变频器抗干扰措施【卫星地球站发射系统抗干扰措施探讨】

　　摘要 回顾卫星通信干扰技术的发展，卫星通信系统上行干扰主要是遭受的电磁干扰威胁，包括地基干扰（含固定式和移动式）和干扰卫星的干扰，卫星地球站发射系统必须采取有效的抗干扰措，以增强其电子生存能力。
　　关键词 卫星；发射系统；上行干扰
　　中图分类号V55 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2011）34-0176-01
　　1 干扰类型及干扰判断分析
　　对于卫星通信的故意干扰通常采取干扰卫星通信上行通路的方式，因为这种方式针对 民用卫星通信频率公开、抗干扰防护措施少的特点，并且干扰设备较简单，所以较易实现。笔者经过多年的实践和总结，结合实际工作情况具体分析，应用以下这些手段识别与判断干扰。
　　1）干扰现象分析
　　（1）自然现象干扰（如日陵干扰、雨衰等）仅会造成误码率上升到完全误码。从接收机端观察到图像有马赛克、静帧、黑场、伴音断断续续，直至图像伴音完全中断（无码流输出）。这种情况，下行信号频谱上可见到载波幅度明显降低；（2）人为干扰为单载波或窄带干扰的情况下，信道误码率上升，严重时完全误码。从接收机端观察到的现象与自然干扰类似，下行频谱上可见到单载波（或窄带）尖峰；（3）人为干扰为同参数调制波干扰情况下，对于信号为MCPC(多路单载波)的卫星转发器已工作在饱和或自动增益控制的状态下，下行信号的功率基本不变，下行频谱没有明显变化。而对于信号为SCPC（单路单载波）的卫星转发器，由于未工作在饱和点，信道功率应有明显上升。
　　在典型的干扰信号逐渐增强的过程中，可能会有如下的情况：根据雷电产生机理分析，可分为3类情况：（1）当干扰较弱的时候（信道误码率上升，但通过纠错完全纠正，码流正常，图像正常，下行频谱没有明显变化）；（2）当干扰较严重的时候（信道误码率高，不能完全纠错，码流产生错误，图像将出现马赛克、静帧、黑场等情况，信号下行频谱幅度上升）；（3）干扰十分严重的情况下（干扰信号与正常信号强度基本同样量级，信道误码率很高。信道失锁，造成QPSK完全失调，此时将没有码流输出，也没有图像，信号下行频谱幅度明显上升）；（4）干扰功率进一步加大，只从信号强度来看，正常信号反而成了干扰信号的干扰源（QPSK能够解调，有码流输出，有图像输出，但是此时输出的码流是干扰信号的码流，图像显示是干扰信号的图像，码流可能有误码，图像可能有马赛克等，此时转发器可能已经饱和，下行频谱幅度没有明显变化或被压缩 ）；（5）干扰功率强大，高于正常信号6dB以上。图像显示就完全是干扰信号的图像，且图像质量良好。（误码率相对前一个阶段下降，码流输出无错误。此时转发器可能已经饱和或过饱和。下行频谱幅度没有明显变化或被压缩）。
　　 2）干扰判断参数分析如下
　　（1）误码率：无论何种干扰都能够通过误码率升高发现。
　　频谱：单载波及窄带干扰的情况下，频谱上能够见到尖峰，同参数信号干扰时，频谱有时不能见到明显异常（与转发器工作状态有关）。但频谱对干扰发生后确认干扰类型等信息很有帮助 。
　　（2）码流：以典型的SCPC转发器受到同参数调制波干扰为例。对阶段4、5的情况。单靠误码率及频谱不能保证准确，故判断为人为干扰。对于这种干扰我们通过码流层的内容比对可以准确确认干扰情况。
　　因此得出以下总结：误码率对信号的微小变化就会非常敏感。故因根据实际接收系统的 情况，设定合理的界限以便可以精确地判断出受到干扰的情况，为报警提供预警与初步判断。根据我站接收情况，没有攻击信号时BER1在10-4量级BER2低于10-8 量级。经反复实验论证， 目前我站报警门限设为：BER1大于10-16，BER2高于10-36，这就能在图像质量严重降低前BER1发出预警，图像有轻微降低时BER2同时报警。判断干扰存在和消失情况非常准确。一般BER的变化将早于接收机图像变化。频谱能直观地反映信道的功率变化情况及各载波间的相对电平，频谱的形状特征。在受到各种不同的干扰，多数情况下频谱都有清晰的变化。通常当误码率上升，同时信道功率降低（频谱幅度降低），一般可认为自然干扰（如雨衰等）；误码率上升与信道功率不变或上升同时且频谱幅度无明显变化或上升，则可认为疑似人为干扰。发现干扰后，我们必须立即准确确定干扰类型，然后立即采取预先制定应对措施。
　　2 卫星地球站抗干扰措施
　　通过对曾经发生的多起干扰事件的分析，可以看出对非军事卫星地球站的故意干扰通 常采取干扰卫星通信上行链路的方式，因为这种方式针对卫星通信频率公开、抗干扰防护措施少的特点，并且干扰设备较简单，所以较易实现。虽然军事卫星通信抗干扰手段可以很好地解决对通信上行链路的干扰问题，但由于民用卫星通信受成本效益的限制，不可能完全采用军事技术 ，因而在国际上还没有特别好的解决办法。目前对抗上行链路干扰，主要是在卫星天线上做调整，通常采取空间隔断抗干扰的手段，常用的方法有2个：
　　1）多波束天线采用多波束天线，当某一波束受到干扰时就关闭该波束，而其他波束则不受影响，此方法这既阻止干扰，也不影响卫星接收地面信号。这一方法简单实现容易，但就是在多束同时干扰的情况就显得离不从心了。为此在需要应对多束同时干扰多采用方法二；
　　2）自适应调零天线系统利用方向图的变化，自适应地调整波束的零点位置 ，使之对准干扰源方向并降低副瓣波束电平来抑制干扰。贵州省广播电影电视局七五一台采用了一种用AT89C51单片机实现的卫星天线波束跟踪控制器。卫星天线波束跟踪控制系统控制原理。卫星天线波束的调整分为搜索和自动跟踪两个过程。搜索是调整天线俯仰角和方位角使其指向干扰源方向的过程，此时天线波束已基本对准干扰源方向，可以发出信号之后，控制系统进入寻优和自动跟踪状态。自动跟踪与搜索过程不同的是：它以接收到的卫星信号作为调节依据，搜索完毕时系统已接收到卫星信号，但是天线并未准确干扰源，控制器控制天线在一定范围内反复扫描，找到最佳的位置，测出信号的大小并存储，此后用该信号与后续信号比较。当发现接收信号与存储的极值之差， 超过预定范围时，则应控制天线重新寻优，使天线指向最佳对准干扰源方向并降低副瓣波束电平来抑制干扰，这就可最大可能抑制干扰缘的作用，从而达到抗干扰的作用。