移動(dòng)通訊信號(hào)干擾廣播衛(wèi)星信號(hào)的原理淺析

趙勇

【摘要】衛(wèi)星信號(hào)作為廣播電視傳統(tǒng)的信號(hào)傳輸手段，因其應(yīng)用地域廣、信號(hào)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)在廣播傳輸工作中大量運(yùn)用，在實(shí)現(xiàn)全省廣播覆蓋工作中，衛(wèi)星信號(hào)作為重要的節(jié)目源之一，一直在保障安全播出中擔(dān)任著重要角色，尤其是在一些高山地區(qū)、邊遠(yuǎn)地區(qū)及基礎(chǔ)設(shè)施較差地區(qū)，更是作為單一節(jié)目源，發(fā)揮著不可替代的作用?；诖?，本文探討了移動(dòng)通訊信號(hào)對(duì)廣播衛(wèi)星信號(hào)干擾的原理，以期為相關(guān)工作者提供參考。

【關(guān)鍵詞】廣播衛(wèi)星信號(hào)；移動(dòng)通訊信號(hào)；干擾

中圖分類號(hào)：G212? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2024.10.040

隨著科技進(jìn)步，移動(dòng)通訊技術(shù)與我們生活中的方方面面結(jié)合得越來(lái)越緊密，目前我國(guó)正在大力推進(jìn)新一代移動(dòng)通訊技術(shù)的應(yīng)用，這種技術(shù)是指第五代移動(dòng)通信技術(shù)，也就是我們常說(shuō)的5G技術(shù)，5G是具有傳輸速率更高、時(shí)間延遲更低等特點(diǎn)的新一代寬帶網(wǎng)絡(luò)移動(dòng)通信技術(shù)，由于5G信號(hào)在影像傳輸上的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，從而使發(fā)展5G成為我國(guó)在移動(dòng)通訊領(lǐng)域的重要任務(wù)，也使5G通訊基站成為實(shí)現(xiàn)人機(jī)物互聯(lián)互通的關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。

為保證5G網(wǎng)絡(luò)的快速推廣，全國(guó)各地通訊基站更新?lián)Q代建設(shè)也在大面積鋪開(kāi)，5G信號(hào)基站已成為通訊基站中的主流，由于通訊基站的建設(shè)基本都是依托已有的通訊鐵塔等基礎(chǔ)設(shè)施，因此不可避免地與我們廣電設(shè)施產(chǎn)生交集，許多移動(dòng)通訊基站就建在我們廣播發(fā)射臺(tái)站內(nèi)，甚至衛(wèi)星接收天線旁邊[1]。在實(shí)際工作中，隨著移動(dòng)通訊基站在我們身邊落成，我們的廣播衛(wèi)星信號(hào)的正常接收經(jīng)常受到莫名的干擾，嚴(yán)重時(shí)甚至無(wú)法正常使用，直接影響到安全播出，這引起了我們高度重視，起初我們也沒(méi)有就認(rèn)定是移動(dòng)通訊信號(hào)的原因，只以為是衛(wèi)星接收端設(shè)備故障造成的，但是，隨著檢測(cè)工作的深入，我們進(jìn)行了大量測(cè)試及實(shí)驗(yàn)，最終才確定干擾源就是新建的移動(dòng)通訊基站，是移動(dòng)通訊信號(hào)干擾了衛(wèi)星信號(hào)的正常接收。

在這里我們簡(jiǎn)要分析一下造成這種狀況的原因，并探討解決辦法。

1. 產(chǎn)生干擾的原因

（1）移動(dòng)通訊信號(hào)的發(fā)射頻率與衛(wèi)星信號(hào)下行頻率存在同頻或鄰頻干擾的可能。

根據(jù)國(guó)家對(duì)移動(dòng)通訊信號(hào)中5G頻段使用的相關(guān)規(guī)定我們知道，移動(dòng)通訊信號(hào)可使用的頻譜為3.3～3.6 GHz和4.8～5 GHz，同時(shí)對(duì)各個(gè)通訊運(yùn)營(yíng)商也明確規(guī)定了移動(dòng)通訊信號(hào)的使用頻段，中國(guó)移動(dòng)使用頻譜的兩段即2.515～2.675 GHz、4.8～4.9 GHz，中國(guó)電信使用頻譜的3.4～3.5 GHz段，中國(guó)聯(lián)通使用頻譜的3.5～3.6 GHz段。而衛(wèi)星信號(hào)的下行頻率使用標(biāo)準(zhǔn)C波段3.7～4.2 GHz和擴(kuò)展C波段3.4～3.7 GHz。

從以上數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，各個(gè)通訊運(yùn)營(yíng)商正在使用的移動(dòng)通訊頻段與衛(wèi)星C波段整體下行頻段3.4～4.2GHz的部分頻率理論上存在重疊或者使用頻段非常接近，也就使干擾的產(chǎn)生存在了可能[2]。

（2）電信和聯(lián)通移動(dòng)通訊信號(hào)對(duì)衛(wèi)星信號(hào)產(chǎn)生干擾的可能更大。

通過(guò)圖1可較直觀地發(fā)現(xiàn)，中國(guó)電信的移動(dòng)通訊頻段為3.4～3.5 GHz，中國(guó)聯(lián)通的移動(dòng)通訊頻段3.5～3.6 GHz，與衛(wèi)星信號(hào)下行頻率的擴(kuò)展C波段3.4～3.7 GHz重合，并且與標(biāo)準(zhǔn)C波段3.7～4.2 GHz臨近，相較中國(guó)移動(dòng)的信號(hào)更易產(chǎn)生同頻或鄰頻干擾。在實(shí)際工作中，也確實(shí)與分析結(jié)果相符，我們多地（包括滄州、唐山、邯鄲等）的衛(wèi)星信號(hào)都受到了來(lái)自中國(guó)電信和中國(guó)聯(lián)通移動(dòng)通訊基站的干擾。

2. 產(chǎn)生干擾的工作原理

通常我們接收衛(wèi)星信號(hào)主要用到地面接收天線、C波段高頻頭、高頻同軸電纜、功分器和衛(wèi)星接收機(jī)等設(shè)備，組成衛(wèi)星接收系統(tǒng)，而在整個(gè)系統(tǒng)中，C波段高頻頭就是干擾信號(hào)進(jìn)入系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)[3]。

實(shí)際工作中常用的C波段高頻頭工作頻段在3.4～4.2 GHz，它主要是使用振蕩電路對(duì)高頻信號(hào)進(jìn)行放大和調(diào)整，振蕩電路又由低噪聲放大器、下變頻器等電路組成，C波段衛(wèi)星下行信號(hào)通過(guò)地面接收天線接收后進(jìn)入高頻頭進(jìn)行放大，并將信號(hào)頻段從C波段3.4～4.2 GHz下變頻為L(zhǎng)波段0.9～1.75 GHz信號(hào)，最終輸入到衛(wèi)星接收機(jī)。

當(dāng)移動(dòng)通訊信號(hào)的發(fā)射系統(tǒng)與衛(wèi)星信號(hào)接收系統(tǒng)工作在同一頻段內(nèi)時(shí)，經(jīng)過(guò)衛(wèi)星地面接收天線進(jìn)入高頻頭的信號(hào)就同時(shí)包含了衛(wèi)星下行信號(hào)和5G信號(hào)，經(jīng)過(guò)高頻頭中振蕩電路進(jìn)行變頻和中頻放大后，移動(dòng)通訊信號(hào)與衛(wèi)星下行信號(hào)被一起送至接收機(jī)。如果作為干擾信號(hào)的移動(dòng)通訊信號(hào)在進(jìn)入高頻頭前已經(jīng)足夠強(qiáng)，那么經(jīng)過(guò)放大后的信號(hào)強(qiáng)度必然是衛(wèi)星接收機(jī)無(wú)法承受的。廣播電視行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《GY/T148-2000衛(wèi)星數(shù)字電視接收機(jī)技術(shù)要求》規(guī)定，衛(wèi)星接收機(jī)的輸入電平適應(yīng)范圍是：-65 dBm～-30 dBm，過(guò)高的輸入電平會(huì)導(dǎo)致衛(wèi)星接收機(jī)受到飽和干擾或阻塞干擾無(wú)法正常工作。

通常我們接收到的衛(wèi)星信號(hào)在進(jìn)入高頻頭時(shí)的載波功率約為-120 dBm，經(jīng)高頻頭中的振蕩電路進(jìn)行放大后，其輸出端的載波功率約為-25 dBm，在此信號(hào)強(qiáng)度下，衛(wèi)星接收機(jī)能夠保持正常工作狀態(tài)。當(dāng)受到移動(dòng)通訊信號(hào)干擾且干擾電平幅度較大時(shí)，以中國(guó)聯(lián)通移動(dòng)通訊信號(hào)為例，在3.7～4.2 GHz頻段內(nèi)的最大無(wú)用輻射功率可以達(dá)到-47 dBm，遠(yuǎn)高于接收到的衛(wèi)星信號(hào)的輻射功率-120 dBm，經(jīng)過(guò)高頻頭放大后，到達(dá)衛(wèi)星接收機(jī)的信號(hào)功率將達(dá)到0 dBm，這必然會(huì)導(dǎo)致衛(wèi)星接收機(jī)進(jìn)入“死機(jī)”狀態(tài)，造成直接后果就是衛(wèi)星接收機(jī)失鎖，接收信號(hào)中斷。

3. 抗干擾措施

目前主要的抗干擾手段，最好的還是遠(yuǎn)離移動(dòng)通訊基站，有條件的情況下，最好把距離保持在50 m以上。如果遠(yuǎn)離移動(dòng)通訊基站無(wú)法實(shí)現(xiàn)，還可通過(guò)加裝窄帶帶通濾波器和更換抗5G干擾高頻頭的辦法消除或減輕干擾[4]。

在實(shí)際測(cè)試中，我們首先單獨(dú)在衛(wèi)星接收系統(tǒng)中高頻頭的低噪聲變頻器電路前端加裝了窄帶帶通濾波器。其原理是在移動(dòng)通訊信號(hào)進(jìn)入衛(wèi)星接收系統(tǒng)前，對(duì)其進(jìn)行濾波，將移動(dòng)通訊信號(hào)強(qiáng)度進(jìn)行大幅衰減甚至完全屏蔽，使其經(jīng)過(guò)高頻頭放大降頻后，信號(hào)強(qiáng)度保持在-25 dBm以下，以保證衛(wèi)星接收機(jī)能夠正常工作。在移動(dòng)通訊基站與衛(wèi)星接收系統(tǒng)距離相對(duì)較遠(yuǎn)（大約在20 m以上）時(shí)，濾波效果明顯，能夠基本解決衛(wèi)星接收機(jī)“死機(jī)”的現(xiàn)象；在移動(dòng)通訊基站與衛(wèi)星接收系統(tǒng)距離較近（10 m以內(nèi)）時(shí)，濾波效果不明顯，移動(dòng)通訊干擾信號(hào)過(guò)強(qiáng)，經(jīng)過(guò)窄帶帶通濾波器后干擾信號(hào)電平依舊比較大，帶外抑制率不夠，衛(wèi)星接收機(jī)“死機(jī)”現(xiàn)象依然存在。

同樣的，我們單獨(dú)測(cè)試了抗移動(dòng)通訊干擾高頻頭。其原理是對(duì)高頻頭中的低噪聲變頻器電路進(jìn)行了針對(duì)移動(dòng)通訊信號(hào)的濾波優(yōu)化，同時(shí)在高頻頭的外殼材料上也進(jìn)行了加強(qiáng)對(duì)移動(dòng)通訊信號(hào)屏蔽的處理，以達(dá)到更好的抗干擾的效果。測(cè)試中也同樣存在與窄帶帶通濾波器類似的情況，處于弱干擾環(huán)境下時(shí)，抗干擾效果明顯；處于強(qiáng)干擾環(huán)境下時(shí)，抗干擾效果不明顯。

因此在移動(dòng)通訊干擾信號(hào)強(qiáng)度較大的情況下，可通過(guò)加裝窄帶帶通濾波器與更換抗移動(dòng)通訊干擾高頻頭相結(jié)合的方法，效果會(huì)比較明顯。

參考文獻(xiàn)：

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[2]余立新.5G信號(hào)對(duì)廣播電視衛(wèi)星地球站的干擾分析與處置[J].電視技術(shù)，2020，44（06）：22-28.

[3]朱克俊，劉至洋，賴東民.衛(wèi)星廣播電視接收站緩解5G干擾壓力測(cè)試與分析[J].廣播電視網(wǎng)絡(luò)，2022，29（11）：53-55.

[4]孟水仙.5G基站對(duì)衛(wèi)星地球站的干擾分析及研究[J].中國(guó)無(wú)線電，2020（08）：58-59，61.