影响卫星广播电视信号传输与接收的自然因素与防护措施

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　　摘要：卫星广播电视信号在传输和接收的过程中会受到一些自然现象的影响。本文主要是对影响卫星广播电视信号传输与接收的自然因素进行介绍，并提出相应的应对措施。
　　关键词：广播电视 卫星信号 自然因素 防护措施
　　随着无线电广播的发展，卫星广播电视信号系统已经成为主流的无线电传输方式之一。但与其他无线电广播相比，卫星广播电视信号的传输和接收很容易受到自然因素的影响。为了保障卫星传输系统的正常工作，本文对可能造成的干扰因素进行分析，并提出相应的应对措施。
　　一、廣播电视卫星传输系统的构成及其传输方式
　　广播电视卫星传输系统主要由四部分组成，分别是接收站、空间段、地球站和同步卫星组成。其中传输系统主要是由卫星转发器和地球站两部分组成。其中地球站是整个传输系统中的重要组成系统。地球站的主要作用是将基带信号通过信道处理的方式，将信号进行调制、变频和放大，同时通过天线发送至卫星。卫星转发器将从地球站接到的下行载波信号，进行变频和放大后再发送到地面的接受装置，以此实现卫星的广播功能。
　　二、影响广播电视信号传播和接收的自然因素
　　（一）日凌现象对广播信号的传输影响。日凌通常是指一种多发生于春分与秋分前后，由于强烈的太阳辐射造成通信装置短暂中断的一种自然现象。通信卫星的轨道大多处于赤道上空。在每年的春分和秋分前后，太阳的为位置正处于赤道上空。太阳与通信卫星和地面卫星信号接收装置处于同一条直线上。强大的太阳电磁辐射会干扰卫星下行信号。日凌的发生时间主要与接收站的地理位置有关，而其的持续的时间与天线的口径和工作的频率有关。
　　（二）雨衰和暴风雨对广播电视信号接收和传输的影响。雨衰主要指的是电波进入雨层中引起的衰减。它包括两种衰减雨粒散射和雨粒吸收。雨衰的强弱与雨滴的半径与波长的比值有着密切的关系，而降雨率的大小会直接影响雨滴半径的大小。研究表明雨滴的半径值在0.25厘米到0.3厘米之间。而c波段的电波通常在7.5cm左右，大约是雨滴半径的30倍，降雨所产生的雨衰较小。在Ku波段，波长在2.5cm左右，与雨滴的半径相差不大，因此降雨会对电波的影响比较明显。
　　（三）大气不均对广播电视信号的传输产生的影响。大气的不均匀主要指的是对流层内的气体密度不均匀。气体的密度受温度的影响较大，越贴近地面，气体的密度越大，越是远离地面，气体的密度越小。但是受气候条件的影响，大气密度的分布规律也十分复杂，进而导致气体的折射率也存在分布不均的现象。最终会导致电磁波的衰弱。电波在传播的过程中，会在大气中发生折射现象，当折射发生时，会有一部分电波被大气所吸收，从而导致信号的快速衰弱，甚至会导致信号的中断。
　　（四）对流层的去极化效应对广播电视信号传输的影响。去极化效应主要指的是无线电波在各向异性介质中传播时极化的改变。在对流层中发生的去极化效应多数是由冰晶或降雨所引起的。降雨对不同入射方向和不同极化方向的电波所产生的散射是不一样的，所以当电波进入降雨区之后，就会产生一种交叉极化分量现象，改变原有的线极化电波的极化方向：而原有的圆极化电波因为对流层去极化效应的影响，当电波穿过降雨区以后圆极化电波就会变成椭圆极化电波。对流层的去极化效应会引起交叉极化干扰，从而会影响广播卫星电视信号的复用率。
　　（五）电离层对卫星传输信号的影响。电离层相当于一个等离子电层，当电磁信号通过电离层时，会与电离层中的电子产生相互作用，当卫星广播信号频率在厘米波段时，电磁信号会在电离层中发生折射，改变原有的传播方向。但电离层中的等离子密度并不是均匀的，其密度会受纬度、高度和太阳活动等因素的影响。由于电离层密度不均的影响，卫星信号在电离层中传播时，信号的强度会随着电离层的密度变化产生快速波动，产生电离层闪烁现象。此外，电离层会对线极化电波的极化方向发生法拉第旋转效应。对于广播电视信号来说，在c波段中的影响较大，而Ka和Ku波段的影响可以忽略不计。
　　三、解决卫星传输干扰的应对措施
　　（一）降低日凌对于广播电视信号影响的措施。日凌的是一种自然现象，人类很难进行干扰，为了降低日凌对于广播电视信号的接收和传输的影响，首先我们要清楚的知道日凌发生的确切时间，做好预防措施。其次我们要增加接收天线的口径。再次，我们可以通过卫星备份的方式，来预防日凌现象。卫星备份指的是发生两个轨位不同的卫星，利用他们转播相同的信号，当其中一颗卫星遭到日凌时，可以通过信道转换的方法，将信号传输到另一颗卫星上。最后，我们可以在日凌来之前切换调频、光缆等其他信号源。
　　（二）减少雨衰对广播电视信号影响的措施。雨衰主要指的是信号在进入降雨区所发生的信号中断现象。为此我们可以采用更高级的卫星接收装置。为卫星接收机安装高质的低门限和高频头。此外，我们可以适当的加长Ku波段天线的尺寸，使得信号的接收装置更加灵敏，降低因雨衰所产生的信号中断现象。最后，我们要做好地面接收装置的预防措施。在雨季来临之前，要先为卫星天线做好加固，防止天线偏移。在天线的反射板面打几个小孔，避免天线表面出现积水，影响信号的接收。
　　（三）降低大气层对广播电视信号传输产生影响的措施。大气层主要包括较低的对流层和较高的电离层，为了降低大气层对于卫星信号的损害，首先，我们可以采用双频体制卫星系统，充分利用两个频率上的测量差，进而减小电离层对于卫星信号的影响。与此同时，我们需要充分考虑到大气对流层的复杂性，电波在大气对流层中的折射率与湿度、温度和压力都有关。为了准确的测量对流层对于卫星信号的延迟和折射，我们可以利用对流层延迟模型，准确的计算出接收装置与信号之间的误差，调整接收装置的位置，保证信号的精准接收。
　　结束语：随着科学技术的飞速发展，卫星导航、卫星监测和卫星定位逐渐在我们生活中占有重要地位。为了保证电视广播信号的正常传输。我们必须熟知卫星信号传输的基本原理和卫星通信的基本知识，深入了解卫星信号的干扰因素，不断改进和完善卫星信号的传输和接收装置。保证对卫星信号的有效传输和接收，确保广播电视信号的正常工作。
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