衛(wèi)星通信用戶接收小站干擾分析及抗干擾實(shí)踐

文｜劉征遠(yuǎn)

衛(wèi)星通信用戶接收小站干擾分析及抗干擾實(shí)踐

文｜劉征遠(yuǎn)

衛(wèi)星通信以其穩(wěn)定可靠、覆蓋范圍廣、方便快捷等優(yōu)勢，早已在中央和地方各主流電視臺(tái)、廣播電臺(tái)、報(bào)社等新聞媒體中得到了廣泛應(yīng)用。以前衛(wèi)星通信很少受到外來干擾的影響，但近幾年受干擾的現(xiàn)象已較常見，這其中許多是由衛(wèi)星信號(hào)干擾器造成的。衛(wèi)星信號(hào)干擾器功率大、干擾范圍廣，對(duì)用戶接收小站的干擾最嚴(yán)重。如果能解決這種干擾問題，解決其它干擾問題也就變得相對(duì)容易些了。

對(duì)衛(wèi)星通信造成干擾的原因分析

衛(wèi)星通信干擾主要來自系統(tǒng)內(nèi)部和系統(tǒng)外部兩個(gè)方面。

系統(tǒng)內(nèi)部原因

衛(wèi)星地球主站設(shè)備等產(chǎn)生的雜波干擾、交調(diào)干擾和極化干擾等可視為內(nèi)部干擾。防止這類干擾需做好地球主站設(shè)備的入網(wǎng)測試驗(yàn)證工作、高功放適當(dāng)回退線性區(qū)、提高主站設(shè)備雜散指標(biāo)、提高系統(tǒng)極化隔離度等。實(shí)際工作中因內(nèi)部原因造成的干擾問題是很少見的。

系統(tǒng)外部原因

外部干擾則比較復(fù)雜，主要分為日凌、雨雪衰、電離層閃爍等自然干擾；同頻段地面微波、雷達(dá)等電磁干擾；接地不良竄入的干擾；C、Ku波段衛(wèi)星信號(hào)干擾器人為干擾等。

自然干擾可根據(jù)預(yù)報(bào)臨時(shí)調(diào)整通信手段和業(yè)務(wù)以及提高上行功率等來規(guī)避；微波等電磁干擾則需采取頻率協(xié)調(diào)、挪動(dòng)天線位置、利用建筑物遮擋以及人工屏蔽等方法處理。

近年來，為阻止個(gè)人非法安裝使用DTH衛(wèi)星電視接收系統(tǒng)，許多地方及部門使用了衛(wèi)星信號(hào)干擾器，但這卻在干擾非法使用者的同時(shí)也干擾了合法使用者。湖北日?qǐng)?bào)、黃石日?qǐng)?bào)衛(wèi)星小站就曾因衛(wèi)星干擾器干擾而無法正常接收新華社文字、圖片新聞稿。類似現(xiàn)象在其它省市用戶也時(shí)有發(fā)生，如何防治這種干擾已成了需要面對(duì)的一個(gè)新問題。

衛(wèi)星信號(hào)干擾器干擾分析

干擾器實(shí)物

最常見的C波段衛(wèi)星信號(hào)干擾器實(shí)物如下圖所示。

由圖分析可見，它主要由干擾發(fā)生源和微波功放模塊以及平板天線等組成。為獲得較好的干擾效果，干擾器架設(shè)高度一般在30米以上；為防被偵測，干擾器一般都設(shè)有定時(shí)開關(guān)機(jī)功能。

干擾分析

根據(jù)掌握的資料分析，C波段干擾器主要技術(shù)指標(biāo)如下：

干擾頻率范圍：3.7-4.2GHz

干擾方式：掃頻式寬帶脈沖定向掃描

跳頻速度：5毫秒左右

干擾范圍：120度覆蓋范圍以內(nèi)，距離取決于干擾波功率的大小

干擾距離：10瓦 5～8公里

20瓦 8～15公里

天線形式：平板天線（Ku波段干擾器為方口喇叭天線并可旋轉(zhuǎn)）

附加功能：可選裝定時(shí)開關(guān)機(jī)功能

干擾現(xiàn)象

1）干擾現(xiàn)象描述。

便攜式頻譜分析儀可觀察到干擾脈沖在C波段內(nèi)從低到高循環(huán)掃描，被干擾衛(wèi)星接收系統(tǒng)此時(shí)通信誤碼率陡增、Eb/No值大幅波動(dòng)，解碼器輕則時(shí)斷時(shí)續(xù)重則失鎖通信中斷。干擾波沿水平方向直線傳播，遇不同障礙物漫反射或穿越后雖有所衰減，但由于干擾波電平是有用信號(hào)的數(shù)千倍以上，所以漫反射后的干擾波還是很強(qiáng)的，這增加了防治的難度。

2）干擾頻譜實(shí)例。

下面是在為河南一用戶處理干擾問題時(shí)，使用FSH26便攜式頻譜分析儀對(duì)衛(wèi)星信號(hào)干擾器干擾脈沖在不同掃描點(diǎn)測得的頻譜圖。頻譜中清晰顯示了一個(gè)干擾脈沖從低到高掃頻，如何干擾進(jìn)入小站系統(tǒng)衛(wèi)星信號(hào)的。

干擾防治可行性分析與主要技術(shù)手段

干擾防治可行性分析

第一，干擾波沿直線傳播，遇不同障礙物反射、吸收或穿越，我們可利用突出建筑物躲避干擾或干擾波的死角區(qū)規(guī)避干擾。第二，干擾波沿水平方向傳送，而衛(wèi)星信號(hào)則是從3.6萬公里高赤道上空向地面?zhèn)魉停瑑烧唛g形成一個(gè)夾角，此夾角使我們躲避或人工屏蔽干擾有了可能。兩者間夾角示意圖如下圖所示。

防治干擾主要技術(shù)手段探討

防治干擾的核心是躲避或遮擋干擾波，遇無處躲避或遮擋等特殊情況時(shí)可考慮人工屏蔽干擾波。根據(jù)防治干擾可行性分析及實(shí)踐探索，抗干擾手段大致可歸納為以下幾種：

1）請(qǐng)專業(yè)執(zhí)法部門查找關(guān)閉干擾源。

衛(wèi)星信號(hào)干擾器在我國是嚴(yán)格限制使用的，所以可向當(dāng)?shù)責(zé)o委會(huì)等機(jī)構(gòu)反映，請(qǐng)求查找并關(guān)閉非法干擾源。因干擾源大多無規(guī)律定時(shí)自動(dòng)開關(guān)機(jī)以防被偵測，所以查找關(guān)閉干擾源有一定難度。

2）利用死角躲避干擾。

任何電磁波都存在傳輸死角問題。建筑物的犄角旮旯、樓層間的平臺(tái)等都可能是干擾波不能到達(dá)的死角，把天線挪動(dòng)到這些地方往往就能有效的躲避干擾。這種方法實(shí)際工作中用得很多。

3）利用建筑物遮擋干擾。

樓頂平臺(tái)的附屬建筑物，如女兒墻、電梯房、廣告牌等都可用來遮擋干擾波。把衛(wèi)星小站建在這些建筑物的后面一般都能遮擋干擾。這種方法用得也很多。

4）遠(yuǎn)離大功率變壓器等強(qiáng)電磁場。

把天線架在變壓器和移動(dòng)天線的前方并保持較遠(yuǎn)的距離以避開電磁場干擾。

5）使用高性能天線及設(shè)備抑制干擾。

如使用具有副反射面的高性能天線、具有出色穩(wěn)頻性能的PLL型LNB等，都可起到抑制干擾的作用，尤其是在干擾不太強(qiáng)的情況下效果明顯。但這種抗干擾方法成本較高，實(shí)際工作中只能擇機(jī)使用。

6）人工屏蔽干擾。

使用多種技術(shù)手段無效或效果不佳，特別是在沒有任何地方或物體用于躲避或遮擋干擾波的情況下，只能考慮最后的“殺手锏” ——人工屏蔽干擾波。這種方法需要一定的屏蔽材料、較大的施工量和較高的費(fèi)用，最佳屏蔽位置選擇還需要反復(fù)試驗(yàn)和調(diào)整，需要一定的技巧和經(jīng)驗(yàn)，如果不是條件所限的話盡量不用。但這種方法的優(yōu)點(diǎn)也是明顯的，它幾乎可以解決各種外部干擾問題，自己在解決“太原日?qǐng)?bào)”干擾問題時(shí)使用了這種方法，具體原理、方法及過程將在防治干擾實(shí)踐部分予以重點(diǎn)介紹。

防治干擾實(shí)踐

所需技術(shù)設(shè)備及工具

FSH26型C波段便攜式頻譜分析儀、1米左右拋物面天線及LNB、饋線、外接電源板、方位仰角儀、常用工具等。

防治干擾實(shí)踐

實(shí)際工作中對(duì)于大多數(shù)干擾問題一般都是通過挪動(dòng)天線位置尋找干擾波死角、利用建筑物遮擋干擾波等方法解決的。只有少數(shù)情況使用了其它方法，如上?！拔膮R報(bào)”干擾是利用報(bào)社一閑置帶有副反射面高性能大口徑天線解決的；為我駐尼日利亞大使館則是使用高性能PLL型LNB解決的。對(duì)于比較常用的方法這里不再贅述，下面重點(diǎn)介紹一下人工屏蔽法屏蔽“太原日?qǐng)?bào)”干擾的原理、經(jīng)過及效果，在這與大家探討并望指教。

1）處理“太原日?qǐng)?bào)”干擾問題原理。

人工屏蔽干擾法原理示意圖

利用衛(wèi)星信號(hào)傳輸方向與干擾波傳輸方向之間存在較大夾角的原理，在用戶衛(wèi)星接收天線前方合適位置安裝一道金屬屏蔽網(wǎng)（墻），在屏蔽掉干擾波的同時(shí)衛(wèi)星信號(hào)則順利的進(jìn)入衛(wèi)星接收系統(tǒng)，從而解決了報(bào)社干擾問題。下圖所示為人工屏蔽干擾法簡單原理圖。

2）處理“太原日?qǐng)?bào)”干擾問題經(jīng)過。

（1）干擾現(xiàn)象描述。

有干擾出現(xiàn)時(shí)監(jiān)控軟件測試發(fā)現(xiàn)Eb/No大幅波動(dòng)、通信誤碼率大增；接收解碼器間歇性失鎖；報(bào)社無法正常接收新華社文字、圖片稿。從現(xiàn)象分析看為典型的掃頻式脈沖干擾，在C波段內(nèi)干擾脈沖不斷掃描，掃到那個(gè)頻點(diǎn)此頻點(diǎn)用戶通信即中斷。

（2）干擾測試定向。

使用便攜式頻譜分析儀可觀測到第二部分3小節(jié)所示的頻譜圖，在頻譜中可見明顯存在跳頻掃描干擾脈沖。通過轉(zhuǎn)動(dòng)測試天線方向可觀察到干擾脈沖的大小變化，最大時(shí)測試天線的指向即為干擾源的方向。

（3）屏蔽網(wǎng)（墻）制作。

從事過短波無線通信的人都知道，在調(diào)試中周、頻率源等電路時(shí)為保證調(diào)整的精確性，一般都需要在屏蔽室內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。屏蔽室由三層細(xì)紫銅絲網(wǎng)構(gòu)成屏蔽網(wǎng)墻，它可完全屏蔽外界雜散頻率干擾。屏蔽衛(wèi)星信號(hào)干擾器干擾也可采用如此材料如此方法制作屏蔽網(wǎng)墻，因干擾波在微波頻段，具有直線傳播或沿導(dǎo)體表面?zhèn)鞑サ奶攸c(diǎn)，所以只需在天線面向干擾源方向前面做一道屏蔽網(wǎng)墻即可。如果感到造價(jià)太高也可采用鍍鋅薄鐵皮做一道遮擋反射墻用以反射干擾波，只是效果可能差些。

（4）最佳屏蔽位置試驗(yàn)和調(diào)整。

能最大限度的屏蔽干擾切斷其進(jìn)入小站天線的通路，同時(shí)衛(wèi)星信號(hào)盡可能不受遮擋的進(jìn)入小站天線，這樣的位置就是最佳屏蔽位置。這需要不斷地在天線前方調(diào)整屏蔽網(wǎng)墻的位置，同時(shí)觀察Eb/No值和解碼器狀態(tài)，當(dāng)挪動(dòng)到Eb/No值最大（比較穩(wěn)定）、解碼器入鎖、誤碼率合格、接收不漏稿時(shí)，這時(shí)屏蔽網(wǎng)所在位置就是最佳位置。此過程須仔細(xì)操作認(rèn)真觀察，充分利用好夾角。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)屏蔽網(wǎng)一般安裝在天線前2到3米左右處，屏蔽網(wǎng)的高度比饋源稍高。因緯度不同南方可放近點(diǎn)、高點(diǎn)北方則應(yīng)放遠(yuǎn)點(diǎn)、低點(diǎn)。

（5）收尾完善。

找到最佳位置安裝屏蔽網(wǎng)后“太原日?qǐng)?bào)”干擾問題解決了。后來幾天進(jìn)行了仔細(xì)的測試觀察，并稍微加大了屏蔽網(wǎng)寬度，發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星接收解碼器再也沒有出現(xiàn)失鎖現(xiàn)象，誤碼率降到了正常范圍之內(nèi)，收稿恢復(fù)正常。

結(jié)束語

衛(wèi)星通信遠(yuǎn)端用戶接收小站干擾問題是一個(gè)值得關(guān)注和研究的問題。隨著各種無線通信新技術(shù)新設(shè)備的開發(fā)和應(yīng)用，空中電磁環(huán)境已變得愈來愈差，以前沒有的干擾出現(xiàn)了。像衛(wèi)星信號(hào)干擾器以前只是應(yīng)用在軍事電子對(duì)抗領(lǐng)域，而今卻出現(xiàn)在民用領(lǐng)域。所以對(duì)這種功率強(qiáng)、范圍廣、影響大的干擾防治應(yīng)引起重視，以保證衛(wèi)星廣播電視、衛(wèi)星數(shù)據(jù)通信等業(yè)務(wù)的正常進(jìn)行。本文對(duì)處理衛(wèi)星通信遠(yuǎn)端用戶小站干擾特別是處理衛(wèi)星信號(hào)干擾器人為干擾問題結(jié)合實(shí)踐作了一些分析和探討，由于自己水平有限，難免存在一些錯(cuò)誤之處，在此懇請(qǐng)各位同行予以指教。

新華社技術(shù)局用戶技術(shù)部）