01 衛(wèi)星的脆弱性
它們也可能是“欺騙信號”,可能導(dǎo)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、下行鏈路干擾,在這兩種情況下,干擾器都是向鏈路接收器發(fā)送信號。
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(dǎo)致衛(wèi)星結(jié)束其任務(wù),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; ERP J 是干擾機對目標接收機的有效輻射功率,單位為dBm; ERP S 是發(fā)射機正常信號的有效輻射功率,單位為dBm; LOSS J 是干擾器到目標接收器的傳輸損耗,單位為dB。 L0SS S 是指從發(fā)射機到目標接收機的傳輸損耗,單位為dB。 G RJ 為接收天線在干擾器方向的增益,單位為dB; G R 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(guān)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:L LOS 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(jié)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(yīng)的表格,為方便大家,將結(jié)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
p(min) | h(km) | a(km) | rng(km) | dist(km) |
90 | 281 | 6652 | 1914 | 1859 |
105 | 1001 | 7372 | 3710 | 3359 |
120 | 1688 | 8059 | 4935 | 4198 |
135 | 2346 | 8717 | 5950 | 4785 |
150 | 2980 | 9351 | 6845 | 5232 |
165 | 3594 | 9965 | 7662 | 5587 |
180 | 4189 | 10560 | 8422 | 5880 |
195 | 4768 | 11139 | 9137 | 6127 |
210 | 5332 | 11703 | 9817 | 6339 |
225 | 5883 | 12254 | 10467 | 6523 |
240 | 6422 | 12793 | 11093 | 6685 |
255 | 6949 | 13320 | 11698 | 6829 |
270 | 7466 | 13837 | 12284 | 6958 |
285 | 7974 | 14345 | 12853 | 7075 |
300 | 8473 | 14844 | 13408 | 7180 |
315 | 8964 | 15335 | 13949 | 7277 |
330 | 9447 | 15818 | 14478 | 7365 |
345 | 9923 | 16294 | 14997 | 7447 |
360 | 10392 | 16763 | 15505 | 7523 |
375 | 10854 | 17225 | 16004 | 7593 |
390 | 11311 | 17682 | 16494 | 7658 |
405 | 11761 | 18132 | 16976 | 7719 |
420 | 12206 | 18577 | 17451 | 7776 |
435 | 12646 | 19017 | 17918 | 7830 |
450 | 13081 | 19452 | 18379 | 7880 |
465 | 13510 | 19881 | 18833 | 7928 |
480 | 13936 | 20307 | 19281 | 7973 |
495 | 14357 | 20728 | 19724 | 8016 |
510 | 14773 | 21144 | 20162 | 8056 |
525 | 15186 | 21557 | 20594 | 8095 |
540 | 15595 | 21966 | 21021 | 8131 |
來源:雷達通信電子戰(zhàn)
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