關于衛星C頻段濾波器解決5G基站干擾問題的研究

秦恒 潘宇

摘 要 隨著5G的網絡的建設和大規模商用，必然會對現有的電視、廣播等借助于C波段衛星通信的企業單位造成信號干擾，如何解決此干擾，是5G通信網絡建設必須考慮的問題，否則必將減緩5G通信網絡的建設。

關鍵詞 5G通信;C波段;窄帶高頻頭;濾波器;衛星抗干擾;窄帶C波段濾波器

引言

2018年習近平總書記在中央經濟工作會議上做出重要指示：加快5G商用步伐，加強人工智能、工業互聯網、物聯網等新型基礎設施建設。2018年10月國務院提出 “加快推進第五代移動通信（5G）技術商用”。2018年12月工信部正式發布3大運營商5G頻段，2019年6月發放5G商用牌照。2019年各省、市政府審批通過相關政策，明確將5G發展作為城市建設的一項重要任務。5G基站建設是國家戰略，是實現數據時代的網絡基礎。國內5G主流頻段是電信3400～3500GHz，聯通3500～3600GHz，移動4800～4900GHz，電信聯通廣電室內：3300～3400GHz;而衛星通信C波段頻率是上行3.7～4.2GHz，下行5.925～6.425GH。衛星通信廣泛應用于廣播電視、氣象、民航、報社等領域，且現有的衛星基站絕大部分使用的高頻頭工作頻率范圍是3.4～4.2GHz，根據國際電聯ITU-R S.2199-0報告，當衛星地球站接收到的干擾信號總功率超過-60dBm時，將產生飽和干擾，導致衛星地球站無法正常工作。

1信號干擾的影響

①廣播電視臺、轉播臺和轉播車無法正常接收電視信號，信號馬賽克。②廣播電視播控中心和廣播電視監測臺，無法正常傳輸和監測電視信號，影響廣播電視播出。③報社、銀行、新華社、證券公司等無法正常接收數據信號，影響正常業務開展。④星級酒店賓館等無法正常觀看電視節目[1]。

2干擾的解決方案

隨著5G基站的建設和大規模商用，5G信號必定會干擾附近的衛星信號接收。迫切需要找到切實可行的方法降低5G信號對衛星信號的干擾。

防干擾措施主要有下列幾種。

2.1 降低5G基站信號

降低附近5G基站的發射功率，衛星天線接收的干擾信號強度降低，減輕衛星通信受到的干擾。

2.2 采用地域隔離阻斷反射網

衛星信號的干擾源主要來源于地球表面，而衛星的信號來源自天空，只要能將干擾信號隔離即可解決干擾問題。常見方法有：

降低衛星天線高度，利用周圍建筑物遮擋5G信號。

在地面挖2*2米深坑（深度可調節），將衛星天線安裝與深坑內，利用土遮擋5G干擾信號。

上述兩種方法需注意天線正前方（正南方向）不要被土遮擋。

2.3 采用加裝屏蔽阻斷反射網

可以在衛星天線四周用鋁、鐵片或絲做屏蔽網，反射和阻擋5G干擾信號。

2.4 更換高品質窄帶抗5G干擾衛星高頻頭

降頻器或LNB（俗稱高頻頭）分為C波段，Ku波段等，是衛星接收室外單元的一個接收部件，通常和饋源或濾波器連接。在5G基站干擾信號不強或距衛星接收天線相對較遠的情況下（比如200米以外），將原有寬帶高頻頭更換為窄帶高頻頭，會有理想的抗干擾效果。窄帶高頻頭的濾波功能是因為在下變頻器中把5G干擾信號通過帶通濾波器濾除，但是效果沒有單獨加裝C波段窄帶濾波器好。

2.5 加裝C波段窄帶濾波器

濾波器是對特定頻率的頻點或該頻點以外的頻率進行有效濾除，得到一個特定頻率的信號，或消除一個特定頻率后的信號。衛星C頻段濾波器，它能有效屏蔽C波段接收天線的干擾信號，具有低插損、低群延遲（典型值≤8ns）等特點，工作頻帶范圍3.7～4.2GHz的特殊型號。在衛星地球站接收信號后，輸送到高頻頭前安裝濾波器，抑制3.7～4.2GHz以外的信號，從而降低5G信號對衛星信號的干擾[2]。

通過對上述方案的分析，可以發現方案1不利于5G組網，除在軍用、重大衛星工程、航天和天文衛星監測等必須優先保證業務不被干擾，5G基站必須嚴格按照干擾要求不得建設在安全協調半徑區域內。廣播臺、銀行、證券、酒店等這些行業化的單位，衛星使用基數大，而5G作為未來科技發展的基石，不可能僅為了避免此部分干擾，而選擇不建或者搬離基站等措施。方案2需要移動現有衛星天線的位置，工作量大，不易實現。方案3施工難度大，且不安全。方案4、5都能很好地解決5G基站干擾，在干擾更加強烈區域，二者可以配合使用，達到更好的抗5G基站干擾效果。

3安裝注意事項

①檢查饋源、濾波器、高頻頭，斷電安裝，防止損壞高頻頭和靜電傷害。②不要移動原有天線，原位安裝饋源、高頻頭，對焦高頻頭。③濾波器注意不要裝反，防水墊片和螺絲施擰方向和強度要符合規范。④安裝完成通電后要檢查所有頻點所有節目的圖像是否有損傷[3]。

4應用案例

截至2020年7月，中國電信安徽分公司已完成300面衛星天線安裝濾波器工作，改善了5G基站信號對衛星通信的干擾。

案例一：安徽涇縣廣播電視發射臺

安徽省涇縣廣播電視臺用戶多、影響大。衛星發射臺位于該縣中心位置，周邊鄰近5G基站較多，發射臺衛星信號受到干擾大。

現場查勘涇縣廣播電視衛星發射天線的西北方向150米和西南方向300米至500米距離范圍內分布多個5G基站。最近150米處5G基站扇區正對著衛星發射臺高頻頭位置，5G信號干擾較強。在基站開啟時，機房中衛星接收機無信號、馬賽克特別嚴重、畫面定格，無法正常工作。該衛星接收天線為后饋式雙極化接收模式，安裝作業空間有限，對濾波器尺寸要求較高。

綜合考慮采用重量輕，尺寸小的FZ-GL3742C濾波器，抑制5G干擾信號能力可達70dB以上。因垂直方向空間受限，無法增加濾波器，采用單本振C頻段高頻頭替換原有垂直極化接收的高頻頭，不但解決了后饋天線加裝濾波器空間不足的問題，還避免了傳統方法用增加波導彎頭帶來的插入損耗。

改造完成后，垂直和水平兩種接收極化接收的所有頻點信噪比等指標均符合廣電要求。通過機房衛星接收機觀看，音視頻信號畫面流暢無損傷。至此，5G干擾技術改造完成，一次性解決了5G信號干擾。

案例二：合肥有線電視寬帶網絡有限公司

合肥有線寬帶網絡公司（以下簡稱合肥有線），衛星接收前端機房分布在高新區和廬陽區的兩個區。合肥有線的信號覆蓋整個合肥市區500多平方公里，覆蓋用戶超過100萬戶，屬于國家廣播電視監測中心和省廣電監測臺重點監測單位。對于信號保障，安全播出的要求非常嚴格。合肥有線通過衛星接收的廣播電視節目幾乎包含了所收衛星的全部參數，同時對衛星接收的技術指標要求極高。這對于衛星天線的調試和濾波器安裝工作提出了更高的要求。

合肥有線前期自行采購安裝了抗5G干擾設備，但是在周邊電信5G基站陸續開通后，接收信號一度中斷，兩次接到國家廣電總局監測中心的電話詢問。合肥有線將此情況上報安徽省廣電局并立即啟動5G干擾協調程序。

通過現場查勘合肥有線衛星接收天線現場，了解所有衛星接收天線的接收情況，包含所有轉發器的參數以及前端機房接收設備接收狀況，線路傳輸方式等。在中國電信合肥分公司、合肥市無線電管理處、合肥有線以及設備廠家四家單位聯席技術座談會上，制定了解決5G干擾信號方案及應急保障措施。

解決方案是為合肥有線衛星接收天線加裝衛星C波段窄帶濾波器。具體施工方案及施工步驟由設備廠家制定并通過合肥有線批準實施。

針對合肥有線制定了抗5G干擾濾波器安裝保障措施如下：

（1）采取先備后主的安裝策略。先把所有備用天線安裝完畢后，在周邊5G基站全部滿功率開通且通過抗干擾測試驗證后，再把主信號切到備用天線。然后開始安裝主用天線的濾波器，安裝完成后經檢測合格后再切回主信號線路。

（2）在高新區站點衛星天線安裝濾波器時，前端機房信號先切到廬陽區站點接收傳輸過來的衛星信號。這樣就保證了即使高新區安裝出現問題，也有充足的排查時間。

通過上述措施，合肥有線兩個站區的前端機房共12面衛星天線的抗干擾改造工作完美結束[4]。

5結束語

通過分析可以通過一種或者多種方式解決5G基站對衛星C波段干擾問題，推動5G網絡的快速發展，為國民經濟的發展提供網絡基礎。隨著5G網絡的建設，5G基站越來越密集，由此是否會產生5G信號多徑干擾，形成的干擾強度是否更大，無線環境和干擾因素的復雜多變，導致濾波器的效果變弱，目前不得而知，還需繼續根據實際情況測試驗證。所以如何降低5G基站對衛星C波段的干擾是一個長期的問題。

參考文獻

[1] 王保斌.高頻頭在衛星廣播電視接收系統中的重要作用[J].廣播電視信息，2015（5）：63-64.

[2] 楊躍華.5G干擾C波段衛星信號接收的成因分析及應對措施研究[J].廣播與電視技術，2019（6）：134-136.

[3] 楊晶.C波段衛星接收5G信號干擾一例[J].西部廣播電視，2019 （4）：241-242.

[4] 張睿，鄂毅，居曉軍，等.關于 5G 信號對衛星 C 波段下行頻率的干擾分析與解決[J].中國傳媒科技，2019（7）：10-13.