卫星通信干扰的计算公式

01卫星的脆弱性

卫星离地球很远，其视距范围能覆盖地球表面很大一部分区域，因此，它们也非常容易受到较强的敌方信号的影响，这些信号可能是干扰信号，用来干扰上行或下行链路，以阻止这些信号被正确的接收。

它们也可能是“欺骗信号”，可能导致卫星将其解释为功能命令、不准确的状态或数据信号。上行链路干扰如图1所示，下行链路干扰如图2所示，在这两种情况下，干扰器都是向链路接收器发送信号。

图1 地面干扰器向卫星上的接收器发射信号干扰卫星上行链路时，

地面站和干扰器都必须在卫星的视距覆盖区之内

图2 干扰器向卫星地面站的链路接收器发射信号干扰卫星下行链路时，

干扰器可以在地面站视距内的任何地方

上行链路干扰可能会阻止卫星或有效载荷的正常工作 ，例如阻止卫星定向的改变或有效载荷功能的选择；命令欺骗则可能会导致卫星结束其任务，或使其有效载荷处于无法使用的状态。

下行链路干扰可以阻止地面站了解星上状态，还可以阻止向地面站传输有效载荷数据。

02通信干扰

任何卫星链路的干扰都可以归类为通信干扰，干扰的有效性通常以其造成的干信比（J/S）来定义，通信干扰的J/S是按以下公式计算：

J/S = ERPJ - ERPS - LOSSJ + L0SSS + GRJ - GR

其中：

J/S 为干信比,单位为dB；

ERPJ是干扰机对目标接收机的有效辐射功率，单位为dBm；

ERPS是发射机正常信号的有效辐射功率，单位为dBm；

LOSSJ是干扰器到目标接收器的传输损耗，单位为dB。

L0SSS是指从发射机到目标接收机的传输损耗，单位为dB。

GRJ为接收天线在干扰器方向的增益，单位为dB；

GR为接收天线向发射机方向的增益，单位为dB。

之前我们谈到了从地面发射机到卫星，或从卫星到地面接收器的路径损耗，包括了视距空间损耗、大气损耗、天线对准损耗、极化损耗和雨衰，前式中的两个传输损耗包括了所有这些与空间相关的损耗。

03空间链路损耗

视距损耗，由于卫星在远离地球的轨道上运行，其本身信号和干扰信号的传输损耗模型为视距空间损耗，见下式：

LLOS = 32.44 + 20logd + 20logF

其中：LLOS是传播损耗，单位为dB；

32.44是简化公式的换算系数，单位为dB；

d是卫星到地面站或干扰机的距离，单位为公里；

F是信号传输频率，单位为MHz。

因为一般星地距离很远，计算结果将是一个很大的数字，例如，对于一颗周期为两小时(即120分钟)的低轨卫星来说，与地平线上的地面站的通联距离为4935公里，如果链路传输信号频率为2千兆赫，则视距链路损耗将为：

32.44 + 20log(4935) + 20log(2000) = 32.44 + 73.87 +66.02 = 172.33 dB

通过计算生成了一个视距距离与卫星周期之间对应的表格，为方便大家，将结果列在表1中，其中：

“p(min)”是卫星的周期，单位是分钟；

“rng(km)”是卫星与地球表面发射机或接收机之间的链路传播距离；

“dist(km)”是星下点与地球表面发射机或接收机之间的地球表面距离。

表1 特定轨道周期的卫星高度、轨道长轴距离、视距空间斜距、视距覆盖半径

p(min)	h(km)	a(km)	rng(km)	dist(km)
90	281	6652	1914	1859
105	1001	7372	3710	3359
120	1688	8059	4935	4198
135	2346	8717	5950	4785
150	2980	9351	6845	5232
165	3594	9965	7662	5587
180	4189	10560	8422	5880
195	4768	11139	9137	6127
210	5332	11703	9817	6339
225	5883	12254	10467	6523
240	6422	12793	11093	6685
255	6949	13320	11698	6829
270	7466	13837	12284	6958
285	7974	14345	12853	7075
300	8473	14844	13408	7180
315	8964	15335	13949	7277
330	9447	15818	14478	7365
345	9923	16294	14997	7447
360	10392	16763	15505	7523
375	10854	17225	16004	7593
390	11311	17682	16494	7658
405	11761	18132	16976	7719
420	12206	18577	17451	7776
435	12646	19017	17918	7830
450	13081	19452	18379	7880
465	13510	19881	18833	7928
480	13936	20307	19281	7973
495	14357	20728	19724	8016
510	14773	21144	20162	8056
525	15186	21557	20594	8095
540	15595	21966	21021	8131

 

　　审核编辑：汤梓红