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浅析飞机雷达对卫星信号接收的干扰及其解决措施
日期:2013-12-14 23:28:16 阅读:   来源:易斌 高俊 陈嘉

本文以IPTv集成播控平台的信源系统为例,浅析飞机雷达测高微波对卫星信号干扰的原因,对全IP化播出系统的影响及其解决措施。

卫星受信号干扰情况和特征

自2012年以来,IPTV集成播控平台卫星信号一直遭受当地不明信号的干扰,造成卫星接收系统每天少则几次、多则十几次的信号失锁影响。IPTV集成播控平台的监测系统检测到卫星信号受干扰情况的特征如下:

l、干扰现象反应为卫星接收机的短暂失锁。卫星接收机上能够查看到告警日志为,“卫星信号解调失败”、“误码率过高”、“连续计数错误”、“检测不到载波”、“MPEG同步丢失”等信息。全IP化的播出系统,在卫星信号受干扰导致卫星接收机信号失锁时.卫星接收机输出的IP码流会短暂中断。

2、卫星信号干扰每天发生的时间不固定,干扰次数每天多则十几次,少则几次,,且持续时间较短。

3、根据三个月来的纪录统计,卫星信号干扰发现一般集中在8:00~24:00、凌晨0:00—8:0O这段时间内,发生干扰的概率很小(如图1);在节假日,干扰概率比日常高。

干扰定位

在排除了设备、系统参数、链路连接、电源系统等故障后,平台基本确定卫星信号本身及卫星信号的传输链路并非造成卫星信号干扰的因素,造成卫星信号失锁的最可能来自空间干扰,且是一个功率非常大的干扰。

在节假日这段时间中,卫星信号受干扰非常频繁,平台发现每次出现卫星信号受干扰时,都有飞机从卫星天线上方飞过。

通过各渠道了解到:民航飞机机载雷达测高仪为无线电高度表(工作频率4200—4'400MHz,发射信号为调频连续波),该设备在飞机起降时工作。无线电干扰除了同频干扰外,还有差频、倍频、一次谐波、二次谐波等。电磁波是一种能量,如果干扰源的能量极高,甚至有可能淹没整个临近频带的通讯。所以,卫星信号非常容易受飞机起降时测高仪发出的无线电波干扰。

从图2中可以看出,受干扰频段大部分为c波段。平台初步判断卫星信号干扰问题是民航飞机起降时测高仪发出的微波信号所造成的。

飞机起飞降落时,其雷达测高仪会发出大功率的微波信号,频率范围通常在4200~4400MHz内,与卫星接收的c波段频率(3400~4200MHz)相邻。每当飞机从卫星天线上方飞过,卫星天线接收到其雷达测高仪发出的微波信号。当飞机接近卫星天线接收卫星信号的方向时,飞机雷达测高微波会引起接收系统的低噪声放大器饱和,致使正常信号阻塞,无法达到正常的接收载噪比,导致卫星接收机产生解调失败等故障。飞机通过天线主波束方向后,放大器工作状态恢夏正常,十扰消失。

解决措施

由于机载测高仪的工作频率是国际电信联盟正常分配给民航使用的,符合国际无线电规则标准,它在工作时对卫星通信系统产生的干扰是地面接收系统本身无法抑制的带外干扰,只得通过外加部件等手段来解决干扰问题。

根据测试结果及技术讨论,平台决定在地面接收系统低噪声放大器之后,高频头前端,接入一个带通滤波器,抑制由于测高仪发射的微波信号对地球站接收系统的干扰。3700~4200MHz的带通滤波器(图3)可有效抑制干扰,确保正常接收卫星信号。这种方案的优点是简单、好实现,但极不灵活,系统换转发器时需要一起更换滤波器。

增加滤波器后IPTV播出受干扰次数明显减少。

平台在卫星天线接收中星6A c—H的商频头前增加了带通滤波器,对滤波器抑制卫星信号受干扰情况进行了完整的记录。现将测试结果分析如下:

从图4的曲线图中判断出,在安装带通滤波器后,中星6A c—H信号质量得到明显改善,而未安装带通滤波器的中星6B c—H平116B c—V没有改善。从使用了一个月的情况来看,在中星6A c—H天线加了带通滤波器后,受干扰次数明显减少,证明中星6A c—H信号在增加滤波器后效果明显,能够抑制干扰信号。

增加滤波器能一定程度上抑制信号干扰,缩小干扰影响范围,但无法完全消除干扰。

图5是中星6A c—H信号没有安装滤波器时,卫星信号受到干扰时的频谱。从图中可以明显看出,飞机雷达发出的无线电波能量极高,淹没整个I临近频带的通讯,引起地球站接收系统的低噪声放大器饱和,致使正常信号阻塞,无法达到正常的接收载噪比,IPTV卫星信号受干扰。图6是卫星信号受干扰时,滤波器起到抑制效果,有效的抑制了干扰产生的影响,IPTV播出信号未受影响。

总结

总体上来说,飞机雷达测高微波会引起接收系统的低噪声放大器饱和.致使正常信号阻塞,无法达到正常的接收载噪比,导致卫星接收机产生解调失败等故障。卫星天线增加带通滤波器,能对干扰微波起到抑制作用,能有效减轻干扰产生的影响。