卫星通信技术及抗侦测性能研究

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摘要：随着我国经济的发展和技术水平的提升，卫星技术得到了快速发展，低截获卫星是该领域的技术产物之一，在社会中取得了比较广泛的应用，其抗侦测性能是保证其具体应用的效果的关键。基于此，本文就低截获卫星通信技术及其抗侦测性能进行深入研究，从而可以为实现卫星低截获通信提供有效的建议以及参考。

关键词：低截获卫星；抗侦测性能；卫星通信技术

卫星是一种现代侦测手段，可以为我国的国防以及其他领域提供比较充足的信息，比如气象信息、定位信息等。并且，卫星通信具备区域广、传输效率高、实时性强的特点，因此具有比较广泛的应用前景。低截获卫星是一种应用比较广泛的通信卫星，在军事领域发挥着重要的作用并且具备重大的应用价值，因此对于低截获卫星通信技术及其抗侦测性能进行深入的研究具有重要的现实意义。

1研究的背景以及意义

卫星通信是一种基于现代化技术的发展衍生而出的全新技术，具有覆盖区域广、传输效率高、实时性强等应用优势，可以在海上指挥通信、协同通信、广播通信、应急救生通信等领域具有比较广泛的应用，也是在当前技术手段下抗截获性能最好的远距离运输方式。比较典型的就是美国海军使用的军事卫星系统。该系统主要由军事卫星通信系统和先进极高频卫星系统、国防卫星通信系统和宽带填隙系统、舰队通信卫星以及特高频装置组成，这些系统可以适应各种主要频段，覆盖全球，具备极强的通信能力。低截获卫星通信技术出现的主要原因是为了满足规避敌人定位己方的需要，从而可以在最大程度上降低通信平台被攻击的概率。海上的低截获卫星系统主要由岸基、舰载、机载、星集中系统等组成，其中，同步轨道电子侦察卫星系统具有覆盖范围和时间广、天线增益高等优势，但是却存在定位误差大的缺点，低轨道电子侦察卫星测向定位精度比较高，但是存在天线增益小、过顶时间短等缺陷，并且电子侦察飞机的侦察范围存在比较明显的限制，受到其活动区域和出动频次的影响。而水面舰艇侦察海上卫星的信号会受到视距的影响，导致侦测距离十分的有限，通过对上述的实际情况进行深入的分析，可以发现海上卫星系统的构建需要以电子侦察卫星为主，同步轨道电子侦察卫星、同轨道电子侦察卫星、电子侦察飞机、水声侦察以及雷达侦察等配合使用，从而可以实现海上卫星通信的实际需求。另外，在低截获卫星通信技术应用的过程中，为了减少通信信号的暴露，可以选择极高频等更高频段，从而可以实现扩频处理增益的最大化，符号数的最小化，进而可以全方面的提升低截获海上卫星系统的抗截获性能，此外，还可以通过加载卫星通信载荷的方式提升整个海上通讯信号的隐蔽性[1]。通过对上述的具体情况进行深入的分析可以发现，在具体进行应用的时候，需要对低截获卫星通信的关键技术进行深入的研究，并且对其抗侦测性能进行深入的分析，从而可以满足新时期实际需求，优化具体应用效果，推进整个卫星通信产业的发展以及提升其安全性。

2低截获卫星通信的关键技术分析

低截获卫星通信系统构建的核心思路是满足信号隐蔽条件，这就需要尽可能降低海上平台辐射卫通信号的功率谱密度，并且结合卫星天线的方向性使得其优势可以得到有效的发挥，因此在具体进行研究的时候需要对低截获卫星通信的关键技术进行深入的分析，从而可以降低电子侦察卫星截获海上卫星通讯信号强度，增强其抗截获性能，增大其收益，从而可以使得整个系统可以顺利运行。

2.1增大扩频增益

通过对卫星系统的具体运行情况以及技术进行深入的分析，可以发现直接序列扩频通信的信号屏蔽性比较好，信号可以在比较宽的频带上扩展，进而可以降低信号功率谱密度，将信号隐藏在白噪音之中，使得在不知道扩频编码的情况下无法发现信号的存在。利用低截获卫星系统的增大扩频增益的功能可以最大程度上提升通信的性能，从而可以减小信息带宽，进而可以降低侦测方的接收信噪比，进而可以提升卫星信号的隐蔽性能，当扩频码的运行速率在100MHz以上的时候，就无法选择单一增加直接序列扩频带宽的方式，可以采取直接序列扩频/调频的方式保证整个系统的顺利运行，比较典型的例子就是国外发展了一种名为SuperHighFrequency的频段在500MHz带宽的卫星扩频通信技术，使得其作用可以得到有效的发挥，进而可以优化具体应用的效果[2]。

2.2增大通信卫星的接收天线增益

通过对整个卫星系统的具体运行情况进行深入的分析可以发现在工作频率不发生变化的前提下，增大通信卫星接收天线收益可以换取海上平台卫星信号的有效辐射强度，进而可以提高具体的截获性能，其中GsT的具体表达式为：𝐺=𝜇=(10.47fd)2𝜇通过对该计算式进行深入的分析，其中字母d的意义是卫星的天线直径，f是频率，𝜇指的是天线运行的具体效率取值范围在0.5~0.75的范围之内，通过对表达式进行深入的分析可以发现，当卫星通信工作频率的取值为14GHz，并且天线卫星口径会随之增加，可以发现天线增益取得了显著的增加，通过计算的结果可知海上卫星通信站有效全向辐射功率可以得到显著的降低，进而可以全方面的提升卫星通信信号的被截获性能。

2.3选择较高的工作频段

卫星通信系统在运行的时候，处在高分段进行工作可以有效地扩大扩频增益，并且得到相应的天线增益，进而可以实现综合增益。在这种模式下，可以为整个系统的运行提供显著的增益优势，从而可以全方面提升海上卫星通信抗截获性能，优化具体应用的效果。

3对抗电子侦察卫星截获性能的深入分析

通过对整个低截获卫星系统的实际情况进行深入的分析，可以发现电子侦察卫星具有比较显著的应用优势。这种技术在应用的时候具有范围广、速度快、效率高、并且不会受到国际线和天气条件等的限制，是海上通信信号侦察的主要手段，本文则将具体分析的重点放在低截获卫星通信抗电子侦察卫星截获性能。

3.1电子侦察卫星截获卫星通信信号分析模型

利用对电子侦察截获卫星通信信号的实际情况进行深入的分析，可以发现在整个卫星系统内部的海上平台、通信卫星、电子侦察卫星等具有不同的天线波速指向，为了对整个具体应用的实际情况进行深入的分析，可以假定卫星在运行的时候可以满足以下的条件：（1）同步轨道电子侦察卫星的接收信号来自海上卫通发射天线的低旁瓣，并且处在天线主波束内部。（2）低轨道电子卫星的信号依旧来自海上卫通发射天线的低旁瓣，并且低轨电子侦察卫星的侦察天线属于偏置安装的方式，并且将俯仰方向设置在45度角，侦察天线的侦察距离在初始距离的1.4倍左右，信号在不受到限制的前提下衰减为3dB，波束宽度需要设置在直径0.6层面左右的抛物面天线。（3）利用检测概率和虚警概率确定信号可拦截距离。（4）通信卫星的技术是星上信号处理技术。通过对上述的实际情况进行深入的分析可以构建相应的数学模型，进而可以为优化整个通讯系统的设计提供有效的模拟参考。

3.2抗电子侦察卫星截获的具体情况研究

低轨道电子侦察卫星的轨道高度比较低，一般高度设置在300~1100km之内，倾角的角度则需要设置在大于50度，才可以获得比较准确的辐射源位置信息，从而可以实现对舰载雷达或者通信信号的侦察和定位。这种卫星的定位方式相比较地球同步轨道而言具有比较显著的高度优势，从而可以构建出一个全新的模拟模型，从而可以对自由空间传播损耗的具体情况进行直观的演示，而具体的计算公式为：L=32.4+20lgf+20lgd其中f为卫星通信频率，d是海上通信平台到电子侦察卫星的距离。通过对计算式以及模型进行具体的深化分析可以发现该公式的计算结果同辐射源的距离呈现出反比例的关系，因此当低轨道电子侦察卫星接受星下点位置的辐射信号的时候，可以显著的增加轨道降低到来的信噪影响[3]。通过对公式上的各个元素的具体情况进行深入的分析，可以发现在侦察卫星接收机端的有效后检测信噪比的典型值为9dB的时候，在高度600km的侦察卫星可以对预设条件下的卫通信号进行实时的侦测，这个时候如果将天线口径调整到原来的五倍，会导致卫星信号的可截获高度要远远低于低轨电子侦察卫星高度，进而可以有效增强通信天线增益，有效的抵消了信噪比增益的影响，从而可以在最大程度上降低对于信号的影响。3.3抗同步轨道电子侦察卫星截获情况通过对上文的模型和技术的实际情况进行分析，可以发现由于同步轨道电子侦察卫星轨道的高度比较高，地面覆盖率高，具有比较优质的时效性，可以为特定区域的信息进行连续性的电子侦察，对比低轨道电子侦察卫星，可以采取增加天线口径面积的方式提高天线的增益，从而可以在最大程度上降低信噪比。比较典型的例子就是美军的门特系列卫星，这种卫星的大型抛物面最大直径为152.5m，可以截获在1000MHz~20GHz频段之间的所有信号，可以接受的最小地面信号的强度是低轨道卫星的五千分之一，进而可以有效提升卫星系统的整体灵敏度。因此在进行研究的时候需要充分考虑系统侦测范围和卫星系统的灵敏度估计范围对侦测天线的具体收益进项税深入的分析，从而可以测量出该系统在截获14GHz的信号时该卫星系统的侦测灵敏度在-160dBW/m3以上，并且天线的增益在85dB以内，进而可以优化具体的应用效果。通过对实际情况进行模拟分析可以发现通信天线增益增加部分可以抵消同步轨道电子侦察卫星的高增益天线优势，从而可以形成有效对抗，保证数据的可靠性。

4总结

随着我国经济的发展以及技术水平的提升，通信卫星在我国的经济发展中占据着更加重要的地位。为了优化其具体应用的效果，需要对低截获卫星通信技术及其抗侦测性能进行研究与提升。通过构建模型的方式对低截获卫星的具体运行情况进行深入分析，可以优化其在远程通信、信号拦截等方面的具体效果，保证这种技术可以得到有效的实践应用。

参考文献：

[1]赵子军.北斗卫星导航定位技术写入移动通信国际标准——访中国通信标准化协会副秘书长武冰梅[J].中国标准化，2020（09）：18-20.

[2]邱雨.跨越“红海”，寻找频谱资源使用的“蓝海”——访国际电信联盟（ITU）秘书长赵厚麟[J].中国无线电，2019（11）：11-12+18.

[3]姜波，刘翠海，郑磊.一种低截获卫星通信技术及其抗侦测性能分析[J].电讯技术，2019，59（09）：1015-1019.

作者：王天乐 单位：中国电子科技集团公司