;③雪衰成因及一般规律
传统对于因雪衰引起的衰耗量都是以降雪量来衡量的,类似于雨衰的定义,这是不准确的 。根据实际经验,除非是暴雪,一般情况下,降雪对Ku及其以下波段的卫星信号不会产生明显的衰耗 。但化雪过程,对于C及Ku波段的卫星传输来说,影响都是非常显著的 。现代赋形卫星通信天线的口面场分布函数是对天线高增益和低旁瓣特性、低天线噪声温度折衷的结果,口面场分布函数的幅度和相位越均匀,天线的增益越高 。化雪过程中,天线馈源及主反射面凹凸不平的积雪对电磁波产生了强弱不同的散射和吸收,其作用就相当于严重地破坏了卫星天线口面场分布函数的均匀性,大大降低了天线增益,同时也增大了天线的噪声温度,上行链路的EIRP值或接收系统的G/T值均会因此而大大减小,影响卫星信号的传输质量 。根据我们对一面口径为13米的Ku波段格利高里天线的测试,5mm左右的积雪在化雪时天线G/T值可下降6dB,1cm以上的积雪化雪时天线G/T值至少下降10dB 。
化雪对于天线增益和噪声的影响程度因天线口面的大小、馈源口的大小天线主反射面的外形及通信频带的不同而略有不同 。
由于自然化雪一般持续时间较长,对天线增益影响显著,因此,无论是上行站还是下行站,均必须对此采取积极的预防和克月艮措施 。
④减小雪衰影响的有效措施
通过以上对雪衰的成因及其危害程度的分析可知,雪衰的影响主要表现在化雪过程中,而且对于卫星传输危害较大,北方地区必须采取有效措施克服雪衰影响 。
对于接收小站,只要在化雪前及时清扫天线馈源及主发射面上的积雪,即可有效避免雪衰的影响 。
对于上行站,克服雪衰分两个方面:一是馈源除雪,二是主反射面除雪 。
馈源除雪,目前普遍采用向馈源口吹热风及时化雪的办法克服雪衰影响 。这种方式简单易行,价格便宜,国内外大部分厂家都具备这一能力 。
主反射面除雪,可以通过在反射面背面安装加热金属丝、加热气囊的方式实现,但这种方式成本太高,国内极少采用 。经过实践,目前最简单有效且有成功应用的办法有两个:一是在下雪的过程中用大功率风机通过喇叭型风口实时吹走雪花阻止其落在天线反射面上,二是化雪前或刚刚开始化雪时用高压水龙冲去反射面上的积雪 。用大功率风机吹雪非常适用于中小口径天线,国内目前也有12米天线的成功应用,这种方法可基本克服一般雪衰的影响 。用高压水龙冲雪,整个过程只需几分钟,雪块划落速度很快,对天线增益和噪声温度不会产生致命影响 。在北京地区,用高压水龙冲洗Ku波段7.6m、13m,C波段12m天线上8cm以下厚度的积雪时,天线增益的最大损耗不超过7dB,在冲洗天线的过程中可以人工手动及时调整和恢复上行功率,一般情况下不仅可以避免雪衰造成的传输劣化,而且不会对卫星转发器造成威胁 。即便是在化雪之前因冲雪而在天线表面结了一层薄冰,对天线性能的影响也远小于化雪的影响 。我们做过实验,Ku波段2.4m天线因冲雪后天线表面结冰(约2mm厚),天线增益仅减小了不足ldB 。
(5)地球公转对卫星传输地面站的影响
地面站的作用是向卫星发射或接收来自卫星的电磁波信号,太阳活动对卫星上行没有影响,但对卫星接收却影响显著,即日凌干扰 。
每年春分和秋分前后,在静止卫星星下点进入当地中午前后的一段时间里,卫星处于太阳和地球站之间,这时地球站或地面单收站天线在对准卫星的同时也会对准太阳,地面站在接收卫星下行信号的同时,也会接收到强大的太阳噪声,从而使接收信噪比大大下降,严重时甚至使信号完全被太阳噪声沉没,此即为日凌现象 。对同步卫星,日凌现象每年在春分和秋分时期的连续数天内发生两次,每次持续的天数和天天造成传输中断的时间因太阳活动程度、地面站天线直径和工作频率的不同而呈现出较大差异 。
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