分析干擾電視衛(wèi)星信號的關(guān)鍵因素與解決對策

郁杰 郭獻(xiàn)崇

【摘要】穩(wěn)定無干擾的電視衛(wèi)星信號傳輸環(huán)境，是電視衛(wèi)星信號得以正常傳輸并確保電視節(jié)目得以正常播出的重要保障，為此，在電視衛(wèi)星信號管理工作中，有必要對電視衛(wèi)星信號干擾源進(jìn)行確定并開展有效的抗干擾工作。本文以確保電視衛(wèi)星信號得以正常傳輸為出發(fā)點(diǎn)，對電視衛(wèi)星信號傳輸中的干擾因素做出了分析，并有針對性的對其解決策略進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】電視衛(wèi)星信號;干擾因素;關(guān)鍵因素;解決對策

1. 大氣損耗與解決對策

在衛(wèi)星發(fā)射信號到電視完成信號接收的過程中，信號傳播環(huán)境不僅包括真空，而且也需要在穿過大氣層之后傳送到地球表面，其中，無論是大氣層中的氧氣還是大氣層中的水蒸氣，都會導(dǎo)致電視衛(wèi)星信號產(chǎn)生損耗。從大氣傳播對電視衛(wèi)星信號的損耗規(guī)律來看，衛(wèi)星信號所具有的頻率決定著大氣層中的氧氣以及水蒸氣對信號所產(chǎn)生的影響，在某些特定的頻率中，由水蒸氣或者氧分子諧振所引發(fā)的信號損耗會呈現(xiàn)出十分明顯的波動。與此同時，由于地面接受電線的仰角過低會導(dǎo)致電視衛(wèi)星信號在大氣層中的穿越路徑變長，因此，當(dāng)?shù)孛娼邮茈娋€的仰角較低時，大氣層中的水蒸氣以及氧氣為電視衛(wèi)星信號帶來的損耗也就會越大。另外，在氧氣與水蒸氣為電視衛(wèi)星信號帶來干擾之外，大氣所產(chǎn)生的折射作用也會對電視衛(wèi)星信號產(chǎn)生影響，在此方面，由于大氣層所具有的高度與大氣層所產(chǎn)生的折射效應(yīng)具有緊密關(guān)系，因此，在電視衛(wèi)星信號傳過大氣層的過程中，大氣層會產(chǎn)生與凹透鏡類似的作用，從而導(dǎo)致電視衛(wèi)星信號出現(xiàn)一定的散焦，進(jìn)而導(dǎo)致電視衛(wèi)星信號出現(xiàn)三角衰減，這種損耗主要由地面接受電線的角度所決定，與電視衛(wèi)星信號所具有的頻率并無較大關(guān)聯(lián)。當(dāng)然，在大氣湍流的影響下，大氣層對電視衛(wèi)星信號所產(chǎn)生的折射會不斷變化，這則會導(dǎo)致電視衛(wèi)星信號出現(xiàn)無規(guī)則散射的情況，從而產(chǎn)生散射衰減作用。由此可見，大氣傳播對電視衛(wèi)星信號所產(chǎn)生的影響體現(xiàn)為多種形式。在對大氣層帶來的干擾進(jìn)行解決的過程中，需要認(rèn)識到這種干擾不能完全避免，但可以進(jìn)行最優(yōu)化的控制，在此過程中，合理選擇衛(wèi)星信號所具有的頻率以及合理設(shè)置地面接受電線的仰角十分關(guān)鍵。在此過程中，電視衛(wèi)星信號維護(hù)工作者有必要做好大氣氣體吸收衰減的觀測與計算，特別是需要重視針對X，Ku，K和Ka頻段對大氣損耗狀況以及仰角變化做出研究與統(tǒng)計，從而有效降低大氣層對電視衛(wèi)星信號所帶來的干擾。

2. 雨致衰減與解決對策

多種天氣變化都容易對電視衛(wèi)星信號產(chǎn)生干擾，其中，雨雪天氣對電視衛(wèi)星信號所產(chǎn)生的影響最為明顯。以降雨對電視衛(wèi)星信號所產(chǎn)生的感染為例，在降雨過程中，雨滴不僅會對電視衛(wèi)星信號進(jìn)行吸收，而且會對電視衛(wèi)星信號進(jìn)行散射。其中，散射衰減程度會受到雨滴直徑以及電波波長等因素的影響，從其規(guī)律來看，一般而言，當(dāng)雨滴直徑明顯小于電視衛(wèi)星信號波長時，降雨所引發(fā)的散射衰減并不明顯，當(dāng)雨滴直徑明顯大于電視衛(wèi)星信號波長時，降雨所引發(fā)的散射衰減將會增大，當(dāng)二者相似時，則會在共振作用下強(qiáng)化雨滴損耗，由此可見，當(dāng)電視衛(wèi)星信號波長不會發(fā)生頻繁變動時，降雨強(qiáng)度成為了影響雨致衰減的主要因素。在降雨之外，降雪、冰雹以及下霧等也都容易對電視衛(wèi)星信號產(chǎn)生類似干擾。其中，由于霧所就有的垂直厚度一般在0.6km以下，因此，雖然霧的橫向?qū)挾容^大，但是如果地面接受電線的仰角較高時，則霧不會對電視衛(wèi)星信號產(chǎn)生明顯干擾，當(dāng)然，當(dāng)?shù)孛娼邮茈娋€的仰角較低時，就有必要將霧作為影響電視衛(wèi)星信號的重要因素。而從降雪對電視衛(wèi)星信號所產(chǎn)生的影響來看，雪有干雪與濕雪之分，雖然干雪對電視衛(wèi)星信號所產(chǎn)生的干擾較小，但是濕雪對電視衛(wèi)星信號所產(chǎn)生的干擾卻不容忽視，在雪片較大的情況下，濕雪所引發(fā)的電視衛(wèi)星信號衰減甚至要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于雨致衰減，當(dāng)然，由于這種情況并不多見，因此，在對天氣變化為電視衛(wèi)星信號所帶來的干擾做出分析的過程中，多只會對雨致衰減現(xiàn)象做出考慮。從雨致衰減的控制來看，當(dāng)電視衛(wèi)星信號頻率處于L頻段以上，則雨致衰減將會成為干擾電視衛(wèi)星信號的重要因素，為此，電視衛(wèi)星信號維護(hù)工作者需要重視對頻率、地面設(shè)備仰角、雨滴尺寸及其分布、降雨率等因素與雨致衰減現(xiàn)象之間的關(guān)系做出研究，從而制定有效的雨致衰減控制方案。

3. 電磁干擾與解決對策

一般而言，電子產(chǎn)品與電氣設(shè)備都會存在不同程度的電磁信號，這些電磁信號則會產(chǎn)生電磁干擾，如導(dǎo)航、雷達(dá)、移動通信設(shè)備以及具有電磁干擾的醫(yī)療設(shè)備等，都會產(chǎn)生一定的輻射，而這些輻射信號則會占用電磁空間，在此背景下，電磁空間容量不斷縮減，電視衛(wèi)星信號傳輸中所面臨的電磁環(huán)境也會日益復(fù)雜。當(dāng)這些電磁對電視衛(wèi)星信號產(chǎn)生干擾時，則電視衛(wèi)星信號接受終端將會呈出現(xiàn)卡頓或者中斷等現(xiàn)象。由于電磁干擾具有隨機(jī)性，不同的干擾源所具有的干擾強(qiáng)度、干擾時長等都沒有明顯規(guī)律，所以電子干擾排查工作也較為復(fù)雜。在對電子干擾進(jìn)行應(yīng)對的過程中，雖然屏蔽網(wǎng)工程具有較高的抗干擾效果，但是這種抗干擾方法也需要較多的資源投入且具有較大的工程量，為此，電視衛(wèi)星信號管理部門有必要在查明干擾源的基礎(chǔ)上對開展屏蔽網(wǎng)工程的可行性進(jìn)行分析，從而進(jìn)行科學(xué)決策。另外，電視衛(wèi)星信號管理部門也可以選擇使用光纜對衛(wèi)星地面站進(jìn)行連接，從而確保電視衛(wèi)星信號得到有效的備份與切換，一旦電視衛(wèi)星信號受到干擾，則可以切換到?jīng)]有收到干擾或者干擾程度較小的衛(wèi)星地面站進(jìn)行電視衛(wèi)星信號接收工作。

4. 極化干擾與解決對策

衛(wèi)星通信系統(tǒng)的工作方式一般為線極化或者圓極化，無論是實(shí)際收發(fā)設(shè)備所具有的誤差還是環(huán)境變化中所引發(fā)的去極化現(xiàn)象，都會導(dǎo)致接收端極化方向產(chǎn)生偏差，因此，極化干擾是電視衛(wèi)星信號傳輸過程中經(jīng)常出現(xiàn)的干擾形式。面對這種干擾形式，電視衛(wèi)星信號管理需要經(jīng)常性的開展調(diào)試工作，然而即便如此，計劃干擾所產(chǎn)生的負(fù)面影響仍舊難以完全避免，而如何有效避免績效隔離度的下降，則成為了電視衛(wèi)星信號管理部門需要解決的主要問題。具體而言，當(dāng)電視衛(wèi)星信號產(chǎn)生極化干擾之后，天線正極化信號會受到反極化信號所帶來的影響，由于這種干擾信號具有明顯規(guī)律，因此，電視衛(wèi)星信號管理部門可以通過頻譜儀進(jìn)行判斷。另外，由于極化干擾在衛(wèi)星站和地面站都會出現(xiàn)，因此，電視衛(wèi)星信號管理部門還需要對受到極化干擾的一方做出判斷，在此過程中，如果在調(diào)整天線以及天線極化之后發(fā)現(xiàn)極化干擾現(xiàn)象消失，則說明衛(wèi)星信號接收端受到了極化干擾，如果無法通過這一方法消除極化干擾，且其他地面站也存在相似問題時，則并非衛(wèi)星信號接收端。

5. 日凌干擾與解決對策

在地球自傳以及地球圍繞太陽進(jìn)行公轉(zhuǎn)的過程中，自轉(zhuǎn)軸與公轉(zhuǎn)軌道之間存在23.5度左右的傾角，因此，太陽對地球的直射區(qū)間為南北回歸線之間，而隨著時間的變化，太陽的直射區(qū)域會在南北回歸線之間移動。從我國二十四節(jié)氣來看，冬至?xí)r的太陽直射區(qū)域?yàn)槟匣貧w線，而在夏至則會移動到北回歸線，而在春分與秋分時期，赤道則會成為太陽直射的區(qū)域。由于電視衛(wèi)星在運(yùn)行過程以赤道為定點(diǎn)，為此，在太陽直射赤道的一段實(shí)踐中，地球、衛(wèi)星以及太陽會處于一條直線之上，衛(wèi)星下行信號則會受到太陽輻射所帶來的干擾，這種干擾被稱為日凌干擾。在日凌干擾的影響下，衛(wèi)星信號接收終端會呈現(xiàn)出不清晰、雪花甚至黑屏現(xiàn)象，而由于這種自然現(xiàn)象是難以避免的，因此，日凌干擾為電視衛(wèi)星信號所帶來的影響也難以避免。在日凌干擾的應(yīng)對中，電視衛(wèi)星幸好管理部門可以對日凌干擾發(fā)生的具體時間進(jìn)行準(zhǔn)確預(yù)測并發(fā)出預(yù)警，與此同時，針對會受到日凌干擾的電視衛(wèi)星信號，則可以使用光纜信號進(jìn)行切換，從而完成信號備份，避免日凌干擾對電視衛(wèi)星信號以及信號受用者的體驗(yàn)造成嚴(yán)重影響。

6. 人為干擾與解決對策

相對于大氣損耗、雨致衰減等干擾因素而言，人為干擾呈現(xiàn)出了主動性的特征，這種電視衛(wèi)星信號干擾現(xiàn)象的產(chǎn)生，主要是因?yàn)槿藶橐蛩貙υD(zhuǎn)發(fā)器信號進(jìn)行了破壞，其破壞形式則包括在沒有得到授權(quán)的情況下對轉(zhuǎn)發(fā)器資源進(jìn)行占用以及開展載波信號干擾等。從技術(shù)層面來看，高功率放大器在電視衛(wèi)星信號的傳播中發(fā)揮著不可替代的作用，它作為衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器中至關(guān)重要的組成部分，一旦產(chǎn)生較為明顯的功率占用現(xiàn)象，就會進(jìn)入工作飽和狀態(tài)甚至進(jìn)入過飽和區(qū)，在此背景下，高功率放大器所具有的輸出功率將受到影響，正常的小信號將會被非法的大強(qiáng)度信號所壓制，進(jìn)而導(dǎo)致正常的電視衛(wèi)星信號減弱以及中斷。在電視衛(wèi)星信號傳輸過程中，人為干擾是客觀存在的，一些故意的、惡劣的行為還會受到行政法規(guī)與法律的制裁，當(dāng)然，雖然法行政法規(guī)與法律能夠發(fā)揮不容忽視的震懾作用，但是卻不能僅僅依靠這種震懾作用，而需要從技術(shù)層面降低人為干擾為電視衛(wèi)星信號傳輸所帶來的風(fēng)險。在此過程中，如何有效避免高功率放大器進(jìn)入過飽和區(qū)，是需要解決的主要問題，面對這一問題，在電視衛(wèi)星運(yùn)行的過程中，可以使用設(shè)置限幅器或者上調(diào)功率的方式避免小功率干擾造成過飽和，而在大功率上行干擾的應(yīng)對中，則需要強(qiáng)化電視衛(wèi)星信號監(jiān)控工作，針對各類突發(fā)情況制定應(yīng)對預(yù)案，與此同時，管理部門還需要提升自身的干擾源發(fā)現(xiàn)能力，從而有效避免大功率上行干擾對衛(wèi)星信號的正常傳輸產(chǎn)生過于嚴(yán)重的影響。

7. 結(jié)語

綜上所述，大氣損耗、雨致衰減、電磁干擾、極化干擾、日凌干擾、人為干擾等是影響電視衛(wèi)星信號的主要干擾因素，為此，電視衛(wèi)星信號管理單位有必要探索有效的應(yīng)對策略、制定有效的解決方案，從而確保電視衛(wèi)星信號得以穩(wěn)定傳輸，進(jìn)而為社會大眾帶來更好的通信體驗(yàn)。

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作者簡介：郁杰，山西天鎮(zhèn)人，講師，工程碩士，研究方向：通信工程、信號處理;郭獻(xiàn)崇，河北懷安人，西安電子科技大學(xué)計算機(jī)碩士，張家口職業(yè)技術(shù)學(xué)院經(jīng)濟(jì)管理系，副教授，研究方向：計算機(jī)技術(shù)。