廣播電視通信衛星的抗干擾方案與應用意義研究

范惠玲

（國家新聞出版廣電總局無線電臺管理局中央廣播電視塔，北京 100142）

0 引 言

廣播電視通信衛星很容易受到外界干擾，因為廣播電視通信衛星傳播范圍廣泛且傳達功率較高，所以信息傳播的距離較遠會導致干擾問題，因此廣播電視通信衛星在信息傳輸中的抗干擾問題是必須要解決的重點問題。為了提高廣播媒介傳播的信號質量，滿足人們對廣播電視節目提出的傳播要求，應結合實際的廣播衛星干擾問題，制定切實可行的廣播衛星抗干擾方案，為廣播電視通信衛星的穩定性提供保障。

1 廣播電視通信衛星的工作原理

廣播電視衛星信號傳輸系統運行中可滿足大容量傳輸和大面積覆蓋的要求，有著較高的傳輸功率，可以達到遠距離傳輸信號的目的。廣播電視通信衛星可分為地面和空間兩個不同的部分，地面構成部分也就是地球站，通信衛星為空間部分，在空間結構中是接收和發送信號的中繼站。由于衛星所處的位置距離地球有著較遠的距離，因此衛星的覆蓋面積輻射范圍廣，信號可以在覆蓋范圍中傳輸和接收。整個衛星傳輸系統的工作就是在通信衛星和地球站之間接收和發送信號，具有較強的先進性優勢特點[1]。

2 廣播電視衛星的干擾因素

2.1 自然環境因素

對廣播電視通信衛星造成干擾的因素有很多，其中自然環境因素是最為常見的干擾因素之一，如降雨、降雪以及日凌等對廣播電視通信衛星的干擾均十分常見。遇到雨水天氣時，通信衛星受雨水影響可能表現出信號持續下降情況，衛星信號轉發受到極大影響，接收信號的效率下降，對于上行和下行信號的載噪比形成了直接影響。降雪也會干擾廣播電視通信衛星的運行，當發生了降雪情況時，降雪和化雪的過程會影響通信信號的傳輸質量。因為在化雪過程中，冰雪聚集在了天線饋源的位置，使得廣播電視通信衛星通信信號的接收與發射均受到了一定的影響，導致通信信號的傳輸效率有所降低，并且上下行鏈路的輻射功率過高對通信衛星的信號傳輸形成干擾作用。日凌時，地球站會出現同時對準通信衛星和太陽的情況，因此傳輸信號時會吸收大量的太陽噪聲并傳送至地球站，導致信號的質量降低，甚至可能引起設備故障和信號中斷等現象[2]。

2.2 轉發器因素

在實際的廣播電視通信衛星運行過程中，外界因素的干擾會對信號傳播造成影響，使轉發器的正常運行受到阻礙，包括惡意干擾問題和交調干擾問題。其中通信衛星大功率發射時所受到的針對性干擾可判斷是否為惡意干擾，一旦出現該種情況，廣播電視播出可受到阻礙，降低廣播電視在播的信噪比，發生黑屏現象。信號的接收失敗，干擾信號可將廣播信號參數模擬出來，形成對正常信號的非法干擾。同時干擾電波可影響接收端，直接影響正常信號的接收，接收端最終接收的為干擾源發射的信號，這種惡意干擾所帶來的影響極為明顯。交調干擾問題指的是上行用戶一直處于多載波運作的情況下發生的干擾問題，此時信號轉發器難以正常運行和工作，并且隨著上行電平的提升，信號的接收質量和交互特性會出現持續降低的情況。

2.3 接收系統因素

干擾廣播電視通信衛星信號的因素有很多，接收系統因素作為常見因素之一，直接降低了廣播電視通信衛星信號的傳播質量。接收系統中包含多個其他的子系統，如雷達系統、微波以及地面無線電視調頻廣播等，除此之外，民用電氣設備和某些公共通信基站也是接收系統中的一員。此類設施的運行和正常使用中出現的電磁波干擾問題會對廣播電視通信衛星的信號傳輸和干擾電磁波的同一頻率形成影響，此類干擾信號將影響信號的下行鏈路，混入其中干擾接收站接收正常信號。接收信號的載噪比和誤碼率逐漸提高，使衛星信號的傳播質量受到負面干擾，甚至可引起信號突然中斷等異常情況。廣播電視通信衛星的接收質量會受到通信衛星信號接收站中基礎設施的影響，例如長時間缺少有效的保養和維修措施會使接收設備的性能出現異常問題，對衛星信號的接收質量形成了成了干擾和不利影響[3]。廣播電視衛星干擾的主要因素如圖1所示。

3 廣播電視衛星干擾的表現形式

3.1 衛星信號的直觀干擾

通信衛星系統的正常運行中產生的單載波和窄帶信號在廣播電視通信衛星信號中形成了干擾，在干擾信號增強下，接收站所獲取的信號受到影響，所以數字信號分析中信號有馬賽克表現，即信號模糊，無法被有效識別出來。若發現聲音有間斷情況或徹底沒有聲音，對模擬信號分析，有明顯噪點問題，將會出現異常的現象，無法分辨正常的圖像。

3.2 數字頻譜的干擾

對單載波信號進行分析可以發現，正常信號上有單載波頻譜疊加，單載波功率增加，降低了感染信號頻譜幅度，這在很大程度上降低了衛星信號質量，廣播電視系統無法正常運行。當正常的信號頻率和干擾信號中心的頻率相一致，并且進行了信號的同時發送活動時，會在正常的信號下行鏈路中傳遞干擾信號，對正常信號傳輸質量形成干擾。信號發送功率較低，分辨頻率會給接收站造成較高的難度，降低了正常信號的頻率幅度。

3.3 數字電視圖像干擾

廣播電視通信傳輸資源被使用時，因模式相同，會出現數字電視圖像干擾問題。通常情況下，此類干擾現象和正常信號的強弱之間有著密切關聯，干擾信號越弱，所出現的正常信號則越強，反之將會降低正常信號[4]。

4 廣播電視通信衛星的抗干擾方案和應用意義

4.1 轉發器的抗干擾方案

轉發器和信號接收質量之間有著密切的關系，轉發器的運行情況在很大程度上直接決定了廣播電視通信衛星信號的接收質量，因此應保證衛星轉發器的正常工作運轉狀態，將可能對正常信號形成的干擾和影響最大程度地降低甚至消除。通常情況下，轉發器抗干擾的方案中，可通過多種方式提高轉發器的抗干擾性。例如，在提高廣播電視節目上行效率時，使用大功率的發射機，提高功率，以達到抗衡惡意干擾源的目的。在地球站上安裝高增益發射天線，以此實現對廣播電視通信衛星的抗干擾方案實施，此類抗干擾方式的惡意干擾抵抗效果增強。轉發器運行中，可使地球站大功率上行信號不斷提升，以此使轉發器運行要求更加穩定，信號傳輸過程中可能會受到其他外來因素的干擾，使抗干擾能力的通信衛星需要暫時關閉轉發器，所以需對轉發器上行功率進行嚴格把控，確保上行載波電平被控制在一定的范圍內。保證調制解調器及發射機預留出充足的退余量，維護轉發器信號傳輸過程不受干擾，能夠在限行區內進行正常穩定的運行。轉發器的抗干擾方案是保證轉發器穩定運行的重要措施，提高了廣播電視通信衛星信號的接收質量，消除正常信號可能受到的影響和干擾。為廣播電視通信衛星示意如圖2所示。

圖2 廣播電視通信衛星示意圖

4.2 空間環境與自然環境的抗干擾方案

廣播電視通信衛星的信號傳輸質量在很大程度上都是受到了自然環境空間環境等因素的影響，因此要制定相應的抗干擾方案，將相關措施落實到實際的廣播電視通信衛星信號傳輸中，提高信號傳輸的有效性。針對雨衰問題時，可以預測雨衰情況，利用通信衛星接收到的信號數據調解接收站信號的發送功率，根據實際情況使信號功率得到增強，保證信噪比在雷雨天氣時的正常運行。信號強度的變化和晴朗天氣時有所不同，因此要適當調節天線仰角，提高仰角度數，把控的合理性和科學性使雨衰對廣播電視通信衛星信號質量造成的影響最小化。對于降雪結束后的廣播電視通信衛星抗干擾方案，則需要及時清理主反射面和天線饋源表面的積雪，使用大功率的吹風機保證清雪速度有所提高，達到抗雪災的目的。該抗干擾方案的應用下能夠結合實際的自然環境和空間環境等增強信號功率，保證廣播電視通信衛星的良好信號傳輸質量[5]。

4.3 接收系統的抗干擾方案

廣播電視通信衛星的實際運行中，分析干擾源可以找出接收信號時受到的干擾因素，并且制定相應的防治措施降低干擾。例如，通信衛星信號接收天線建設場地選擇空曠場所，確保周邊無障礙物阻擋，降低通信衛星信號收發所受到的影響。安裝時保證信號的傳輸不受阻擋，另外要保證該區域內沒有高強度的磁場，對于干擾信號和接收信號頻率差值高于10 MHz的情況，需要將濾波器裝置安裝在LNA前端，為信號傳輸的需求提供保障，提高抗干擾的效果。在接收天線的前端安置高頻頭，選擇靈敏度較強和高頻化的高頻頭安置其中，可以提高抗干擾的效果[6]。當出現大強度的微波干擾問題時，可以調整接收天線的方向，向微波傳播方向的相反方向調整接收信號，將干擾信號最大程度的屏蔽掉，通過增設建筑物等方式保證良好的抗干擾效果。除以上方式外，為了達到抗干擾的目的，可通過將衛星信號接收站遷移到合適的位置達到理想的抗干擾目標。接收系統的抗干擾方案是保證信號傳輸不受阻擋的重要路徑，屏蔽掉干擾信號，提高抗干擾能力，保證接收系統的穩定高效運行。

4.4 優化抗干擾技術

運用抗干擾技術需要在現有的抗干擾技術基礎之上進行更進一步的完善和優化，明確抗干擾的標準和相關指標，控制衛星信號的誤碼率強度和載噪比等，合理分析數據源，保證衛星信號的各項指標處于合理范圍內。接收下行鏈路信號過程中出現誤碼率等異常問題時，需要對節點門限制進行調解，以此使外部干擾對信號傳輸所帶來的干擾影響控制到最小程度。而在門限值設置方面，若是干擾功率沒有超出該限值，但是高出了運行值，那么解碼器的正常運作會受到影響。此時要運用信息自動化的技術保證設備的穩定運作，啟動抗干擾系統，當出現解碼器自動鎖定的情況時及時對干擾圖像進行調整。空域抗干擾技術應用下，有助于解決廣播電視通信衛星信號傳播過程中出現的多數通信天線干擾問題，實現多點位的信號覆蓋，保證信號的正常穩定傳輸。抗干擾技術的優化探索中，將原有的抗干擾技術實現了更進一步地改進和完善，將衛星信號各項指標控制在合理范圍內，降低外部干擾對信號傳輸帶來的負面影響，避免出現廣播電視通信衛星信號傳播過程中的不穩定問題[7-10]。

5 結 論

廣播電視信號中的抗干擾工作始終是值得媒體行業高度重視的重點問題，針對廣播電視信號中的干擾問題，應從廣播電視通信衛星的干擾因素作為重要的切入點，打破地域和時間等因素的限制，最大程度地消除對廣播電視通信衛星造成的干擾，加強對廣播電視通信衛星抗干擾技術的不斷探索，運用多元技術的交叉融合提高廣播電視信號傳輸的運行效果，提高其穩定性，降低信號廣播衛星受到的干擾，推進廣播電視產業未來更好的發展。