廣播電視衛(wèi)星傳輸技術(shù)

PAGEPAGE10廣播電視衛(wèi)星傳輸技術(shù)一、衛(wèi)星通信的優(yōu)勢(shì)利用衛(wèi)星傳輸廣播電視節(jié)目是衛(wèi)星應(yīng)用技術(shù)的重大發(fā)展，衛(wèi)星通信同現(xiàn)在常用的電纜通信、微波通信等相比，有較多的優(yōu)點(diǎn)，具體表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：●衛(wèi)星通信的傳播距離遠(yuǎn)。同步通信衛(wèi)星可以覆蓋最大跨度達(dá)一萬(wàn)八千公里的區(qū)域。在這個(gè)覆蓋區(qū)的任意兩點(diǎn)都可通過(guò)衛(wèi)星進(jìn)行通信，而微波通信一般是50公里左右設(shè)一個(gè)中繼站，一顆同步通信衛(wèi)星的覆蓋距離相當(dāng)于300多個(gè)微波中繼站?！裥l(wèi)星通信路數(shù)多、容量大。一顆現(xiàn)代通信衛(wèi)星，可攜帶幾十個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器，可提供幾十路電視和成千上萬(wàn)路電話?！裥l(wèi)星通信質(zhì)量好、可靠性高。衛(wèi)星通信的傳輸環(huán)節(jié)少，不受地理?xiàng)l件和氣象的影響，可獲得高質(zhì)量的通信信號(hào)?！裥l(wèi)星通信運(yùn)用靈活、適應(yīng)性強(qiáng)。它不僅能實(shí)現(xiàn)陸上任意兩點(diǎn)間的通信，而且能實(shí)現(xiàn)船與船、船與岸上、空中與陸地之間的通信，它可以組成一個(gè)多方向、多點(diǎn)的立體通信網(wǎng)。●成本低。在同樣容量、同樣距離的條件下，衛(wèi)星通信和其他通信設(shè)備相比，耗費(fèi)的資金少，衛(wèi)星通信系統(tǒng)的造價(jià)并不隨通信距離的增加而提高，隨著設(shè)計(jì)和工藝的成熟，成本還在不斷降低。二、衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)組成衛(wèi)星電視廣播系統(tǒng)主要由四部分組成：上行發(fā)射站、星載轉(zhuǎn)發(fā)器、測(cè)控站、地球接收站。上行發(fā)射站把節(jié)目制作中心送來(lái)的信號(hào)（可以是數(shù)字電視信號(hào)、數(shù)字廣播、視頻、音頻、中頻信號(hào)等）加以處理，經(jīng)過(guò)調(diào)制，上變頻和高功率放大，通過(guò)定向天線向衛(wèi)星發(fā)射上行C、Ku波段信號(hào)；同時(shí)也接收由衛(wèi)星下行轉(zhuǎn)發(fā)的微弱的微波信號(hào)，監(jiān)測(cè)衛(wèi)星轉(zhuǎn)播節(jié)目的質(zhì)量。星載轉(zhuǎn)發(fā)器用于接收地面上行站送來(lái)的上行微波信號(hào)（C波段為6GHz，Ku波段為14GHz），并將它放大、變頻、再放大后，發(fā)射到地面服務(wù)區(qū)內(nèi)。因此，星載轉(zhuǎn)發(fā)器實(shí)際上是起一個(gè)空間中繼站的作用，它應(yīng)以最低附加噪聲和失真?zhèn)魉碗娨晱V播信號(hào)。地面接收站接收來(lái)自衛(wèi)星的信號(hào)，經(jīng)過(guò)低噪聲放大，下變頻為中頻信號(hào)、中頻信號(hào)經(jīng)過(guò)調(diào)頻、解調(diào)后得到基帶信號(hào)，分別送到視頻恢復(fù)電路和伴音解調(diào)電路，重新得到正常的視頻信號(hào)和伴音信號(hào)，直接送到電視監(jiān)視器或電視機(jī)，重現(xiàn)彩色圖像和重放伴音，也可以重新調(diào)制到電視頻道上傳送給用戶(hù)。三、廣播電視衛(wèi)星傳輸技術(shù)原理（一）上行發(fā)射站首先，經(jīng)過(guò)視頻處理電路處理后的視頻信號(hào)與經(jīng)過(guò)伴音處理電路處理的伴音信號(hào)相加混合成基帶信號(hào)，然后對(duì)中頻載波進(jìn)行調(diào)制，將輸入的基帶信號(hào)變?yōu)?0MHz的中頻調(diào)諧波。中頻信號(hào)再經(jīng)過(guò)上變頻，變?yōu)橹付ǖ陌l(fā)射頻率后，送到高頻功率放大器進(jìn)行放大，再由發(fā)射天線發(fā)射給衛(wèi)星。上行發(fā)射站可向衛(wèi)星傳送一路或多路信號(hào)，通常采用主瓣波束較窄的大口徑發(fā)射天線發(fā)射，以提高上行站的抗干擾能力。1．視頻信號(hào)處理過(guò)程①預(yù)加重技術(shù)調(diào)制信號(hào)在接收端解調(diào)時(shí)，白噪聲電平隨頻率的升高呈線性增長(zhǎng)，這種變化規(guī)律稱(chēng)為調(diào)制波的三角噪聲特性，它使圖像信號(hào)的高頻成分容易受到噪聲的影響。為了提高圖像信號(hào)高頻端的信噪比，改善三角噪聲特性，減少傳輸信號(hào)的微分增益和微分相位失真，在視頻信道中對(duì)圖像信號(hào)進(jìn)行預(yù)加重處理。所謂預(yù)加重就是在發(fā)送端將圖像信號(hào)先送入預(yù)加重網(wǎng)絡(luò)，由于預(yù)加重網(wǎng)絡(luò)具有高端增益高、低端增益低的特性，使得圖像信號(hào)的高頻成分得到增強(qiáng)。②能量擴(kuò)散技術(shù)在帶有行、場(chǎng)同步信號(hào)的視頻信號(hào)中，大多數(shù)時(shí)間里信號(hào)電平都處于黑白電平上；而中間電平的時(shí)間較短。用這種視頻信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行頻率調(diào)制，就會(huì)造成頻譜能量在兩側(cè)過(guò)于集中，分布不均勻，致使與它共用頻段的某些地面通信受到較大干擾。為了減少這種干擾，在發(fā)射功率受到限制的同時(shí)，也應(yīng)對(duì)信號(hào)頻譜能量加以擴(kuò)散。為此，人為將一個(gè)頻率大約為30Hz的三角波加入基帶信號(hào)中，組成復(fù)合信號(hào)。用此復(fù)合信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)頻，便可使信號(hào)頻譜能量擴(kuò)散，使其均勻分布。2．伴音信號(hào)處理過(guò)程①伴音信號(hào)的模擬傳輸方式模擬傳輸方式首先將伴音信號(hào)中高于視頻信號(hào)的上限頻率的伴音副載波進(jìn)行頻率調(diào)制，然后與經(jīng)過(guò)預(yù)加重和能量擴(kuò)散處理的圖像信號(hào)，按照頻分復(fù)用的方式進(jìn)行相加混合成基帶信號(hào)，再對(duì)中頻載波進(jìn)行調(diào)頻。伴音信號(hào)的模擬傳輸采用FM-FM（兩次調(diào)頻）的傳輸方式。②伴音信號(hào)的數(shù)字傳輸方式數(shù)字傳輸過(guò)程首先將伴音信號(hào)進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換，即將伴音信號(hào)經(jīng)過(guò)取樣、量化、編碼的一系列過(guò)程，將模擬的聲音信號(hào)變?yōu)閿?shù)字碼流，并將多路數(shù)字化后的伴音信號(hào)按時(shí)分復(fù)用方式合成為一路數(shù)字信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)信號(hào)壓縮、前向糾錯(cuò)編碼及加擾碼等一系列處理后，再對(duì)高于圖像最高頻率的伴音副載波進(jìn)行相位調(diào)制。如此得到的伴音調(diào)制信號(hào)再與經(jīng)過(guò)處理的圖像信號(hào)合成為基帶信號(hào)，最后一起對(duì)中頻載波進(jìn)行調(diào)制。（二）星載轉(zhuǎn)發(fā)器在電視廣播衛(wèi)星上有C、Ku波段轉(zhuǎn)發(fā)系統(tǒng)，它接收來(lái)自上行發(fā)射站的信號(hào)，并且向衛(wèi)星電視廣播地面接收站轉(zhuǎn)發(fā)下行信號(hào)，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)安裝在赤道上空的中繼站，其工作原理與地面差轉(zhuǎn)機(jī)類(lèi)似。它由收、發(fā)天線、轉(zhuǎn)發(fā)器和電源組成。轉(zhuǎn)發(fā)器又由高靈敏度的寬帶低噪聲放大器、變頻器、C、Ku波段功率放大器等組成，是決定衛(wèi)星電視廣播質(zhì)量的關(guān)鍵。星載轉(zhuǎn)發(fā)器在電路結(jié)構(gòu)上一般有兩種方式：一是直接變頻式，它將上行的微波頻率經(jīng)過(guò)一次變頻，變?yōu)橄滦形⒉l率。另一種為二次變頻式，它將上行的微波頻率變化為中頻，經(jīng)放大后再變頻為下行頻率。直接變頻式電路簡(jiǎn)單，但由于工作頻率高，因而對(duì)元器件要求高。二次變頻式電路工作于中頻，對(duì)元器件要求不高，容易實(shí)現(xiàn)高增益和AGC控制。（三）地面接收站衛(wèi)星電視接收站由天饋部分、高頻頭、衛(wèi)星接收機(jī)等部分組成。天線接收來(lái)自衛(wèi)星的信號(hào)，通過(guò)高頻頭將微弱的電磁波信號(hào)進(jìn)行低噪聲放大，并將它變換為頻率為950～1450MHz的第一中頻信號(hào)。中頻信號(hào)經(jīng)過(guò)電纜送到衛(wèi)星接收機(jī)進(jìn)行解調(diào)。選臺(tái)器從950～1450MHz的輸入信號(hào)中選出所要接收的某一電視頻道的頻率，并將它變換為固定的第二中頻頻率（通常為479.5MHz），經(jīng)中頻放大和解調(diào)后得到包含視頻和伴音信號(hào)在內(nèi)的復(fù)合基帶信號(hào)。視頻信號(hào)送到視頻恢復(fù)電路先經(jīng)過(guò)去加重處理。所謂的去加重處理，實(shí)際上是讓視頻信號(hào)通過(guò)一個(gè)頻率響應(yīng)特性與預(yù)加重頻響特性相反的無(wú)源二端口網(wǎng)絡(luò)，從而抵消預(yù)加重網(wǎng)絡(luò)對(duì)信號(hào)產(chǎn)生的頻譜畸變，恢復(fù)原本信號(hào)。由于在發(fā)射端對(duì)信號(hào)進(jìn)行了能量擴(kuò)散處理，即在視頻信號(hào)中加入了30Hz的三角波擴(kuò)散信號(hào)。因此必須在接收端進(jìn)行能量去擴(kuò)散處理，去除疊加在視頻信號(hào)上的三角波信號(hào)，恢復(fù)視頻信號(hào)的原來(lái)特性，得到正常的視頻信號(hào)。伴音信號(hào)送到伴音解調(diào)器經(jīng)過(guò)放大、副載波解調(diào)，去加重后得到正常的伴音信號(hào)。四、我國(guó)衛(wèi)星廣播電視現(xiàn)狀與發(fā)展方向我國(guó)衛(wèi)星廣播電視的現(xiàn)狀是：模擬電視與數(shù)字電視節(jié)目并存；C波段衛(wèi)星電視與Ku波段衛(wèi)星電視并存；數(shù)字加密電視與數(shù)字非加密電視并存。今后應(yīng)盡快建立廣播衛(wèi)星頻段的大功率直播衛(wèi)星系統(tǒng)（DBS）。Ku波段DBS的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：1．采用更大功率容量的Ku波段衛(wèi)星開(kāi)展直播衛(wèi)星／直播到戶(hù)（DBS／DTH）業(yè)務(wù)。使廣大用戶(hù)使用0.4m甚至更小口徑的接收天線，即可收到數(shù)十套至上百套豐富多彩的廣播電視節(jié)目。2．試播HDTV。將高清晰度電視節(jié)目通過(guò)直播衛(wèi)星向全國(guó)發(fā)送，在大、中城市和有條件接收的地方，可用小型衛(wèi)星接收天線進(jìn)行高清晰度電視的集體和個(gè)人接收。3．依靠衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行多功能開(kāi)發(fā)利用，并與地面有線網(wǎng)絡(luò)結(jié)合開(kāi)拓多媒體市場(chǎng)，建立綜合信息服務(wù)平臺(tái)，開(kāi)展新聞采集（SNG）和數(shù)據(jù)廣播等業(yè)務(wù)。逐步向用戶(hù)提供視頻點(diǎn)播（VOD）、互聯(lián)網(wǎng)接入、家中銀行、實(shí)時(shí)信息發(fā)布、遠(yuǎn)程診療、遠(yuǎn)距離教學(xué)、電視會(huì)議、電視購(gòu)物等多種服務(wù)。第2節(jié)影響廣播電視衛(wèi)星安全傳輸?shù)闹饕獑?wèn)題及基本應(yīng)對(duì)由上節(jié)介紹可見(jiàn)，廣播電視的衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)是一個(gè)開(kāi)放的無(wú)線遠(yuǎn)程點(diǎn)對(duì)面?zhèn)鬏斈Ｊ?，上行站的工作狀態(tài)、地面到衛(wèi)星的空間環(huán)境狀態(tài)、衛(wèi)星的工作狀態(tài)及地面單收站的工作狀態(tài)均直接影響到廣播電視節(jié)目衛(wèi)星傳輸?shù)男Ч?；其中上行站、上行站到衛(wèi)星的空間環(huán)境及衛(wèi)星的狀態(tài)異常對(duì)廣播電視的節(jié)目傳輸產(chǎn)生的是面的影響，應(yīng)給予更多的重視。1.上行站影響衛(wèi)星傳輸?shù)闹饕蛩丶翱朔k法上行站的異常產(chǎn)生的是一個(gè)面的影響，因此上行站的安全播出是廣播電視衛(wèi)星傳輸?shù)幕颈Ｕ现?。影響上行站安全播出的主要因素有?1)人為失誤包括操作失誤、責(zé)任心不到位，未及時(shí)發(fā)現(xiàn)異態(tài)并采取挽救措施、業(yè)務(wù)不過(guò)硬造成的處理不當(dāng)或處理不及時(shí)、維護(hù)檢修不到位造成的設(shè)備故障。人為失誤是可以杜絕的，辦法是完善的管理制度、全面細(xì)致的故障預(yù)案、令行禁止的工作作風(fēng)和一絲不茍的工作責(zé)任心。尤其是面對(duì)當(dāng)前法輪功的瘋狂干擾，衛(wèi)星傳輸?shù)陌踩コ龉ぷ鞅仨氉鰧?shí)做細(xì)。處理突發(fā)事件的原則是有效抵御干擾，減少影響、縮短停播。圍繞這一原則找出解決問(wèn)題的關(guān)鍵：重在銜接：在處理突發(fā)事件時(shí)，主備設(shè)備之間、主備系統(tǒng)之間、部門(mén)之間的無(wú)縫銜接，是減少影響的關(guān)鍵。銜接程序要科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，銜接手段要完善，銜接責(zé)任要明確，要求要高，管理要嚴(yán)格，考核要精確，對(duì)接才能準(zhǔn)確無(wú)誤，達(dá)到盡可能減少影響，縮短停劣播的目的。重在反應(yīng)：在處理突發(fā)事件時(shí)，反應(yīng)迅速、處理果斷，是避免重大事故的關(guān)鍵。反應(yīng)快是建立在責(zé)任心強(qiáng)的基礎(chǔ)上，值班三心二意往往不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。處理果斷是建立在業(yè)務(wù)功底強(qiáng)的基礎(chǔ)上，業(yè)務(wù)不熟練，技術(shù)不過(guò)硬往往延誤處理時(shí)間。因此，一線值班員的政治素質(zhì)和業(yè)務(wù)素質(zhì)在很大程度上決定了停播時(shí)間和影響大小。重在方法：在處理突發(fā)事件時(shí)，清晰的處理程序，簡(jiǎn)潔的操作步驟，簡(jiǎn)練的口令是爭(zhēng)取時(shí)間的關(guān)鍵。在日常工作中就要按照盡可能減少影響，縮短停播的原則，善于總結(jié)，善于積累，通過(guò)每一次停播事故改進(jìn)維護(hù)流程，制定準(zhǔn)確、簡(jiǎn)明、有效、實(shí)用的應(yīng)急處理預(yù)案和操作卡片，通過(guò)科學(xué)的方法達(dá)到有效抵御干擾，減少影響，縮短停播的目的。(2)設(shè)備故障單機(jī)設(shè)備故障是不可避免的，但可以通過(guò)系統(tǒng)備份策略、快速故障維護(hù)來(lái)避免或縮短因其造成的傳輸中斷或傳輸質(zhì)量下降。上行站作為點(diǎn)對(duì)面的衛(wèi)星傳輸?shù)囊粋€(gè)核心環(huán)節(jié)，為保證傳輸?shù)牟婚g斷和高質(zhì)量，需要有必要的系統(tǒng)在線冗余配置，故障情況下上行設(shè)備的主備切換是及時(shí)恢復(fù)或避免傳輸異常的有效手段。設(shè)備故障的快速恢復(fù)主要靠平時(shí)嚴(yán)格深入的業(yè)務(wù)培訓(xùn)和各種故障演練等措施提高維護(hù)人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)，從而快速恢復(fù)設(shè)備或系統(tǒng)故障達(dá)到目標(biāo)。(3)電磁干擾主要靠電磁檢測(cè)、頻率協(xié)調(diào)以及電磁屏蔽手段解決問(wèn)題。常見(jiàn)的電磁干擾為中波干擾、短波干擾、手機(jī)機(jī)站干擾、雷達(dá)干擾、電焊機(jī)產(chǎn)生的電磁干擾、微波干擾等。中波干擾主要影響地球站的基帶處理系統(tǒng)和電源系統(tǒng)，主要的克服措施是良好的系統(tǒng)或機(jī)房屏蔽及屏蔽接地；短波干擾主要影響高速數(shù)字基帶系統(tǒng)和L波段窄帶傳輸線路，對(duì)于采用L波段ODU的地球站，由于該種設(shè)備一般需要由室內(nèi)單元饋送一個(gè)L波段的本振信號(hào)，單頻本振信號(hào)往往由于受短波干擾而給整個(gè)上行系統(tǒng)引入強(qiáng)大噪聲，嚴(yán)重影響系統(tǒng)信噪比指標(biāo)，比較有效的措施是機(jī)房屏蔽和饋線屏蔽，或采用半鋼(銅皮屏蔽)電纜；雷達(dá)干擾多表現(xiàn)為對(duì)衛(wèi)星C波段下行信號(hào)(4GHz)的干擾，由于此類(lèi)干擾信號(hào)直接由接收天線引入衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)，地球站或衛(wèi)星單收站一般無(wú)法克服，只能通過(guò)國(guó)家無(wú)委的頻率協(xié)調(diào)解決，如果地球站或衛(wèi)星單收站離干擾較遠(yuǎn)且有一定夾角也可通過(guò)適當(dāng)加大接收天線口徑解決；電焊機(jī)工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生高頻電磁弧，較近時(shí)會(huì)對(duì)衛(wèi)星接收L波段的信號(hào)產(chǎn)生干擾，正常傳輸時(shí)一般應(yīng)避免電焊機(jī)在衛(wèi)星接收區(qū)近距離工作；c波段衛(wèi)星信號(hào)很可能受到地面微波信號(hào)的干擾，但現(xiàn)實(shí)中由于國(guó)家無(wú)委一般對(duì)上行站和微波信道有較好的規(guī)劃，所以這種情況較少發(fā)生。(4)必要的值班輔助設(shè)施不完善尤其是對(duì)于擔(dān)負(fù)多衛(wèi)星傳輸任務(wù)的地球站，面對(duì)當(dāng)前嚴(yán)峻的衛(wèi)星播出形式，僅靠傳統(tǒng)的人眼看、人耳聽(tīng)的手段發(fā)現(xiàn)異態(tài)、判斷異態(tài)、處理異態(tài)是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，這些傳統(tǒng)的手段不能保證所有異態(tài)的及時(shí)發(fā)現(xiàn)，不能保證每個(gè)具體處理人員主觀綜合判斷的正確性，不能保證每次處理的最恰當(dāng)性。面對(duì)以上問(wèn)題，一個(gè)有效的辦法就是讓對(duì)監(jiān)視信號(hào)的主觀評(píng)價(jià)客觀化，讓對(duì)一般異態(tài)的經(jīng)驗(yàn)判斷通過(guò)多點(diǎn)檢測(cè)和科學(xué)的綜合判斷方法自動(dòng)化，讓對(duì)設(shè)備或系統(tǒng)的人為手動(dòng)操作自動(dòng)化，盡量減少安全播出對(duì)人的依賴(lài)。2.空間環(huán)境對(duì)衛(wèi)星傳輸?shù)挠绊懠案纳拼胧┬l(wèi)星通信是一個(gè)開(kāi)放的通信系統(tǒng)，因此通信鏈路易受外部條件影響。影響廣播電視衛(wèi)星傳輸?shù)囊蛩睾芏?，如通信信?hào)間的干擾，太空天氣對(duì)衛(wèi)星傳輸空間鏈路的影響等。以下通過(guò)對(duì)幾種常見(jiàn)現(xiàn)象的深入分析，以加強(qiáng)對(duì)衛(wèi)星傳輸安全漏洞的判斷和預(yù)防。(1)天空天氣對(duì)衛(wèi)星傳輸?shù)挠绊懱仗鞖鈱?duì)衛(wèi)星傳輸?shù)挠绊懓ǎ簩?duì)衛(wèi)星的影響、對(duì)信號(hào)傳播環(huán)境的影響和對(duì)地面站的影響，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①由太陽(yáng)放射的高能量粒子可能造成高軌道衛(wèi)星(如同步衛(wèi)星)存儲(chǔ)器發(fā)生混亂、絕緣材料充電及因絕緣材料被擊穿突發(fā)放電造成的元器件損壞；②太陽(yáng)活動(dòng)的加強(qiáng)會(huì)加速低軌道衛(wèi)星的軌道衰落、降低衛(wèi)星壽命；③太陽(yáng)噪聲直接影響衛(wèi)星下行鏈路的信噪比；④信號(hào)穿過(guò)電離層或?qū)α鲗訒r(shí)，會(huì)因被吸收、電離層閃爍、法拉第極化旋轉(zhuǎn)等降級(jí)，即使接收站的輸入信噪比下降。(2)太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)廣播衛(wèi)星的影響廣播衛(wèi)星為同步衛(wèi)星，屬高軌道衛(wèi)星，距離太陽(yáng)最近，受太陽(yáng)輻射的直接影響最大。太陽(yáng)輻射包括電磁輻射和粒子輻射，情形復(fù)雜，其離子化輻射包括低量級(jí)紫外線、x射線及太陽(yáng)風(fēng)，通常情況下對(duì)同步衛(wèi)星不會(huì)造成影響。但在太陽(yáng)風(fēng)暴爆發(fā)期，紫外線及x射線流會(huì)突然增大幾個(gè)量級(jí)，輻射能量也會(huì)增強(qiáng)，同時(shí)還會(huì)伴隨著大量電子和質(zhì)子，少數(shù)情況下有些粒子會(huì)積累很高的能量。這些高能量的太陽(yáng)能粒子往往就成為了衛(wèi)星太空倉(cāng)的殺手。來(lái)自太陽(yáng)的帶電粒子會(huì)在衛(wèi)星表面積累起來(lái)，在一些曲面上，或幾個(gè)特殊的絕緣面之間充電，產(chǎn)生所謂的太空倉(cāng)充電現(xiàn)象。當(dāng)充電電壓足夠大時(shí)，衛(wèi)星上的某些絕緣材料會(huì)被擊穿，產(chǎn)生絕緣層放電，使某些PCB電路、電子器件被損壞。此外，如果在衛(wèi)星倉(cāng)計(jì)算機(jī)存儲(chǔ)單元附近出現(xiàn)高電量的粒子，就有可能改變存儲(chǔ)單元的狀態(tài)，如由0變?yōu)?，這可能會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)控制程序或數(shù)據(jù)出錯(cuò)，觸發(fā)衛(wèi)星倉(cāng)控制電路，產(chǎn)生偽指令。一般情形下，這些偽指令不會(huì)有什么大的影響，但偶爾也會(huì)觸發(fā)使太空倉(cāng)飄離地球等重大事故，幾年前加拿大的Anik衛(wèi)星正是因此丟失的。在國(guó)內(nèi)就曾出現(xiàn)過(guò)由于電離子累積產(chǎn)生了偽指令，導(dǎo)致衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器自保護(hù)關(guān)機(jī)的事例。此外，地球磁層可以控制太空粒子的運(yùn)動(dòng)，因此對(duì)處于其中的衛(wèi)星通常有一定程度的屏蔽和保護(hù)作用。但對(duì)同步衛(wèi)星，當(dāng)太陽(yáng)風(fēng)及太陽(yáng)系內(nèi)的磁場(chǎng)條件足以將地球磁層靠近太陽(yáng)一側(cè)的邊緣壓縮到同步衛(wèi)星軌道時(shí)(在太陽(yáng)大爆發(fā)造成地球電離層磁暴時(shí)很可能發(fā)生)，同步衛(wèi)星一旦處于地球和太陽(yáng)之間，就會(huì)完全暴露在太陽(yáng)粒子輻射的巨大作用力之下。對(duì)于一些較早的靠地球磁場(chǎng)維持正確軌道的衛(wèi)星來(lái)說(shuō)，除了要遭受來(lái)自太陽(yáng)的高能粒子流的危害之外，同時(shí)還會(huì)因此失去它們的軌道參考，這無(wú)疑是危險(xiǎn)的。在太陽(yáng)活動(dòng)峰年，隨著輻射加劇，這種潛在的危險(xiǎn)會(huì)隨之增大。

(3)電離層對(duì)衛(wèi)星傳輸信號(hào)的影響電離層中充滿了電子，相當(dāng)于一個(gè)等離子導(dǎo)體，當(dāng)電磁信號(hào)在其中傳播時(shí)會(huì)產(chǎn)生相互作用。當(dāng)信號(hào)頻率在某個(gè)特定頻率之下時(shí)，會(huì)在電離層處被反射；當(dāng)信號(hào)頻率在這個(gè)特定頻率之上時(shí)，信號(hào)將穿過(guò)電離層，但同時(shí)會(huì)受到電離層的折射，從而改變傳播方向，信號(hào)頻率越高，傳播路徑因電離層折射而彎曲的程度越小。衛(wèi)星通信的信號(hào)傳播方式屬于后者。但電離層并不是一個(gè)均勻的等離子層，其密度隨每日不同時(shí)刻、高度、緯度、季節(jié)及太陽(yáng)活動(dòng)情況而改變，同時(shí)電離層還是一個(gè)色散媒體，并處于地球磁場(chǎng)中。這些特性決定了電磁信號(hào)在電離層中傳播時(shí)必然會(huì)受到各種各樣的影響。對(duì)于衛(wèi)星通信波段的信號(hào)而言，電離層的影響主要表現(xiàn)為折射、散射、閃爍及法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)。雷達(dá)跟蹤目標(biāo)對(duì)電離層折射非常敏感，但如果電離層相對(duì)均勻，折射對(duì)于衛(wèi)星通信卻影響不大。電離層色散效應(yīng)會(huì)引起信號(hào)延時(shí)，對(duì)寬帶通信還會(huì)產(chǎn)生差分延時(shí)，這對(duì)于寬帶的衛(wèi)星電視信號(hào)影響相對(duì)較大。以上效應(yīng)正常情形下，對(duì)衛(wèi)星通信不產(chǎn)生明顯影響，但在劇烈太陽(yáng)活動(dòng)中，紫外線和x射線倍增，使電離層離子化程度加劇，不均勻性增強(qiáng)，地球磁場(chǎng)也因此有所改變，所以也需加以注意。衛(wèi)星通信信號(hào)穿過(guò)電離層時(shí)，信號(hào)極化同時(shí)會(huì)受到偏轉(zhuǎn)，即發(fā)生法拉第極化旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，對(duì)接收系統(tǒng)而言，這不僅減小了正極化接收信號(hào)的強(qiáng)度，同時(shí)增大了反極化干擾。對(duì)于一個(gè)極化隔離度在35dB以上的接收系統(tǒng)，如果法拉第效應(yīng)將下行信號(hào)極化旋轉(zhuǎn)5度，則極化隔離度會(huì)降到約20dB。法拉第極化旋轉(zhuǎn)量正比于磁場(chǎng)強(qiáng)度和電離層總離子數(shù)，反比于信號(hào)頻率的平方根，因此對(duì)低頻信號(hào)影響相對(duì)較大，對(duì)低仰角傳播的信號(hào)由于傳播路徑長(zhǎng)，影響相對(duì)較大。在劇烈太陽(yáng)活動(dòng)中，VHF波段信號(hào)的極化可被旋轉(zhuǎn)多周，而C波段(4GHz)信號(hào)的極化旋轉(zhuǎn)最多在幾度之內(nèi)。圖2—3—5示意了在劇烈太陽(yáng)活動(dòng)中電離層中總電子數(shù)在一天之內(nèi)的典型的變化情況及一個(gè)C波段衛(wèi)星電視下行信號(hào)的相應(yīng)的法拉第旋轉(zhuǎn)情況和接收反極化信號(hào)的情況。由于電離層不均勻，信號(hào)在電離層中傳播時(shí)，其強(qiáng)度會(huì)隨電離層密度的不規(guī)則變化產(chǎn)生快速波動(dòng)，即形成所謂的電離層閃爍現(xiàn)象。電離層閃爍會(huì)給通信信號(hào)疊加一個(gè)低頻分量的噪聲，越靠近兩極，電離層的不規(guī)則變化越強(qiáng)。在兩極，電離層閃爍隨時(shí)出現(xiàn)，但夜間更強(qiáng)一些；.在靠近赤道區(qū)域，電離層閃爍一般在晚間出現(xiàn)在午夜時(shí)消失，很少數(shù)情況下才會(huì)持續(xù)到清晨。當(dāng)太陽(yáng)紫外線、X射線增多時(shí)，離子化加強(qiáng)，電離層增厚，則電離層閃爍現(xiàn)象加劇，有時(shí)造成信號(hào)嚴(yán)重衰減。因此電離層閃爍強(qiáng)度也隨著太陽(yáng)活動(dòng)變化。此外，由于太陽(yáng)表面輻射不均勻，因此電離層閃圖2—3—5電離層電子數(shù)及法拉第效應(yīng)24小時(shí)變化規(guī)律爍強(qiáng)度一般又隨著太陽(yáng)的旋轉(zhuǎn)，以27天為一個(gè)周期變化。電離層閃爍對(duì)信號(hào)的強(qiáng)度和相位均會(huì)產(chǎn)生影響。事實(shí)上，信號(hào)強(qiáng)度的波動(dòng)并不是由于電離層的不規(guī)則吸收引起的，而是由于信號(hào)不同成分的相位變化不同，從而使合成信號(hào)的強(qiáng)度產(chǎn)生波動(dòng)引起的。同步衛(wèi)星通信主要考慮地磁赤道附近區(qū)域(地磁赤道南北20度范圍內(nèi))的閃爍，同步衛(wèi)星通信信號(hào)在地磁緯度15～20度區(qū)域內(nèi)穿過(guò)電離層時(shí)，電離層閃爍現(xiàn)象最強(qiáng)。地磁赤道與地理赤道稍有差異，如圖2—3—6所示。從1995年我國(guó)廣播電視衛(wèi)星傳輸?shù)臄?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)也可以看出，北方地區(qū)受電離層閃爍影響不明顯，但南方地區(qū)的廣播電視衛(wèi)星傳輸卻受到相對(duì)較明顯的影響。圖2—3—6地磁赤道示意圖此外，通信頻率越低，電離層閃爍現(xiàn)象越嚴(yán)重。軍用vⅢ’波段影響最重，L波段次之，只有最強(qiáng)的閃爍(發(fā)生在劇烈太陽(yáng)活動(dòng)中)才會(huì)對(duì)C波段及其以上波段造成影響。(4)對(duì)流層對(duì)衛(wèi)星信號(hào)傳播的影響對(duì)流層對(duì)衛(wèi)星通信鏈路的影響主要表現(xiàn)為吸收衰減，對(duì)流層中的水蒸氣對(duì)2GHz以上的信號(hào)損傷較大，且隨頻率增加而影響加劇。Ku波段(10～20GHz)除了對(duì)水蒸氣吸收敏感外，對(duì)對(duì)流層中的塵埃也較為敏感。頻率在20GHz以上的信號(hào)除了以上因素外，還會(huì)出現(xiàn)諧振吸收，如某些頻率的信號(hào)會(huì)同空氣中的氧分子產(chǎn)生諧振，其能量會(huì)因此被吸收。對(duì)流層對(duì)衛(wèi)星傳輸最常見(jiàn)和最重要的影響是雨雪衰，以下對(duì)此做詳細(xì)分析介紹。①雨衰成因及一般規(guī)律當(dāng)電磁信號(hào)穿過(guò)對(duì)流層時(shí)，其能量會(huì)因雨、雪、云、霧的吸收或散射而受到衰耗，衰耗的程度因信號(hào)頻率、雨雪的大小及信號(hào)穿過(guò)雨雪區(qū)的路程長(zhǎng)短而不同。圖2—3—7給出了衰耗量與信號(hào)頻率及雨、云、霧量的一般關(guān)系。(圖)頻率(GHz)實(shí)線…雨引起的衰減A：0.25mm／h(細(xì)雨)B：lmm／h(小雨)C：4mm／h(中雨)D：16mm／h(大雨)E：100mm／h(暴雨)虛線…一云霧引起的衰減F：0.032g／m。(可見(jiàn)度約600m)G：0.32g／m。(可見(jiàn)度約120m)H：2.3g／m。(可見(jiàn)度約600m)圖2—3—7雨衰與信號(hào)頻率及雨、云、霧量的一般關(guān)系因降雨對(duì)衛(wèi)星傳輸信號(hào)造成的衰減隨頻率的升高而迅速增大，隨雨量的增大而增大，隨傳播路程的增長(zhǎng)而增大。一般來(lái)說(shuō)，大雨以下的雨量，對(duì)于C波段的衛(wèi)星信號(hào)，不會(huì)產(chǎn)生明顯的影響。大雨(16mm／h)時(shí)，C波段上行鏈路的單位雨衰量約為0.08dB／km，下行鏈路的單位雨衰量約0.02dB／km，雨區(qū)的高度一般不超過(guò)10公里，因此對(duì)一個(gè)仰角為40度的地面站，其衛(wèi)星上行信號(hào)的最大衰耗不超過(guò)1.2dB，衛(wèi)星下行信號(hào)的衰耗約0.3dB；暴雨時(shí)，C波段上行鏈路的單位雨衰量小于0.5dB／km，下行鏈路的單位雨衰量約0.1dB／km，但雨區(qū)的高度一般小于2公里，地面站仰角為40度時(shí)，衛(wèi)星上行信號(hào)的最大衰耗不超過(guò)1.5dB，衛(wèi)星下行信號(hào)的衰耗約0.3dB。這種情況下的雨衰影響可以忽略，但遇有大暴雨或暴雨時(shí)雨區(qū)的高度又超過(guò)2km的情況，雨衰對(duì)于C波段信號(hào)的衰耗也會(huì)相當(dāng)嚴(yán)重。事實(shí)上，根據(jù)我們從北京市氣象局檔案館得到的資料，在北京盛夏，暴雨時(shí)的雨區(qū)高度可達(dá)8km以上，此時(shí)C波段40度仰角的上行信號(hào)的雨衰在6dB以上。北京沙河2001年的一場(chǎng)大暴雨曾對(duì)c波段的上行鏈路產(chǎn)生了至少13dB的衰耗。Ku、Ka波段的衛(wèi)星信號(hào)，波長(zhǎng)短，因雨、雪、云、霧引起的衰耗明顯大于C波段。同樣仰角和雨區(qū)高度，大雨時(shí)，Ku波段上、下行鏈路的衰耗可分別達(dá)到11dB、7.5dB以上；暴雨時(shí)，上、下行鏈路的衰耗分別超過(guò)16dB、10dB。北京地區(qū)，暴雨時(shí)Ku波段上行信號(hào)的衰耗經(jīng)常在20dB以上。事實(shí)上，降雨不僅會(huì)衰減電磁波，還會(huì)產(chǎn)生去極化作用?？諝庾枇?huì)使雨滴變成略微扁平的形狀，雨滴越大，變形越明顯。極化面取向沿著雨滴長(zhǎng)軸方向的電磁波因雨滴引起的衰減和相位移最大，而極化面取向沿著短軸方向的電磁波因雨滴引起的衰減和相位移最小，這種在兩個(gè)軸向上的衰減和相位移之差，會(huì)降低正交極化復(fù)用信號(hào)的極化隔離度，導(dǎo)致干擾增加。云霧引起的衰耗比降雨衰耗小得多，近十年來(lái)，在北京地區(qū)，雨云對(duì)c波段的衛(wèi)星信號(hào)尚未造成可見(jiàn)影響，對(duì)Ku波段信號(hào)造成的衰耗不超過(guò)6.5dB，但對(duì)小口徑接收站來(lái)說(shuō)，這已經(jīng)超過(guò)或界于其接收備余量了。②減小雨衰影響的有效措施衛(wèi)星傳輸?shù)穆窂胶吞攸c(diǎn)決定了可以和需要進(jìn)行雨衰補(bǔ)償?shù)娜齻€(gè)環(huán)節(jié)，一是在上行站補(bǔ)償上行鏈路的雨衰損耗，二是通過(guò)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器補(bǔ)償部分上行鏈路的雨衰，三是在下行站留出足夠的雨衰備余量克服因雨衰造成的損失。a.上行站的雨衰補(bǔ)償措施上行鏈路的雨衰補(bǔ)償是通過(guò)在一定范圍內(nèi)線性增大上行站的上行EIRP，從而使降雨期間到達(dá)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的上行信號(hào)的飽和通量密度相對(duì)穩(wěn)定，在一定天氣條件下不受降雨的影響。(a)C波段的雨衰補(bǔ)償從以上對(duì)c波段雨衰的理論和實(shí)際分析中可見(jiàn)，非大暴雨等特殊氣象條件，C波段的衛(wèi)星傳輸受雨衰影響不明顯，因此在其相應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和配置中，一般不需考慮雨衰的問(wèn)題即可滿足99.99%的可用度。但對(duì)于大暴雨頻繁的地區(qū)或?qū)ι闲锌捎枚扔懈咭蟮那闆r，c波段衛(wèi)星上行站在交調(diào)保護(hù)回退之后，需至少具備4～6dB提高上行功率的能力。在暴雨對(duì)C波段上行站接收信標(biāo)信號(hào)造成2dB損耗后，上行站可以以接收信標(biāo)信號(hào)的損耗量為參考，人工及時(shí)調(diào)整上行功率，在一定范圍內(nèi)補(bǔ)償C波段傳輸?shù)纳闲杏晁?。從北京地區(qū)近七年的氣象條件看，C波段的衛(wèi)星傳輸有3次受到較明顯的雨衰影響，最長(zhǎng)一次持續(xù)時(shí)問(wèn)在15分鐘以上，將上行功率及時(shí)提高2～5dB即可有效地減小c波段衛(wèi)星傳輸?shù)挠晁ビ绊憽?b)根據(jù)接收信標(biāo)信號(hào)的電平補(bǔ)償上行雨衰的UPC由于Ku以上波段的衛(wèi)星傳輸受雨衰影響明顯，因此在其系統(tǒng)配置中，必須考慮雨衰的影響。由于射頻器件的成本原因，目前在Ku波段的上行站基本上都采用中頻補(bǔ)償?shù)姆绞絹?lái)補(bǔ)償上行鏈路的雨衰，即通過(guò)上行功率控制單元(UPC)，根據(jù)降雨對(duì)信號(hào)的衰減量，相應(yīng)提高中頻信號(hào)電平，從而增大功放輸出功率，補(bǔ)償上行鏈路因雨衰產(chǎn)生的衰耗。上行鏈路中頻補(bǔ)償?shù)囊罁?jù)一般為衛(wèi)星上行鏈路的大氣噪聲或衛(wèi)星下行接收信號(hào)的強(qiáng)度的變化，如信標(biāo)信號(hào)。圖2—3—8為一個(gè)根據(jù)接收信標(biāo)信號(hào)的強(qiáng)度控制上行功率的Ku波段上行系統(tǒng)。(圖自己畫(huà))圖2—3—8信標(biāo)參考型上行功率控制補(bǔ)償系統(tǒng)這是一種較為簡(jiǎn)單的上行雨衰補(bǔ)償方式，雨雪霧等天氣對(duì)于接收信標(biāo)信號(hào)強(qiáng)度的影響較為接近地反映了上行鏈路的衰減量，以受到衰耗后的信標(biāo)電壓與晴天時(shí)的基準(zhǔn)信標(biāo)電壓差控制中頻增益量，簡(jiǎn)單準(zhǔn)確。c)通過(guò)測(cè)算天線的噪聲溫度補(bǔ)償上行雨衰的UPC圖2—3—9為一個(gè)典型的以某天線的噪聲溫度的變化量來(lái)反映上行空間鏈路的衰耗，并以此為依據(jù)控制上行功率的衛(wèi)星上行系統(tǒng)。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是利用一套獨(dú)立的接收和控制系統(tǒng)完成上行功率的控制，無(wú)需任何信標(biāo)或由地面轉(zhuǎn)發(fā)的信號(hào)做功率控制參考。即用一個(gè)射電測(cè)量計(jì)代替了一個(gè)小型偏饋接收天線的LNB，該射電測(cè)量計(jì)根據(jù)采集到的衛(wèi)星上行通路上13.45GHz頻點(diǎn)上的射電信號(hào)的強(qiáng)度，得到天線的噪聲溫度，并與晴天時(shí)測(cè)得的天線噪聲溫度相比較，換算出相應(yīng)的上行波段的雨衰及增益補(bǔ)償量，補(bǔ)償.107(圖自己畫(huà))圖2—3—9噪聲溫度參考型上行功率控制補(bǔ)償系統(tǒng)上行功率。與信標(biāo)系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)是上行補(bǔ)償更為準(zhǔn)確(測(cè)算波段更接近)、更為可靠(不受上行天線故障、信標(biāo)接收單元故障、LNA／LNB增益一溫度穩(wěn)定性的影響)，且不需人工識(shí)別日凌(系統(tǒng)根據(jù)衛(wèi)星的經(jīng)度、上行站的地理位置、上行站UPC的工作時(shí)間可以計(jì)算出地球站上行波束和太陽(yáng)的夾角，當(dāng)該夾角小于某一安全設(shè)定值時(shí)，該UPC系統(tǒng)認(rèn)為上行站進(jìn)人日凌期，對(duì)此期間的天線噪聲溫度的升高，不進(jìn)行增益補(bǔ)償)。缺點(diǎn)是費(fèi)用稍高，對(duì)UPC接收天線的意外遮擋會(huì)被誤認(rèn)為雨衰，造成上行功率誤差增大，對(duì)雪衰的補(bǔ)償不很準(zhǔn)確。(d)雨衰對(duì)Ku波段上行站設(shè)備配置的基本要求雨衰補(bǔ)償能力是評(píng)價(jià)一個(gè)Ku波段上行站的重要指標(biāo)之一，主要表現(xiàn)在補(bǔ)償范圍和補(bǔ)償線性?xún)蓚€(gè)方面。表2—3一l為1996年8月11日，亞洲2號(hào)Ku波段某中央節(jié)目的一組上行參數(shù)。表2—3—1注：表中的UPC增益為其測(cè)算增益，實(shí)際增益補(bǔ)償能力最大為12.75dB。表中數(shù)據(jù)表明，由于當(dāng)時(shí)系統(tǒng)的非線性，在中頻增益超過(guò)10dB時(shí)高功放的輸出功率即出現(xiàn)了壓縮，系統(tǒng)的最大增益補(bǔ)償范圍為10.3dB。經(jīng)測(cè)試，上變頻器的輸入輸出動(dòng)態(tài)范圍不夠是造成以上雨衰補(bǔ)償范圍減小的直接原因。因此，一個(gè)Ku波段的衛(wèi)星上行站應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀髼l件確定，滿足99.9%的上行可用度時(shí)，上行站應(yīng)具備的最小上行補(bǔ)償范圍，選用的UPC的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償范圍不僅應(yīng)該滿足這一條件，同時(shí)，應(yīng)在此范圍內(nèi)具備良好的增益線性，系統(tǒng)后級(jí)的上變頻器、高功率放大器應(yīng)保證在此范圍內(nèi)具備良好的輸入輸出線性，且當(dāng)UPC最大增益時(shí)，高功放的輸出功率不會(huì)超過(guò)其交調(diào)保護(hù)回退工作點(diǎn)。b.通過(guò)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器補(bǔ)償上行鏈路的雨衰目前在國(guó)際上，較先進(jìn)的Ku波段的直播衛(wèi)星或Ka波段的通信衛(wèi)星對(duì)上行鏈路的雨衰也具有一定的補(bǔ)償能力。這種通信系統(tǒng)中，對(duì)上行鏈路的雨衰補(bǔ)償一部分由上行站實(shí)現(xiàn)，一部分由衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器實(shí)現(xiàn)，當(dāng)雨衰超過(guò)上行站的補(bǔ)償能力時(shí)，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器會(huì)根據(jù)接收信號(hào)的功率通量密度及時(shí)增大輸入增益，進(jìn)一步補(bǔ)償雨衰。利用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的雨衰補(bǔ)償能力，可以大大提高上行鏈路的雨衰補(bǔ)償范圍，這大大提高了Ka波段衛(wèi)星通信的可用度。在美國(guó)，Ku波段的直播衛(wèi)星也很多采用了這項(xiàng)技術(shù)，這降低了對(duì)上行站雨衰補(bǔ)償能力的要求，從而大大減小了上行站的成本。但這種技術(shù)的使用是有條件的，即要求對(duì)同一個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的上行要集中在一個(gè)上行站或轉(zhuǎn)發(fā)器采用.MCPC工作方式。c.下行站減小雨衰影響的辦法接收站對(duì)于雨衰的克服是通過(guò)在接收系統(tǒng)建立時(shí)留有一定的雨衰備余量，以克服其范圍內(nèi)的雨衰影響。另一方面，接收站要獲得較高的接收可用度，還需留有一定的系統(tǒng)儲(chǔ)備量，即接收站只考慮環(huán)境溫度、設(shè)備穩(wěn)定性等因素時(shí)接收系統(tǒng)需留有的常規(guī)C／T門(mén)限儲(chǔ)備量，一般最大取2.5dB。工程中綜合考慮，C波段廣播電視接收站，降雨余量和門(mén)限儲(chǔ)備之和一般取3dB～6dB，Ku波段一般取5dB～12dB，具體數(shù)值需據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件(雨季長(zhǎng)短，雨量大小等)及對(duì)接收系統(tǒng)的不同可用度的要求而定，廣播電視中轉(zhuǎn)站需配備更大的儲(chǔ)備量。接收信號(hào)的C/T值、接收門(mén)限、INB參數(shù)一定時(shí)，接收天線的口徑隨接收儲(chǔ)備量的增大而增大。實(shí)際應(yīng)用，不應(yīng)以吞食Ku波段的雨衰備余量為代價(jià)，一味減小Ku波段接收天線的口徑。d.VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)的雨衰補(bǔ)償為了減小上行功率波動(dòng)、天線增益變化、跟蹤誤差、空間氣候條件等因素對(duì)’VSArl’衛(wèi)星通信系統(tǒng)的影響，VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)一般配有全鏈路的自動(dòng)功率控制系統(tǒng)(APC)。這種自動(dòng)控制系統(tǒng)以VSAT系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理功能為基礎(chǔ)，主站的網(wǎng)管系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)地檢測(cè)各個(gè)遠(yuǎn)端小站解調(diào)器的輸入電平值，并將該電平值與基準(zhǔn)電平，即正常氣候條件下上下行線路及收發(fā)信設(shè)備在額定工作狀態(tài)時(shí)的接收電平值(各個(gè)VSAT小站的基準(zhǔn)電平已存人主站的數(shù)據(jù)庫(kù))進(jìn)行比較，網(wǎng)管系統(tǒng)利用比較誤差電壓控制壓控衰減器的衰減量，最終達(dá)到根據(jù)鏈路衰耗增大或減小輸出功率的目的。這樣，無(wú)論是上行鏈路還是下行鏈路有雨衰，或通信設(shè)備增益不穩(wěn)等，該APC系統(tǒng)都能使各接收站的接收功率保持基本穩(wěn)定。③雪衰成因及一般規(guī)律傳統(tǒng)對(duì)于因雪衰引起的衰耗量都是以降雪量來(lái)衡量的，類(lèi)似于雨衰的定義，這是不準(zhǔn)確的。根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，除非是暴雪，一般情況下，降雪對(duì)Ku及其以下波段的衛(wèi)星信號(hào)不會(huì)產(chǎn)生明顯的衰耗。但化雪過(guò)程，對(duì)于C及Ku波段的衛(wèi)星傳輸來(lái)說(shuō)，影響都是非常顯著的?，F(xiàn)代賦形衛(wèi)星通信天線的口面場(chǎng)分布函數(shù)是對(duì)天線高增益和低旁瓣特性、低天線噪聲溫度折衷的結(jié)果，口面場(chǎng)分布函數(shù)的幅度和相位越均勻，天線的增益越高?；┻^(guò)程中，天線饋源及主反射面凹凸不平的積雪對(duì)電磁波產(chǎn)生了強(qiáng)弱不同的散射和吸收，其作用就相當(dāng)于嚴(yán)重地破壞了衛(wèi)星天線口面場(chǎng)分布函數(shù)的均勻性，大大降低了天線增益，同時(shí)也增大了天線的噪聲溫度，上行鏈路的EIRP值或接收系統(tǒng)的G／T值均會(huì)因此而大大減小，影響衛(wèi)星信號(hào)的傳輸質(zhì)量。根據(jù)我們對(duì)一面口徑為13米的Ku波段格利高里天線的測(cè)試，5mm左右的積雪在化雪時(shí)天線G／T值可下降6dB，1cm以上的積雪化雪時(shí)天線G／T值至少下降10dB?；?duì)于天線增益和噪聲的影響程度因天線口面的大小、饋源口的大小天線主反射面的形狀及通信頻帶的不同而略有不同。由于自然化雪一般持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)天線增益影響顯著，因此，無(wú)論是上行站還是下行站，均必須對(duì)此采取積極的預(yù)防和克月艮措施。④減小雪衰影響的有效措施通過(guò)以上對(duì)雪衰的成因及其危害程度的分析可知，雪衰的影響主要表現(xiàn)在化雪過(guò)程中，而且對(duì)于衛(wèi)星傳輸危害較大，北方地區(qū)必須采取有效措施克服雪衰影響。對(duì)于接收小站，只要在化雪前及時(shí)清掃天線饋源及主發(fā)射面上的積雪，即可有效避免雪衰的影響。對(duì)于上行站，克服雪衰分兩個(gè)方面：一是饋源除雪，二是主反射面除雪。饋源除雪，目前普遍采用向饋源口吹熱風(fēng)及時(shí)化雪的辦法克服雪衰影響。這種方式簡(jiǎn)單易行，價(jià)格便宜，國(guó)內(nèi)外大部分廠家都具備這一能力。主反射面除雪，可以通過(guò)在反射面背面安裝加熱金屬絲、加熱氣囊的方式實(shí)現(xiàn)，但這種方式成本太高，國(guó)內(nèi)極少采用。經(jīng)過(guò)實(shí)踐，目前最簡(jiǎn)單有效且有成功應(yīng)用的辦法有兩個(gè)：一是在下雪的過(guò)程中用大功率風(fēng)機(jī)通過(guò)喇叭型風(fēng)口實(shí)時(shí)吹走雪花阻止其落在天線反射面上，二是化雪前或剛剛開(kāi)始化雪時(shí)用高壓水龍沖去反射面上的積雪。用大功率風(fēng)機(jī)吹雪非常適用于中小口徑天線，國(guó)內(nèi)目前也有12米天線的成功應(yīng)用，這種方法可基本克服一般雪衰的影響。用高壓水龍沖雪，整個(gè)過(guò)程只需幾分鐘，雪塊劃落速度很快，對(duì)天線增益和噪聲溫度不會(huì)產(chǎn)生致命影響。在北京地區(qū)，用高壓水龍沖洗Ku波段7.6m、13m，C波段12m天線上8cm以下厚度的積雪時(shí)，天線增益的最大損耗不超過(guò)7dB，在沖洗天線的過(guò)程中可以人工手動(dòng)及時(shí)調(diào)整和恢復(fù)上行功率，一般情況下不僅可以避免雪衰造成的傳輸劣化，而且不會(huì)對(duì)衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器造成威脅。即便是在化雪之前因沖雪而在天線表面結(jié)了一層薄冰，對(duì)天線性能的影響也遠(yuǎn)小于化雪的影響。我們做過(guò)實(shí)驗(yàn)，Ku波段2.4m天線因沖雪后天線表面結(jié)冰(約2mm厚)，天線增益僅減小了不足ldB。(5)地球公轉(zhuǎn)對(duì)衛(wèi)星傳輸?shù)孛嬲镜挠绊懙孛嬲镜淖饔檬窍蛐l(wèi)星發(fā)射或接收來(lái)自衛(wèi)星的電磁波信號(hào)，太陽(yáng)活動(dòng)對(duì)衛(wèi)星上行沒(méi)有影響，但對(duì)衛(wèi)星接收卻影響顯著，即日凌干擾。每年春分和秋分前后，在靜止衛(wèi)星星下點(diǎn)進(jìn)入當(dāng)?shù)刂形缜昂蟮囊欢螘r(shí)間里，衛(wèi)星處于太陽(yáng)和地球站之間，這時(shí)地球站或地面單收站天線在對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星的同時(shí)也會(huì)對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)，地面站在接收衛(wèi)星下行信號(hào)的同時(shí)，也會(huì)接收到強(qiáng)大的太陽(yáng)噪聲，從而使接收信噪比大大下降，嚴(yán)重時(shí)甚至使信號(hào)完全被太陽(yáng)噪聲淹沒(méi)，此即為日凌現(xiàn)象。對(duì)同步衛(wèi)星，日凌現(xiàn)象每年在春分和秋分時(shí)期的連續(xù)數(shù)天內(nèi)發(fā)生兩次，每次持續(xù)的天數(shù)和每天造成傳輸中斷的時(shí)間因太陽(yáng)活動(dòng)程度、地面站天線直徑和工作頻率的不同而呈現(xiàn)出較大差異。根據(jù)太陽(yáng)直射點(diǎn)在地球南北回歸線之間的移動(dòng)規(guī)律，日凌在每年中發(fā)生的時(shí)間因地面站的緯度不同而異。春分期間，地面站越靠北發(fā)生日凌的時(shí)間越早；秋分期間，地面站越靠南發(fā)生日凌的時(shí)間越早。根據(jù)地球的自轉(zhuǎn)方向，日凌現(xiàn)象每天出現(xiàn)的具體時(shí)間由地面站和衛(wèi)星的相對(duì)位置而定，衛(wèi)星如果在地面站的西邊，該地面站的日凌在下午發(fā)生；衛(wèi)星如果在地面站的東邊，則該地面站的日凌出現(xiàn)在上午。日凌每天持續(xù)的時(shí)間長(zhǎng)短由地面站接收天線的波束寬度決定，天線波束寬度越寬，日凌每次持續(xù)時(shí)間越長(zhǎng)。太陽(yáng)噪聲是一個(gè)寬帶噪聲，輻射強(qiáng)度隨頻率升高而增大，因此日凌對(duì)接收信噪比的影響程度取決于太陽(yáng)噪聲的大小、工作頻率及信號(hào)頻帶寬度。太陽(yáng)活動(dòng)高峰期日