廣播電視數(shù)字微波線(xiàn)路的越站干擾問(wèn)題研究

李新華

（山西廣播電視無(wú)線(xiàn)管理中心，太原 030001）

廣播電視數(shù)字微波線(xiàn)路的越站干擾問(wèn)題研究

李新華

（山西廣播電視無(wú)線(xiàn)管理中心，太原 030001）

文章闡述了廣播電視數(shù)字微波線(xiàn)路越站干擾的概念，討論了距離去耦、天線(xiàn)方向性去耦、越站阻擋去耦、極化去耦等四種越站干擾的計(jì)算方法，提出了廣播電視數(shù)字微波線(xiàn)路越站干擾的防止措施。

微波線(xiàn)路;干擾;去耦;越站干擾防止

1　引言

目前，廣播電視節(jié)目傳輸?shù)闹饕夹g(shù)手段有光纜、衛(wèi)星和微波三種方式，微波電路傳輸廣播電視節(jié)目建設(shè)速度快，相對(duì)于光纜、衛(wèi)星投資更省，同時(shí)傳輸質(zhì)量安全可靠。數(shù)字微波傳輸具有傳輸容量大、穩(wěn)定性強(qiáng)、維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，已經(jīng)成為廣播電視系統(tǒng)無(wú)線(xiàn)傳輸?shù)闹饕绞健?/p>

在數(shù)字微波電路傳輸廣播電視信號(hào)的過(guò)程中，經(jīng)常會(huì)迭加其他干擾信號(hào)，習(xí)慣上稱(chēng)之為干擾信號(hào)。由于各種通信系統(tǒng)不斷發(fā)展，微波傳輸?shù)母蓴_源愈來(lái)愈復(fù)雜。比如，衛(wèi)星通信系統(tǒng)干擾、雷達(dá)干擾、電視廣播發(fā)射雜波干擾及其他專(zhuān)用的微波系統(tǒng)干擾，這些干擾屬于微波接力通信系統(tǒng)的外部系統(tǒng)的干擾。在系統(tǒng)內(nèi)部，存在著越站干擾、天線(xiàn)前對(duì)背干擾、中頻耦合干擾、分支線(xiàn)路干擾及天饋系統(tǒng)回波干擾等，這些都屬于系統(tǒng)內(nèi)部干擾。在二頻制的微波通信系統(tǒng)中越站干擾最為常見(jiàn)，因此在微波電路設(shè)計(jì)中必須合理選擇站址，避免造成越站干擾，確保廣播電視節(jié)目的安全優(yōu)質(zhì)傳輸[1]。

2　越站干擾的概念及產(chǎn)生原因

為避免越站干擾的出現(xiàn)，在設(shè)計(jì)微波接力通信工程階段選址時(shí)[2]，應(yīng)保證站址的越站保護(hù)角大于10°～15°，但在實(shí)際施工中，廣播電視微波站的站址由于受到市政規(guī)劃、實(shí)際地形等因素影響，站址不能完全滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的要求，會(huì)出現(xiàn)微波站之間的越站保護(hù)角小于規(guī)定值的情況，就造成了兩站之間的越站干擾。

跨越兩個(gè)微波站的同頻率干擾稱(chēng)為越站干擾，它是是微波多站傳輸中的一種同頻遠(yuǎn)端干擾。微波接力通信系統(tǒng)一般有二頻制和四頻制兩種制式。由于二頻制占用的頻帶比較窄，為了提高頻帶利用率，在微波電路設(shè)計(jì)時(shí)，都采用二頻制設(shè)計(jì)。即微波電路的一個(gè)雙向波道上，共使用兩個(gè)不同的收發(fā)頻率，即每站兩個(gè)方向的收發(fā)各用一個(gè)頻率。這樣，每個(gè)接力站除了接收前站發(fā)來(lái)的正常信號(hào)外，還可能收到前三站發(fā)來(lái)的同頻干擾信號(hào)即越站干擾信號(hào)，如圖1所示。

圖1 越站干擾示意圖

圖1中，A站正常發(fā)往B站的頻率f1信號(hào)，按照虛線(xiàn)方向傳輸?shù)紻站，D站既可收到正常C站發(fā)來(lái)的有用信號(hào)（頻率f1），同時(shí)也可接收到A站發(fā)來(lái)的無(wú)用信號(hào)（頻率f1）。A站發(fā)來(lái)的無(wú)用信號(hào)就對(duì)有用信號(hào)產(chǎn)生了干擾，這就是越站干擾產(chǎn)生的原因。在D站向A站發(fā)送信號(hào)時(shí)，D站信號(hào)也會(huì)對(duì)A站信號(hào)產(chǎn)生越站干擾。

3　越站干擾的計(jì)算

越站干擾信號(hào)與被干擾信號(hào)的頻率相同，屬于同頻干擾，其主用信號(hào)與干擾信號(hào)去耦即主用信號(hào)與干擾信號(hào)電平差主要由以下幾部分組成。

3.1距離去耦L0

越站干擾信號(hào)的傳播距離比主信號(hào)的傳播距離要遠(yuǎn)，我們把二者之間的電平差稱(chēng)為距離去耦。如果微波站天線(xiàn)增益、發(fā)射功率及饋線(xiàn)損耗相等，由圖1可知，越站干擾信號(hào)傳輸距離用AD表示，主用信號(hào)傳輸距離用CD表示，利用自由空間電波的傳輸損耗公式

可計(jì)算主用信號(hào)與越站干擾信號(hào)傳輸損耗差為

距離去耦的原理是依據(jù)電波的傳播與距離的關(guān)系進(jìn)行損耗計(jì)算。在實(shí)際工程中，根據(jù)這一方法，可直接通過(guò)微波站站距之比去計(jì)算距離的去耦值。

3.2天線(xiàn)方向性去耦D（θ）

天線(xiàn)的方向圖是表征天線(xiàn)輻射時(shí)電磁波能量（或場(chǎng)強(qiáng)）在空間各點(diǎn)分布的情況，它是描述天線(xiàn)的主要傳輸指標(biāo)之一。可以計(jì)算越站干擾偏離通信方向的角度，通過(guò)微波天線(xiàn)方向性圖來(lái)確定天線(xiàn)方向性去耦的大小。如圖1所示，A站發(fā)D站有一個(gè)角度為θ1的方向性偏角，D站收A站方向有一個(gè)角度為θ2的方向性偏角，根據(jù)天線(xiàn)方向性圖可以查出對(duì)應(yīng)偏角的方向性去耦D（θ1）及D（θ2），兩者相加即為越站干擾的天線(xiàn)方向性去耦，所以天線(xiàn)方向性去耦D（θ）的計(jì)算公式為

D（θ）=D（θ1）+D（θ2）

由上述推導(dǎo)可知，天線(xiàn)方向性去耦的根本原理是通過(guò)微波天線(xiàn)的方向性實(shí)現(xiàn)去耦。根據(jù)微波收發(fā)天線(xiàn)互易性這一特點(diǎn)，兩個(gè)互為干擾的微波站，天線(xiàn)方向性去耦值應(yīng)為兩站各自天線(xiàn)去耦值之和。

3.3越站阻擋去耦Ld

越站干擾的傳播路徑較為復(fù)雜，一般都有不同的障礙物，例如地球凸起及山峰的阻擋等，而正常信號(hào)的傳播路徑都是無(wú)阻擋的視距傳輸。所以，我們把越站干擾信號(hào)在傳播路徑上所有的障礙物阻擋而引起的繞射損耗稱(chēng)為越站阻擋去耦Ld。

等效地球半徑系數(shù)K決定了越站干擾的阻擋去耦的大小，正常情況下K值越小，阻擋損耗值越大，越站干擾就越小。因此，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)豄值統(tǒng)計(jì)分布資料來(lái)確定阻擋去耦值。根據(jù)我國(guó)大部分地區(qū)實(shí)際，工程設(shè)計(jì)時(shí)一般都按K=∞考慮。

3.4極化去耦XPD（θ）

微波天線(xiàn)對(duì)不同極化的電波去耦稱(chēng)為極化去耦XPD（θ）。根據(jù)微波天線(xiàn)的方向性圖，一般在不同極化傳輸時(shí)，如果信號(hào)偏離主射束的角度為0，極化去耦最大，XPD（θ）＞20dB。實(shí)際電路中，由于越站信號(hào)干擾正常信號(hào)的偏離角θ較大，越站干擾極化去耦XPD（θ）一般只有2～6dB左右。只有越站干擾信號(hào)與正常信號(hào)采用不同的極化時(shí)，才可計(jì)入極化去耦，否則極化去耦為0。

距離去耦、天線(xiàn)方向性去耦、越站阻擋去耦及極化去耦XPD四項(xiàng)去耦之和就是越站干擾信號(hào)與正常信號(hào)之間的總?cè)ヱ睢Ｔ谝粭l實(shí)際的微波電路中，樞紐站、中繼站和分支站情況各不相同，所引入的越站干擾噪聲也有區(qū)別。在微波電路設(shè)計(jì)中，可根據(jù)傳輸?shù)木嚯x、方向、平原或山區(qū)等實(shí)際情況妥善處理。一般應(yīng)使越站干擾總?cè)ヱ睿凑Ｐ盘?hào)功率與越站干擾信號(hào)功率之比為75dB左右。根據(jù)原中華人民共和國(guó)廣播電影電視部廣播電視微波工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)《GYJ30-87》第3.13.1條，廣播電視微波電路正常接收信號(hào)功率電平應(yīng)比越站干擾功率電平高66dB以上，即正常信號(hào)與越站干擾信號(hào)總?cè)ヱ顟?yīng)大于66dB。

4　防止越站干擾的措施

在數(shù)字微波電路工程設(shè)計(jì)時(shí)[3]，只要選擇好微波站的站址，路由合理，越站干擾就可以小到忽略不計(jì)。因此，在微波電路設(shè)計(jì)、確定站址時(shí)應(yīng)盡量利用小山峰或地球的凸起來(lái)增加越站阻擋損耗Ld。如果無(wú)法達(dá)到要求，路由阻擋損耗極小，那就必須依靠天線(xiàn)的方向性去耦來(lái)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。根據(jù)微波拋物面天線(xiàn)方向性圖可知，天線(xiàn)偏離主射束角度θ在0～10°內(nèi)去耦值增大較快，所以在電路設(shè)計(jì)中最好使兩端天線(xiàn)去耦角度θ1，θ2都大于10°，若難以滿(mǎn)足要求時(shí)，可選用高性能微波天線(xiàn)。另外，也可通過(guò)改變正常信號(hào)與干擾信號(hào)極化來(lái)盡量減少越站干擾。

總之，廣播電視數(shù)字微波線(xiàn)路在進(jìn)行微波站址的選擇時(shí)，必須重視越站干擾這個(gè)問(wèn)題，合理的選擇站址，再結(jié)合天線(xiàn)配置和傳輸信號(hào)極化的科學(xué)性，充分利用距離去耦、天線(xiàn)方向性去耦、越站阻擋去耦、極化去耦等方法，從而有效防止或減小越站干擾對(duì)微波電路的影響。

[1] 金明．廣播電視微波通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)匯編[M]．北京：中國(guó)廣播電視出版社，2000

[2] 楊一曼．廣播電視安全播出管理規(guī)定實(shí)施細(xì)則培訓(xùn)教材[M]．北京：中國(guó)廣播電視出版社，2012（1）

[3] 方德葵．衛(wèi)星數(shù)字傳輸與微波技術(shù)[M]．北京：中國(guó)廣播電視出版社，2005

Research on the Over-reach Interference of Radio and TV Digital Microwave Circuits

Li Xinhua
(Shanxi Administration Center of Radio and TV, Taiyuan, 030001, China)

The article expounds the concept of over-reach interference in radio and TV digital microwave circuits, and discusses four ways of compute on over-reach interference which contains distance decoupling, antenna directivity decoupling, over-reach block decoupling and polarization decoupling. In the end, the article proposes many prevention measures on over-reach interference of radio and TV digital microwave circuits.

Microwave circuit; Interference; Decoupling; Over-reach interference

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2016.11.008

TN94

B

1672-7274（2016）11-0027-03

李新華，女，1963年生，本科，高級(jí)工程師，長(zhǎng)期從事廣播電視技術(shù)管理工作。