干扰广播电视卫星信号的因素与解决方案

引言

广播电台节目覆盖的广度和节目信号的质量是评价节目覆盖是否有效有利的最重要的两大标准。节目覆盖的广度涉及与各地广播电视管理部门的协调与协作。节目信号的质量则会涉及到更多的技术问题。本文以中央人民广播电台调频节目在全国50个重点城市覆盖工程的技术实现为出发点，重点探讨了影响卫星广播电视信号质量的因素，分析其产生的根源，从而为现有问题找出更有针对性的、更科学有效的解决办法。
 
影响卫星广播电视信号质量的因素及其产生的根源

由于卫星信号在传输过程中受到各种干扰，所以，要想知道什么会影响卫星广播电视信号的质量，就要了解卫星节目经过的路线，即卫星信号传输的流程。以中央台为例，中央台是由总局无线局节目传送处将信号传送到地球站，地球站系统对信号进行处理并发射，发射信号经过长距离的空间传输到达卫星，卫星把上星信号转发后，由分布于各个规划覆盖点的地面接收站点接收信号。可见卫星广播电视传输系统主要就是由卫星、空间段、地球站和接收站形成的。所以，空间段对信号的干扰、卫星和地球站接收站系统工作状态的异常，都是影响卫星广播电视信号质量的主要因素。下面以传输流程为主线，在卫星广播电视传输系统范围内分析各种"干扰"产生的具体根源。

节目源

在中央台的播出机房内，若节目源存在于自动化播出系统的网络存储设备或播出工作站本地硬盘中，一旦播出网出现连接问题或播出工作站出现故障，节目就会中断，而且在进行各种切换操作如主备设备的倒换时，号还会闪断；当存在节目录制电平过高、左右声道不一致等问题时，也会造成信号异常。

节目信号传送到地球站

节目制作播出单位与地球站通常不在一起，将节目信号传送到地球站主要有电缆、光缆和微波三种方式。在每种传输方式下都有可能发生线路中断的情况，而且，当电缆性能变差、光缆断线、微波信号不稳定等情况发生时，也会造成地球站接收到的播出信号的劣化。

地球站

地球站的主要业务是将广播电视节目信号发送到卫星上，下面重点讨论数字化地球站的上行环节对信号质量的影响。

地球站数字系统的功能

根据功能的不同和信号处理流程的顺序，可将地球站数字系统依次划分为以下几个功能：一是将地球站接收到的各类信号编码成基带信号；二是对中频载波进行调制；三是将中频信号变频为上行频率；四是馈线部分，将放大后的微波信号送至天线；五是对准卫星进行发射。所以，实现这些功能的任何一个系统设备一旦出现故障，或对这些设备进行的各种操作，都是影响信号质量的因素。

极化干扰或反极化干扰

实际工作中发现，大多数地球站在使用一段时间之后，会发生水平极化天线无法有效接收垂直极化信号的现象，造成极化隔离度越降越低，最终形成极化干扰或反极化干扰。

地球站隔离度不达标引发的干扰

一旦地球站隔离度不达标，也会对卫星信号造成干扰。这种情况下，一方面，地球站会把接收到的信号又转发回卫星转发器上，即地球站的收发隔离度不够，形成转发干扰；另一方面，对于广播电视而言，地球站使用的中频载波大多为70MHz，而由于地面调频广播也使用米波段中受大气噪声和其他噪声干扰较小的88~108MHz频段,一旦地球站与周围环境隔离不好，地面调频广播就会被一并发射到卫星转发器上，形成FM干扰。

空间段

由于同步卫星位于距地面35786km的高空轨道，信号在这段行程中要先后经过电离层和对流层等干扰空间，要经受太阳辐射的干扰，要经受日凌和卫星蚀的干扰，才能到达卫星，因此空间环境同样是影响卫星信号的主要因素。

电离层

电离层主要影响低频信号，一方面，在电离层中，信号会受法拉第极化旋转效应的影响，而法拉第极化旋转量是与信号频率的平方根成反比的。另一方面，电离层闪烁现象会造成信号的强度和相位的波动，频率越低，波动越大。具体到同步卫星通信，地磁赤道南北20°范围内的闪烁对其影响最大。根据我国广播电视卫星传输的统计数据，电离层闪烁主要影响我国南方地区的低频广播电视卫星信号。

对流层

活动于对流层的雨雪会吸收信号能量，这是对流层影响卫星信号的主要根源。因为除了极少数低频卫星信号外，大多卫星信号对水蒸气都很敏感，且频率越高，干扰越剧烈。实验得出，当频率超过20GHz以后，信号会与空气里的氧分子发生谐振，使信号自身能量被吸收弱化。所以，雨衰和雪衰是在对流层中影响卫星通信的主要因素。而且，雨量越大、经过的降雨区越长、频率越高，信号的衰减就越明显。同时，雨滴不是理想的球形，空气阻力造成的雨滴变形，使得平行于雨滴较长面信号的衰减和相移大于平行于雨滴较短面信号的衰减和相移，两者之差会降低信号的极化隔离度，针对目前卫星广播电视传输大多采用线极化的情况，造成的问题就是水平极化天线不能有效地接收垂直极化信号，即造成去极化干扰。由于自然化雪持续的时间较长，相比降雪而言，化雪过程对于天线增益影响更加显著。实际上，在化雪过程中，负责发射上行频率的地球站和负责接收下行频率的接收站中的天线上的积雪面会对电磁波产生散射和吸收，降低天线的增益，增大天线的噪声温度，使上行链路的等效全向辐射功率和接收系统的品质因数急剧降低，从而影响卫星信号的传输质量。

作者：代炳新   来源：卫星电视与宽带多媒体09年9期