眾所周知，衛(wèi)星通信是指利用人造地球衛(wèi)星作為中繼站轉(zhuǎn)發(fā)或反射無線電波，在兩個或多個地面站之間進行的通信。與其他通信手段相比，衛(wèi)星通信的優(yōu)點是電波傳播不受地球表面環(huán)境條件的影響，不僅通信信號質(zhì)量好而且在衛(wèi)星波束覆蓋范圍內(nèi)可以隨時隨地建設(shè)新的地面站，易于網(wǎng)絡(luò)的擴充，但是由于衛(wèi)星通信的特殊性，其電波易于受到來自空間的同頻或異頻干擾。常見的電磁干擾主要分為中波干擾、短波干擾、雷達干擾、微波干擾等等，通過良好的系統(tǒng)屏蔽及接地，細致的站址堪察等手段能夠有效地避免此類干擾的發(fā)生。

　　近年來，隨著國內(nèi)經(jīng)濟建設(shè)的不斷繁榮，國內(nèi)、國際航班越來越密集，航線航路越來越繁忙，而衛(wèi)星通信也得到了快速的發(fā)展，成為國際、國內(nèi)信息高速公路的重要組成部分。日益繁忙的空中走廊對衛(wèi)星通信的影響比較突出的顯現(xiàn)出來。特別是一些位于經(jīng)濟比較發(fā)達地區(qū)、建設(shè)年代比較久遠、任務(wù)比較繁忙的衛(wèi)星通信地面站在遇到某些疑難問題或轉(zhuǎn)星以后似乎更應(yīng)該考慮一下空間干擾的問題。

　　1   地面站衛(wèi)通鏈路瞬斷現(xiàn)象分析

　　近一段時間來，國內(nèi)某衛(wèi)通網(wǎng)內(nèi)的多條衛(wèi)通鏈路出現(xiàn)了瞬斷情況，嚴(yán)重影響了通信鏈路的使用。

　　瞬斷反映為衛(wèi)星調(diào)制解調(diào)器的短暫失鎖，一般為幾秒，少數(shù)為十幾秒，失鎖后又迅速恢復(fù)。鏈路瞬斷有時是對某一方向，有時是對多個方向同時發(fā)生，發(fā)生的頻率并不高，有時一天幾次，有的時候持續(xù)幾天都沒有，這對故障的終定位造成了困難。

　　在排除了設(shè)備、系統(tǒng)參數(shù)、線路連接、電源系統(tǒng)等故障后，自然而然將問題歸結(jié)于干擾。為了對故障現(xiàn)象進行復(fù)現(xiàn)，使用攝像機監(jiān)視下變頻器的輸入端及輸出端頻譜。系統(tǒng)連接及測試點( A 點、B 點)如圖1 所示。

圖1  系統(tǒng)連接及測試點圖

　　通過長時間的設(shè)備監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)鏈路瞬斷時地面站下變頻器的中頻輸出頻譜大幅下降，在排除了同頻干擾的可能后，經(jīng)過進一步的頻譜觀察分析發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星鏈路的瞬斷具有以下一些特點:

　?、傩l(wèi)星鏈路的瞬時中斷是由接收信號的瞬間波動引起的;② 瞬斷時中頻信號的大幅變化與射頻信號的波動相關(guān)聯(lián); ③ 瞬斷時整個轉(zhuǎn)發(fā)器的信號都會出現(xiàn)大幅波動; ④瞬斷在時間上有一些規(guī)律，一般集中在白天，從午夜到凌晨這段時間出現(xiàn)的概率很小。

　　那么會不會是星上干擾呢? 在與衛(wèi)星運營商協(xié)商后基本排除了星上干擾的可能，為了進一步從側(cè)面驗證該問題，將地面站天線分別指向不同的2 顆衛(wèi)星，2 顆衛(wèi)星的空間指向相差近90°，瞬斷現(xiàn)象仍然存在，從而排除了星上干擾的可能。

　　通過上述觀察分析，判斷鏈路的瞬斷并非是信號中斷，而是大信號阻塞。造成瞬斷的可能來自空間干擾，且是一個功率非常大的干擾。因為每次發(fā)生瞬斷時，頻譜儀所監(jiān)測的全頻段的載波都會大幅下降，甚至降到噪底，不僅僅是所使用的頻段，包括整個轉(zhuǎn)發(fā)器，以致于相鄰轉(zhuǎn)發(fā)器上的載波都會大幅下降。這個干擾影響的不是頻率，而是功率?？梢栽O(shè)想，當(dāng)這個干擾突發(fā)時，迅速把下變頻器推到飽和，占用大量功率，同時與星上接收信號造成大的交調(diào)，引起噪聲起伏，造成通信中斷。

　　為了更好地驗證上述判斷，對地面站下變頻器的1 dB 壓縮點輸入電平、變頻增益以及正常接收情況下變頻器入口處的接收功率等指標(biāo)進行測試，測試情況如下:

　?、傧伦冾l器增益: 45. 5 dB;②下變頻器1 dB 壓縮點輸入電平: - 19 dBm;③下變頻器1 dB 壓縮點輸出電平: - 25. 3 dBm;④下變頻器入口電平: - 20. 5 dBm。

　　從測試結(jié)果可以看出，在正常接收信號時下變頻器入口處的接收功率( 具體值為: - 20. 5 dBm) 已接近下變頻器1 dB 壓縮點輸入電平( 具體值為:- 19 dBm) 。經(jīng)過分析可知，由于所用衛(wèi)星的星上功率較大，下變頻器在正常工作的情況下已接近飽和，如果再有大的外來信號，一定會引起下變頻器的深度飽和。

　　2   干擾源的查找

　　經(jīng)過多次觀察這個干擾并不在工作的轉(zhuǎn)發(fā)器頻段以及相鄰的轉(zhuǎn)發(fā)器頻段內(nèi)。為了更好地查知干擾頻點，將地面站另一幅天線偏離衛(wèi)星指向方向一個角度，使有用信號剛好進不來，從而更清晰地捕捉干擾信號。通過這種方法，成功地記錄下干擾的頻段和電平，并與正常載波信號相比對，在發(fā)生時間和持續(xù)時長上驗證了干擾和瞬斷的一一對應(yīng)關(guān)系。

　　根據(jù)觀測結(jié)果，該干擾主要分布在衛(wèi)星信標(biāo)頻率的上端，成梳狀脈沖波，其頻率范圍是4 190~4 378 MHz，邊沿整齊，電平比信標(biāo)電平高出30 dB，在4 254~ 4 346 MHz 頻帶上能量更大。該干擾出現(xiàn)間隔從1 分鐘到10 幾分鐘不等，持續(xù)時間從幾十秒到數(shù)分鐘不等。多數(shù)情況下，該干擾的電平并不高，所以不會造成變頻器飽合，只有干擾電平幅度突然上升幾十個分貝時，才會引起地面站調(diào)制解調(diào)器的瞬斷。

　　在確定了干擾頻點后，查找干擾源就成了當(dāng)務(wù)之急，經(jīng)過當(dāng)?shù)責(zé)o委4 輛干擾監(jiān)測車的撒網(wǎng)式排查，終確定干擾源為一種叫做無線電高度表的民航機載雷達測高設(shè)備，該設(shè)備在飛機起降時工作。工作頻率4 200~ 4 400MHz，發(fā)射信號為調(diào)頻連續(xù)波，工作高度0~ 600 m。

　　3   空間干擾排除措施

　　由于機載無線電高度表的工作頻率是正常分配給民航使用的，它在工作時對衛(wèi)星通信系統(tǒng)產(chǎn)生的干擾是衛(wèi)星地面站本身無法抑制的帶外干擾，地面站只得通過外加部件等手段來解決干擾問題。具體的措施主要包括: 外加射頻衰減器、外加窄帶濾波器或外加寬帶濾波器等。

　　3.1   外加射頻衰減器

　　由于造成地面站衛(wèi)通鏈路瞬斷的主要原因是下變頻器飽和，為了使其退出飽和區(qū)，簡單的辦法就是在低噪聲放大器與下變頻器間串接射頻衰減器，外加射頻衰減器方法如圖2 所示。該措施已在某地面站得到了應(yīng)用，部分緩解了鏈路瞬斷問題。但是，串接衰減器同樣降低了正常接收信號的強度，減小了地面站接收信號的動態(tài)范圍，尤其是在終端很多的地面站，有可能使調(diào)制解調(diào)器的接收電平太低而無法滿足要求。

圖2  外加射頻衰減器法

　　3.2   外加窄帶濾波器

　　為了更好地解決機載無線電高度表對衛(wèi)星地面站接收系統(tǒng)造成的干擾，可以在地面站接收系統(tǒng)低噪聲放大器之后接入一個帶寬比較窄的帶通濾波器，抑制由于無線電高度表發(fā)射的無線電波對地面站接收系統(tǒng)的干擾。窄帶濾波器方法如圖3 所示。

　　典型實例為接入一個帶寬只覆蓋一個轉(zhuǎn)發(fā)器的帶通濾波器。帶通濾波器工作原理如圖4 所示。

圖3  窄帶濾波器方法

圖4   帶通濾波器工作原理圖

　　從圖3 可以看出，采取這種措施的優(yōu)點是簡單、好實現(xiàn)，但極不靈活，系統(tǒng)換轉(zhuǎn)發(fā)器時需要重新定制濾波器。

　　3.3   外加寬帶濾波器

　　較好的方案是設(shè)計一個500 MHz 的寬帶濾波器，濾除衛(wèi)星使用頻帶外的信號，但是一個通帶500 MHz全頻段邊沿陡峭的濾波器是很難實現(xiàn)的。

　　在此，可以利用射頻開關(guān)控制一組濾波器( 多個不同帶寬的濾波器) 來共同完成通帶內(nèi)的濾波工作。寬帶濾波器方法如圖5 所示。

圖5  寬帶濾波器方法

　　采用寬帶濾波器的解決方法即有效地濾除了帶外干擾，又對衛(wèi)星使用全頻段進行了分段濾波，克服了窄帶濾波器使用不靈活的弊端，是解決空間干擾問題的。

　　4   結(jié)束語

　　空間干擾對衛(wèi)星通信產(chǎn)生的影響已不容忽視，針對衛(wèi)星地面站鏈路瞬斷的實例，通過對故障現(xiàn)象、原因進行深入剖析，進一步給出了有效的解決辦法，對于工程技術(shù)人員今后的工程實踐將有很大幫助。