日凌

日凌概述
　　 每年春分和秋分前后，太陽運(yùn)行到地球赤道上空。由于這時太陽距離地球最近，太陽發(fā)出的電磁波對地球的輻射最為強(qiáng)烈，這就是天文學(xué)上的“日凌”現(xiàn)象。由于通訊衛(wèi)星多定點(diǎn)在赤道上空運(yùn)行，在這期間，如果太陽、通信衛(wèi)星和地面衛(wèi)星接收天線恰巧又在一條直線上，那么電磁波對于人造衛(wèi)星的影響也就最為強(qiáng)烈，嚴(yán)重的會造成衛(wèi)星信號傳輸出現(xiàn)障礙，地球上的衛(wèi)星接收系統(tǒng)在接收到衛(wèi)星信號時也接收到大量太陽輻射的雜波，無法識別有用信號，造成信號質(zhì)量下降甚至中斷。

　　日凌對通信信號的干擾大約要持續(xù)十天左右。但是不同衛(wèi)星、不同地域受干擾的時間也會不同。緯度越高影響越早，不過結(jié)束也早；緯度靠南的地區(qū)則相反。

　　衛(wèi)星通信，就是利用通訊衛(wèi)星作為中繼站來轉(zhuǎn)發(fā)無線電信號，實現(xiàn)兩個或多個地面衛(wèi)星站之間的通信，是現(xiàn)代通信技術(shù)和航天技術(shù)相結(jié)合并由計算機(jī)實現(xiàn)其控制的先進(jìn)通信方式。它居高臨下，視野開闊，不受地理條件的限制，也不受自然災(zāi)害的影響，只要在它的覆蓋范圍內(nèi)，不論距離的遠(yuǎn)近，都可以實現(xiàn)通信。但是，在衛(wèi)星通信過程中，地面衛(wèi)星接收站（以下簡稱“地面站”）每年都要在春分和秋分前后遇上兩次接收信號中斷的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象是太陽造成的，被人們稱為“日凌中斷通信”。

地球自轉(zhuǎn)的軌道與太陽成23.5度的傾斜角，因此每年太陽會在3月21日(春分)及9月23日(秋分)時經(jīng)過地球赤道上空。

地球同步軌道通信衛(wèi)星位於離地球赤道上空約36,000公里的軌道位置上，與地球保持同步轉(zhuǎn)動。因此，每年春分和秋分前后，在衛(wèi)星地球站所在地的每天中午時分，衛(wèi)星將處在太陽與地球之間的直線上。這時衛(wèi)星地球站天線在對準(zhǔn)衛(wèi)星的同時也對準(zhǔn)太陽，使太陽產(chǎn)生的強(qiáng)大的電磁波直接投射在地球站天線上。由於太陽產(chǎn)生的電磁波頻譜很寬，因此，對地球站來說，該電磁波是一個巨大的噪聲源，對其所接受的衛(wèi)星信號造成干擾從而使接收鏈路嚴(yán)重惡化甚至中斷，這種現(xiàn)象即稱為衛(wèi)星通信的“日凌現(xiàn)象”。

由此可見，日凌現(xiàn)象是衛(wèi)星通信系統(tǒng)遇到的一種無法避免的自然現(xiàn)象。但日凌只影響衛(wèi)星地球站的下行鏈路，不影響其上行鏈路。它每年均會集中發(fā)生二次，即春分(3月21日)和秋分(9月23日)期間，每次約延續(xù)6天左右。每次發(fā)生時，衛(wèi)星地球站會連續(xù)數(shù)天在同一時段內(nèi)出現(xiàn)接收信號質(zhì)量下降或通訊中斷現(xiàn)象。因此，為保證衛(wèi)星通信系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，應(yīng)準(zhǔn)確預(yù)測出日凌發(fā)生的日期和時間，以便及時采取有效措施防范和降低日凌現(xiàn)象對衛(wèi)星通信電路的干擾。

日凌發(fā)生的日期和時間與衛(wèi)星地球站所處的地理位置和其接收天線的電氣特性有關(guān)。

地理位置與日凌的關(guān)系

日凌與緯度的關(guān)系: 緯度影響每年日凌開始和結(jié)束的日期。

春分時，地球站的緯度越高(北)，則日凌開始和結(jié)束的日期越早；秋分時，緯度越高，則日凌開始和結(jié)束的日期越晚。
如果兩地經(jīng)度一樣，那麼緯度每相差3度左右，則這兩地日凌開始和結(jié)束的日期就會相差一天。例如，當(dāng)?shù)厍蛘竟ぷ髟贑波段，其接收天線為2.4米時。重慶(東經(jīng)106.5°/北緯29.6°)與貴陽(東經(jīng)106.7°/北緯26.6°)的日凌發(fā)生日期分別為:

春分 秋分
重 慶 3月4日 - 12日 10月2日 - 9日
貴 陽 3月5日 - 13日 10月1日 - 8日

日凌與經(jīng)度的關(guān)系:經(jīng)度影響每天日凌開始和結(jié)束的時間。

地球站的經(jīng)度越往西，則每天日凌開始和結(jié)束的時間越早；經(jīng)度越往東，則每天日凌開始和結(jié)束的時間越晚。
如果兩地緯度一樣，那麼經(jīng)度每相差2度，則兩地日凌開始及結(jié)束的時間會相差約1分鐘。例如，當(dāng)?shù)厍蛘竟ぷ髟贑波段，其接收天線為2.4米時，上海(東經(jīng)121.5°/北緯31.2°)與合肥(東經(jīng)117.7°/北緯31.9°)在10月3日的日凌發(fā)生時間分別為:

上海: 12時53分 - 59分
合肥: 12時51分 - 57分

地球站電氣特性與日凌的關(guān)系: 對一個地球站來講，其日凌持續(xù)時間從太陽進(jìn)入其天線3dB波束寬度開始，以離開其3dB波束寬度結(jié)束。因此，地球站的日凌持續(xù)時間與其接收頻率和天線口徑大小有關(guān)。

日凌與接收頻率的關(guān)系:接收頻率越高，天線3dB波束寬度越窄，則日凌持續(xù)時間越短。例如，對於2.4米天線:

C波段3dB波束帶寬:2.2°
Ku波段3dB波束帶寬:0.7°

地球每分鐘轉(zhuǎn)0.25度，則在天線口徑同為2.4米時，C波段日凌持續(xù)時間比Ku波段長約6分鐘。

日凌與天線口徑的關(guān)系:天線口徑越大，3dB波束寬度越窄，則日凌持續(xù)時間越短。例如2.4米的C波段天線3dB波束寬度為2.2度，3.7米的C波段天線3dB波束寬度為1.4度，則2.4米天線的日凌持續(xù)時間比3.7米天線約長3分鐘。



“日凌”為什么要中斷通信？

　　“日凌”是太陽對某種事物的侵犯。眾所周知，衛(wèi)星通信是靠電磁波傳遞信息，地面站的接收天線總是對著通訊衛(wèi)星，將衛(wèi)星傳來的信號會聚于拋物面天線的焦點(diǎn)上，經(jīng)檢波電路檢波后進(jìn)行放大處理的。目前我們普遍使用的通訊衛(wèi)星都是在地球的赤道平面內(nèi)距地面約3．6×107米的軌道上受地球萬有引力作用繞地球轉(zhuǎn)動的同步衛(wèi)星（以下簡稱“衛(wèi)星”）。其轉(zhuǎn)動方向和周期與地球的自轉(zhuǎn)方向和周期相同，相對地面靜止，轉(zhuǎn)一周為一晝夜；而地球又繞太陽在黃道平面內(nèi)作近似正圓的橢圓運(yùn)動，轉(zhuǎn)一周為一年。從冬至到春分，地球繞地軸自轉(zhuǎn)的赤道平面與繞太陽公轉(zhuǎn)的黃道平面的夾角不斷減小，從春分到夏至其夾角不斷增大，從夏至到秋分其夾角又不斷減小，從秋分到冬至又不斷增大�；蛘哒f以地球為參照物，太陽在地球的南、北回歸線之間作周期性運(yùn)動。每年春分和秋分時節(jié)，地球自轉(zhuǎn)的赤道平面和公轉(zhuǎn)的黃道平面重合，地球、衛(wèi)星、太陽在一條直線上。當(dāng)通訊衛(wèi)星處于太陽和地球之間的連線上，此時在零緯度的衛(wèi)星星下點(diǎn)的地面站天線指向衛(wèi)星，也正好對準(zhǔn)了太陽，太陽輻射的強(qiáng)大電磁波干擾信號與衛(wèi)星發(fā)出的正常信號處于同一方向，地面站的接收天線將干擾信號和正常信號均會聚于焦點(diǎn)，使檢波系統(tǒng)無法把淹沒在太陽強(qiáng)大干擾信號中的衛(wèi)星信號區(qū)分出來，由衛(wèi)星傳送的無線電通信被迫中斷，發(fā)生“日凌中斷通信”現(xiàn)象。如果太陽輻射的電磁波干擾信號與衛(wèi)星傳送的通信信號不同方向，則地面站的拋物面天線就不會將太陽的干擾信號和衛(wèi)星的通信信號同時會聚于焦點(diǎn)，就不會發(fā)生“日凌中斷通信”現(xiàn)象。



我國何時發(fā)生日凌中斷通信現(xiàn)象呢？


　　地球距太陽約150000000000米，衛(wèi)星距地面約36000000米，地球的半經(jīng)約6400000米，衛(wèi)星與太陽的距離比與地面的距離約大四千多倍，不同緯度的地面站與衛(wèi)星、太陽連線與黃道平面的夾角變化不大，只有在春分和秋分前后地球、衛(wèi)星、太陽三者才可能共線。中國處于地球的北半球，由于緯度不同，每當(dāng)春分節(jié)前幾天的白天，地球自轉(zhuǎn)的赤道平面與繞太陽公轉(zhuǎn)的黃道平面的夾角由北向南逐漸減小，衛(wèi)星略高于黃道平面，北半球的地面站、衛(wèi)星、太陽有時會處在一直線上，或者說太陽從南半球向北半球運(yùn)動，我國從北到南先后出現(xiàn)“日凌中斷通信”現(xiàn)象，緯度越高，發(fā)生的越早，但總是在春分節(jié)前發(fā)生；每當(dāng)秋分節(jié)后幾天的白天，地球轉(zhuǎn)動的赤道平面與其公轉(zhuǎn)的黃道平面的夾角由南向北開始增大，或者說太陽從北半球向南半球運(yùn)動，北半球的地面站、衛(wèi)星、太陽又會處于一直線上，這段時間我國又開始從南向北逐漸出現(xiàn)“日凌中斷通信”現(xiàn)象，緯度越低，發(fā)生越早，但一定在秋分節(jié)過后發(fā)生。當(dāng)然，日凌中斷通信的條件是地球上的地面站與衛(wèi)星、太陽處于同一直線上，由于地球、衛(wèi)星、太陽三者的運(yùn)動，處于同一直線上的時間畢竟很短，又由于經(jīng)度的不同，各地每次出現(xiàn)“日凌中斷通信”的時間也不盡相同。同一地面站的“日凌中斷通信”現(xiàn)象一年內(nèi)將遇到兩次，每次持續(xù)的天數(shù)和每天持續(xù)的時間長短則根據(jù)地面站的地理位置和天線的大小的不同而不同，一般最多持續(xù)一個星期，每天持續(xù)5—10分鐘，且發(fā)生在中午前后。


日凌中斷通信現(xiàn)象能否避免呢？

　　人們把日凌中斷通信稱為衛(wèi)星通信的“死角”，是一種自然現(xiàn)象，不能避免。目前，世界各國在衛(wèi)星通信過程中解決“日凌中斷通信”的措施：一是避開。即根據(jù)衛(wèi)星所處的位置，地面站所處的經(jīng)緯度數(shù)，天線的直徑，工作時的仰角，方位角等數(shù)值，預(yù)先計算出地面站出現(xiàn)“日凌中斷通信”的具體日期和時間，提前預(yù)報，使重要業(yè)務(wù)通信盡量避開“日凌中斷通信”的時間；二是通過另一顆通訊衛(wèi)星工作。如每年的三月初，“日凌中斷通信”現(xiàn)象將在我國部分地區(qū)的地面站發(fā)生，這期間中央要召開 “人代會”，為了順利收看電視直播新聞，中央電視臺和北京電視臺同時直播新聞，當(dāng)中央電視臺使用的亞洲一號衛(wèi)星臨近“日凌”時，北京電視臺使用的亞洲二號衛(wèi)星仍能正常進(jìn)行直播，使大會盛況和會議精神及時通過另一顆通訊衛(wèi)星傳遞給千家萬戶的電視觀眾。

• 通信詞典解釋