卫星通信系统的干扰类型及应对措施

王焕娟

（中国电子科技集团公司第五十四研究所，河北 石家庄 050081）

0 引 言

随着全球科技和经济方面的不断发展，从最初的工业化时代开始过渡到信息化时代，信息的传递速度和传递质量深刻影响着各个国家之间的发展。卫星通信系统具有传输距离远、覆盖范围大、传输质量好以及信息可靠等一系列的优点，特别是针对卫星通信系统，可以不受地理条件的限制进行信息传递，使得其在近些年的试验任务中起到不可比拟的作用，但是任何通信系统都会存在因受干扰而导致信息传递质量下降的问题[1]。通信系统是一种比较开放的系统，一个典型的卫星通信链路由上行链路、通信卫星以及下行链路构成，对其中任意一个环节进行干扰都可以影响到整个卫星通信系统的正常运作。

1 卫星通信系统的相关内容

1.1 卫星通信系统的工作原理

卫星通信系统中的主要组成部分就是卫星站、地面站以及用户端，通过人造卫星转运站来实现对信号的有效接收和传输，通过卫星站接收地球的无线信号，并将其传输至另一个地面站，这样就能够实现信号的快速、远距离传输和通信，而且可以不受到任何地形上的限制。

1.2 卫星通信系统的研究

随着我国社会经济水平的高速发展，目前的卫星通信水平也在不断提高，卫星通信系统得到了广泛应用。但是在使用卫星通信系统进行信号传输的过程中会受到各种各样因素的影响，导致卫星通信系统的信号传输质量大打折扣。为了推动卫星通信系统的发展，需要做好卫星通信系统的抗干扰研究工作。此外，卫星通信系统在战场上也有具有较大的应用领域，因此不管是出于对国防安全还是出于对人们生活质量提升等多方面的考虑，都必须要确保卫星通信系统中的信号传输安全[2]。

1.3 卫星通信系统的干扰识别技术

卫星通信系统处于一个比较开放的宇宙环境中，由于人们生产生活过程中所产生的电磁干扰越来越复杂，在使用卫星通信系统进行信号传输时，很容易受到越来越复杂的电磁环境影响。为了更好地确保卫星通信在复杂电磁环境下的信号传输质量，特别是在一些战场环境中能够有效保障我方卫星的正常使用，需要采取一些干扰识别技术，从而更快、更准确地应对干扰，更好地发挥卫星通信系统自身的优势[3]。如今，卫星干扰识别技术借助模式识别来对通信系统所要传输的信号和数据进行预处理，从信号空间将内容转移至观察空间，针对性选择通信系统所传输的特征信号和数据，并对这些特征信号和数据给予甄别，以达到有效识别卫星干扰的目的。

2 卫星通信系统的常见自然干扰

2.1 环境中的干扰

卫星通信系统常见的自然干扰主要包括日凌、雨衰、电离层闪烁，这部分干扰无法避免，只能通过一些有效措施来减少对卫生通信系统造成的影响。日凌一般是指太阳、卫星在春分、秋分的中午将会与地球处于同一条直线上，这样就会诱发太阳产生巨大的噪声源，不同程度上干扰了卫星通信系统所接收的信号，甚至还有可能导致卫星信号接收中断。该情况每年会出现两次，一次大概要持续6天。雨衰则是因为电波穿过降雨区域时，电波能量将会被雨粒吸收，并且对电波产生散射，两者结合在一起就会诱发电波衰减，进而产生一定程度的无线电干扰。针对雨衰现象对卫星通信系统运行产生的干扰，可以选择在上行站采用高纠错编码、加大发射机功率、优化上行功率控制手段、站指分级技术等方式来弥补由上行链路中雨、云、雪、雾等天气导致的卫星上行信号衰减现象[4]。实际上，电离层闪烁主要是因为电离层结构上的随机时变性和不均匀性有可能使电波穿越电离层时信号的相位、振幅及到达角等出现短周期性改变，进而诱发了电离层闪烁现象。通常情况下，解决电离层闪烁现象的对策包括两点，一是提高电离层闪烁衰落储备余量，二是选择编码分级或时间分级。

2.2 空间上的干扰

空间上的干扰主要包括邻星干扰，邻星干扰又包括了上行邻星干扰和下行邻星干扰。其中上行邻星干扰主要是因为天线对星错误进而将信号错误发射至相邻卫星或者因为天线旁瓣增益过高而对邻星产生了一定的干扰。为了使上行邻星干扰问题得到有效解决，就需要保证天线对星准确，严禁选择口径过小或旁瓣指标超高的天线。下行邻星干扰是因为两颗卫星将卫星站所处区域覆盖，导致在正常信号接收时，天线旁瓣对相邻卫星所发生的信号进行接收[5]。对于下行邻星出现的干扰问题，则需要适当增加天线口径，以保证邻星与天线间对标整齐，且通过上级与邻星间的有效协调来提高邻星发射成功率。

同时，电磁环境的存在也会产生一定的干扰，主要是因为卫星所处环境相对比较开放，从而对卫星播出覆盖范围内的所有同频段工作地面通信系统产生干扰，应对方法主要是通过架设屏蔽网，或在信号进入LNA前按照要求为其加装滤波器。该方法只能针对相对较弱的电磁环境干扰，如果电磁干扰比较强，则只能通过更换卫星中心站使用频段来减少这方面干扰带来的不利影响。

2.3 设备故障导致的干扰

除了环境因素对卫星通信系统产生的干扰之外，一些设备故障也会影响到卫星通信系统信号传输的稳定性，主要包括调频广播干扰、转发干扰、杂散干扰以及互调干扰。其中调频广播干扰一般是因为地面的一些调频广播选择了一些特定频率，从而使其与地球站的频率相近，这样一来就会导致卫星通信系统与调频广播信号的中频信号一起放大、变频，并传输至卫星转发器。为了使上述问题得到有效解决，需要对电缆进行重做或更换，并将中频衰减器加装在上行输入端，以此来有效提高用户中频信号强度。转发干扰一般是因为地球站收发隔离效果不理想，进而使所接收到的信号再次向转发器上转发，影响转发器的正常工作，此时需要详细检查产生干扰用户的收发中频电缆，对发现的问题及时采取有效措施给予解决。杂散干扰一般是因为上行设备杂散指标不符合要求，或者是上行设备输出电平值不准确[6]。应对方法是对地球站站内设备进行测试，并结合实际情况合理确定设备中的变动与发射功率，通过与卫星中心联系来制定与之相匹配的解决措施。互调干扰一般是因为卫星通信系统中所采用的地球站和卫星高功率放大器被认定为非线性设备，当多个载波需要进行HPA放大时，因为相位和幅度的非线性，将会在输出信号中产生部分新的频率分量，这些散落在工作频段内的新频率分量会对有用信号产生一定的干扰。此时需要做好上行设备检测工作，以保证上变频器、调制解调器、功放设备处在线性区内正常运行。实际上，除了上述几类干扰外，自激干扰也是比较常见的干扰类型，其是因为卫星地球站射频设备无法正常运行，从而诱发某级放大线路出现了正反馈，继而出现自激现象，导致在没有中频输出时，系统还会继续发出载波，不同程度上对转发器产生干扰，进而影响其运行效率。

3 一些敌对行为导致的人为干扰

3.1 敌对方面的有意干扰

卫星通信系统干扰，除了一些自然环境或设备导致的干扰之外，还包括有敌对方面的有意干扰。按照干扰的效果和性质，可以分为压制式和欺骗式干扰。由于压制式干扰在卫星通信过程中非常容易实现，因此卫星通信系统中的干扰主要为压制式干扰。通常情况下，要求干扰信号中心频率完全相同于要干扰信号的中心频率，并且保证频谱宽度基本上相同[7]。通过对受干扰方频率的引导、频率预先侦查与信号监测来确保接收干扰频率和干扰机频率一致，当干扰信号传输至接收机后，此时的选择电路将会使接收机中的放大器出现饱和现象，不仅降低了接收机的输出信噪比，而且还可以有效阻拦接收到的有用信号。

3.2 半瞄准式干扰

与准确瞄准式干扰相比，半瞄准式干扰对频率重合准确度提出了相对较低的要求，而且干扰信号的频谱比被压制通信信号的频谱更宽，这就使得绝大部分干扰信号能够传输至敌方接收机所对应的选择回路。同时，半瞄准式干扰具有较低的频率重合准确度，可以对敌方的通信系统造成一定程度的干扰[8]。

3.3 阻塞式干扰

阻塞式干扰又被称为拦阻式干扰，能够对某一频段内多数信道同时产生干扰，因此被认定为是宽带干扰。通常情况下，阻塞式干扰所对应的干扰信号频谱宽度远超过了信号宽带，能够对目标系统的整个工作频段给予有效覆盖。其优势在于干扰机无需侦查和接收目标信号就能够对整个频带内的所有信号进行有效覆盖，操作比较简单，缺点是因为需要覆盖整个频段，所以功率利用率较低，而且属于无差别的干扰，因此可能会对自己的卫星通信系统产生干扰[9]。

3.4 音频干扰

音调干扰一般是借助单个或多个正弦波来进行干扰，当选择单个正弦波时就称为单音干扰，使用多个正弦波进行干扰就是多音干扰。音调干扰相对于前面所讨论的各种干扰类型而言，最显著的优点就是对己方的通信影响较小，因此在卫星通信系统干扰技术中的应用较为广泛。

3.5 部分频带干扰

部分频带干扰就是通过将噪声干扰能量集中在所干扰目标使用的频谱范围内，从而使得这些信道被覆盖。部分频带噪声干扰可以实现分段干扰，所干扰的信道也不一定需要相邻，而且部分频带干扰所覆盖的信道包含一半以上的跳频信道就可以实现对卫星通信系统的有效干扰。

3.6 跟踪式干扰

跟踪式干扰主要是针对跳频通信系统，通过对目标信号跳频通信进行侦查处理，提取跳频信号的瞬时频率、信号功率等参数，以期达到预期的跟踪干扰效果。干扰信号在跳频信号驻留期间实现与敌方接收机、干扰机与目标接收机卫星在几何配置上满足三角形关系。跟踪式干扰对于快跳频的系统来说效果一般，很难在信号驻留期间完成对信号的检测、发射、干扰等，因此主要适合于慢跳频的系统。

4 结 论

本文主要分析了卫星通信系统中的干扰技术，除去一些常见自然环境对卫星通信系统导致的干扰外，还分析了压制性干扰，讨论了压制性干扰中各种干扰的效果。卫星通信在信号传输过程中受到的干扰非常多样，需要通过对这些干扰技术的分析来确定行之有效的维护技术，确保卫星通信事业的更好发展。