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)时经过地球赤道上空.
地球同步轨道通信卫星位於离地球赤道上空约36,000公里的轨道位置上,与地球保持同步转动.因此,每年春分和秋分前后,在卫星地球站所在地的每天中午时分,卫星将处在太阳与地球之间的直线上.这时卫星地球站天线在对准卫星的同时也对准太阳,使太阳产生的强大的电磁波直接投射在地球站天线上.由於太阳产生的电磁波频谱很宽,因此,对地球站来说,该电磁波是一个巨大的噪声源,对其所接受的卫星信号造成干扰从而使接收链路严重恶化甚至中断,这种现象即称为卫星通信的“日凌现象”.如图所示:
由此可见,日凌现象是卫星通信系统遇到的一种无法避免的自然现象.但日凌只影响卫星地球站的下行链路,不影响其上行链路.它每年均会集中发生二次,即春分(3月21日)和秋分(9月23日)期间,每次约延续6天左右.每次发生时,卫星地球站会连续数天在同一时段内出现接收信号质量下降或通讯中断现象.因此,为保证卫星通信系统的稳定运行,应准确预测出日凌发生的日期和时间,以便及时采取有效措施防范和降低日凌现象对卫星通信电路的干扰.
日凌发生的日期和时间与卫星地球站所处的地理位置和其接收天线的电气特性有关.
地理位置与日凌的关系
日凌与纬度的关系:纬度影响每年日凌开始和结束的日期.
春分时,地球站的纬度越高(北),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,那麽纬度每相差3度左右,则这两地日凌开始和结束的日期就会相差一天.例如,当地球站工作在C波段,其接收天线为2.4米时.重庆(东经106.5°/北纬29.6°)与贵阳(东经106.7°/北纬26.6°)的日凌发生日期分别为:
春分 秋分
重 庆 3月4日 - 12日 10月2日 - 9日
贵 阳 3月5日 - 13日 10月1日 - 8日
日凌与经度的关系: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,那麽经度每相差2度,则两地日凌开始及结束的时间会相差约1分钟.例如,当地球站工作在C波段,其接收天线为2.4米时,上海(东经121.5°/北纬31.2°)与合肥(东经117.7°/北纬31.9°)在10月3日的日凌发生时间分别为:
上海:12时53分 - 59分
合肥:12时51分 - 57分
地球站电气特性与日凌的关系:
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.
日凌与接收频率的关系:接收频率越高,天线3dB波束宽度越窄,则日凌持续时间越短.例如,对於2.4米天线:
C波段3dB波束带宽:2.2°
Ku波段3dB波束带宽:0.7°
地球每分钟转0.25度,则在天线口径同为2.4米时,C波段日凌持续时间比Ku波段长约6分钟.
日凌与天线口径的关系:天线口径越大,3dB波束宽度越窄,则日凌持续时间越短.例如2.4米的C波段天线3dB波束宽度为2.2度,3.7米的C波段天线3dB波束宽度为1.4度,则2.4米天线的日凌持续时间比3.7米天线约长3分钟.