廣播電視數(shù)字微波線路的越站干擾問題研究

李新華

（山西廣播電視無線管理中心，太原 030001）

廣播電視數(shù)字微波線路的越站干擾問題研究

李新華

（山西廣播電視無線管理中心，太原 030001）

文章闡述了廣播電視數(shù)字微波線路越站干擾的概念，討論了距離去耦、天線方向性去耦、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)字微波線路越站干擾的防止措施。

微波線路;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)簡單等特點(diǎn)，已經(jīng)成為廣播電視系統(tǒng)無線傳輸?shù)闹饕绞健?/p>

在數(shù)字微波電路傳輸廣播電視信號(hào)的過程中，經(jīng)常會(huì)迭加其他干擾信號(hào)，習(xí)慣上稱之為干擾信號(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、天線前對(duì)背干擾、中頻耦合干擾、分支線路干擾及天饋系統(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，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)來的正常信號(hào)外，還可能收到前三站發(fā)來的同頻干擾信號(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)，按照虛線方向傳輸?shù)紻站，D站既可收到正常C站發(fā)來的有用信號(hào)（頻率f1），同時(shí)也可接收到A站發(fā)來的無用信號(hào)（頻率f1）。A站發(fā)來的無用信號(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為距離去耦。如果微波站天線增益、發(fā)射功率及饋線損耗相等，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，可直接通過微波站站距之比去計(jì)算距離的去耦值。

3.2天線方向性去耦D（θ）

天線的方向圖是表征天線輻射時(shí)電磁波能量（或場強(qiáng)）在空間各點(diǎn)分布的情況，它是描述天線的主要傳輸指標(biāo)之一。可以計(jì)算越站干擾偏離通信方向的角度，通過微波天線方向性圖來確定天線方向性去耦的大小。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方向性去耦，所以天線方向性去耦D（θ）的計(jì)算公式為

D（θ）=D（θ1）+D（θ2）

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

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)分布資料來確定阻擋去耦值。根據(jù)我國大部分地區(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）

微波天線對(duì)不同極化的電波去耦稱為極化去耦XPD（θ）。根據(jù)微波天線的方向性圖，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?。在一條實(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?，即正常信?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增加越站阻擋損耗Ld。如果無法達(dá)到要求，路由阻擋損耗極小，那就必須依靠天線的方向性去耦來達(dá)到設(shè)計(jì)要求。根據(jù)微波拋物面天線方向性圖可知，天線偏離主射束角度θ在0～10°內(nèi)去耦值增大較快，所以在電路設(shè)計(jì)中最好使兩端天線去耦角度θ1，θ2都大于10°，若難以滿足要求時(shí)，可選用高性能微波天線。另外，也可通過改變正常信號(hào)與干擾信號(hào)極化來盡量減少越站干擾。

總之，廣播電視數(shù)字微波線路在進(jìn)行微波站址的選擇時(shí)，必須重視越站干擾這個(gè)問題，合理的選擇站址，再結(jié)合天線配置和傳輸信號(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，長期從事廣播電視技術(shù)管理工作。