日凌与星蚀现象对广播电视系统的影响及其防范方法

日凌与星蚀是两种不可避免的自然天体现象，然而他们对卫星信号正常传输的危害却不可小觑。所谓日凌，是卫星在地球和太阳之间，地球站天线对准卫星的同时亦对准了太阳，地球站因为接收到太阳的温度噪声从而使接收机的信噪比大大下降，以致不能正常工作而中断通信，这就是日凌中断简称日凌。所谓星蚀，是卫星处于地球的阴影中无法得到足够的太阳光照射，由于卫星的太阳能电池失去能量来源从而使卫星不能正常工作的现象。要想确保广播电视信号通过卫星安全传输就必须了解日凌和星蚀现象发生的原理以及减小其负面影响的有效措施。

随我国广电事业的飞速发展，卫星广播电视技术已经相当成熟。其主要原理就是利用通讯卫星作为中继站来转发广播电视信号，实现两个或多个地球站之间的通信。它是现代通信技术和航天技术相结合并最终由计算机完成控制的先进的广播电视信号传输方式。它居高临下，不受地理条件的限制，也不受自然灾害的影响，只要在它的覆盖范围内，不论距离的远近，都可以实现广播电视信号的无障碍传输。

如图l所示．通信卫星按其运行轨道可分为赤道轨道卫星(轨道平面与赤道平面夹角为00)、极轨道卫星(轨道平面与赤道平面夹角为900)和倾斜轨道卫星(轨道平面与赤道平面夹角在00到900之间)。按卫星与地球的相对位置的不同可分为同步卫星和非同步卫星两类。目前我们常用的通信卫星为按赤道轨道运行的同步卫星。

如图2，当同步卫星沿其相对静止轨道运行到太阳与地球之间时，如果太阳、通信卫星和地面卫星接收天线恰巧在一条直线上，此时电磁波对于卫星的影响最为强烈，严重时会造成卫星信号传输出现障碍，地球上的卫星接收系统在接收到卫星信号的同时也接收到大量太阳辐射的杂波，无法识别有用信号，从而造成信号质量下降甚至中断，这就是日凌现象。

当同步卫星沿其相对静止轨道运行到地球背阳面时，卫星上的太阳能电池会因为无法接收到阳光而不能为卫星提供足够的能源。严重时会使整个卫星系统因为缺少动力而不能正常工作．进而中断卫星信号的传输，这就是星蚀现象。

日凌现象的成因及其在广播电视领域的防范方法

1、日凌现象的形成原理

如图3所示，目前世界各国发射的通信卫星和广播电视卫星基本上都是按赤道轨道运行的同步卫星，其相对于地球是静止的。也就是说同步卫星运行的角速度与地球自转的角速度相等、方向相同。

地球自转的轨道与太阳成23．5度的倾斜角，因此每年太阳会在3月21日(春分)及9月23日(秋分)这两个时段经过地球赤道上空。由于同步卫星沿赤道轨道与地球同步运行，因而在春分和秋分前后，地球站所在地的每天中午时分卫星将处在太阳与地球之问的直线上(如图四所示)。这时地球站的卫星天线在对准卫星的同时也对准了太阳，从而直接接收到了太阳产生的弘大的电磁波。该电磁波对地球站来说是一个巨大的噪声源，能使卫星信号接收链路严重恶化甚至中断，这就是卫星通信中的日凌现象。

对于某一具体地域而言，日凌现象一般可持续一周左右。而且每天日凌出现的时间也不相同，短的几分钟，长时约十几分钟。

2、影响日凌形成时间的因素

(1)地理位置与日凌的关系

纬度影响每年日凌开始和结束的日期。我国地处北半球，春分时，地球站的纬度越高，则日凌开始和结束的日期越早；秋分时，纬度越高，则日凌开始和结束的日期越晚。如果两地经度一样，那么纬度每相差3度左右，则这两地日凌开始和结束的日期就会相差一天。

经度影响每天日凌开始和结束的时间。地球站的经度越往西，则每天日凌开始和结束的时间越早；经度越往东，则每天日凌开始和结束的时间越晚。如果两地纬度一样，那么经度每相差2度，则两地日凌开始及结束的时间会相差约1分钟。

(2)通信设备与日凌的关系

对一个地球站来讲，其日凌持续时间从太阳进入其天线3dB波束宽度开始，以离开其3dB波束宽度结束。因此，地球站的日凌持续时间与其接收频率和天线口径大小有关。接收频率越高，天线3dB波束宽度越窄，则日凌持续时间越短。天线口径越大，3dB波束宽度越窄，则日凌持续时间越短。

3、广播电视系统减小日凌影响的措施

日凌现象是一种无法避免的自然现象，但可以采取下述有效措施来降低其对卫星通信系统的干扰。

一是避开，即根据卫星所处的位置，地球站所处的经纬度数，天线的直径，工作时的仰角，方位角等数值．预先计算出地球站出现日凌的具体日期和时间．提前预报，使重要信号通信尽量避开日凌时间。

二是备星直播，即通过另一颗通讯卫星来确保信号传输。如每年的三月初日凌现象将在我国部分地区的地球站发生．在此期间中央要召开重要会议，为了顺利传输电视直播信号中央电视台和北京电视台将同时进行直播。当中央电视台使用的A卫星临近日凌时，北京电视台使用的B卫星仍能正常进行直播。采用这种备播方式能有效确保将大会盛况和会议精神及时通过通讯卫星传递给千家万户的电视观众。

星蚀现象的成因及其在广播电视领域的防范措施

1、星蚀现象的形成原理

卫星通过其安装的太阳能帆板，即太阳能电池，来将太阳辐射的热能转换成电能从而为卫星上的各种电气设备提供能源。如图2．当太阳、地球和卫星运行到一条直线上而且卫星和太阳分别在地球酌对侧时卫星进入地球的阴影区，其太阳能电池因接收不到阳光而不能为卫星提供正常能源，此现象称为星蚀现象。星蚀期间为确保正常的通信传输，卫星必须转换为蓄电池供电模式。

星蚀出现在每年春分(3月21日)和秋分(9月23日)前后，每次连续出现45天，共90天。如图5所示，星蚀每年发生时问大体相同，即2月26日到4月13日和8月31日到10月16日两个时期，因当年春分和秋分发生时刻不同，星蚀发生时间最多相差一天。在春分和秋分这两天星蚀的时间最长，可达72分钟。

2、广电系统减小星蚀影响的措施

卫星上蓄电池的放电时间设计为星蚀期间功率耗尽的极限时间。但为保护蓄电池，不能使其工作到最大放电时间．例如镍氢电池的供电效率最大约70％，这样一旦再充电可以完全恢复到原来的容量。

卫星蓄电池供电时问可由下式计算：

T：电池额定电压(v)×电池额定电流(A)÷电源总功耗(w)×电池供电效率(％)／(小时)

例如某卫星总功耗为5000W．星上蓄电池为100V、50A的镍氢电池．则星蚀期间其蓄电池的供电时间为：

T=100×50÷5000×70％=0.7(小时)=42(分钟)

即该卫星在发生星蚀后只能依靠星载蓄电池正常工作42分钟。

由此可见，根据对星蚀时间以及星载蓄电池工作时间的简单计算可以非常直观的判断出某颗卫星在进行节目传输时是否处于星蚀期以及能否依靠星载电池供电来度过星蚀期。当进行重要节目传输时．我们可以根据节目时间选择星蚀开始时间在广播电视节目结束之后的卫星进行节目传输。

综述

日凌和星蚀现象都是不可避免的自然现象，它们能够严重干扰卫星通信信号．甚至使卫星无法正常工作。从而破坏我们的安全传输发射工作。只有了解了日凌和星蚀的发生原理以及如何防范其发生的方法，才能提前采取有效措施降低其对卫星通信系统的干扰，确保卫星信号的正常传输，将广播电视信号安全无误的传送到千家万户。