衛星通信抗干擾的發展與應用研究摘要：衛星通信自20世紀60年代投入運行以來，歷經近60年的發展歷史，早已被視為當今通信技術中極其重要的一種通信手段。衛星通信不僅具有通信距離遠、覆蓋面積廣、布站靈活等特點，已普遍應用在了廣播電視、個人移動通信及現代軍事通信等領域。但是，衛星通信信號屬于無線電磁波，很容易受到干擾、偵聽、破壞及截獲，因此通過多手段來解決衛星通信抗干擾已經成為現代衛星通信長足發展的當務之急。關鍵詞：衛星通信；抗干擾1衛星通信干擾概述衛星通信系統中的干擾主要分為對衛星站的干擾和對通信衛星的干擾兩類。對衛星站的干擾，即下行鏈路干擾一般采用空中平臺干擾，由于空中平臺干擾作業易被發現、易被摧毀，所以目前很少被用于實際應用中。由于通信衛星位于太空軌道上，因此對通信衛星進行干擾，即對上行鏈路信號實施干擾是目前比較常用的干擾手段，因為它可同時造成多條鏈路乃至多個衛星通信系統受到干擾的威脅。對通信衛星的干擾有各種各樣的方式，以干擾設備裝載平臺來區分可分為地基、空基、天基3類[1].隨著科技的發展，干擾設備功率越來越大，甚至達到上千千瓦量級，機載和星載干擾設備也有較快發展，對衛星通信構成較大威脅。衛星干擾一般分為以下兩類：1.1跟蹤式干擾跟蹤式干擾是通過發射相同頻率的干擾信號對衛星信道進行干擾的技術。敵方需要了解被干擾信道的頻段和信號帶寬等基本信息，通過發射相同頻率和帶寬的信號將目標信道進行干擾覆蓋。在掌握目標衛星轉發器的上行與下行信號的映射關系后，敵方通常采用對下行信號進行偵測觀察、對上行信號進行干預擾亂的方法，即在信號收端接收到衛星下行鏈路信號后，控制單元共數據庫內提取到相應的上行頻率，在預定的時間內發射同頻干擾信號。1.2阻塞式干擾阻塞式干擾是目前較常用的一種干擾技術，其干擾帶寬一般遠大于被干擾信號的工作頻段范圍。干擾方將干擾信號覆蓋在目標信號所有可能的頻段上，可對多個目標信號進行有效干擾，該技術可以通過發射大功率信號對特定頻率范圍內的所有信號信息干擾。由于阻塞式干擾不需要復雜的頻率瞄準和信號引導設備，所以阻塞式干擾設備原理簡單，但同時對發射功率要求較高，干擾功率不能集中，如果需要對多個信道中的每個目標信號進行干擾，則需要設計出功率很大的發射機，所有在阻塞式干擾中，最大的難題就是如何提高作用到目標接收機上的干擾功率。通常的做法是采用減少干擾頻段、增加發射機數目等措施。2衛星通信抗干擾措施2.1擴展頻譜技術目前，根據擴頻方式的不同，主要分為直接序列擴頻、跳頻和直接/跳頻混合擴頻技術等方式[2].（1）直接序列擴頻直接序列擴頻（DS）就是用較大速率的偽隨機碼序列直接在信號的發端將信號的頻譜擴展的技術，擴頻可以使單位頻帶內的功率譜密度變低，從頻譜上看，實現了將信號淹沒在噪聲里，敵方不易在噪聲中識別信號的存在。而在信號收端，用相同的偽隨機碼去進行解擴頻，便可恢復信號，又能將干擾能量抑制掉，從而有效地提高信號的噪聲比，達到門限值。該技術具有頻譜隱蔽性好，信號不容易被干擾的優點，而且頑存能力與偽隨機序列長度成正相關。當干擾源較強時，可通過增加擴頻比來提高系統抗干擾能力；若干擾源減弱，信道質量好時，可減少擴頻比提高信息速率，以提高信道的利用率。（2）跳頻跳頻（FH）是將信號在多個載波頻率間按預設跳頻圖案隨機跳變，由于載波頻率一直在切換，故又工作在突發傳輸狀態，具有很強的抗干擾能力。對擴頻帶寬較寬的情況，跳頻比直接序列擴頻更為實用。目前在工程實踐中，主要針對跳頻速率和跳頻帶寬范圍進行重點研究，前者可以增大敵方對我方衛星信號的跟蹤和干擾的難度，后者則可以大幅提高衛星通信系統的抗干擾處理增益。其中智能跳頻已經成功應用到工程實踐當中，并表現出其優越的抗干擾性能，當跳頻系統某個頻率段受到干擾時，可以智能識別出已經被跟蹤的頻率，系統隨即改變跳頻頻率集，在未被干擾的頻段進行跳頻工作。自適應跳頻式克服跳頻"1/3干擾頻點門限"的有效手段，智能跳頻技術不僅可以自動改變跳頻頻率圖案，還可以自動改變跳頻的速率。（3）直接/跳頻混合擴頻技術在DS的基礎上增加了信道頻率變換的功能，整合了直接序列擴頻和跳頻兩種擴頻方式的優點，因而能更有效地對抗干擾。直接/跳頻混合擴頻技術是指在直擴通信的過程中，擴頻頻譜的中心頻率在一個相對擴頻帶寬內按預定的跳頻圖案快速抖動，與簡單的直接序列擴頻通信相比，該技術雖然不具備額外的抗干擾能力，不過卻可大幅度提高系統的抗截獲、抗干擾性能[3].不過直接/跳頻混合擴頻技術對接收端的載波捕獲和定時同步要求較高，否則無法跟蹤快速跳變的載波信號，對硬件要求和軟件設計都提出了很高的要求，目前該技術在國內仍然處于理論研究中，尚未應用到實際工程應用中。2.2天線抗干擾技術天線抗干擾技術是指通過波束成形及靈活覆蓋技術，使天線能最大限度地接收我方信號的同時"零化"敵方干擾，具體包括智能調零天線、多波束天線等。（1）智能調零天線智能調零天線通過改變天線的方向圖，可以智能調整衛星信號的起始位置，使之面向敵方干擾信號方向并降低旁瓣波束來達到抗干擾的目的。智能調零天線利用敵我信號在振幅、頻率和空間方位的區別，通過智能加權處理天線各單位陣列，達到天線陣方向圖的智能控制和優化處理，在干擾信號來源方向上制造深度調零，調零深度一般最高可達近30dB,并降低旁瓣信號來抑制干擾，大幅提高衛星信號抗干擾能力。智能調零天線技術在抑制窄帶干擾、寬帶干擾、同頻干擾和鄰星干擾等場景中發揮了比較重要的作用。（2）多波束天線多波束天線可以按照實際應用場景中的頻譜特性，自動將波束切換至我方衛星信號的頻率需求范圍，提高衛星通信的抗干擾能力。如果一個或多個衛星通道被敵方干擾時，立刻停止使用這些通道，保留其他衛星通道，這樣可以最大程度的降低敵方干擾對我方衛星通信系統的影響。目前常用的多波束天線主要包括3種類型，即防范設施多波束天線、透射式多波束天線和直接輻射相控陣多波束天線。2.3衛星載荷抗干擾技術衛星載荷轉發器根據其對接收到的信號是否進行處理，可分為星上透明轉發器和星上處理轉發器兩種，一般情況下，在衛星載荷技術的微小提高都可以成倍提升整個衛星通信系統的各項性能。衛星載荷抗干擾技術不僅可以我方保護轉發器不被敵方信號干擾、而且可以防止信道堵塞，是目前提高整個衛星系統抗干擾能力的最直接、最有效的手段。針對星上透明轉發器抗干擾處理通常采用SmartAGC技術。該技術通過智能包絡置換來實現對地方信號的抗干擾能力，可以大幅提高衛星通信系統的三抗能力。該技術可以自動檢查鏈路是否受到敵方干擾，可以智能作出包絡處理決定。在衛星轉發器前端利用SmartAGC干擾技術，可以有效降低上行強干擾對轉發器功放功率的掠奪。相對于星上透明轉發器的衛星載荷抗干擾技術而言，星上處理轉發器具有明顯的抗干擾優勢。星上處理轉發器可以對上行干擾加以識別處理，使其影響減到最小或加以消除。其基本功能包括上行信號解跳頻、解擴頻、信息譯碼和信息分接；下行信號的信息編碼、信息復接、信號調制、信號擴頻和信號跳頻等[4].結語抗干擾衛星通信系統除具有常規