衛(wèi)星測(cè)控射頻鏈路安全防護(hù)能力分析與設(shè)計(jì)

李文東 張莎莎 趙鵬飛 張濤

(中國(guó)空間技術(shù)研究院遙感衛(wèi)星總體部，北京 100094)

衛(wèi)星自發(fā)射開始到在軌正常運(yùn)行，需要完成衛(wèi)星的遙控、遙測(cè)和測(cè)距功能，衛(wèi)星測(cè)控鏈路在衛(wèi)星的運(yùn)行中具有舉足輕重的地位，其安全性直接決定了航天器的安全性和可用性[1-2]，隨著空間攻防態(tài)勢(shì)的發(fā)展，衛(wèi)星測(cè)控射頻鏈路作為星地通信的關(guān)鍵，其安全防護(hù)設(shè)計(jì)需求也隨之提升，衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)的安全防護(hù)能力將成為整星設(shè)計(jì)中必不可少的環(huán)節(jié)，目前在軌、在研的衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)通常采用擴(kuò)頻體制，S頻段擴(kuò)頻體制具備15 dB左右的抗干擾能力[3-5]，是目前國(guó)內(nèi)航天器采用的主要測(cè)控體制，面對(duì)日益復(fù)雜的太空電磁環(huán)境和空間安防態(tài)勢(shì)，當(dāng)前的抗干擾能力將難以滿足部分具有高價(jià)值的衛(wèi)星或航天器的安全防護(hù)能力的需求。相比于直擴(kuò)擴(kuò)頻體制，直擴(kuò)/跳頻混合擴(kuò)頻體制具備更高抗干擾能力[6-7]，已經(jīng)在某些重點(diǎn)型號(hào)上逐步開展在軌應(yīng)用，并將逐漸成為未來一段時(shí)間內(nèi)必備的測(cè)控體制，但由于測(cè)控S頻段帶寬受限，擴(kuò)跳頻體制下為了獲得更高的抗干擾能力，通常采用較低遙控速率，僅支持衛(wèi)星應(yīng)急工況下的應(yīng)急遙控功能。

本文首先分析了目前衛(wèi)星在軌運(yùn)行期間測(cè)控系統(tǒng)可能面臨的威脅，對(duì)衛(wèi)星采用的不同體制的測(cè)控鏈路抗干擾能力進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上，提出一種基于兼容多種測(cè)控體制的多模式一體化應(yīng)答機(jī)的測(cè)控系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，在滿足衛(wèi)星日常遙控遙測(cè)速率要求的同時(shí)，具備較高抗干擾能力和抗毀傷能力，可有效提升衛(wèi)星測(cè)控鏈路的安全防護(hù)能力。

1 衛(wèi)星測(cè)控鏈路安全威脅及抗干擾能力分析

衛(wèi)星測(cè)控鏈路面臨的威脅來自兩方面：一方面是電子干擾威脅，主要威脅表現(xiàn)在衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)接收到無意干擾(或稱自然干擾)或有意(或稱人為干擾)信號(hào)，干擾衛(wèi)星測(cè)控鏈路，影響衛(wèi)星上行遙控的正常接收，使得衛(wèi)星失去與地面測(cè)控系統(tǒng)的測(cè)控聯(lián)系；另一方面是日益發(fā)展成熟的高功率微波(HPM)技術(shù)，通過地基或天基向衛(wèi)星所在位置發(fā)射高功率脈沖，脈沖能量通過衛(wèi)星接收天線進(jìn)入測(cè)控通道(前門耦合)，對(duì)衛(wèi)星測(cè)控通道中的電子器件造成的不可逆的硬殺傷，使整個(gè)衛(wèi)星測(cè)控通道失效。

1.1 電子干擾威脅

衛(wèi)星運(yùn)行于離地面數(shù)百至數(shù)萬千米的軌道上，地面測(cè)控系統(tǒng)上行信號(hào)經(jīng)過空間衰減后，到達(dá)衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)接收端的信號(hào)功率較小，通常在-90～-110 dBm之間，所以對(duì)測(cè)控接收終端對(duì)微弱信號(hào)的捕獲和跟蹤靈敏度提出了很高的要求，但衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)較高靈敏度的設(shè)計(jì)，意味著對(duì)干擾信號(hào)也比較敏感，衛(wèi)星測(cè)控鏈路容易受到各種無意或有意的干擾，影響衛(wèi)星正常測(cè)控通信。

衛(wèi)星測(cè)控射頻鏈路面臨的電子干擾威脅主要是來自地基或天基的電子干擾攻擊。電子干擾攻擊能夠瞄準(zhǔn)衛(wèi)星平臺(tái)的測(cè)控通信頻段發(fā)射壓制或欺騙干擾信號(hào)，從而降低衛(wèi)星測(cè)控通信信號(hào)的信噪比，阻斷衛(wèi)星的正常測(cè)控和通信任務(wù)，在干擾功率持續(xù)期間，使衛(wèi)星與地面測(cè)控系統(tǒng)失聯(lián)，造成衛(wèi)星短期無法正常執(zhí)行任務(wù)，常見的電子干擾方式包括寬帶阻塞干擾、窄帶(單頻)干擾、脈沖干擾和轉(zhuǎn)發(fā)干擾等方式。

1.2 高功率微波(HPM)技術(shù)

HPM技術(shù)毀傷電子系統(tǒng)已成為一種極有潛力的新型方式，目前主要應(yīng)用于航空和反導(dǎo)領(lǐng)域，隨著空間技術(shù)的發(fā)展，HPM技術(shù)的應(yīng)用逐漸拓展至航天領(lǐng)域，衛(wèi)星等航天器也將面臨著HPM的威脅。

美國(guó)在微波定向能武器研究和軍用方面位于世界首位，在《美國(guó)空軍2025年戰(zhàn)略規(guī)劃》報(bào)告中明確提出發(fā)展天基微波定向能武器，對(duì)地面、空中和空間目標(biāo)均具有殺傷力。俄羅斯在高功率微波技術(shù)的研究長(zhǎng)期處于世界領(lǐng)先地位，1992年研制的納吉拉(NAGIRA)地基雷達(dá)，發(fā)射功率300 MW,工作頻率10 GHz，脈寬5 ns，重復(fù)頻率150 Hz，主要用于低空飛行的直升飛機(jī)等空中目標(biāo)；2001年展出的射頻火炮Ranet-E輸出功率超過500 MW，工作在厘米級(jí)波段，產(chǎn)生10～20 ns的尖脈沖，主要作用于制導(dǎo)武器[8]。

高功率微波干擾對(duì)衛(wèi)星電子設(shè)備的毀傷效應(yīng)主要包括電效應(yīng)和熱效應(yīng)，首先高功率電磁脈沖通過衛(wèi)星的接收天線耦合進(jìn)入到衛(wèi)星的射頻接收通道內(nèi)部，其能量在系統(tǒng)內(nèi)部形成瞬間電場(chǎng)或者變成隨時(shí)間、空間變化的大電流、大電壓，然后耦合進(jìn)入的能量經(jīng)過電纜、波導(dǎo)等介質(zhì)傳導(dǎo)或者電磁空間輻射傳輸?shù)较到y(tǒng)內(nèi)部脆弱的部位，如敏感單機(jī)、集成電路以及電子元器件等，最后進(jìn)入空間結(jié)構(gòu)體的電磁脈沖作用于非常小的高密度的脆弱部位，短時(shí)的大功率在電子元器件上匯集，產(chǎn)生大量的熱能燒毀電子設(shè)備中的半導(dǎo)體器件和集成電路。

1.3 直擴(kuò)(DS)體制抗干擾能力

直接序列擴(kuò)頻(簡(jiǎn)稱直擴(kuò))是目前衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)應(yīng)用較廣的一種測(cè)控體制，該體制將基帶數(shù)據(jù)信號(hào)擴(kuò)展到一個(gè)很寬的帶寬上，來實(shí)現(xiàn)通信抗截獲和抗干擾。直擴(kuò)測(cè)控體制具有抗單頻干擾能力強(qiáng)、低截獲率、碼分多址和抑制多徑效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，已成功應(yīng)用到多種通信系統(tǒng)，在軍事通信領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

由于直擴(kuò)通信系統(tǒng)通過在發(fā)端擴(kuò)展信號(hào)頻譜，在收端解擴(kuò)后恢復(fù)傳輸信息，給系統(tǒng)的輸出信噪比帶來了相對(duì)改善，提高了通信系統(tǒng)的抗干擾能力。通常會(huì)用處理增益來衡量擴(kuò)頻通信系統(tǒng)的抗干擾能力，擴(kuò)頻處理增益定義為擴(kuò)頻信號(hào)的總帶寬與信息帶寬的比值[9]，可表示為

(1)

式中：Rc為直擴(kuò)偽碼速率，Rb為信息速率；也可表示為應(yīng)答機(jī)解擴(kuò)輸出的信噪比與應(yīng)答機(jī)輸入信噪比的比值，即G=Φout/Φin，其中Φout表示輸出信噪比，Φin表示輸入信噪比，兩種定義并不矛盾，直擴(kuò)系統(tǒng)的處理增益與頻譜擴(kuò)展帶寬正相關(guān)，與信息速率負(fù)相關(guān)，信號(hào)頻譜擴(kuò)展越寬，處理增益越大，抗干擾能力越強(qiáng)。

1.4 擴(kuò)跳頻體制抗干擾能力

直擴(kuò)體制(DS)和跳頻體制(FH)的抗干擾機(jī)理不同，直擴(kuò)系統(tǒng)通過偽隨機(jī)碼的相關(guān)處理，降低進(jìn)入應(yīng)答機(jī)的干擾功率來達(dá)到抗干擾的目的；而跳頻系統(tǒng)是通過載頻的隨機(jī)跳變來躲避干擾，將干擾排斥在接收通道以外來達(dá)到抗干擾的目的。兩種體制在抗干擾性能方面既有各自的優(yōu)點(diǎn)也存在各自的不足。如在面對(duì)窄帶單頻干擾時(shí)跳頻系統(tǒng)優(yōu)于直擴(kuò)系統(tǒng)，而在寬帶干擾下，直擴(kuò)系統(tǒng)好于跳頻系統(tǒng)。直擴(kuò)/跳頻混合擴(kuò)頻(簡(jiǎn)稱擴(kuò)跳頻)系統(tǒng)則有效的利用了前兩種擴(kuò)頻技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，其一方面通過直接序列擴(kuò)頻系統(tǒng)信號(hào)功率譜密度可低于噪聲功率譜密度的特性起到保密的作用，另一方面通過跳頻獲得超大的頻譜寬度，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

擴(kuò)跳頻體制抗干擾能力與直擴(kuò)體制的分析方法類似，系統(tǒng)處理增益可表示為

(2)

式中：Δf為跳頻間隔，Nh為跳頻點(diǎn)數(shù)。

對(duì)于各種類型的強(qiáng)信號(hào)干擾，擴(kuò)跳頻體制兼具直擴(kuò)系統(tǒng)的隱蔽性和跳頻系統(tǒng)對(duì)干擾的躲避性，在目前衛(wèi)星測(cè)控系統(tǒng)面對(duì)日益復(fù)雜的電磁環(huán)境中，將擴(kuò)跳頻測(cè)控體制應(yīng)用到特殊環(huán)境下的應(yīng)急測(cè)控來提高抗干擾能力將成為一種必然趨勢(shì)。

2 測(cè)控鏈路安全防護(hù)設(shè)計(jì)

為了保證衛(wèi)星測(cè)控鏈路的安全性和可靠性，衛(wèi)星設(shè)計(jì)時(shí)通常配置多個(gè)測(cè)控通道互為備份，理論上衛(wèi)星可配置多種測(cè)控終端和天線組成相互獨(dú)立的測(cè)控通道，分別實(shí)現(xiàn)不同測(cè)控體制，但此種方式必然造成系統(tǒng)內(nèi)單機(jī)數(shù)量、系統(tǒng)質(zhì)量和研制成本的增加，不符合當(dāng)前衛(wèi)星設(shè)計(jì)“集成化、小型化、輕量化”的設(shè)計(jì)思路。

本文提出的測(cè)控系統(tǒng)方案以多模式一體化應(yīng)答機(jī)為核心，采用共用射頻通道設(shè)計(jì)，基帶部分基于高性能現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)平臺(tái)設(shè)計(jì)，同時(shí)支持包括測(cè)控?cái)?shù)傳一體化、擴(kuò)頻體制和擴(kuò)跳頻體制多種體制上行信號(hào)的捕獲和跟蹤，并按照預(yù)設(shè)的優(yōu)先級(jí)向后端的綜合電子輸出上行遙控信息。常規(guī)測(cè)控模式工作在直擴(kuò)體制下，現(xiàn)有技術(shù)成熟且上下行信息速率較高，具備一定的抗干擾能力，可以滿足衛(wèi)星日常運(yùn)行任務(wù)星地操控需求；當(dāng)有高速上下行需求時(shí)工作在測(cè)控?cái)?shù)傳一體化體制下，具備每秒兆比特級(jí)速率的高速測(cè)控上下行能力；緊急情況下通過地面或由星上自主切換至擴(kuò)跳頻模式下，采用低碼速率實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星應(yīng)急測(cè)控。

衛(wèi)星測(cè)控射頻鏈路的安全防護(hù)設(shè)計(jì)主要從系統(tǒng)層面和設(shè)備層面進(jìn)行設(shè)計(jì)，系統(tǒng)級(jí)的安全防護(hù)設(shè)計(jì)主要采用不同的測(cè)控體制和通道，支持在時(shí)間、空間和頻率多個(gè)維度靈活切換，確保在應(yīng)急狀態(tài)下某種測(cè)控通道受到干擾無法正常實(shí)現(xiàn)星地測(cè)控功能時(shí)，通過地面切換或星上自主切換至其他通道，保持衛(wèi)星的星地測(cè)控能力。設(shè)備級(jí)安全防護(hù)的設(shè)計(jì)理念是在設(shè)備設(shè)計(jì)和研制時(shí)考慮安全防護(hù)的需求，在應(yīng)答機(jī)從軟硬件層面開展抗干擾和抗毀傷設(shè)計(jì)，硬件層面包括射頻通道的抗干擾設(shè)計(jì)、敏感元器件的選用等措施，對(duì)射頻通道進(jìn)行前門加固設(shè)計(jì)，提升抗毀傷能力；軟件層面采用時(shí)域/頻域抗干擾算法，識(shí)別和抑制干擾信號(hào)，提升測(cè)控接收系統(tǒng)的抗干擾能力。

2.1 抗干擾設(shè)計(jì)

1)抗寬帶干擾設(shè)計(jì)

寬帶干擾覆蓋了整個(gè)信號(hào)通信頻帶，由于寬帶干擾不具備可用的統(tǒng)計(jì)特性，無法識(shí)別和抵消，抗寬帶干擾的能力主要是由直擴(kuò)/跳頻體制決定，根據(jù)式(2)中擴(kuò)跳頻體制下的處理增益，擴(kuò)跳頻系統(tǒng)抗寬帶干擾能力取決于跳頻系統(tǒng)的跳頻間隔和跳頻點(diǎn)數(shù)，直擴(kuò)偽碼速率和信息速率。實(shí)際工程實(shí)現(xiàn)中上行遙控采用較低的速率，縮短跳頻間隔(提升跳速)，采取較為復(fù)雜的跳頻圖案，可以獲得較高的處理增益，進(jìn)而提升寬帶抗干擾能力。

2)抗窄帶干擾設(shè)計(jì)

針對(duì)窄帶干擾，在多模式一體化應(yīng)答機(jī)設(shè)計(jì)中采取了以下措施：一是設(shè)計(jì)大動(dòng)態(tài)范圍的射頻通道，以避免信號(hào)功率飽和；二是在軟件中通過時(shí)域加窗和頻域陷波算法進(jìn)行干擾識(shí)別和抵消。

相較于以往的非相干擴(kuò)頻應(yīng)答機(jī)動(dòng)態(tài)范圍70 dB，本文中多模式一體化應(yīng)答機(jī)的射頻接收通道采用在射頻段和中頻段兩級(jí)自動(dòng)增益(AGC)聯(lián)合控制，當(dāng)上行信號(hào)較弱時(shí)，采用中頻AGC作為主控，當(dāng)信號(hào)較強(qiáng)時(shí)，則在射頻段通過多級(jí)電調(diào)衰減器進(jìn)行輔助控制，以保證在信號(hào)不失真的前提下將大動(dòng)態(tài)的射頻信號(hào)控制在相對(duì)穩(wěn)定的范圍內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)110 dB以上的動(dòng)態(tài)范圍，當(dāng)較強(qiáng)的干擾信號(hào)進(jìn)入到接收通道內(nèi)時(shí)，可以保證接收通道不被阻塞。

頻域抗干擾算法的基本思想是根據(jù)有用信號(hào)和干擾信號(hào)的不同頻譜特性，利用數(shù)字處理技術(shù)對(duì)信號(hào)頻譜進(jìn)行處理，算法通過估計(jì)信號(hào)的頻譜以達(dá)到有效抑制干擾、保留有用信號(hào)的目的。相對(duì)于寬擴(kuò)跳頻信號(hào)，窄帶干擾的能量集中在很窄的頻帶內(nèi)，所以先將混合信號(hào)變換到頻域，檢測(cè)出干擾的頻譜位置，將這些譜線限定在一定的水平以下，經(jīng)過窄帶干擾消除模塊后的干擾信號(hào)再利用擴(kuò)跳頻信號(hào)的處理增益消除，最后通過反變換還原成時(shí)域信號(hào)再進(jìn)行解擴(kuò)(見圖1)。

注：X(n)為有用信號(hào)，W(n)為噪聲或干擾。

3)抗脈沖干擾設(shè)計(jì)

脈沖干擾在一瞬間能夠讓通道飽和，通過在應(yīng)答機(jī)接收端低噪放之前增加限幅器，可有效限制進(jìn)入接收通道的脈沖功率，對(duì)射頻通道部件進(jìn)行保護(hù)。對(duì)于擴(kuò)跳頻測(cè)控系統(tǒng)而言，脈沖干擾的作用時(shí)間短，對(duì)符號(hào)位影響有限；其次，由于它的占空比很小，在相對(duì)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，它不再干擾信道，因此通過在上行信號(hào)中增加BCH編碼措施，能夠通過BCH譯碼糾正脈沖引起的誤碼，通過編碼增益有效提升對(duì)脈沖干擾信號(hào)的抵抗能力。

4)抗轉(zhuǎn)發(fā)干擾設(shè)計(jì)

轉(zhuǎn)發(fā)干擾就是對(duì)方通過獲取有用信號(hào)，并放大經(jīng)過一定的處理后再發(fā)射出去，使其最大限度的被我方應(yīng)答機(jī)接收，從而達(dá)到干擾應(yīng)答機(jī)正常接收的目的，轉(zhuǎn)發(fā)干擾由于需要處理，與有用信號(hào)相比存在延時(shí)，擴(kuò)跳頻體制采用較高的跳速，使得擴(kuò)跳頻的跳頻間隔大于轉(zhuǎn)發(fā)干擾的延時(shí)，達(dá)到躲避干擾的目的。

同時(shí)，當(dāng)存在轉(zhuǎn)發(fā)式干擾信號(hào)時(shí)，應(yīng)答機(jī)基帶軟件利用干擾信號(hào)位于有用信號(hào)之后的特征進(jìn)行識(shí)別和消除。如果信號(hào)和干擾同時(shí)出現(xiàn)在一個(gè)搜索間隔內(nèi)時(shí)，捕獲模塊會(huì)同時(shí)出現(xiàn)兩個(gè)相關(guān)峰值，如果兩個(gè)相關(guān)峰值都超過捕獲門限，則認(rèn)為前一個(gè)為正確相位，后一個(gè)為轉(zhuǎn)發(fā)式干擾信號(hào)相位，跟蹤模塊可跟蹤前一個(gè)相位的信號(hào)，達(dá)到規(guī)避轉(zhuǎn)發(fā)干擾的目的。

2.2 抗毀傷設(shè)計(jì)

射頻接收通道中易損毀射頻芯片特別是低噪聲放大器(LNA)在HPM作用下極易發(fā)生放大增益急劇下降，放大信號(hào)嚴(yán)重失真，以致完全損壞，接收通道無法正常工作。針對(duì)高功率微波的威脅，在設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮了測(cè)控設(shè)備的抗毀能力設(shè)計(jì)，在衛(wèi)星應(yīng)答機(jī)接收通道的設(shè)計(jì)上提出多級(jí)綜合防護(hù)思路，采用帶外濾波抑制和帶內(nèi)限幅相結(jié)合等綜合防護(hù)技術(shù)。

如圖2所示，在應(yīng)答機(jī)的上行射頻接收通道入口處加入高功率耐受、低損耗的限幅器，將進(jìn)入射頻通道的高功率輸入信號(hào)的幅度限制在一定范圍后輸出，在遭遇HPM攻擊或脈沖干擾時(shí)，限制進(jìn)入測(cè)控射頻通道的功率，防止通道上敏感器件的損傷，起到前門加固的作用，保證后端的低噪放等模塊和器件不受損傷，后端設(shè)計(jì)帶通濾波器，濾除接收帶外信號(hào)，保證基帶部分僅收到符合衛(wèi)星要求的上行信號(hào)。

圖2 接收通道抗毀傷設(shè)計(jì)

3 數(shù)值分析與試驗(yàn)驗(yàn)證

3.1 抗干擾能力分析

對(duì)于采用擴(kuò)跳頻體制的測(cè)控系統(tǒng)，針對(duì)于不同類型干擾信號(hào)，抗脈沖干擾能力最強(qiáng)，其次是窄帶抗干擾能力，寬帶干擾和轉(zhuǎn)發(fā)干擾的抗干擾能力最低且基本相當(dāng)(前提轉(zhuǎn)發(fā)干擾源距離衛(wèi)星的距離較近的前提下)，在此針對(duì)寬帶干擾的抗干擾能力進(jìn)行分析。

設(shè)定測(cè)控系統(tǒng)擴(kuò)跳頻體制參數(shù)如下：Δf=40 kHz；Nh=2047；Rc=10 MHz；Rb=88 bit/s，代入式(1)中計(jì)算可得擴(kuò)跳頻測(cè)控系統(tǒng)處理增益G約為57.6 dB。

測(cè)控系統(tǒng)要求上行遙控誤碼率要求以及信道編碼增益，擴(kuò)跳頻體制的解調(diào)門限(所需信噪比SNR)為7.6 dB。實(shí)際工程實(shí)現(xiàn)中，測(cè)控終端采取多路相關(guān)器+FFT分析的方法實(shí)現(xiàn)跳擴(kuò)頻信號(hào)的快速捕獲，在此過程中，由于時(shí)頻搜索步進(jìn)誤差、量化誤差以及電離層效應(yīng)對(duì)積分能量帶來了一定的損失；此外，射頻通道中射頻前端的限幅器、低噪放等也將引入噪聲，進(jìn)一步惡化信噪比，降低系統(tǒng)抗干擾能力，綜合考慮上述因素后，其他損耗按10 dB計(jì)算。則擴(kuò)跳頻體制下抗寬帶干擾能力M=57.6-7.6-10=40 dB。

當(dāng)干擾信號(hào)強(qiáng)度比應(yīng)答機(jī)接收地面上行的有用信號(hào)-70 dBm強(qiáng)40 dB，即-30 dBm(-60 dBW)，擴(kuò)跳頻體制測(cè)控來鏈路通信可能受到影響。假定衛(wèi)星運(yùn)行于600 km軌道高度上，面臨該強(qiáng)度的S頻段寬帶干擾，地基和天基干擾需要具備的條件見表1。

表1 擴(kuò)跳頻體制干擾功率

從表1可知，若衛(wèi)星上行接收受到來自地基的干擾，S頻段寬帶干擾信號(hào)需要地面發(fā)射機(jī)連續(xù)輸出萬瓦級(jí)功率，工程實(shí)現(xiàn)難度巨大；若衛(wèi)星上行接收受到來自對(duì)抗衛(wèi)星的干擾，在雙方衛(wèi)星距離30 km以內(nèi)時(shí)，需要6000 W以上連續(xù)輸出功率，才可使跳擴(kuò)測(cè)控信號(hào)受到干擾，干擾效費(fèi)比較低。

對(duì)于窄帶干擾信號(hào)，由于采用時(shí)域加窗和頻域陷波算法，相比寬帶干擾信號(hào)，其抗干擾能力要明顯優(yōu)于寬帶干擾信號(hào)，地面或天基干擾源信號(hào)功率與寬帶干擾相比需提升3～4個(gè)數(shù)量級(jí)；脈沖干擾信號(hào)達(dá)到干擾的目的需達(dá)到吉瓦級(jí)。

3.2 抗毀傷能力分析

對(duì)于抗毀傷設(shè)計(jì)，本文中選用的限幅器限幅功率為15 dBm，插損小于0.3 dB，耐受功率為1 W，當(dāng)?shù)竭_(dá)應(yīng)答機(jī)接收端口的干擾信號(hào)達(dá)到1 W時(shí)，按照600 km軌道、30 m口徑天線計(jì)算，地面的發(fā)射功率需要達(dá)到吉瓦級(jí)以上；如果為近距離干擾，按照1 km距離，2 m口徑的天線，也需要千萬瓦級(jí)以上輸出功率，根據(jù)目前調(diào)研的結(jié)果，天基HPM技術(shù)要達(dá)到此功率的工程實(shí)現(xiàn)難度巨大。

3.3 地面試驗(yàn)驗(yàn)證

多模式一體化應(yīng)答機(jī)在地面測(cè)試開展抗干擾能力專項(xiàng)測(cè)試，應(yīng)答機(jī)分別在弱電平(-112 dBm)、中等電平(-90 dBm)和強(qiáng)電平(-70 dBm)狀態(tài)下，通過信號(hào)源模擬寬帶、窄帶和脈沖等不同類型的干擾信號(hào)，設(shè)置地面模擬源輸出的干擾信號(hào)在應(yīng)答機(jī)上行接收帶寬(100 MHz)范圍內(nèi)，干擾信號(hào)功率與有用測(cè)控信號(hào)的干信比為40 dB，應(yīng)答機(jī)均能正常鎖定上行遙控信號(hào)，捕獲時(shí)間滿足系統(tǒng)要求，驗(yàn)證了測(cè)控系統(tǒng)的抗干擾能力。

4 結(jié)束語

本文介紹了衛(wèi)星測(cè)控鏈路面臨的復(fù)雜電磁環(huán)境以及可能遭受的干擾或攻擊，詳細(xì)分析了直擴(kuò)體制和混合擴(kuò)頻體制測(cè)控系統(tǒng)的抗干擾能力。提出了一種基于兼容多種測(cè)控體制一體化應(yīng)答機(jī)的測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，軟件設(shè)計(jì)上采取基于窗函數(shù)的頻域抗干擾算法，硬件設(shè)計(jì)中在射頻通道增加限幅器，可有效抵御蓄意的電子干擾和脈沖武器的毀傷威脅，對(duì)衛(wèi)星測(cè)控鏈路安全防護(hù)設(shè)計(jì)具有指導(dǎo)意義。