基于廣播電視通信衛(wèi)星的抗干擾技術(shù)研究

覃柳俊

【摘要】衛(wèi)星廣播電視的傳播面較廣，可以覆蓋全國(guó)范圍，在現(xiàn)代化發(fā)展背景下，其在信息傳播方面起到不可替代的重要作用。本文以廣播電視通信衛(wèi)星的抗干擾技術(shù)為探討主題，分析阻塞式干擾、插播式干擾、自然環(huán)境干擾以及轉(zhuǎn)發(fā)器干擾等通信衛(wèi)星的常見(jiàn)干擾類(lèi)型，闡述衛(wèi)星抗干擾技術(shù)、地球站抗干擾技術(shù)、監(jiān)控系統(tǒng)抗干擾技術(shù)以及轉(zhuǎn)發(fā)器的抗干擾方式等多樣化抗干擾技術(shù)的具體應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】廣播電視;通信衛(wèi)星;抗干擾技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：TN929? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2021.24.003

社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的穩(wěn)步提升為人們帶來(lái)了更優(yōu)質(zhì)的生活條件，廣播電視的普及也在很大程度上豐富著大眾的娛樂(lè)生活。要切實(shí)提升廣播電視的通信效果，避免信息傳輸受到外部因素的干擾與影響，還需注重對(duì)抗干擾技術(shù)的科學(xué)化應(yīng)用，針對(duì)具體的干擾類(lèi)型，選擇適宜有效的應(yīng)對(duì)策略，以此優(yōu)化大眾收看廣播電視的切身體驗(yàn)。

1. 廣播電視通信衛(wèi)星的干擾類(lèi)型分析

以衛(wèi)星為中繼站實(shí)施信號(hào)傳輸，是衛(wèi)星傳輸?shù)幕靖拍?，相比于傳統(tǒng)的信號(hào)傳輸，衛(wèi)星傳輸在實(shí)際使用過(guò)程中體現(xiàn)出了更高的性能水平，凸顯出更多的優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)，這在很大程度上拓寬了其在各行業(yè)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用范圍。但觀察與分析衛(wèi)星傳輸?shù)男再|(zhì)與特點(diǎn)可以發(fā)現(xiàn)，其所傳輸?shù)男盘?hào)具有開(kāi)放性的特征，因而在實(shí)施傳輸?shù)恼麄€(gè)過(guò)程中，很容易受到外部因素的干擾與影響。要進(jìn)一步提高衛(wèi)星通信的安全性與穩(wěn)定性，解決信號(hào)傳輸易受干擾的問(wèn)題現(xiàn)象，還需針對(duì)具體的干擾類(lèi)型，對(duì)適宜的抗干擾方式方法進(jìn)行積極研發(fā)，保障信號(hào)在全流程傳輸過(guò)程中的穩(wěn)定性，助力廣播電視事業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。

1.1 阻塞式干擾與插播式干擾

窄帶干擾信號(hào)、大功率的單載波，是最為常見(jiàn)的阻塞式干擾，電視廣播信號(hào)在正常傳輸?shù)倪^(guò)程中，往往會(huì)受到此類(lèi)干擾信號(hào)的直接影響。載波信噪比較低，這也是廣播信號(hào)的穩(wěn)定性容易受到干擾與阻礙的主要原因，若是干擾較大，則大眾在收看廣播電視時(shí)便無(wú)法對(duì)衛(wèi)星信號(hào)予以正常接收，影響電視廣播的播放質(zhì)量。插播式干擾是指，原信號(hào)的傳輸受到干擾與阻礙，致使原有圖像難以實(shí)現(xiàn)有效傳輸，亦或是在播放端出現(xiàn)其他圖像、黑屏等問(wèn)題，這也會(huì)對(duì)廣播電視的正常使用造成負(fù)面影響。

要評(píng)估或判斷廣播電視通信衛(wèi)星信號(hào)的傳輸是否受到了外部因素的干擾，主要可以通過(guò)核查節(jié)目標(biāo)識(shí)、接收信號(hào)頻譜、信號(hào)鎖定情況以及載噪比等幾方面參數(shù)信息，進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)定。對(duì)于上述幾種常見(jiàn)的數(shù)據(jù)內(nèi)容，都具有與之對(duì)應(yīng)的規(guī)定范圍要求，若是在數(shù)據(jù)測(cè)定過(guò)程中發(fā)現(xiàn)其存在異常，則可以間接表明信號(hào)的傳輸受到了干擾。接下來(lái)，結(jié)合具體情況組織開(kāi)展相應(yīng)的補(bǔ)救作業(yè)即可。

1.2 自然環(huán)境干擾

廣播電視通信衛(wèi)星信號(hào)在實(shí)際傳輸過(guò)程中不僅容易受到空間環(huán)境的干擾，也會(huì)受到自然環(huán)境的影響，例如，在雨、雪、云層過(guò)厚等天氣情況時(shí)，信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性會(huì)顯著下降。首先，當(dāng)出現(xiàn)強(qiáng)降雨天氣，通信衛(wèi)星信號(hào)在傳輸時(shí)會(huì)受到雨滴的散射或吸收，引發(fā)雨衰現(xiàn)象，這不僅會(huì)直接影響到上下行信號(hào)的載噪比，也會(huì)在很大程度上導(dǎo)致衛(wèi)星接收信號(hào)功率大幅降低。

其次，降雪天氣時(shí)，在積雪逐步融化的過(guò)程中，電波的傳輸強(qiáng)度也會(huì)受到影響，出現(xiàn)逐步衰減現(xiàn)象，尤其是雪化速度加快的階段，覆蓋在主發(fā)射面、天線(xiàn)饋源上的積雪，得信號(hào)出現(xiàn)散射現(xiàn)象，因而與吸收強(qiáng)弱程度間存在較大差異，帶動(dòng)了上行鏈路輻射功率的大幅提升，這也會(huì)間接影響廣播電視衛(wèi)星信號(hào)的正常接收。

除此以外，在春分與秋分前后，當(dāng)衛(wèi)星接收天線(xiàn)與太陽(yáng)、同步衛(wèi)星在空間上位于同一直線(xiàn)，而太陽(yáng)本身就是一個(gè)巨大的無(wú)線(xiàn)電干擾源，此時(shí)衛(wèi)星信號(hào)在接收過(guò)程中很容易存在太陽(yáng)噪聲，即“衛(wèi)星日凌”現(xiàn)象，這一現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致信噪比出現(xiàn)逐步下降，直至衛(wèi)星接收天線(xiàn)波束中心對(duì)準(zhǔn)日輪的圓心時(shí)，日凌影響最為嚴(yán)重，接收載噪比最低，之后再逐步上升的變化情況。日凌現(xiàn)象顯著削弱信號(hào)傳輸?shù)姆€(wěn)定性，對(duì)于數(shù)字衛(wèi)星廣播來(lái)說(shuō)，只要干擾引起的誤碼率達(dá)到一定數(shù)值，信號(hào)就會(huì)立即中斷，很多數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)一旦信號(hào)中斷，就會(huì)“死機(jī)”，需要工作人員手動(dòng)重啟，因此日凌對(duì)數(shù)字衛(wèi)星接收機(jī)的實(shí)際影響是比較大的。

1.3 轉(zhuǎn)發(fā)器干擾

無(wú)論是外部因素的惡意干擾，還是交調(diào)干擾的出現(xiàn)，都會(huì)嚴(yán)重影響衛(wèi)星信號(hào)的實(shí)際傳輸質(zhì)量，繼而影響到轉(zhuǎn)發(fā)器的持續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行。以交調(diào)干擾為例，其主要是指上行用戶(hù)處于多載波作業(yè)狀態(tài)，轉(zhuǎn)發(fā)器的使用與運(yùn)行存在異常情況，不符合規(guī)范化的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行要求，進(jìn)而導(dǎo)致上行電平過(guò)高，超出了理論規(guī)定范圍。此種情況一方面可能會(huì)直接影響或削弱轉(zhuǎn)發(fā)器的互調(diào)特性，另一方面則會(huì)降低信號(hào)的傳輸質(zhì)量，導(dǎo)致其難以被接收端有效接收。

若是廣播電視衛(wèi)星信號(hào)受到了惡意干擾，則可能是由于干擾方發(fā)射了功率過(guò)高的單載波信號(hào)，進(jìn)而大幅削弱并降低了電視載波信噪比，那么接收端在無(wú)法對(duì)信號(hào)予以準(zhǔn)確穩(wěn)定接收的情況下，便會(huì)出現(xiàn)黑屏現(xiàn)象。觀察與分析干擾方的作業(yè)特點(diǎn)可以發(fā)現(xiàn)，其主要是結(jié)合電視節(jié)目的具體信號(hào)參數(shù)，依托于非法節(jié)目，形成干擾公路，給轉(zhuǎn)發(fā)器帶來(lái)針對(duì)性地負(fù)面影響，以此用干擾方的信號(hào)替換正常信號(hào)。

1.4 接收系統(tǒng)干擾

衛(wèi)星信號(hào)的實(shí)時(shí)接收過(guò)程會(huì)受到地面上干擾信號(hào)的影響，常見(jiàn)的包括微波、地面無(wú)線(xiàn)電視、電氣設(shè)備發(fā)出的電磁波，以及雷達(dá)系統(tǒng)與調(diào)頻廣播等。觀察與分析接收系統(tǒng)干擾特點(diǎn)可以發(fā)現(xiàn)，若是衛(wèi)星下行信號(hào)與干擾信號(hào)的頻率相同，那么電視廣播正常接收衛(wèi)星信號(hào)的過(guò)程就會(huì)受到信號(hào)下行鏈路的影響，導(dǎo)致誤碼率與接收載噪比大幅提升，信號(hào)的穩(wěn)定性與質(zhì)量水平便難以得到保障，嚴(yán)重時(shí)，衛(wèi)星信號(hào)無(wú)法被接收端有效接收。接收設(shè)備的質(zhì)量、參數(shù)、性能也會(huì)在一定程度上決定著對(duì)通信衛(wèi)星信號(hào)的接收質(zhì)量。

2. 廣播電視通信衛(wèi)星的抗干擾技術(shù)

2.1 衛(wèi)星的抗干擾技術(shù)

將衛(wèi)星抗干擾技術(shù)應(yīng)用到廣播電視通信衛(wèi)星抗干擾中，可以選擇適當(dāng)縮小或限制衛(wèi)星波束天線(xiàn)接收范圍的方式，主要目的是避免接收區(qū)域范圍過(guò)大，存在影響或干擾衛(wèi)星信號(hào)的不利因素，有效排除外部環(huán)境中可能產(chǎn)生的干擾。將此種抗干擾方式落實(shí)到通信衛(wèi)星信號(hào)傳輸?shù)谋Ｗo(hù)過(guò)程中，能夠避免國(guó)內(nèi)的衛(wèi)星信號(hào)受到國(guó)外區(qū)域帶來(lái)的干擾與不利影響。除此以外，參照廣播電視通信信號(hào)傳輸?shù)膶?shí)際情況，添置適宜的點(diǎn)波束天線(xiàn)，無(wú)論是選用固定式，還是選用非固定式，均可以實(shí)現(xiàn)對(duì)天線(xiàn)覆蓋范圍外區(qū)域信號(hào)的穩(wěn)定接收。最后，面對(duì)較為特殊的抗干擾情況，可以選擇將天線(xiàn)波束形狀加以適當(dāng)改變的方法，因此對(duì)干擾源的發(fā)射地予以全面躲避。對(duì)重要的衛(wèi)星通信信號(hào)予以加密處理，廣播電視接收端對(duì)信號(hào)進(jìn)行接收時(shí)，能夠直接回避對(duì)未經(jīng)過(guò)認(rèn)證信號(hào)的接收。

2.2 衛(wèi)星地球站監(jiān)控系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)

計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展為抗干擾技術(shù)的創(chuàng)新化應(yīng)用提供了便利條件，在衛(wèi)星地球站監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用抗干擾技術(shù)，成為一種愈發(fā)普遍的通信衛(wèi)星信號(hào)抗干擾手段。應(yīng)用在衛(wèi)星地球站監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)主要是碼流比對(duì)抗干擾技術(shù)。對(duì)衛(wèi)星下行傳輸流、廣播電視節(jié)目源進(jìn)行對(duì)比，對(duì)信號(hào)傳輸?shù)木珳?zhǔn)性進(jìn)行深入分析，若是評(píng)估并判斷出通信信號(hào)在傳輸過(guò)程中受到干擾或影響，則及時(shí)發(fā)出預(yù)警信息，是碼流比對(duì)抗干擾技術(shù)的基本應(yīng)用原理。這種抗干擾手段能夠有效地控制干擾程度與影響范圍，避免其進(jìn)一步擴(kuò)大，并切實(shí)提升上行效率。功率自動(dòng)增益系統(tǒng)是一個(gè)收發(fā)閉環(huán)功率自動(dòng)增益控制系統(tǒng)，將其應(yīng)用到地球站的抗干擾作業(yè)中，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)非法干擾信號(hào)的準(zhǔn)確遏制，并結(jié)合信號(hào)傳輸質(zhì)量受到外界因素的影響情況，自動(dòng)穩(wěn)定上行功率的輸出。自動(dòng)替代手動(dòng)控制、依托于網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)信息的傳遞，以此為衛(wèi)星地球站的通信信號(hào)的安全傳輸提供有力保障。

在實(shí)踐作業(yè)過(guò)程中，還可以引入對(duì)專(zhuān)用儀器設(shè)備的使用，用以提供可靠的輔助性作用。不同抗干擾技術(shù)手段的優(yōu)勢(shì)與劣勢(shì)存在較大差異，要確保廣播電視衛(wèi)星通信抗干擾處理的實(shí)效性，還需立足于具體情況，科學(xué)選用適宜的技術(shù)手段。

2.3 轉(zhuǎn)發(fā)器的抗干擾方式

阻礙或削弱惡意干擾、變調(diào)干擾對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)器正常運(yùn)行帶來(lái)不利影響，進(jìn)一步提高通信衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器在使用階段的運(yùn)行能力，可以在地球站上安置高增益發(fā)射天線(xiàn)，發(fā)射機(jī)功率高，因而可以被有效應(yīng)用到對(duì)惡意干擾的應(yīng)對(duì)與處理過(guò)程中，最大限度內(nèi)提高上行效率。與此同時(shí)，還可以依托于轉(zhuǎn)發(fā)器對(duì)信號(hào)的飽和作用，對(duì)外部干擾形成抑制，參照具體的信號(hào)傳輸需求，促使地球站大功率MCPC上行信號(hào)的大幅提升，也滿(mǎn)足轉(zhuǎn)發(fā)器對(duì)飽和點(diǎn)的要求。除此以外，為了確保信號(hào)的傳輸質(zhì)量，應(yīng)盡量選擇優(yōu)質(zhì)衛(wèi)星，以具有突出的抗干擾能力為宜，若是出現(xiàn)較為明顯的干擾現(xiàn)象，則需將轉(zhuǎn)發(fā)器及時(shí)關(guān)閉?？茖W(xué)管控上行效率，合理化控制轉(zhuǎn)發(fā)器上行載波電平，也對(duì)提高轉(zhuǎn)發(fā)器運(yùn)行的穩(wěn)定性具有積極作用。

2.4 空間與自然環(huán)境的抗干擾方式

分析并判斷上行站發(fā)出信號(hào)的實(shí)際情況，在確定上行鏈路雨衰值的基礎(chǔ)上，將發(fā)射功率適當(dāng)提升，可以顯著提高抗雨衰干擾的效果，其基本原理在于嚴(yán)格把控信號(hào)上行功率，確保晴天信噪比與下雨天氣條件下的信噪比保持一致，也能夠削弱雨衰現(xiàn)象對(duì)信號(hào)傳輸帶來(lái)的負(fù)面影響。在雪季時(shí)節(jié)，應(yīng)及時(shí)清理干凈主反射面與天線(xiàn)饋源上的積雪，使用風(fēng)機(jī)吹凈即可，為通信信號(hào)的傳輸營(yíng)造良好的外部環(huán)境。提高抗日凌干擾成效，關(guān)鍵在于對(duì)天線(xiàn)口徑予以適當(dāng)調(diào)整，優(yōu)化接收端的靈敏性。

3. 結(jié)束語(yǔ)

將抗干擾技術(shù)應(yīng)用到通信衛(wèi)星信號(hào)傳輸?shù)目垢蓴_處理中，要求與衛(wèi)星信號(hào)的實(shí)際傳輸情況緊密結(jié)合，綜合分析并判斷干擾類(lèi)型與產(chǎn)生原因，靈活運(yùn)用衛(wèi)星抗干擾技術(shù)、轉(zhuǎn)發(fā)器抗干擾方式以及衛(wèi)星地球站抗干擾系統(tǒng)等技術(shù)手段，優(yōu)化廣播電視通信衛(wèi)星信號(hào)傳輸穩(wěn)定性。

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