影响卫星通信的因素及应对方法

王成皇 郑昕 陈德旭

【摘 要】卫星通信以其独特的技术优势，已成为现代通信传输的重要手段之一，卫星通信受环境和自身因素影响，在应用中会受到各种干扰技术影响。然而由于卫星通信系统的开放性，也决定了其易受到干扰的特性，文章总结了影响卫星通信系统常见的天文因素，以及常见干扰的判断方法和应对措施。

【关键词】卫星通信；干扰

卫星通信是利用人造卫星作为中继站来转发无线电波，在两个或多个地面站之间所进行的通信，具有通信距离远，传输容量大，可靠性高，灵活性强以及能多址联接等诸多优点。然而任何通信系统，都存在受到干扰的可能，卫星通信分布在不同的空间、地域，极容易受到各种因素干扰。

一、卫星通信系统常见干扰及应对方法

（一）卫星的摄动

在理想条件下的人造地球卫星运动轨道应该是严格按照理论值运行的。但是由于一些因素的影响，卫星运行的实际轨道不断地发生不同程度偏离理想轨道的现象，这一现象称为卫星摄动（或称作卫星轨道扰动）。

1、引起人造地球卫星摄动的原因有如下几个方面：

（1）太阳、月亮引力的影响。对于低轨道卫星来说，地球引力的影响占绝对优势，而太阳、月亮引力的影响可忽略。对于高轨道卫星，地球的引力仍是主要的，但太阳、月亮的引力已有一定的影响。以静止卫星为例，太阳和月亮对卫星的引力分别为地球引力的1/37和1/6800。这些引力不仅使卫星轨道位置的向径每天发生微小摆动，还使轨道倾角发生积累性变化。从地球看去，这种摄动使“静止”卫星的位置主要在南北方向上缓慢地漂移。

（2）地球引力场不均匀的影响。由于地球并非理想球体而是略呈椭球状，且表面起伏不平。这样就使地球四周等高度处的引力不能保持为不变的常数。即使在静止轨道上，地心引力仍然有微小的起伏。显然地心引力的这种不均匀性，将使卫星的瞬时速度偏离理论值，从而在轨道平面内产生摄动。对静止卫星而言，瞬时速度的变化，将使它的位置在东西方向上漂移。

（3）地球大气层阻力的影响。高轨道卫星处于高度真空环境中，故大气层阻力影响可不考虑。低轨道卫星，大气阻力可能有一定的影响，它使卫星的机械能受到损耗，从而使轨道日渐降低。例如椭圆形轨道的卫星由于受大气阻力的影响，其近地点高度和远地点高度都将逐渐降低。

（4）太阳辐射压力的影响。对于一般卫星来说，太阳辐射压力的影响均不予考虑，但对于表面积较大（如带有大面积的太阳能电池帆板）且定点精度要求高的静止卫星来说，就必须考虑太阳辐射压力引起的静止卫星在东西方向上的位置漂移。

2、应对方法。摄动对静止卫星定点位置的保持非常不利。为此，在静止卫星通信系统中必须采取保持技术，以克服摄动影响，使卫星位置的经纬度误差值始终保持在允许范围内。

（二）星蚀

1、星蚀形成原因。所有静止卫星在每年春分和秋分前后，当星下点（卫星与地心连线同地球表面的交點）进入当地时间午夜前后，卫星、地球和太阳共处在一条直线上，地球挡住了阳光，卫星进入地球阴影区而造成了卫星的日蚀，我们称之为星蚀。

卫星在每年的春分和秋分前后进入星蚀高峰期。在此期间，每天发生星蚀所持续时间并不相等，每年约有52天的星蚀要持续1小时以上（每年的3月8日～4月3日以及9月9日至10月6日），星蚀最长时间为72分钟。如图2-14所示。星蚀期间，卫星只能靠星载蓄电池来供给能源。

2、应对方法。为了避免在通信高峰时发生星蚀，可以通过调整卫星的经度来推迟或提前星蚀发生的时间。卫星位置西移1？，星蚀开始时间可推迟4分钟，东移1？则可提前4分钟。早期的卫星星载电池容量较小，在星蚀期间转发器不能正常工作从而影响正常通信。现代的卫星，早已对卫星供电系统进行改进，可以完全克服星蚀的影响。

（三）日凌

1、日凌形成原因。与星蚀类似的另一个现象是，每年的春分和秋分前后，在卫星地球站所在地的每天中午时分，卫星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，强大的太阳噪声会使通信恶化甚至中断，这种现象就是日凌。

对每个地球站，日凌中断每年在春分和秋分各发生一次，每次约持续6天。每天日凌中断的最长时间与地球站的天线口径、工作频率等有关。日凌中断的日期与地球站的地理纬度有很大关系。当太阳由南往北穿过赤道面时，即春分前后，北半球高纬度地区首先发生日凌现象；当太阳由北往南穿过赤道面时，即秋分前后，日凌首先从南半球高纬度地区开始。位于卫星定点位置西边的地球站总是早于卫星定点位置以东的地球站发生日凌。

2、应对办法。对静止卫星通信系统来说，日凌中断一般是难以避免的。解决的方法是用两颗定点于不同经度的卫星进行替换，在日凌中断出现前将信道转接到另一颗卫星上。

（四）雨衰

1、形成原因。当电波穿过降雨的区域时，雨不仅吸收电

波能量，而且对电波产生散射。这种吸收和散射共同形成电波衰减，散射还能导致大范围无线电干扰，并对电波存在去极化效应，我们称这些衰减和干扰为雨衰。雨衰产生的衰减呈现非选择性和缓慢的时变性，雨衰的大小与雨滴直径和波长的比值有关，当电磁波的波长和雨滴直径越接近时衰减越大，对于10GHz以上的电磁波，雨衰的影响非常明显，且频率越高雨衰的影响越大。

2、应对方法。在上行站，除加大发射机功率、采用高效纠错编码、站址分集技术外，还需要采取上行功率控制手段，以便自动补偿或消除在卫星上行链路出现的雨、雾、云、雪等对上行信号的衰减作用，使转发器在降雨情况下仍保持饱和或最大功率状态。

二、结束语

卫星通信系统由于其特殊性，干扰是不能避免的，而且干扰的种类多样，应该充分运用卫星系统维护经验和先进的技术，根据不同情况采取相应的措施。而且随着卫星技术的进步，排除和解决卫星系统干扰的技术也会不断发展，卫星通信系统将会得到更好的应用。

参考文献：

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[2]谷春燕，陈新富，易克初等.卫星通信抗干扰技术的发展趋势[J].系统工程与电子技术，2004，26（12）：1793-1797

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