影响卫星信号传输的主要因素分析

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卫星通信越来越深入到社会的角角落落，不仅民用的卫星电视节目、现代教育广泛利用卫星通讯技术，而且大量的应用于GPS、测绘、气象、军事等专业领域。对于影响卫星信号传输的现象也成为越来越关注的焦点，然而卫星通信质量受到气候、大气、天体等因素的影响，了解以上诸因素的影响，可以对信号进行适当补偿，对卫星系统的设计和使用有非常重要的意义。

卫星通信使用微波波段的高频电磁波，将数据打包由地面发射站（地球站）送上卫星，再通过卫星下发到覆盖内的地面接收站，卫星通信数据需要穿透大气层到达卫星或地面。不同频段用不同代号表示即波段，目前国际上主要使用的Ku波段（工作频率范围为12.24-18GHz）和多媒体广播的卫星通信的经典波段C波段（工作频路范围为4-8GHz）工作。卫星通信的特点是：频率高、功率大，通信距离远，建站成本与通信距离无关；以广播方式工作，便于是想多址联接，通信容量大，能传送的业务类型多；方便架设和接收，地面环境适应性强。以下就影响卫星信号传输的主要因素加以分析，并针对具体因素进行适当补偿和应对。

1.卫星蚀

卫星蚀或卫星食，是指人造卫星被其围绕著的天体挡住，得不到阳光照射的现象。卫星食主要影响依靠太阳能发电的人造卫星。低轨道、短周期的人造卫星在运行期间经常会出现卫星食，但为时通常不多于1小时，卫星上的蓄电池一般能够应付。但同步轨道卫星这一类轨道高、长周期的卫星，一旦出现卫星食，可维持数小时，有可能需要关闭卫星上部分设备减少耗电。而卫星食时会造成的急速降温，也是设计卫星时必须考虑在内的。

卫星进入地球的阴影区，我们称此现象为卫星蚀，它出现在每年春分（3月21日）和秋分（9月23日）前后，每次连续出现45天，共90天。而且春分和秋分这两天，卫星蚀的时间最长，为72分钟。

在星蚀期，星上太阳能电池不能提供电源，只能启用备用电池供电。

2.日凌现象

每年春分和秋分前后，在卫星地球站所在地，卫星将处在太阳与地球之间的直线上。这时卫星地球站天线在对准卫星的同时也对准太阳，使太阳产生的强大的电磁波直接投射在地球站天线上。由于太阳产生的电磁波频谱很宽，因此，对地球站来说，该电磁波是一个巨大的噪声源，对其所接受的卫星信号造成干扰从而使接收链路严重恶化甚至中断，这种现象即称为日凌现象。

日凌与地球站电气特性关系：

①日凌与接收频率的关系：接收频率越高，天线3dB波束宽度越窄，则日凌持续时间越短。

②日凌与天线口径的关系：天线口径越大，天线3dB波束宽度越窄，则日凌持续时间越短。

对一个地球站来讲，其日凌干扰最强时间从太阳进入其天线3dB波束宽度开始，以离开其3dB波束宽度结束。因此，地球站的日凌持续时间与其接收频率和天线口径大小有关。

对地球站来说，收东经度越高的卫星，每天日凌开始和结束的时间越早，可利用日凌发生先后顺序对节目信号进行选择切换。

3.Ku波段卫星广播中雨衰现象

雨衰的机理及影响： 当电波穿过降雨的区域时，雨滴会对电波产生吸收和散射，故而造成衰减。在1～50GHz的频带内，雨衰值是雨滴半径与电波波长比值的增函数。Ku波段内电波的波长比C波段内电波的波长短，所以Ku波段的雨衰大于C波段的雨衰。在Ku波段内，短时间 （数分钟内）大降雨的衰减可高达20dB，显然如此大的衰减量将使广播线路暂时中断。考虑到雨衰现象，在Ku波段中整个系统的G/T值就要留有较大的余量。

根据雨衰曲线可以对卫星Ku波段转发器天线的波束图进行优化设计，也可以对卫星接收系统进行合理的设计以减少降雨产生的影响。

鑫诺一号卫星Ku波段天线波束的设计工作考虑到了雨衰的影响，它的波束中心大致位于福州，EIRP为53dBW；在浙江、福建、江西、广东、广西、海南等省的EIRP为52dBW；在北京的EIRP为46dBW。北京雨衰为6dB，福州为15dB，两者相差9dB；而卫星的等效全向辐射功率在两地相差7dB，两种差别可大致相互抵消掉。与亚洲二号相比，鑫诺一号卫星Ku波段天线波束的设计是比较成功的。

4.雪衰现象

一般情况下，除非是暴雪，馈源上面的积雪不太厚，降雪对Ku及其以下频段的卫星信号不会产生明显的衰减，但是在雨夹雪、化雪过程中，对于C波段及Ku波段的卫星传输影响非常显著，造成天线馈源及主反射面凹凸不平的积雪对电磁波产生不同的散射和吸收，严重破坏卫星天线口面场分布均匀性，大大降低了天线的增益，同时也增大了天线的噪声温度，上行链路的EIRP值或接受系统的G/T值均会因此而大大减小，因此无论是上行站和下行站，均须对此采取积极的预防和克服措施。

5.同步卫星的运动方式

由于受太阳、月球、地球引力的影响，同步卫星会在一个与地球赤道平台夹角不断变化的倾斜轨道上运行。假设卫星轨道的东西位置保持不变，则从地球赤道表面观察卫星的日漂移轨迹，同步卫星在其轨道定点上以24小时为一周期呈8字形轨道不停地运动着，这会影响卫星信号传输的稳定。通过对卫星实现姿态控制，使卫星保持在赤道平面内，有利于卫星信号传输的稳定。

小结

卫星信号传输是一个复杂的系统，影响卫星信号传输的因素很多，我们只有对这些影响因素有了深刻的理解，不断完善系统，针对具体因素制定有效的措施，克服、预防一切影响卫星信号传输的情况发生，才能让卫星信号传输得到更好的应用，不断推进卫星传输事业的不断发展。