失误是可以避免的，办法是通过建立完善的管理制度、制定全面细致的故障预案以及增强系统的智能化和自动化水平减少对人的依赖来改进。同极化干扰可通过卫星公司对各用户的超频率范围和超功率使用及时制止和纠正来解决。反极化干扰的解决则要求用户在天线上星前或迁移后进行极化调整并且严格控制上行功率。转发器盗用可以通过把合法用户转移到备用频点，并对非法用户实行卫星定位来保护卫星合法用户利益。对于恶意干扰，一定要通过降低卫星转发器增益档，加大上行功率压制非法信号、加速研制新型抗干扰卫星等办法彻底杜绝。

综上所述，随着卫星通信在信息领域的快速发展，干扰信号的问题也日渐突出，辨别通信卫星中的干扰及其类型，分析其产生的原因并进行有针对性的处理是当前卫星通信中亟待解决的问题。基于此，在实际工程中，要结合具体情况以及出现的具体的干扰类型，结合其干扰源，合理运用抗干扰技术，加强干扰处理，以确保链路的正常运行。

参考文献：

[1] 陈乐伯，徐慨，鲍凯等.卫星通信地球站干扰条件下性能仿真与分析[J].舰电子工程，2012，32（1）：63-65.

[2] 陈鹏，徐烽，邱乐德等.卫星稀疏信道中频谱空穴的新型检测算法[J].电讯技术，2012，52（1）：43-48.

[3] 陈乐伯，徐慨，张琪等.卫星通信地球站微波干扰计算与分析[J].无线通信技术，2011，20（3）：28-31.

[4] 李小倩，龚，林涛等.基于ADS软件的卫星通信系统仿真平台的搭建[J].现代防御技术，2010，38（6）：75-80.

[5] 俞志斌.基于空时联合的卫星通信系统抗干扰性能研究[D].哈尔滨工业大学，2009.