盧崇麟

國(guó)家廣播電視總局六四一臺(tái) 福建省 泉州市 362100

1 概 述

衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)采用的轉(zhuǎn)發(fā)器分為透明轉(zhuǎn)發(fā)器和處理轉(zhuǎn)發(fā)器，處理轉(zhuǎn)發(fā)器除進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)信號(hào)外，還具有信號(hào)處理功能，進(jìn)行的信號(hào)變換和處理，可對(duì)干擾進(jìn)行有效的過(guò)濾。然而，廣播電視衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)采用的透明轉(zhuǎn)發(fā)器只單純完成轉(zhuǎn)發(fā)任務(wù)，轉(zhuǎn)發(fā)器通過(guò)接收上行傳輸信號(hào)、再進(jìn)行低噪聲放大、下變頻，最后經(jīng)過(guò)高功率放大輸出到下行衛(wèi)星天線(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)到信號(hào)覆蓋區(qū)。由于對(duì)500MHz 工作頻帶內(nèi)的任何信號(hào)都是“透明”通路，必然對(duì)干擾信號(hào)也進(jìn)行放大轉(zhuǎn)發(fā)。常見(jiàn)的干擾分為外部干擾和內(nèi)部干擾。

2 外部干擾

2.1 鄰星干擾

近年來(lái)隨著衛(wèi)星通信需求量的不斷增長(zhǎng)，使地球同步軌道衛(wèi)星的數(shù)量不斷增加，國(guó)際電信聯(lián)盟要求的軌道間隔為6 度，隨著衛(wèi)星通信技術(shù)的發(fā)展，衛(wèi)星功率受限的情況有較大的改善，衛(wèi)星的下行EIRP（等效全向輻射功率)有較大的提高，使得小口徑天線(xiàn)可以收到鄰星的干擾信號(hào)。在相鄰衛(wèi)星重疊覆蓋的區(qū)域，被干擾接收站天線(xiàn)旁瓣可以接收到同頻的鄰星下行信號(hào)，造成對(duì)正常接收信號(hào)的干擾。此外，由于廣播電視衛(wèi)星業(yè)務(wù)所使用轉(zhuǎn)發(fā)器增益檔較鈍，當(dāng)上行功率提升時(shí)，容易產(chǎn)生鄰星干擾。若上行站發(fā)射天線(xiàn)較小，旁瓣電平較高，高功放輸出的功率較大時(shí)，上行站的信號(hào)可能會(huì)干擾鄰星的正常信號(hào)?；蛘哂捎诓僮魇д`，使上行天線(xiàn)偏向鄰星進(jìn)行功率發(fā)射。圖1所示為衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)A和衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)B之間的鄰星干擾。

處置措施：1.提高衛(wèi)星天線(xiàn)的尺寸，降低半功率角，或選用旁瓣電平較低的接收天線(xiàn)。2.各上行站按入網(wǎng)測(cè)試的標(biāo)定功率運(yùn)行，嚴(yán)禁超功率發(fā)射載波。3.定期對(duì)各站上行發(fā)射天線(xiàn)進(jìn)行自動(dòng)跟蹤，確保天線(xiàn)始終對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星。

圖1 鄰星干擾示意圖

圖2 鄰信道干擾示意圖

圖3 載波頻譜不符合要求示意圖

2.2 鄰信道干擾

由于相鄰載波間沒(méi)有足夠的保護(hù)間隔、上行載波頻譜不符合要求，或者由于衛(wèi)星的功率受限造成轉(zhuǎn)發(fā)器工作在非線(xiàn)性區(qū)，使得轉(zhuǎn)發(fā)器互調(diào)分量超標(biāo)，上述情況均會(huì)造成鄰信道干擾。圖2為鄰信道干擾示意圖，該圖呈現(xiàn)的是相鄰載波間沒(méi)有足夠的保護(hù)間隔造成干擾的情況。圖3為上行載波頻譜不符合要求的示意圖，是功放回退值不同時(shí)所呈現(xiàn)的頻譜。

處置措施：1.各載波間留有足夠的保護(hù)帶寬。2.上行載波頻譜要符合要求，尤其要保證載波-30dB的帶寬不超過(guò)1.35倍的傳輸速率，控制好肩帶指標(biāo)。3.要確保上行系統(tǒng)的三階互調(diào)指標(biāo)，在速調(diào)管高功放額定功率回退7dB時(shí)不超過(guò)-29dBc。4.帶內(nèi)雜散要滿(mǎn)足-55dBc 的要求。5.在上行頻段5925MHz到6425MHz范圍內(nèi)的任意4kHz 頻段中不超過(guò)4dBw/4KHz（不包括互調(diào)產(chǎn)物）。帶外互調(diào)在上行頻段5925MHz 到6425MHz范圍內(nèi)的任意4kHz頻段中不超過(guò)15dBw/4KHz，否則對(duì)相鄰信道或其他轉(zhuǎn)發(fā)器產(chǎn)生干擾。

2.3 日凌干擾

衛(wèi)星運(yùn)行到太陽(yáng)和接收站之間并在一條直線(xiàn)上時(shí)，接收站天線(xiàn)正對(duì)準(zhǔn)衛(wèi)星和太陽(yáng)的現(xiàn)象稱(chēng)為日凌。發(fā)生的規(guī)律是，在北半球日凌發(fā)生在春分前和秋分后的幾天的中午，每次持續(xù)數(shù)分鐘。在春分和秋分當(dāng)日，衛(wèi)星星下點(diǎn)的接收站會(huì)發(fā)生日凌。日凌會(huì)對(duì)衛(wèi)星下行信號(hào)產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾或者中斷，但是日凌對(duì)上行傳輸信號(hào)并未造成影響。在同一地點(diǎn)使用同樣口徑的衛(wèi)星接收天線(xiàn)，Ku波段的日凌持續(xù)時(shí)間比C 波段的短。大口徑天線(xiàn)相較于小口徑天線(xiàn)，日凌影響持續(xù)時(shí)間短。日凌的持續(xù)時(shí)間與太陽(yáng)的日輪直徑和天線(xiàn)的波束寬度有關(guān)。

處置措施。1.上行站在日凌發(fā)生前將功率自動(dòng)提升系統(tǒng)設(shè)置為手動(dòng)，結(jié)束后恢復(fù)為自動(dòng)狀態(tài)。2.下行接收站根據(jù)需要設(shè)置異地回傳信號(hào)減少對(duì)下行接收的影響。3.通過(guò)多星并發(fā)同樣的節(jié)目減少對(duì)下行接收的影響。4.有條件的接收站，選用較大口徑的接收天線(xiàn)，縮短日凌持續(xù)時(shí)間。

2.4 電離層干擾

衛(wèi)星信號(hào)在傳輸時(shí)，通過(guò)了平流層、對(duì)流層、電離層，最后進(jìn)入自由空間傳播。電離層對(duì)電磁波具有選擇性，只有超過(guò)一定頻率才可以穿透電離層傳播，低于一定的頻率會(huì)被電離層反射，阻擋其通過(guò)。如短波發(fā)射就是利用電離層的反射進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸?shù)?，衛(wèi)星傳輸?shù)妮d波頻率必須是L 波段以上才能傳輸。電離層對(duì)衛(wèi)星傳輸信號(hào)產(chǎn)生折射、散射、閃爍以及法拉第旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象。

電離層對(duì)衛(wèi)星通信信號(hào)的影響之一就是法拉第極化旋轉(zhuǎn)。衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)上行天線(xiàn)的軸向極化隔離度要大于33dB，也就是要求天線(xiàn)在接收正極化信號(hào)時(shí)，收到的反極化干擾信號(hào)要小于33dB。極化旋轉(zhuǎn)帶來(lái)的影響，一方面是極化的損耗，另一方面表現(xiàn)為對(duì)反極化信號(hào)的干擾，降低了極化隔離度。傳輸信號(hào)極化旋轉(zhuǎn)正比于電離層中的離子數(shù)和磁場(chǎng)強(qiáng)度，反比于信號(hào)頻率的平方根。對(duì)于頻率較低的信號(hào)影響較大，頻率越高影響越小，對(duì)于C 波段的衛(wèi)星信號(hào)的極化旋轉(zhuǎn)通常在幾度之內(nèi)。對(duì)于4/6GHz衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)而言，上行傳輸造成4 度的極化旋轉(zhuǎn)，下行傳輸會(huì)造成9 度的極化旋轉(zhuǎn)。

電離層對(duì)衛(wèi)星通信信號(hào)的另一個(gè)影響為電離層閃爍，是由于電離層密度的不均勻性和隨機(jī)性，對(duì)傳輸信號(hào)產(chǎn)生幅度和相位的變化的現(xiàn)象。電離層閃爍在南北極地區(qū)最為嚴(yán)重，在赤道區(qū)域呈現(xiàn)較強(qiáng)的規(guī)律性，出現(xiàn)時(shí)間為晚上6 點(diǎn)到次日凌晨6 點(diǎn)左右，太陽(yáng)的紫外線(xiàn)、X 射線(xiàn)增多時(shí)，電離層變厚，電離層閃爍嚴(yán)重，對(duì)傳輸信號(hào)影響最大。對(duì)電波影響規(guī)律為頻率較低時(shí)影響較大，頻率較高時(shí)影響減小，在C 波段最多可能造成10dB的信號(hào)衰減。

處置措施：利用圓極化進(jìn)行衛(wèi)星通信，如中星9號(hào)和中星9A直播衛(wèi)星，采用了圓極化傳輸方式，有效規(guī)避了極化旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的干擾。

圖4 雜散測(cè)試示意圖

3 內(nèi)部干擾

3.1 極化干擾

衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)為提高頻譜利用率，采用正交極化方式進(jìn)行傳輸，在線(xiàn)極化時(shí)采用垂直和水平極化，在圓極化時(shí)采用左旋圓極化和右旋圓極化的極化方式，實(shí)現(xiàn)頻帶資源的高效利用，極化隔離度是客觀(guān)衡量正交隔離的技術(shù)指標(biāo)，如上所述正交隔離度必須達(dá)到33dB 的要求。衛(wèi)星天線(xiàn)在正式使用前需通過(guò)衛(wèi)通公司的入網(wǎng)測(cè)試，測(cè)試之后，饋源位置要固定好，記錄好數(shù)值，一般將天線(xiàn)控制器的極化角設(shè)置隱藏，以免由于誤動(dòng)作使極化角發(fā)生改變，造成極化干擾。

處置措施：如果天線(xiàn)極化隔離度變差，或者超功率發(fā)射載波，就會(huì)對(duì)反極化用戶(hù)的傳輸信號(hào)產(chǎn)生干擾，這時(shí)就必須通過(guò)衛(wèi)通公司重新調(diào)整極化，標(biāo)定上行功率。

3.2 雜散干擾

由于地球站的各環(huán)節(jié)電平設(shè)置不合理，中頻噪聲和載波邊帶不斷放大進(jìn)入轉(zhuǎn)發(fā)器，雜散在時(shí)間上和頻譜上不具有規(guī)律性，分為帶內(nèi)雜散和帶外雜散，如果帶內(nèi)雜散超過(guò)-55dBc，就會(huì)影響自身業(yè)務(wù)的傳輸，導(dǎo)致信號(hào)劣化。帶外雜散超過(guò)-65dBc，會(huì)干擾其他轉(zhuǎn)發(fā)器上的載波信號(hào)。圖4 是雜散測(cè)試示意圖，從圖中可以看出，所測(cè)的干擾沒(méi)有超出指標(biāo)范圍。

處置措施：衛(wèi)通公司可調(diào)整受干擾轉(zhuǎn)發(fā)器的增益檔設(shè)置，將其設(shè)置的比較鈍，降低靈敏度，來(lái)減少干擾影響。因?yàn)殡s散在時(shí)間上、頻率上和幅度上的隨機(jī)性、不確定性強(qiáng)，上行站可以通過(guò)切換備用設(shè)備來(lái)排除干擾。

內(nèi)部干擾可能存在其他類(lèi)型的干擾，本文只介紹了其中典型的2種，其余的不再贅述。