探析雨、雪、雾对卫星通信信号的影响

1、    探析雨、雪、雾对卫星通信信号的影响    杜静 郑秀成 张鑫摘要：近些年来，随着社会经济与科学技术的飞速发展，卫星通信已经在气象、军事、测绘等各个行业领域得到广泛普及与应用。但是，影响卫星通信系统性能及其传输质量的因素越来越多样化，其中气象因素作为严重影响卫星通信信号的一项因素越来越不容忽视。本文重点探讨了雨、雪、雾等天气现象对卫星通信信号的影响，并在此基础上提出有效的处理应对措施，仅供参考。关键词：雨衰;雪;雾;卫星通信信号;影响引言卫星传输是无线信号传输的一种常见类型，通常表现出传播范围广、速度快、效果好、质量高、维护成本低、极少会受到地理环

2、境的限制等特点。当前，随着科学技术的快速发展，我国卫星事业也突飞猛进。然而，受到开放式的影响，导致卫星在输送传播与信息接收过程中极易受到外界各种因素的干扰，进而导致微信通信信号的传输效果与质量明显下降。基于此，本文重点研究了雨、雪、雾对卫星通信信号的影响，对于提升卫星通信信号质量，进而推动我国卫星事业实现快速、健康发展等具有重要意义。1雨、雪、雾对卫星通信信号的影响当出现雨、雪、雾等恶劣天气现象时，电波在对流层传播时由此产生的一部分能量往往会被雨、雪、雾等吸收或散射，进而导致一部分能量被损耗。能量损耗的多少与雨雪的大小、雾的浓度等密切相关。1.1雨对卫星通信信号的影响降雨天气过程发生时，由于降

3、雨云层的类型不同，其形状、厚度、水汽含量、移向、水汽凝成物的几何尺寸、电波的波长等都会在一定程度上影响到电波的衰减。当电磁波穿过降雨发生区域时，雨滴往往会吸收或散射一定量的电波，进而导致电波明显减少，这一现象被称为雨衰。雨滴的直径及电磁波的波长对雨衰的大小起到决定性作用，通常情况下，当电磁波的波长越接近雨滴的直径，则降雨引起的衰减就越大。相关资料研究表明，降雨过程中雨滴的半径往往位于0.253.00mm之间。就ku频段而言，其电波波长大都位于25mm左右。由此可见电波波长与雨滴的直径较为接近，进而导致ku波段在工作过程中造成的雨衰现象较为显著。就c波段而言，大多数波长均位于75mm左右，波长明

4、显大于雨滴的半径，由此引发的雨衰现象相对较弱。当出现中到大雨天气过程时，ku频段小站将会频繁出现短时下线现象，主要是由于雨对ku频段信号具有明显的衰减作用，在此作用下将会导致信噪比与功率明显下降。雨水既会导致电磁波衰减，又会增加辐射电磁波的噪声温度，并产生去极化现象，对接收信号的载噪比产生严重影响，并使正交极化信号之间的相互干扰得到明显增加。当水汽在馈源内聚积时，白天由于气温较高由此对信号产生的影响并不明显，相对比而言夜间气温比较低，当夜间温度低于0时水汽将会发生凝结，进而严重影响到通信，甚至还会导致其发生中断，进而导致出现白天通夜间断的“怪现象”。1.2雪对卫星通信信号的影响通过研究发现，降

5、雪天气过程并不会导致卫星信号出现明显的衰减现象，尤其是小到中雪天气过程对卫星信号的影响更小，然而中到大雪天气过程对卫星信号的影响却不容忽视。一旦出现中到大雪天气过程将会导致ku频段微信通信在短时间内发生中断。就c频段而言，降雪与降雨天气过程都不会对其产生明显的影响，通常会导致出现小站下线现象。相对比而言，化雪时将会明显影响到ku及c频段的卫星通信。在雪融化时，冰渣颗粒将会导致天线馈源与主反射面的表面不平整，由此对电磁波的散射与吸收作用也有所不同，使卫星天线口面的电磁场未能均匀分布，不仅导致天线的增益明显减少，还使天线的噪声温度明显增加，与此同时接收系统的g/t值、上行链路的eirp值都将明显减

6、小。另外，雪在自然条件下融化时往往会持续一定的时间，不仅会明显影响到天线的增益，还会导致小站在长时间内出现通信中断等现象。1.3雾对卫星通信信号的影响大量实验表明密雾对电磁波的衰减现象与降雨天气比较类似，浓雾对电磁波的衰减现象类似于小雨。当工作频率低于20ghz时，可以忽略轻雾对电磁波的影响。通过上述分析可见，小雨及中雨天气过程不会明显影响到c波段的卫星信号，当发生暴雨天气过程且雨区的高度位于2km以上时，雨衰将会严重影响到c波段信号的衰耗，而且雨、雪、雾天气现象对c波段卫星信号的衰耗作用要明显小于ku波段。降雨天气过程发生时不仅会导致卫星通信信号有所衰减，还会增加噪声温度并引發去极化现象，由

7、雨衰对卫星通信信号的影响较为显著。因此，通常情况下都必须考虑到雨衰产生的影响，除此之外，在对其进行计算时还要对去极化、降雨噪声等因素进行综合考虑。2如何减少雨、雪、雾对卫星通信信号的影响2.1改进技术，以减小降雨、雨衰现象对卫星通信的影响降雨、雨衰现象发生时往往会增加空中噪声温度，进而严重干扰卫星通信信号。针对这一现象应当积极引进先进的仪器设备，尽可能减少极化损耗以及天线指向误差损耗，使接收天线的增益明显升高。另外，还应当选用适宜的工作频率，并采用先进的信道编码等技术以减少其对卫星通信的影响。2.2及时进行扫雪除冰当雨雪天气过程发生时，若端站出现信噪比下降等而无法正常工作，应当及时将室外天线主

8、反射面及馈源上的积雪、积水等清扫干净。另外，在对天线馈源上的积水、积雪等进行清扫时必须动作轻缓，以避免馈源上的塑料保护膜上遭受损坏。2.3强化管理，并做好防水处理工作相关部门应当认真做好电缆连接头、室外设备连接处的防水密封处理工作，还要定期对室外设备进行检查，并采取有效措施对室外电缆进行保护。室外单元的防水、防潮工作必须引起北方重雪区与南方重雨区的高度重视，应当以相关要求为依据，并使用防水胶带定期做好电缆接头处、室外单元连接处的防水处理工作。在实际的检查过程中一旦发现电缆接头处、室外单元设备连接处出现有水珠、冰凌或冷凌等，应当立即将防水胶带解开，并烘干接头处，之后再对其进行防水处理。其中室外单元设备在更换之后做好其防水工作更加不容忽视。3结语经过上述分析可见，雨、雪、雾等恶劣天气现象往往会对卫星通信造成严重影响。因此，必须掌握以上各种天气现象影响卫星通信的原因，并重视由此产生的严重后果。而且还要强化管理，积极做好以上各种恶劣天气现象的预防措施，以最大限度减少雨、雪、雾对卫星通信信号的影响，进而保障卫星通信信号质量。参考文献：1钟璐青.雨衰对卫星信号的影响j.卫星电视与宽带多媒体，2019（5）：10-11.2牟涛.雨雪对卫星通信的影响及预防措施j.甘肃科技，2012，28（11）：63-64.3池秀清.浅谈雨