卫星通信用户接收小站干扰分析及抗干扰实践

文｜刘征远

卫星通信用户接收小站干扰分析及抗干扰实践

文｜刘征远

卫星通信以其稳定可靠、覆盖范围广、方便快捷等优势，早已在中央和地方各主流电视台、广播电台、报社等新闻媒体中得到了广泛应用。以前卫星通信很少受到外来干扰的影响，但近几年受干扰的现象已较常见，这其中许多是由卫星信号干扰器造成的。卫星信号干扰器功率大、干扰范围广，对用户接收小站的干扰最严重。如果能解决这种干扰问题，解决其它干扰问题也就变得相对容易些了。

对卫星通信造成干扰的原因分析

卫星通信干扰主要来自系统内部和系统外部两个方面。

系统内部原因

卫星地球主站设备等产生的杂波干扰、交调干扰和极化干扰等可视为内部干扰。防止这类干扰需做好地球主站设备的入网测试验证工作、高功放适当回退线性区、提高主站设备杂散指标、提高系统极化隔离度等。实际工作中因内部原因造成的干扰问题是很少见的。

系统外部原因

外部干扰则比较复杂，主要分为日凌、雨雪衰、电离层闪烁等自然干扰；同频段地面微波、雷达等电磁干扰；接地不良窜入的干扰；C、Ku波段卫星信号干扰器人为干扰等。

自然干扰可根据预报临时调整通信手段和业务以及提高上行功率等来规避；微波等电磁干扰则需采取频率协调、挪动天线位置、利用建筑物遮挡以及人工屏蔽等方法处理。

近年来，为阻止个人非法安装使用DTH卫星电视接收系统，许多地方及部门使用了卫星信号干扰器，但这却在干扰非法使用者的同时也干扰了合法使用者。湖北日报、黄石日报卫星小站就曾因卫星干扰器干扰而无法正常接收新华社文字、图片新闻稿。类似现象在其它省市用户也时有发生，如何防治这种干扰已成了需要面对的一个新问题。

卫星信号干扰器干扰分析

干扰器实物

最常见的C波段卫星信号干扰器实物如下图所示。

由图分析可见，它主要由干扰发生源和微波功放模块以及平板天线等组成。为获得较好的干扰效果，干扰器架设高度一般在30米以上；为防被侦测，干扰器一般都设有定时开关机功能。

干扰分析

根据掌握的资料分析，C波段干扰器主要技术指标如下：

干扰频率范围：3.7-4.2GHz

干扰方式：扫频式宽带脉冲定向扫描

跳频速度：5毫秒左右

干扰范围：120度覆盖范围以内，距离取决于干扰波功率的大小

干扰距离：10瓦 5～8公里

20瓦 8～15公里

天线形式：平板天线（Ku波段干扰器为方口喇叭天线并可旋转）

附加功能：可选装定时开关机功能

干扰现象

1）干扰现象描述。

便携式频谱分析仪可观察到干扰脉冲在C波段内从低到高循环扫描，被干扰卫星接收系统此时通信误码率陡增、Eb/No值大幅波动，解码器轻则时断时续重则失锁通信中断。干扰波沿水平方向直线传播，遇不同障碍物漫反射或穿越后虽有所衰减，但由于干扰波电平是有用信号的数千倍以上，所以漫反射后的干扰波还是很强的，这增加了防治的难度。

2）干扰频谱实例。

下面是在为河南一用户处理干扰问题时，使用FSH26便携式频谱分析仪对卫星信号干扰器干扰脉冲在不同扫描点测得的频谱图。频谱中清晰显示了一个干扰脉冲从低到高扫频，如何干扰进入小站系统卫星信号的。

干扰防治可行性分析与主要技术手段

干扰防治可行性分析

第一，干扰波沿直线传播，遇不同障碍物反射、吸收或穿越，我们可利用突出建筑物躲避干扰或干扰波的死角区规避干扰。第二，干扰波沿水平方向传送，而卫星信号则是从3.6万公里高赤道上空向地面传送，两者间形成一个夹角，此夹角使我们躲避或人工屏蔽干扰有了可能。两者间夹角示意图如下图所示。

防治干扰主要技术手段探讨

防治干扰的核心是躲避或遮挡干扰波，遇无处躲避或遮挡等特殊情况时可考虑人工屏蔽干扰波。根据防治干扰可行性分析及实践探索，抗干扰手段大致可归纳为以下几种：

1）请专业执法部门查找关闭干扰源。

卫星信号干扰器在我国是严格限制使用的，所以可向当地无委会等机构反映，请求查找并关闭非法干扰源。因干扰源大多无规律定时自动开关机以防被侦测，所以查找关闭干扰源有一定难度。

2）利用死角躲避干扰。

任何电磁波都存在传输死角问题。建筑物的犄角旮旯、楼层间的平台等都可能是干扰波不能到达的死角，把天线挪动到这些地方往往就能有效的躲避干扰。这种方法实际工作中用得很多。

3）利用建筑物遮挡干扰。

楼顶平台的附属建筑物，如女儿墙、电梯房、广告牌等都可用来遮挡干扰波。把卫星小站建在这些建筑物的后面一般都能遮挡干扰。这种方法用得也很多。

4）远离大功率变压器等强电磁场。

把天线架在变压器和移动天线的前方并保持较远的距离以避开电磁场干扰。

5）使用高性能天线及设备抑制干扰。

如使用具有副反射面的高性能天线、具有出色稳频性能的PLL型LNB等，都可起到抑制干扰的作用，尤其是在干扰不太强的情况下效果明显。但这种抗干扰方法成本较高，实际工作中只能择机使用。

6）人工屏蔽干扰。

使用多种技术手段无效或效果不佳，特别是在没有任何地方或物体用于躲避或遮挡干扰波的情况下，只能考虑最后的“杀手锏” ——人工屏蔽干扰波。这种方法需要一定的屏蔽材料、较大的施工量和较高的费用，最佳屏蔽位置选择还需要反复试验和调整，需要一定的技巧和经验，如果不是条件所限的话尽量不用。但这种方法的优点也是明显的，它几乎可以解决各种外部干扰问题，自己在解决“太原日报”干扰问题时使用了这种方法，具体原理、方法及过程将在防治干扰实践部分予以重点介绍。

防治干扰实践

所需技术设备及工具

FSH26型C波段便携式频谱分析仪、1米左右抛物面天线及LNB、馈线、外接电源板、方位仰角仪、常用工具等。

防治干扰实践

实际工作中对于大多数干扰问题一般都是通过挪动天线位置寻找干扰波死角、利用建筑物遮挡干扰波等方法解决的。只有少数情况使用了其它方法，如上海“文汇报”干扰是利用报社一闲置带有副反射面高性能大口径天线解决的；为我驻尼日利亚大使馆则是使用高性能PLL型LNB解决的。对于比较常用的方法这里不再赘述，下面重点介绍一下人工屏蔽法屏蔽“太原日报”干扰的原理、经过及效果，在这与大家探讨并望指教。

1）处理“太原日报”干扰问题原理。

人工屏蔽干扰法原理示意图

利用卫星信号传输方向与干扰波传输方向之间存在较大夹角的原理，在用户卫星接收天线前方合适位置安装一道金属屏蔽网（墙），在屏蔽掉干扰波的同时卫星信号则顺利的进入卫星接收系统，从而解决了报社干扰问题。下图所示为人工屏蔽干扰法简单原理图。

2）处理“太原日报”干扰问题经过。

（1）干扰现象描述。

有干扰出现时监控软件测试发现Eb/No大幅波动、通信误码率大增；接收解码器间歇性失锁；报社无法正常接收新华社文字、图片稿。从现象分析看为典型的扫频式脉冲干扰，在C波段内干扰脉冲不断扫描，扫到那个频点此频点用户通信即中断。

（2）干扰测试定向。

使用便携式频谱分析仪可观测到第二部分3小节所示的频谱图，在频谱中可见明显存在跳频扫描干扰脉冲。通过转动测试天线方向可观察到干扰脉冲的大小变化，最大时测试天线的指向即为干扰源的方向。

（3）屏蔽网（墙）制作。

从事过短波无线通信的人都知道，在调试中周、频率源等电路时为保证调整的精确性，一般都需要在屏蔽室内进行调整。屏蔽室由三层细紫铜丝网构成屏蔽网墙，它可完全屏蔽外界杂散频率干扰。屏蔽卫星信号干扰器干扰也可采用如此材料如此方法制作屏蔽网墙，因干扰波在微波频段，具有直线传播或沿导体表面传播的特点，所以只需在天线面向干扰源方向前面做一道屏蔽网墙即可。如果感到造价太高也可采用镀锌薄铁皮做一道遮挡反射墙用以反射干扰波，只是效果可能差些。

（4）最佳屏蔽位置试验和调整。

能最大限度的屏蔽干扰切断其进入小站天线的通路，同时卫星信号尽可能不受遮挡的进入小站天线，这样的位置就是最佳屏蔽位置。这需要不断地在天线前方调整屏蔽网墙的位置，同时观察Eb/No值和解码器状态，当挪动到Eb/No值最大（比较稳定）、解码器入锁、误码率合格、接收不漏稿时，这时屏蔽网所在位置就是最佳位置。此过程须仔细操作认真观察，充分利用好夹角。根据实践经验屏蔽网一般安装在天线前2到3米左右处，屏蔽网的高度比馈源稍高。因纬度不同南方可放近点、高点北方则应放远点、低点。

（5）收尾完善。

找到最佳位置安装屏蔽网后“太原日报”干扰问题解决了。后来几天进行了仔细的测试观察，并稍微加大了屏蔽网宽度，发现卫星接收解码器再也没有出现失锁现象，误码率降到了正常范围之内，收稿恢复正常。

结束语

卫星通信远端用户接收小站干扰问题是一个值得关注和研究的问题。随着各种无线通信新技术新设备的开发和应用，空中电磁环境已变得愈来愈差，以前没有的干扰出现了。像卫星信号干扰器以前只是应用在军事电子对抗领域，而今却出现在民用领域。所以对这种功率强、范围广、影响大的干扰防治应引起重视，以保证卫星广播电视、卫星数据通信等业务的正常进行。本文对处理卫星通信远端用户小站干扰特别是处理卫星信号干扰器人为干扰问题结合实践作了一些分析和探讨，由于自己水平有限，难免存在一些错误之处，在此恳请各位同行予以指教。

新华社技术局用户技术部）