通信卫星的干扰与抗干扰

摘要：在现在以至今后相当长的时间内，通信卫星作为一种稳定，可靠和有效的通信手段，将在数字化信息领域发挥越来越重要的作用，但卫星通信受自身特点的限制和环境的影响，不可避免地存在各种干扰。本文分析了通信卫星受到干扰的原因，并总结了相应的抗干扰的技术和方法。

关键词：通信卫星 干扰 抗干扰

中图分类号：V474.2+1文献标识码： A

引言：

卫星通信具有传输距离远、覆盖面广、不受地理条件限制、通信频带宽、容量大等优势，在广播电视上广泛应用，成为我国电视节目传输的重要渠道之一。同时，通信卫星在军事领域的应用也是其它技术无可替代的。但是，通信卫星受自身通信形式及通信环境的限制，会受到各种各样的干扰。干扰卫星通信的原理同一般电子干扰类似，主要是通过强烈的杂波信号让对方的卫星接收机无法正确解调数据，造成通信中断。本文首先就通信卫星受到干扰的原因进行分析，然后从广播电视和军事两方面总结抗干扰的技术和方法。

一、通信卫星产生干扰的原因及干扰分类：

（一）原因：

1. 卫星通信是利用转发器进行中继通信的方式，其服务对象多且分散，系统的天线覆盖范围较大，分布在不同的海域、空域和地域，这就为干扰提供了多种可能的机会和条件。

2. 为接收不同时间、地域、频率的用户信号，卫星接收系统必须进行空间扫描，因而捕获信号时间较长，这也为干扰提供了有利条件。

3. 卫星和地面终端相距遥远，路径损耗极大，发射功率不是太大，因而双方收到的信号很弱，通信线路易扰。

4. 随着反卫星卫星和高能武器(激光、粒子束、高能微波)的发展，卫星通信的空间部分容易受到袭击。

（二）干扰分类

1.卫星通信系统之间的干扰

指的是使用相同频段的空间距离很近的不同卫星通信系统之间的干扰，如地球静止轨道上相邻卫星之间的相互干扰、地球静止轨道卫星与中低轨道卫星之间的干扰等。

2.卫星通信系统与地面无线电系统之间的干扰

包括：与地面同频段微波通信系统之间的干扰，来自雷达系统的干扰，来自广播电视系统的干扰，来自工、科、医设备的干扰，以及同频工作的地球站的质量不符合标准、或操作错误产生的干扰。

2.自然现象干扰：

主要包括来自自然界的天电干扰。比如：太阳黑子、太阳系星体爆炸产生的宇宙射线和流星雨等造成的干扰。除此之外，还有日凌干扰、雨雪衰等。

3.对卫星通信的人为干扰

主要是对卫星通信上行信号和下行信号的各种人为干扰，如频率阻塞和盗用等。包括人为失误、同极化干扰、反极化干扰、转发器盗用以及恶意干扰等。

二、广播电视通信卫星信号的抗干扰

下面谈谈常见的几种广播电视卫星信号抗干扰的处理措施。1.信号压制法

使用高强度上行信号。上行地球站设置大功率发射机和高增益发射天线。一旦卫星受干扰时，自动或人工加大上行站射频信号功率强度，以增强转发器输入信干比，避免或减小非法信号干扰影响。使用低增益转发器。设计卫星转发器时，根据合法用户可能提供的最大上行射频信号功率强度和非法信号可能干扰功率强度，选定转发器接收机增益档变化范围和最小值。实际使用转发器时，为了增强转发器抗干扰能力，视上行信号能力，转发器应尽量设置于低增益档工作。使用MCPC上行信号。各合法用户应合用MCPC（多路单载波）信号工作于转发器饱和点，以加强合法用户射频信号功率强度。

2.空间隔离法上行固定赋形波束接收。卫星接收天线的固定赋形波束仅覆盖各地设有合法上行站特定地区，不包含最有可能产生干扰的地区。赋形波束服务区外电视台节目可通过地面光缆等手段传送到此特定地区上行站由其。赋形波束服务区边缘滚降率应足够大，以减弱邻近地区干扰信号影响。上行可变赋形波束接收。按预先设定的可避开不同地区干扰源的各种赋形波束进行卫星接收天线设计。使用中，当现用赋形波束遇到干扰或预计可能会受到干扰时，可通过地面测控站控制星上可变赋形波束接收天线更换成另一种可避开干扰源发射地区的赋形波束工作，以达到抗干扰目的。上行可动单点波束接收。对卫星可动点波束接收天线，既可改变波束指向，使其覆盖现有卫星接收赋形波束服务区外其它新地区工作，又可用于当原卫星接收赋形波束服务区无法避开干扰源时，可转用点波束缩小服务区以避开此干扰源所在地区工作。上行固定多点波束接收。固定多点波束接收天线，同时产生多个点波束，分别覆盖各地区合法上行站，并避开最有可能产生干扰的地区。上行自适应波束调零接收。卫星接收天线采用自适应波束调零技术。当有干扰时，星上天线波束处理装置自动地改变天线波束形状，使其生成一个对准干扰源的零点，以达到抑制干扰和粗测干扰源方位目的。3.频率隔离法改变上行信号频率。此法亦称上行线路备份频率通道法。当星上转发器接收机接收到干扰信号时，转发器接收机依据控制信号及时改变接收频率以拒收干扰信号，并同时对应改变给定地面上行站发射频率，以使转发器接收机能继续接收并转发合法上行信号。频率值改变范围可原频段空余频率、跨波段频率或其扩展波段频率。4.信号处理法 上行加直接序列扩频。上行地球站加伪随机码控制的直接序列扩频装置，对应星上转发器加伪随机码控制的直接序列解扩装置。利用伪码直接序列扩频特性能抑制外来干扰信号特点来抑制非法信号的干扰。 上行加跳频式扩频。上行地球站加伪随机码控制的跳频式扩频装置，对应星上转发器加伪随机码控制的跳频解扩装置。利用跳频扩频特性能够抑制外来干扰信号特点来抑制非法信号的干扰。 上行加信号处理装置。地球站上行信号作某种编码或加密处理，星上转发器增设相应处理装置。卫星转发器通过对输入信号解调和识别，经识别对非法信号进行阻断，对合法信号重新调制后进行转发，以达到抑制非法信号的干扰作用。 地面加节目源认证信息。即在对通常收费电视信号进行加扰和加密的基础上，增加节目源认证的方法来增强系统的抗干扰性。这样，即使在干扰方窃密成功，干扰信号通过卫星转发并为扰方用户接收系统解调解密，但由于干扰信号缺少节目源认证信息，用户接收系统仍然不能解码观看到干扰方的节目内容。

三、军用通信卫星信号的抗干扰

1．直接序列（DS）扩频

所谓直接序列扩频，就是直接用高码率的扩频码序列（通常是伪随机序列）在发射端去扩展信号的频谱，使单位频带内的功率变小，即信号的功率谱密度变低，通信可在信道噪声和热噪声的背景下，使信号淹没在噪声里，敌方很不容易发现有信号存在。而在接收端，用相同的扩频码去进行解扩（缩谱），即可把DS扩频信号能量集中，恢复原状，又能把干扰能量分散并抑制掉。因此，该体制的最大特点是信号隐蔽性好，被截收的概率小，抗干扰能力随着码序列的长度增加而加强。通常认为，直扩信号要隐蔽，其码长不能低于32位。

DS扩频技术在军事星、租赁卫星和舰队通信卫星等军用通信卫星中得到应用。

2．调频（FH）

所谓跳频，是指用一定码序列去选择的多频率频移键控，使载波频率不断跳变，这是一种以“躲避”方式为主的抗干扰体制。为了对付跟踪式干扰，各国都力图提高跳频速度。20世纪80年代，调频速度一般在200跳/秒左右，目前，跳速可达300到500跳/秒。

3．跳时（TH）

跳时是用一定的码序列进行选择的多时片的时移键控，使发射信号在时间轴上跳变。从抑制干扰的角度来看，跳时得益甚少，唯一的优点是在于减少了占空比。

4．各种混合方式

在上述几种基本的抗干扰方式的基础上，可以互相组合，构成各种混合方式。例如FH/DS、DS/TH、FH/TH或DS/FH/TH等。

5．转发器加限幅器抗饱和

未采用扩频调制技术等上述技术的透明式线性转发器，其抗干扰性是很弱的，使用常规的干扰样式和与地球站的发射功率相当的干扰功率就可把它推入饱和区，而使它无法正常工作。带有限幅器的转发器，其抗干扰性优于线性转发器。但由于它具有强信号抑制弱信号的作用，只要干扰功率足够大，干扰仍可奏效。

结语

随着卫星通信的飞速发展，抗干扰技术也在不断进步。我们要通过不断学习和研究卫星通信新技术，才能在未来更好的实现抗非法干扰，保障卫星通信的正常进行。

参考文献

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