過境衛(wèi)星對廣電專用衛(wèi)星的干擾及應對措施

張小平,郭亞麗

(1.內(nèi)蒙古新聞出版廣電局五〇一臺，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010070；2.內(nèi)蒙古廣播電視臺總工辦，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010058)

過境衛(wèi)星對廣電專用衛(wèi)星的干擾及應對措施

張小平1,郭亞麗2

(1.內(nèi)蒙古新聞出版廣電局五〇一臺，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010070；2.內(nèi)蒙古廣播電視臺總工辦，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010058)

作為廣播電視信號三大傳輸手段之一的衛(wèi)星傳輸技術，在當前仍然扮演著重要角色。衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)是一個開放系統(tǒng)，易受到外界信號的干擾。過境衛(wèi)星干擾由于其具有隱蔽性、特殊性，給廣播電視衛(wèi)星傳輸帶來許多不利影響。結合工作實際，通過介紹近年來發(fā)生的干擾實例，對過境衛(wèi)星干擾的機理進行分析，提出減小干擾的有效措施，為同行提供一定的借鑒作用。

過境衛(wèi)星；干擾分類；機理分析

由于廣播電視衛(wèi)星傳輸比其他廣播電視技術傳輸手段的影響范圍更廣，因此，對衛(wèi)星傳輸?shù)陌踩燥@得更加關注，尤其是衛(wèi)星傳輸?shù)耐獠扛蓴_，對廣播電視衛(wèi)星傳輸?shù)挠绊戄^大。衛(wèi)星傳輸?shù)耐獠扛蓴_一般有鄰星干擾、鄰信道干擾、過境衛(wèi)星干擾、非授權使用、日凌及惡意干擾等。本文將分析過境衛(wèi)星對廣電專用衛(wèi)星傳輸干擾的機理進行分析，并結合工作實際提出減小干擾對衛(wèi)星電視安全播出影響的有效措施。

靜止衛(wèi)星工作的軌道位置間隔必須滿足不小于2°，才能滿足下行接收站可靠接收。然而工作在赤道平面的衛(wèi)星日益增多，新舊衛(wèi)星更替也較多，這樣在衛(wèi)星間隔的2°范圍內(nèi)，可能出現(xiàn)其他衛(wèi)星做軌道位置調(diào)整、變化的操作，這時實際軌道位置間隔小于2°。如果該通信衛(wèi)星與在軌衛(wèi)星處于同一頻段、同一覆蓋區(qū)域，未有效關閉轉(zhuǎn)發(fā)器時，就會影響原有在軌衛(wèi)星用戶的正常工作，甚至通信中斷[1-3]。

1 過境衛(wèi)星干擾分類

為了更加直觀地理解過境衛(wèi)星干擾分類，首先由圖1分析衛(wèi)星的組成。為了簡化衛(wèi)星系統(tǒng)的組成，圖中省略了電源分系統(tǒng)和溫控分系統(tǒng)。

圖1中，遙測和指令分系統(tǒng)組成衛(wèi)星的測控系統(tǒng)，遙測實現(xiàn)地球上的測控站對衛(wèi)星上的設備工作狀況的監(jiān)測，包括設備的電流、電壓和溫度等狀態(tài)信息，以及各傳感器的狀態(tài)數(shù)據(jù)。衛(wèi)星指令系統(tǒng)包括地面對衛(wèi)星的位置及姿態(tài)控制的指令，衛(wèi)星位置控制指令包括在衛(wèi)星發(fā)射過程中控制使用的指令及在軌位置控制。姿態(tài)控制指令是確保衛(wèi)星天線始終對準有效覆蓋區(qū)域運行。此外還有主備設備切換及轉(zhuǎn)發(fā)器開啟與關閉等指令。

通信分系統(tǒng)就是用于通信業(yè)務傳輸?shù)霓D(zhuǎn)發(fā)器。主要功能是為了實現(xiàn)對具體傳輸業(yè)務接收、處理和轉(zhuǎn)發(fā)的能力。其他各分系統(tǒng)都是確保其正常工作的。

圖1 通信衛(wèi)星組成

天線分系統(tǒng)包括遙測與指令分系統(tǒng)使用的全向天線和通信分系統(tǒng)使用的卡塞格倫旋轉(zhuǎn)拋物面天線。

遙測與指令之所以使用全向天線是因為不管在哪種姿態(tài)下都可以可靠地向地面發(fā)送遙測數(shù)據(jù)、信標信號，同時接收來自地面的指令信號。

過境衛(wèi)星使用這兩種類型的天線收發(fā)信時，勢必會對廣電專用衛(wèi)星形成通信干擾，嚴重影響正常的通信。

因此，過境衛(wèi)星干擾分類主要包括：衛(wèi)星測控站的測控信號干擾和過境衛(wèi)星的鏡像干擾。衛(wèi)星測控站的測控信號干擾又包括衛(wèi)星遙測信號的干擾和衛(wèi)星測控信號的干擾。

2 衛(wèi)星遙測信號的干擾和衛(wèi)星測控信號的干擾機理分析

衛(wèi)星遙測，就是地面測控站遠距離測量衛(wèi)星的工作狀態(tài)，并將測量數(shù)據(jù)返回測控站， 測控站完成遙測信號的解調(diào)，遙測數(shù)據(jù)的采集、記錄和處理，為進一步分析做好準備。

衛(wèi)星遙測信號通常使用C頻段傳輸，雨衰較小，占用C頻段高端或低段。衛(wèi)星遙測信號一般是下行信號，其下行的EIRP(等效全向輻射功率)值為15 dBW左右，廣播電視衛(wèi)星傳輸?shù)? MHz帶寬的載波EIRP大約為30 dBW，這樣遙測信號顯得相對較小，不會影響廣電業(yè)務傳輸，過境廣電專用衛(wèi)星時在相應頻點可測到遙測信號。

衛(wèi)星測控信號是上行控制信號。其上行功率國內(nèi)要求在75 dBW左右，漂星過程出于安全考慮在85 dBW左右，廣電要求一路電視載波上行的EIRP在65～75 dBW之間，若上行衛(wèi)星測控信號落在廣播電視衛(wèi)星業(yè)務頻段，就會對廣播電視傳輸產(chǎn)生嚴重干擾,并且將轉(zhuǎn)發(fā)器推飽和，廣電業(yè)務載波受到抑制，影響廣電業(yè)務正常播出。

3 過境衛(wèi)星的鏡像干擾機理分析

過境衛(wèi)星的鏡像干擾主要是指過境廣電專用通信衛(wèi)星時，通信分系統(tǒng)的轉(zhuǎn)發(fā)器未有效關閉，導致地面上行站發(fā)射的載波信號同時被過境衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)至地面。這樣在兩顆衛(wèi)星重疊覆蓋區(qū)域，地面衛(wèi)星接收站同時接收到被兩顆衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的載波信號，它們傳輸路徑不相同，到達接收點的相位也不同，互相干擾導致接收質(zhì)量劣化，從而影響正常接收。目前衛(wèi)星所采用的轉(zhuǎn)發(fā)器類型仍以“彎管”型為主，在星上未進行再生處理，載波被直接變頻、放大轉(zhuǎn)發(fā)到地面，這樣鏡像干擾也就很好理解了[4-5]。

圖2是鏡像干擾示意圖。實線為正常通信鏈路，虛線為鏡像干擾鏈路。以中星6B衛(wèi)星傳輸?shù)膬?nèi)蒙古衛(wèi)視為例進行說明。

圖2 鏡像干擾示意圖

與過境衛(wèi)星的鏡像干擾類似的另一個外部干擾為鄰星干擾，二者易混淆。鄰星干擾是指處于同一頻段、同一覆蓋區(qū)域軌道位置相隔較小的兩顆衛(wèi)星運行時，彼此互相干擾正常工作。鄰星干擾有上行被干擾和下行被干擾之分，上行被干擾是指鄰星上行系統(tǒng)天線的旁瓣信號被廣電專用衛(wèi)星接收形成干擾。下行被干擾是指接收廣電專用衛(wèi)星信號的接收站同時接收來自鄰星衛(wèi)星信號形成的干擾。如圖3所示。實線為兩個正常通信鏈路，虛線為鄰星干擾鏈路。

圖3 鄰星干擾示意圖

4 過境衛(wèi)星干擾發(fā)生時的現(xiàn)象

由于筆者長期工作在值班一線，2011年10月6日也親歷了一次過境衛(wèi)星干擾過程，內(nèi)蒙古衛(wèi)星地球站當日下午 15:45 發(fā)現(xiàn)抗干擾自動增益系統(tǒng)中接收1(11 m天線接收)、接收2(3 m天線接收)、異地接收載噪比等幅下降，如圖4所示。頻譜未見異常(模擬頻譜儀)。16:12青海衛(wèi)視頻譜高出本臺頻譜，本臺自動增益系統(tǒng)提升功率為400 W，16:15提升到1 980 W，后經(jīng)請示逐漸降功率到317 W，此時青海衛(wèi)視無信號， 17:05本臺接收信號全無，17:05青海衛(wèi)視恢復信號，經(jīng)查實是上海衛(wèi)視代播，17:09指揮中心通知本臺切換上變頻、天線開關、髙功放等主備機，18:01沙河站代播內(nèi)蒙衛(wèi)視，18:22接收1、2，異地接收載波正常，18:29 11 m天線接收正常，18:34本臺恢復正常播出。這是筆者當時的值班日志，可以看出，干擾發(fā)生時最直觀的現(xiàn)象是載噪比下降，轉(zhuǎn)發(fā)器的其他兩省衛(wèi)視也出現(xiàn)同樣的故障現(xiàn)象。載噪比下降跌破下限后，抗干擾系統(tǒng)開始提升功率抗擊干擾，可是同轉(zhuǎn)發(fā)器3個衛(wèi)視載波都在提升功率，出現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)器功率爭奪，轉(zhuǎn)發(fā)器互調(diào)干擾導致3個衛(wèi)視全部中斷。手動降功率到正常值也沒有恢復播出，誤認為是地球站設備問題，后來發(fā)現(xiàn)是過境衛(wèi)星干擾，這也是近年來第一次過境衛(wèi)星鏡像干擾，由于缺乏經(jīng)驗，給故障排除帶來許多困難，不過通過這次經(jīng)歷，給同行提供一些寶貴的經(jīng)驗，為安全播出提供一些見解。

1)發(fā)生干擾時，第一時間判斷為過境衛(wèi)星干擾的方法

(1)上行站自環(huán)信道傳輸質(zhì)量保持不變，但各接收天線信道傳輸質(zhì)量出現(xiàn)等幅下降，嚴重時，載噪比跌破下限，進而導致接收中斷。它是一個漸進等幅下降過程，一般要經(jīng)過一段時間，需注意觀察這一變化過程，有必要與同轉(zhuǎn)發(fā)器用戶聯(lián)系，看是否與本站現(xiàn)象一致。若一致，很有可能是過境衛(wèi)星干擾。

(2)抗干擾自動增益系統(tǒng)啟動，自動提升發(fā)射功率，使得轉(zhuǎn)發(fā)器工作在飽和狀態(tài)，通信中斷。如圖4所示。此現(xiàn)象要與1和3的現(xiàn)象結合，進行綜合分析判斷，是否為過境衛(wèi)星干擾。

圖4 抗干擾自動增益系統(tǒng)界面(截圖)

(3)在接收信道層分析，通過數(shù)字頻譜儀觀察會有同一載波疊加。如圖5所示，它是在正常載波下面疊加了鏡像干擾載波。

圖5 鏡像干擾頻譜圖(截圖)

注意區(qū)分過境衛(wèi)星干擾和非法干擾，如果是過境衛(wèi)星干擾，轉(zhuǎn)發(fā)器工作在MCPC方式時，一般同轉(zhuǎn)發(fā)器所有節(jié)目均受到影響，而非法干擾通常某套節(jié)目受干擾。這一現(xiàn)象需在未提升功率前進行觀察。

2)影響過境衛(wèi)星干擾程度的相關因素

(1)與地面收發(fā)天線直徑有關，直徑越大，影響程度越小。

天線直徑越大，其半功率角越小，即波束越窄，影響越小。國內(nèi)廣電衛(wèi)星上行站天線直徑都較大。

(2)與兩顆衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器SFD(飽和通量密度)設置有關。

SFD大小設置接近時，影響最為嚴重。一般廣電專用衛(wèi)星與過境衛(wèi)星SFD設置值較小，廣電衛(wèi)星上行站功率較大，易受到鏡像衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)、放大。

(3)與兩顆衛(wèi)星的覆蓋區(qū)域有關，同轉(zhuǎn)發(fā)器節(jié)目不同區(qū)域影響程度不一致。

5 減小干擾對衛(wèi)星電視安全播出影響的有效措施

1)應對衛(wèi)星下行遙測信號干擾的有效措施

首先分析遙測信號頻率，是否與廣電業(yè)務頻率重疊，若頻率重疊，則看干擾衛(wèi)星是否可以在過境時將其遙測信號關閉。如果可以關閉，注意觀察廣電業(yè)務載波狀態(tài)；如果不能關閉遙測信號，要準確掌握其過境時間，廣電做好應對準備，此時可以將抗干擾自動增益系統(tǒng)設置為手動，并根據(jù)情況適時提升上行功率，確保廣電業(yè)務絕對安全。

2)應對衛(wèi)星上行測控信號干擾的有效措施

如果衛(wèi)星上行測控信號頻率與廣電業(yè)務頻率重疊，則要求衛(wèi)星過境時，嚴禁上行衛(wèi)星測控信號。嚴禁在廣電專用衛(wèi)星軌道位置附近進行衛(wèi)星發(fā)射前測控演練。

3)應對過境衛(wèi)星未關閉轉(zhuǎn)發(fā)器干擾的有效措施

在上行站日常值班過程中，若判斷為過境衛(wèi)星鏡像干擾時，廣電衛(wèi)星公司應及時通知過境衛(wèi)星公司采取有效措施，將過境干擾的影響降到最低。若不能有效關閉轉(zhuǎn)發(fā)器，采取如下措施來有效減小過境干擾的影響：

(1)如果已受到鏡像干擾，衛(wèi)星公司應該將轉(zhuǎn)發(fā)器的SFD設置值增大，與此同時進一步減小業(yè)務載波的上行功率值，來降低鏡像干擾的影響程度。

(2)如果已受到鏡像干擾，衛(wèi)星上行站應將抗干擾自動增益控制系統(tǒng)設置為手動模式，特別是多載波工作的轉(zhuǎn)發(fā)器，必須設置為手動狀態(tài)。

6 結束語

據(jù)不完全統(tǒng)計，2011年以來，鏡像衛(wèi)星干擾廣電衛(wèi)星共發(fā)生3次，應該足以引起重視，通過本文的分析，從原理上、現(xiàn)象上更加清晰地理解過境干擾故障，為今后確保衛(wèi)星電視安全播出起到積極的促進作用。

[1] 賈玉仙.相鄰衛(wèi)星間干擾計算及協(xié)調(diào)方法[J].數(shù)字通信世界.2014(4)：20-25.

[2] 劉進軍.衛(wèi)星電視原理[M]. 北京：國防工業(yè)出版社，2009.

[3] 劉進軍.衛(wèi)星電視技術[M]. 北京：國防工業(yè)出版社，2008.

[4] 劉洪才.廣播電視衛(wèi)星數(shù)字傳輸技術[M]. 北京：中國廣播電視出版社，2003.

[5] 車晴，張文杰，王京玲.數(shù)字衛(wèi)星廣播與微波技術[M]. 北京：中國廣播電視出版社，2004.

Interference and Response of Transit Satellite on Broadcast Television Special-purpose Satellite

ZHANG Xiaoping1,GUO Yali2

(1.Station501，InnerMongoliaAutonomousRegionAdministrationofPress，Publication,Radio，F(xiàn)ilmandTelevision,Hohhot010070，China; 2.ChiefEngineeringOffice,InnerMongoliaRadioandTVStation,Hohhot010058,China)

As one of the three broadcast television signal transmission method of satellite transmission technology, still plays an important role in the current. Satellite transmission system is an open system, susceptible to interference from outside signals. Transit satellite interference because of its hidden nature, particularity, has brought many negative effects to the radio and television satellite transmission. In this paper, combined with the actual work, through the example of interference occurred in recent years, the mechanism of the transit satellite are analyzed, some effective measures are proposed to reduce the interference, and provide the reference for colleague.

transit satellite; classification of interference; mechanism analysis

TN927

A

10.16280/j.videoe.2015.17.026

2015-05-05

【本文獻信息】張小平.過境衛(wèi)星對廣電專用衛(wèi)星的干擾及應對措施[J].電視技術,2015，39(17).

張小平(1980— )，碩士，高級工程師，現(xiàn)任內(nèi)蒙古新聞出版廣電局五〇一臺技術科科長，主要從事衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)維護與設計工作，研究方向為廣播電視衛(wèi)星傳輸技術。

郭亞麗(1967— )，女，專科，主研電子工程。

責任編輯：閆雯雯