衛(wèi)星通信干擾的計算公式

01衛(wèi)星的脆弱性

衛(wèi)星離地球很遠，其視距范圍能覆蓋地球表面很大一部分區(qū)域，因此，它們也非常容易受到較強的敵方信號的影響，這些信號可能是干擾信號，用來干擾上行或下行鏈路，以阻止這些信號被正確的接收。

它們也可能是“欺騙信號”，可能導致衛(wèi)星將其解釋為功能命令、不準確的狀態(tài)或數(shù)據(jù)信號。上行鏈路干擾如圖1所示，下行鏈路干擾如圖2所示，在這兩種情況下，干擾器都是向鏈路接收器發(fā)送信號。

圖1 地面干擾器向衛(wèi)星上的接收器發(fā)射信號干擾衛(wèi)星上行鏈路時，

地面站和干擾器都必須在衛(wèi)星的視距覆蓋區(qū)之內(nèi)

圖2 干擾器向衛(wèi)星地面站的鏈路接收器發(fā)射信號干擾衛(wèi)星下行鏈路時，

干擾器可以在地面站視距內(nèi)的任何地方

上行鏈路干擾可能會阻止衛(wèi)星或有效載荷的正常工作，例如阻止衛(wèi)星定向的改變或有效載荷功能的選擇；命令欺騙則可能會導致衛(wèi)星結束其任務，或使其有效載荷處于無法使用的狀態(tài)。

下行鏈路干擾可以阻止地面站了解星上狀態(tài)，還可以阻止向地面站傳輸有效載荷數(shù)據(jù)。

02通信干擾

任何衛(wèi)星鏈路的干擾都可以歸類為通信干擾，干擾的有效性通常以其造成的干信比（J/S）來定義，通信干擾的J/S是按以下公式計算：

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

其中：

J/S 為干信比,單位為dB；

ERPJ是干擾機對目標接收機的有效輻射功率，單位為dBm；

ERPS是發(fā)射機正常信號的有效輻射功率，單位為dBm；

LOSSJ是干擾器到目標接收器的傳輸損耗，單位為dB。

L0SSS是指從發(fā)射機到目標接收機的傳輸損耗，單位為dB。

GRJ為接收天線在干擾器方向的增益，單位為dB；

GR為接收天線向發(fā)射機方向的增益，單位為dB。

之前我們談到了從地面發(fā)射機到衛(wèi)星，或從衛(wèi)星到地面接收器的路徑損耗，包括了視距空間損耗、大氣損耗、天線對準損耗、極化損耗和雨衰，前式中的兩個傳輸損耗包括了所有這些與空間相關的損耗。

03空間鏈路損耗

視距損耗，由于衛(wèi)星在遠離地球的軌道上運行，其本身信號和干擾信號的傳輸損耗模型為視距空間損耗，見下式：

LLOS = 32.44 + 20logd + 20logF

其中：LLOS是傳播損耗，單位為dB；

32.44是簡化公式的換算系數(shù)，單位為dB；

d是衛(wèi)星到地面站或干擾機的距離，單位為公里；

F是信號傳輸頻率，單位為MHz。

因為一般星地距離很遠，計算結果將是一個很大的數(shù)字，例如，對于一顆周期為兩小時(即120分鐘)的低軌衛(wèi)星來說，與地平線上的地面站的通聯(lián)距離為4935公里，如果鏈路傳輸信號頻率為2千兆赫，則視距鏈路損耗將為：

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

通過計算生成了一個視距距離與衛(wèi)星周期之間對應的表格，為方便大家，將結果列在表1中，其中：

“p(min)”是衛(wèi)星的周期，單位是分鐘；

“rng(km)”是衛(wèi)星與地球表面發(fā)射機或接收機之間的鏈路傳播距離；

“dist(km)”是星下點與地球表面發(fā)射機或接收機之間的地球表面距離。

表1 特定軌道周期的衛(wèi)星高度、軌道長軸距離、視距空間斜距、視距覆蓋半徑

審核編輯：湯梓紅