C 波段數(shù)字衛(wèi)星接收天線的選址與防雷

姚強(qiáng)

（國(guó)家廣播電視總局七二二臺(tái)，陜西 寶雞721001）

C 波段數(shù)字衛(wèi)星接收天線可以用來(lái)接收中星6B 衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器中轉(zhuǎn)的我國(guó)70 路數(shù)字衛(wèi)星廣播信號(hào)，通過(guò)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(jī)上，這樣一來(lái)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(diǎn)經(jīng)緯度選定后就已經(jīng)決定了，這些因素我們無(wú)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(wèn)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(dòng)也會(huì)導(dǎo)致信號(hào)焦點(diǎn)偏移，從而降低信號(hào)強(qiáng)度。同時(shí)，衛(wèi)星接收天線架設(shè)時(shí)應(yīng)選擇在地質(zhì)堅(jiān)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(shí)還要考慮運(yùn)輸和安裝方便的地點(diǎn)，注意場(chǎng)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(wú)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(duì)天線也有一定干擾，因此架設(shè)天線時(shí)還要考慮如何排除這些干擾。

①首先說(shuō)地面微波干擾。在我國(guó)很多部門(mén)使用微波中繼線路來(lái)傳輸信號(hào)，如郵電、廣電、國(guó)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(gè)中繼站。在選址時(shí)，應(yīng)查清站址周?chē)鷿撛诘母蓴_情況，如是否存在地面微波中繼、雷達(dá)站、無(wú)線電發(fā)射臺(tái)、高壓電力線、飛機(jī)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?hào)相比到達(dá)地面的衛(wèi)星信號(hào)要強(qiáng)得多，因此地面微波中繼線路極易對(duì)C 波段衛(wèi)星信號(hào)產(chǎn)生不同程度的干擾。為了減少地面微波中繼信號(hào)對(duì)衛(wèi)星接收天線信號(hào)的影響，經(jīng)過(guò)理論分析和實(shí)踐總結(jié)，我們總結(jié)了幾種行之有效并且簡(jiǎn)單可靠的的措施：

a.觀察發(fā)現(xiàn)，我國(guó)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(shí)也能減少?gòu)男l(wèi)星接收天線到衛(wèi)星接收機(jī)的第一中頻電纜的長(zhǎng)度，從而減小信號(hào)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(zhǎng)度以不超過(guò)40 米最佳，或者增設(shè)帶寬（970～1470MHz）放大器以補(bǔ)償電纜損耗。

b.如若天線架設(shè)在地面上，則在選址時(shí)要盡可能利用好周?chē)慕ㄖ飦?lái)遮擋地面微波對(duì)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(guò)理論分析和相關(guān)測(cè)試表明，通過(guò)此方法可以有效降低干擾信號(hào)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(duì)消除干擾都有較好的效果，但同時(shí)注意不要遮擋衛(wèi)星接收天線接受信號(hào)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(lái)屏蔽地面微波干擾，在平原等無(wú)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(gè)大坑，將天線放置在坑內(nèi)。

②在天線位置選擇過(guò)程中，除了要考慮微波干擾的問(wèn)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(hào)功率下降到最高值一半時(shí)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(gè)以衛(wèi)星接收天線中心饋源為頂點(diǎn)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(shí)，信號(hào)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(duì)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(shí)若衛(wèi)星接收天線半功率角所對(duì)應(yīng)圓錐體范圍內(nèi)有建筑物、樹(shù)木、鐵塔、高山等遮擋，則會(huì)直接嚴(yán)重影響衛(wèi)星接收天線信號(hào)功率電平。相反，若衛(wèi)星接收天線半功率角所對(duì)應(yīng)圓錐體范圍外有建筑物、樹(shù)木、鐵塔、高山等遮擋反倒會(huì)降低地面微波造成的干擾，而對(duì)衛(wèi)星接收天線的接收信號(hào)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?chē)趽跷锏倪B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(guó)聯(lián)通獲得了3.5～3.6GHz 的信號(hào)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(shuō)兩者頻帶并沒(méi)有交集，但信號(hào)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(hào)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(lái)就使得5G 的信號(hào)帶寬內(nèi)的波束無(wú)法進(jìn)入衛(wèi)星接收天線的高頻頭，也就削弱了5G 信號(hào)對(duì)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?yàn)樾l(wèi)星接收天線以及后面連接的高頻頭、接收機(jī)都有許多微波器件，極易受到電磁場(chǎng)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(hù)范圍內(nèi)，在有些雷擊頻繁的地區(qū)，衛(wèi)星接收站周?chē)詈眠€要加裝鐵絲網(wǎng)，并將鐵絲網(wǎng)與避雷裝置接在一起。在進(jìn)入室內(nèi)的電網(wǎng)上，也需要安裝避雷裝置，這樣以來(lái)就能有效避免雷擊可能通過(guò)電網(wǎng)進(jìn)入設(shè)備。由此可見(jiàn)，衛(wèi)星接收天線的防雷是十分重要的，若解決得不好會(huì)給衛(wèi)星接收系統(tǒng)帶來(lái)很大的損害。從原則上說(shuō)，天線的防雷工作應(yīng)該按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《建筑物防雷設(shè)計(jì)規(guī)范GBJ57-83》來(lái)實(shí)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(hù)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(méi)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(kāi)的雨傘面以下的區(qū)域就是該避雷針有效的保護(hù)范圍，如圖2 所示。

安裝避雷針時(shí)要注意以下幾點(diǎn)，避雷針一定要位于衛(wèi)星接收天線的背面，否則它也會(huì)對(duì)天線產(chǎn)生遮擋。避雷針的接地應(yīng)有獨(dú)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(huì)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(hù)傘保護(hù)時(shí)，避雷針接地引線要和天線分開(kāi)，采用天線系統(tǒng)的地線與避雷系統(tǒng)的地線分開(kāi)，機(jī)器的地線與防雷系統(tǒng)的地線分開(kāi)，以便雷擊時(shí)電流以最小電阻走防雷系統(tǒng)進(jìn)入大地，不至于進(jìn)入機(jī)器，從而減小對(duì)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(lái)越多，建站前要做的功課其實(shí)要有很多。我國(guó)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?cè)诮o衛(wèi)星接收天線選址時(shí)考慮多種因素。既要使接收天線前方視野開(kāi)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(zhǎng)久運(yùn)行，促進(jìn)廣播事業(yè)健康長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展。