太空电子战：卫星链路有多脆弱，来计算看看？

今天和大家讨论卫星面对敌方电磁攻击的脆弱性这一重要主题。

卫星的脆弱性

卫星离地球很远，其视距范围能覆盖地球表面很大一部分区域，因此，它们也非常容易受到较强的敌方信号的影响，这些信号可能是干扰信号，用来干扰上行或下行链路，以阻止这些信号被正确的接收。

它们也可能是“欺骗信号”，可能导致卫星将其解释为功能命令、不准确的状态或数据信号。上行链路干扰如图1所示，下行链路干扰如图2所示，在这两种情况下，干扰器都是向链路接收器发送信号。

图1 地面干扰器向卫星上的接收器发射信号干扰卫星上行链路时，

地面站和干扰器都必须在卫星的视距覆盖区之内

图2 干扰器向卫星地面站的链路接收器发射信号干扰卫星下行链路时，

干扰器可以在地面站视距内的任何地方

上行链路干扰可能会阻止卫星或有效载荷的正常工作，例如阻止卫星定向的改变或有效载荷功能的选择；命令欺骗则可能会导致卫星结束其任务，或使其有效载荷处于无法使用的状态。

下行链路干扰可以阻止地面站了解星上状态，还可以阻止向地面站传输有效载荷数据。

通信干扰

任何卫星链路的干扰都可以归类为通信干扰，干扰的有效性通常以其造成的干信比（J/S）来定义，通信干扰的J/S是按以下公式计算：

J/S = ERPJ - ERPS - LOSSJ + L0SSS + GRJ - GR

其中：

J/S 为干信比,单位为dB；

ERPJ是干扰机对目标接收机的有效辐射功率，单位为dBm；

ERPS是发射机正常信号的有效辐射功率，单位为dBm；

LOSSJ是干扰器到目标接收器的传输损耗，单位为dB。

L0SSS是指从发射机到目标接收机的传输损耗，单位为dB。

GRJ为接收天线在干扰器方向的增益，单位为dB；

GR为接收天线向发射机方向的增益，单位为dB。

之前我们谈到了从地面发射机到卫星，或从卫星到地面接收器的路径损耗，包括了视距空间损耗、大气损耗、天线对准损耗、极化损耗和雨衰，前式中的两个传输损耗包括了所有这些与空间相关的损耗。

空间链路损耗

视距损耗，由于卫星在远离地球的轨道上运行，其本身信号和干扰信号的传输损耗模型为视距空间损耗，见下式：

LLOS = 32.44 + 20logd + 20logF

其中：LLOS是传播损耗，单位为dB；

32.44是简化公式的换算系数，单位为dB；

d是卫星到地面站或干扰机的距离，单位为公里；

F是信号传输频率，单位为MHz。

因为一般星地距离很远，计算结果将是一个很大的数字，例如，对于一颗周期为两小时(即120分钟)的低轨卫星来说，与地平线上的地面站的通联距离为4935公里，如果链路传输信号频率为2千兆赫，则视距链路损耗将为：

32.44 + 20log(4935) + 20log(2000) = 32.44 + 73.87 +66.02 = 172.33 dB

通过计算生成了一个视距距离与卫星周期之间对应的表格，为方便大家，将结果列在表1中，其中：

“p(min)”是卫星的周期，单位是分钟；

“rng(km)”是卫星与地球表面发射机或接收机之间的链路传播距离；

“dist(km)”是星下点与地球表面发射机或接收机之间的地球表面距离。

表1 特定轨道周期的卫星高度、轨道长轴距离、视距空间斜距、视距覆盖半径

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