C 波段數(shù)字衛(wèi)星接收天線的選址與防雷

姚強

（國家廣播電視總局七二二臺，陜西 寶雞721001）

C 波段數(shù)字衛(wèi)星接收天線可以用來接收中星6B 衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器中轉(zhuǎn)的我國70 路數(shù)字衛(wèi)星廣播信號，通過C 波段數(shù)字衛(wèi)星接收天線、C 波段高頻頭（可采用諾賽特公司的C-8215 型）、同軸電纜、功分器（可采用Global-1314 型）接到數(shù)字衛(wèi)星接收機上，這樣一來就搭建了一套完整的數(shù)字衛(wèi)星廣播接收系統(tǒng)了。今天我們主要討論一下C 波段數(shù)字衛(wèi)星接收天線的選址與防雷措施。

1 C 波段數(shù)字衛(wèi)星接收天線的地理位置和環(huán)境要求

1.1 由于C 波段數(shù)字衛(wèi)星接收天線屬于室外設(shè)備，常年日曬雨淋和風(fēng)吹。而其中日曬，我們主要考慮日凌干擾是由C 波段頻段、衛(wèi)星接收天線口徑面積等因素決定，雨淋主要考慮雨衰干擾，是由衛(wèi)星天線仰角，雨滴大小，雨量大小等因素決定，以上因素在衛(wèi)星接收天線出廠和安裝地點經(jīng)緯度選定后就已經(jīng)決定了，這些因素我們無法改變，我們著重要考慮的是風(fēng)吹和當(dāng)?shù)氐乩憝h(huán)境等問題。應(yīng)盡可能不要將衛(wèi)星接收天線安裝在常年風(fēng)量很大的地方，天線某一扇面的晃動也會導(dǎo)致信號焦點偏移，從而降低信號強度。同時，衛(wèi)星接收天線架設(shè)時應(yīng)選擇在地質(zhì)堅固的地方，以保證天線底座穩(wěn)定牢固，避免因日后地面沉陷而產(chǎn)生天線指向的偏差。同時還要考慮運輸和安裝方便的地點，注意場地的雨雪、氣溫和濕度等因素的影響。

1.2 由于衛(wèi)星接收天線所在的地面存在中繼微波干擾，天線方向存在無數(shù)的電磁干擾和遮擋物，還有最近新興的5G 通信技術(shù)對天線也有一定干擾，因此架設(shè)天線時還要考慮如何排除這些干擾。

①首先說地面微波干擾。在我國很多部門使用微波中繼線路來傳輸信號，如郵電、廣電、國防、鐵路、油田等系統(tǒng)均設(shè)有自己的微波中繼線路，一般每隔30km～50km 就要設(shè)置一個中繼站。在選址時，應(yīng)查清站址周圍潛在的干擾情況，如是否存在地面微波中繼、雷達站、無線電發(fā)射臺、高壓電力線、飛機航道以及其他電氣設(shè)備的干擾。特別是地面微波中繼與C 頻段衛(wèi)星傳送都采用相同的4G 頻段，由于中繼傳輸?shù)牡孛嫖⒉ㄐ盘栂啾鹊竭_地面的衛(wèi)星信號要強得多，因此地面微波中繼線路極易對C 波段衛(wèi)星信號產(chǎn)生不同程度的干擾。為了減少地面微波中繼信號對衛(wèi)星接收天線信號的影響，經(jīng)過理論分析和實踐總結(jié)，我們總結(jié)了幾種行之有效并且簡單可靠的的措施：

a.觀察發(fā)現(xiàn)，我國很多衛(wèi)星接收天線架設(shè)在屋頂，這樣的好處是能減少地面的微波干擾，同時也能減少從衛(wèi)星接收天線到衛(wèi)星接收機的第一中頻電纜的長度，從而減小信號衰減。通常，應(yīng)采用低損耗中頻電纜連接室內(nèi)外單元，例如，同軸電纜75-9的饋線長度以不超過40 米最佳，或者增設(shè)帶寬（970～1470MHz）放大器以補償電纜損耗。

b.如若天線架設(shè)在地面上，則在選址時要盡可能利用好周圍的建筑物來遮擋地面微波對其造成的干擾，例如將衛(wèi)星接收天線的背面和側(cè)面靠近附近的建筑物，通過理論分析和相關(guān)測試表明，通過此方法可以有效降低干擾信號20dB 左右，通常，這樣的衰減量是足夠的了。

c.在衛(wèi)星接收天線附近，在有地面微波干擾的方位砌墻或架設(shè)金屬屏蔽網(wǎng)對消除干擾都有較好的效果，但同時注意不要遮擋衛(wèi)星接收天線接受信號方向的空間。

d.在山區(qū)、盆地或谷底利用好當(dāng)?shù)氐乩憝h(huán)境來屏蔽地面微波干擾，在平原等無法利用地理環(huán)境或當(dāng)?shù)亟ㄖ铮业孛嫖⒉ǜ蓴_嚴(yán)重的地方可選擇在地面挖一個大坑，將天線放置在坑內(nèi)。

②在天線位置選擇過程中，除了要考慮微波干擾的問題之外，還要考慮在天線的主瓣方向上是否存在遮擋。所謂主瓣角度指衛(wèi)星接收天線信號功率下降到最高值一半時的角度，也就是3dB 主瓣帶寬，也叫做半功率波束寬度，通常半功率角越小，天線能量越集中，性能就越好。如圖1 所示，半功率波束寬度是一個以衛(wèi)星接收天線中心饋源為頂點的圓錐體，而衛(wèi)星接收天線的中心方向在圓錐體的邊緣時，信號功率則只有一半，也就是半功率。當(dāng)衛(wèi)星接收天線準(zhǔn)確的對星后，其半功率角所圍成的圓錐體也就在空間中固定形成了，這時若衛(wèi)星接收天線半功率角所對應(yīng)圓錐體范圍內(nèi)有建筑物、樹木、鐵塔、高山等遮擋，則會直接嚴(yán)重影響衛(wèi)星接收天線信號功率電平。相反，若衛(wèi)星接收天線半功率角所對應(yīng)圓錐體范圍外有建筑物、樹木、鐵塔、高山等遮擋反倒會降低地面微波造成的干擾，而對衛(wèi)星接收天線的接收信號功率電平影響是不大的，這恰是我們想要的結(jié)果的。一般認(rèn)為，天線指向周圍遮擋物的連接線與天線指向衛(wèi)星的連線之間的夾角最好大于5°。

圖1

③最近新興的5G 通信技術(shù)，其中中國聯(lián)通獲得了3.5～3.6GHz 的信號使用頻段，我們知道C 波段高頻頭的輸入頻段是3.7～4.2GHz，雖說兩者頻帶并沒有交集，但信號的干擾仍然存在，所以如果衛(wèi)星接收天線所在地已經(jīng)在當(dāng)?shù)?G 信號范圍內(nèi)，那么加裝專業(yè)濾波裝置就顯得很有必要，例如加裝諾賽特公司的C 波段濾波器，這樣一來就使得5G 的信號帶寬內(nèi)的波束無法進入衛(wèi)星接收天線的高頻頭，也就削弱了5G 信號對其的干擾。

2 衛(wèi)星接收天線的防雷

我們不難發(fā)現(xiàn)，許多衛(wèi)星接收站都有專業(yè)的避雷針或避雷設(shè)施，那么衛(wèi)星接收天線附近有必要架設(shè)避雷裝置嗎？答案是肯定的。因為衛(wèi)星接收天線以及后面連接的高頻頭、接收機都有許多微波器件，極易受到電磁場的干擾，更加怕雷擊，因此安裝避雷針或避雷裝置完全有必要，尤其是南方地區(qū)和雷雨天氣較多的山區(qū)更加不能忽視。必須確保衛(wèi)星接收天線在避雷針的有效保護范圍內(nèi)，在有些雷擊頻繁的地區(qū)，衛(wèi)星接收站周圍最好還要加裝鐵絲網(wǎng)，并將鐵絲網(wǎng)與避雷裝置接在一起。在進入室內(nèi)的電網(wǎng)上，也需要安裝避雷裝置，這樣以來就能有效避免雷擊可能通過電網(wǎng)進入設(shè)備。由此可見，衛(wèi)星接收天線的防雷是十分重要的，若解決得不好會給衛(wèi)星接收系統(tǒng)帶來很大的損害。從原則上說，天線的防雷工作應(yīng)該按照國家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計規(guī)范GBJ57-83》來實施。

若衛(wèi)星接收天線附近已經(jīng)有合格的避雷針，或有帶防雷系統(tǒng)的建筑物，并且該避雷針的有效保護范圍剛好覆蓋了我們的衛(wèi)星接收天線，就可以直接利用現(xiàn)有的避雷針，不用給衛(wèi)星接收天線加裝新的避雷針，但要注意衛(wèi)星接收天線底座的接地電阻要小于4 歐姆。

若衛(wèi)星接收天線位于空曠的地面，且附近沒有可用的避雷針，或有帶防雷系統(tǒng)的建筑物，則需要安裝避雷針或避雷裝置。避雷針的有效范圍像一把雨傘，避雷針就像傘柄，而撐開的雨傘面以下的區(qū)域就是該避雷針有效的保護范圍，如圖2 所示。

安裝避雷針時要注意以下幾點，避雷針一定要位于衛(wèi)星接收天線的背面，否則它也會對天線產(chǎn)生遮擋。避雷針的接地應(yīng)有獨立走線，不允許將防雷接地線與接收設(shè)備的室內(nèi)接地線共用，否則會遭到雷電反擊，造成設(shè)備燒毀，甚至人員傷亡。當(dāng)天線和設(shè)備受避雷針保護傘保護時，避雷針接地引線要和天線分開，采用天線系統(tǒng)的地線與避雷系統(tǒng)的地線分開，機器的地線與防雷系統(tǒng)的地線分開，以便雷擊時電流以最小電阻走防雷系統(tǒng)進入大地，不至于進入機器，從而減小對設(shè)備損害。

圖2

3 結(jié)論

廣播電視事業(yè)發(fā)展迅速，新建的衛(wèi)星接收站越來越多，建站前要做的功課其實要有很多。我國地域遼闊，由于種種原因，很多衛(wèi)星接收站所在的地理位置十分復(fù)雜和特殊，這就要求我們在給衛(wèi)星接收天線選址時考慮多種因素。既要使接收天線前方視野開闊，考慮所在地存在的各種電磁、微波干擾，地面的防雷措施，還要考慮所在地地質(zhì)、氣象、交通、供電、供水等情況。只有統(tǒng)籌各方面因素，科學(xué)架設(shè)衛(wèi)星接收天線，才能確保衛(wèi)星接收站高效長久運行，促進廣播事業(yè)健康長遠(yuǎn)的發(fā)展。