卫星传输系统常见的干扰及处置措施

卢崇麟

国家广播电视总局六四一台 福建省 泉州市 362100

1 概 述

卫星传输系统采用的转发器分为透明转发器和处理转发器，处理转发器除进行转发信号外，还具有信号处理功能，进行的信号变换和处理，可对干扰进行有效的过滤。然而，广播电视卫星传输系统采用的透明转发器只单纯完成转发任务，转发器通过接收上行传输信号、再进行低噪声放大、下变频，最后经过高功率放大输出到下行卫星天线转发到信号覆盖区。由于对500MHz 工作频带内的任何信号都是“透明”通路，必然对干扰信号也进行放大转发。常见的干扰分为外部干扰和内部干扰。

2 外部干扰

2.1 邻星干扰

近年来随着卫星通信需求量的不断增长，使地球同步轨道卫星的数量不断增加，国际电信联盟要求的轨道间隔为6 度，随着卫星通信技术的发展，卫星功率受限的情况有较大的改善，卫星的下行EIRP（等效全向辐射功率)有较大的提高，使得小口径天线可以收到邻星的干扰信号。在相邻卫星重叠覆盖的区域，被干扰接收站天线旁瓣可以接收到同频的邻星下行信号，造成对正常接收信号的干扰。此外，由于广播电视卫星业务所使用转发器增益档较钝，当上行功率提升时，容易产生邻星干扰。若上行站发射天线较小，旁瓣电平较高，高功放输出的功率较大时，上行站的信号可能会干扰邻星的正常信号。或者由于操作失误，使上行天线偏向邻星进行功率发射。图1所示为卫星网络A和卫星网络B之间的邻星干扰。

处置措施：1.提高卫星天线的尺寸，降低半功率角，或选用旁瓣电平较低的接收天线。2.各上行站按入网测试的标定功率运行，严禁超功率发射载波。3.定期对各站上行发射天线进行自动跟踪，确保天线始终对准卫星。

图1 邻星干扰示意图

图2 邻信道干扰示意图

图3 载波频谱不符合要求示意图

2.2 邻信道干扰

由于相邻载波间没有足够的保护间隔、上行载波频谱不符合要求，或者由于卫星的功率受限造成转发器工作在非线性区，使得转发器互调分量超标，上述情况均会造成邻信道干扰。图2为邻信道干扰示意图，该图呈现的是相邻载波间没有足够的保护间隔造成干扰的情况。图3为上行载波频谱不符合要求的示意图，是功放回退值不同时所呈现的频谱。

处置措施：1.各载波间留有足够的保护带宽。2.上行载波频谱要符合要求，尤其要保证载波-30dB的带宽不超过1.35倍的传输速率，控制好肩带指标。3.要确保上行系统的三阶互调指标，在速调管高功放额定功率回退7dB时不超过-29dBc。4.带内杂散要满足-55dBc 的要求。5.在上行频段5925MHz到6425MHz范围内的任意4kHz 频段中不超过4dBw/4KHz（不包括互调产物）。带外互调在上行频段5925MHz 到6425MHz范围内的任意4kHz频段中不超过15dBw/4KHz，否则对相邻信道或其他转发器产生干扰。

2.3 日凌干扰

卫星运行到太阳和接收站之间并在一条直线上时，接收站天线正对准卫星和太阳的现象称为日凌。发生的规律是，在北半球日凌发生在春分前和秋分后的几天的中午，每次持续数分钟。在春分和秋分当日，卫星星下点的接收站会发生日凌。日凌会对卫星下行信号产生严重的干扰或者中断，但是日凌对上行传输信号并未造成影响。在同一地点使用同样口径的卫星接收天线，Ku波段的日凌持续时间比C 波段的短。大口径天线相较于小口径天线，日凌影响持续时间短。日凌的持续时间与太阳的日轮直径和天线的波束宽度有关。

处置措施。1.上行站在日凌发生前将功率自动提升系统设置为手动，结束后恢复为自动状态。2.下行接收站根据需要设置异地回传信号减少对下行接收的影响。3.通过多星并发同样的节目减少对下行接收的影响。4.有条件的接收站，选用较大口径的接收天线，缩短日凌持续时间。

2.4 电离层干扰

卫星信号在传输时，通过了平流层、对流层、电离层，最后进入自由空间传播。电离层对电磁波具有选择性，只有超过一定频率才可以穿透电离层传播，低于一定的频率会被电离层反射，阻挡其通过。如短波发射就是利用电离层的反射进行远距离传输的，卫星传输的载波频率必须是L 波段以上才能传输。电离层对卫星传输信号产生折射、散射、闪烁以及法拉第旋转现象。

电离层对卫星通信信号的影响之一就是法拉第极化旋转。卫星传输系统上行天线的轴向极化隔离度要大于33dB，也就是要求天线在接收正极化信号时，收到的反极化干扰信号要小于33dB。极化旋转带来的影响，一方面是极化的损耗，另一方面表现为对反极化信号的干扰，降低了极化隔离度。传输信号极化旋转正比于电离层中的离子数和磁场强度，反比于信号频率的平方根。对于频率较低的信号影响较大，频率越高影响越小，对于C 波段的卫星信号的极化旋转通常在几度之内。对于4/6GHz卫星传输系统而言，上行传输造成4 度的极化旋转，下行传输会造成9 度的极化旋转。

电离层对卫星通信信号的另一个影响为电离层闪烁，是由于电离层密度的不均匀性和随机性，对传输信号产生幅度和相位的变化的现象。电离层闪烁在南北极地区最为严重，在赤道区域呈现较强的规律性，出现时间为晚上6 点到次日凌晨6 点左右，太阳的紫外线、X 射线增多时，电离层变厚，电离层闪烁严重，对传输信号影响最大。对电波影响规律为频率较低时影响较大，频率较高时影响减小，在C 波段最多可能造成10dB的信号衰减。

处置措施：利用圆极化进行卫星通信，如中星9号和中星9A直播卫星，采用了圆极化传输方式，有效规避了极化旋转产生的干扰。

图4 杂散测试示意图

3 内部干扰

3.1 极化干扰

卫星传输系统为提高频谱利用率，采用正交极化方式进行传输，在线极化时采用垂直和水平极化，在圆极化时采用左旋圆极化和右旋圆极化的极化方式，实现频带资源的高效利用，极化隔离度是客观衡量正交隔离的技术指标，如上所述正交隔离度必须达到33dB 的要求。卫星天线在正式使用前需通过卫通公司的入网测试，测试之后，馈源位置要固定好，记录好数值，一般将天线控制器的极化角设置隐藏，以免由于误动作使极化角发生改变，造成极化干扰。

处置措施：如果天线极化隔离度变差，或者超功率发射载波，就会对反极化用户的传输信号产生干扰，这时就必须通过卫通公司重新调整极化，标定上行功率。

3.2 杂散干扰

由于地球站的各环节电平设置不合理，中频噪声和载波边带不断放大进入转发器，杂散在时间上和频谱上不具有规律性，分为带内杂散和带外杂散，如果带内杂散超过-55dBc，就会影响自身业务的传输，导致信号劣化。带外杂散超过-65dBc，会干扰其他转发器上的载波信号。图4 是杂散测试示意图，从图中可以看出，所测的干扰没有超出指标范围。

处置措施：卫通公司可调整受干扰转发器的增益档设置，将其设置的比较钝，降低灵敏度，来减少干扰影响。因为杂散在时间上、频率上和幅度上的随机性、不确定性强，上行站可以通过切换备用设备来排除干扰。

内部干扰可能存在其他类型的干扰，本文只介绍了其中典型的2种，其余的不再赘述。