浙江國際影視中心衛(wèi)星接收系統(tǒng)的設計與建設

李一君

（浙江廣播電視集團，浙江 杭州 310005）

0 引 言

浙江國際影視中心（以下簡稱影視中心）是浙江廣播電視集團（以下簡稱集團）投資建設的綜合文化創(chuàng)意產(chǎn)業(yè)園區(qū)，是浙江省重點文化產(chǎn)業(yè)項目。園區(qū)內(nèi)進駐了集團下屬的新藍網(wǎng)、新媒體（IPTV）、好易購頻道、云平臺等多家單位和業(yè)務部門。各單位的專業(yè)系統(tǒng)分布于影視中心制作綜合大樓，業(yè)務涉及臺內(nèi)外信號直播、轉播和收錄，信號源需求數(shù)量大、要求高。相比其他傳輸方式，衛(wèi)星接收在安全性和穩(wěn)定性方面優(yōu)勢十分明顯，是廣播電視信號的重要傳輸方式。

1 系統(tǒng)概述

衛(wèi)星接收系統(tǒng)是影視中心大型基帶IP總控的重要組成部分，由衛(wèi)星天線陣列、L-BAND矩陣、解調(diào)及傳輸?shù)仍O備組成，接收的信號主要是中央廣播電視總臺信號和其他省級衛(wèi)星電視臺信號。系統(tǒng)接收的衛(wèi)星信號以多種信號格式分發(fā)傳輸給新藍網(wǎng)、好易購、IPTV、云平臺等單位使用。

2 系統(tǒng)設計與建設

2.1 系統(tǒng)位置和布局

衛(wèi)星接收系統(tǒng)立足于使用單位的實際需求，綜合考慮信號格式和用途，采用統(tǒng)一接收、按需分發(fā)的模式。接收端以C波段和KU波段的接收天線為主，16座天線形成接收矩陣，根據(jù)信號頻點互為主備，并有電動天線作為機動補充。

如圖1所示，統(tǒng)一接收的衛(wèi)星天線矩陣分布安裝在影視中心裙樓樓頂。影視中心制作業(yè)務集中在裙樓，以演播室集群方式實現(xiàn)大型綜藝、訪談等類型節(jié)目的錄制。裙樓配置非編（含音頻）制作網(wǎng)和錄音棚、配音間，以文件化、網(wǎng)絡化方式完成后期合成。裙樓包含2 500 m2，1 200 m2，600 m2，280 m2等面積不同的多個演播室[1]，樓頂規(guī)劃衛(wèi)星基礎架構，并設有輔助機房。

圖1 影視中心主樓和裙樓樓頂平面示意

系統(tǒng)中的L-BAND矩陣、解調(diào)和傳輸設備集成于主樓四樓的總控機房。衛(wèi)星天線接收信號后，從裙樓頂輔助機房通過樓宇間光纜傳輸送至主樓總控機房，信號分配后接入L-BAND矩陣靈活調(diào)度或固定傳輸至使用單位。

2.2 信號需求和系統(tǒng)架構

衛(wèi)星接收系統(tǒng)面對的用戶主要是新藍網(wǎng)、新媒體（IPTV）、好易購頻道以及云平臺等使用單位。各單位對信號的內(nèi)容需求中，固定接收的主要是中央廣播電視總臺各套節(jié)目、省級衛(wèi)星電視臺上星節(jié)目和部分收費節(jié)目，接收節(jié)目達99套，分布于65個頻點，另有非固定的信號回傳需求。綜合考慮信號需求、地理位置和接收能力，系統(tǒng)規(guī)劃接收中星6A（C）、中星6B（C）、亞太5號（KU）、亞太6號（KU）、亞洲4號（C/KU）、亞洲5號（C/KU）、亞洲7號（C）、中星9號（KU）和泛美8號（C）等衛(wèi)星。

衛(wèi)星接收系統(tǒng)架構如圖2所示。衛(wèi)星天線接收信號后，以主備冗余光纖鏈路進行傳輸，經(jīng)RF分配放大器分配后，傳輸至各使用單位。根據(jù)使用方對信號格式的不同要求，系統(tǒng)提供了多種接入方式。

圖2 衛(wèi)星接收系統(tǒng)架構圖

（1）對于新藍網(wǎng)和云平臺，在總控系統(tǒng)處進行集中解調(diào)，并將信號匯聚后，以TS流方式傳輸至新藍網(wǎng)和云平臺使用。

（2）對于好易購，總控系統(tǒng)提供6路L-Band矩陣輸出，接入好易購系統(tǒng)，由對方自行調(diào)度L-BAND矩陣并解調(diào)信號使用。

（3）對于IPTV，通過光分配直接將8路L-Band信號全部送至IPTV系統(tǒng)，由對方自行解調(diào)使用。

（4）對于播出中心，總控系統(tǒng)與播出中心的L-Band矩陣互連，設置8路互通通道，將L-Band信號通過光纜跨江傳輸至集團本部的播出機房使用。

2.3 衛(wèi)星信號接收

2.3.1 接收天線配置

衛(wèi)星接收天線共16座，在天線基礎架構上分為兩列各8座部署。相鄰天線立柱之間相隔為6 m，交叉安裝。接收天線布局如圖3所示。其中，黃色標識為4.5 m口徑C波段后饋天線7座，綠色標識（大）為4.5 m口徑Ku波段后饋衛(wèi)星天線2座，綠色標識（?。?.0 m口徑Ku波段后饋天線5座，藍色標識為4.5 m口徑通信電動衛(wèi)星天線2座，作為機動接收天線。按衛(wèi)星接收極化，每座天線輸出2路信號，共計輸出L-Band信號32路。接收天線賦形環(huán)焦設計，立柱式座架，主反射面和副面都為高精度鋁制反射面，采用醇酸白色面漆雙層保護。鋼結構件采用先噴氟碳底漆，后噴氟碳面漆雙重保護，抗腐能力強。

圖3 接收天線分布

2.3.2 接收天線基礎

天線基礎架構南北長約63 m，東西寬約9 m的矩形區(qū)域，總面積約560 m2，構架梁面標高為30.95 cm。梁柱混凝土強度等級為C35，天線預埋鋼材材質(zhì)為Q235B。

架構上的接收天線基礎需要在安裝前進行現(xiàn)場澆筑，其施工工藝直接影響天線牢固度，需要注意以下幾個方面。

（1）基礎中的鋼筋間要用牢固縛扎或焊接，以防澆注混凝土時產(chǎn)生偏移。

（2）在澆注混凝土之前，地腳螺栓的位置要放準確，并將地基板與附近鋼筋焊牢，在澆注過程中各點間的尺寸要反復校核。

（3）混凝土強度須達到C30以上。

（4）在混凝土澆注過程中，必須振動夯實。

（5）基礎平面必須平整，整個基礎表面的水平度應在±3 mm以內(nèi)。

杭州在夏秋季節(jié)多有臺風天氣。臺風破壞力強，最大風速達12至13級，風速大于32.7 m·s-1，天線底座安裝的防風等級需要依照滿足35 m·s-1風速強度建設。如圖4所示，4.5 m口徑的天線底座在35 m·s-1風速強度下，A，B點受到的拉力2 820 N，壓力2 155 N，剪力2 360 N，D點受到的拉力3 810 N，壓力5 640 N，剪力795 N，C點受到的剪力為2 760 N。天線安裝充分考慮抗風強度和房屋結構強度核算，以保證房頂架構基礎對天線的承重力和滿足天線風載要求。

圖4 天線底座結構

2.3.3 射頻饋線接入和防雷

衛(wèi)星天線饋線由高頻頭（Low Noise Block，LNB）輸出后，經(jīng)過橋架進入裙樓頂?shù)妮o助機房，在此對饋線系統(tǒng)和所有衛(wèi)星天線采取防雷措施。LNB的供電由機房內(nèi)L-Band光發(fā)模塊提供。送至總控機房光收模塊接收后接入L-Band分配進行分配與使用。

為了防止雷擊對天線的損害，每臺衛(wèi)星天線的接地線都連接在基礎下的接地鍍鋅扁鋼[3]，將所有天線接入防雷地網(wǎng)。在進入橋架前的饋線上安裝接地卡子，將其接地線與橋架接地相連，當發(fā)生雷擊饋線時，通過接地卡子引入與橋架相連的平臺防雷地網(wǎng)。

2.3.4 除雪系統(tǒng)

天線接收效果受環(huán)境條件的影響較大，特別當反射面和饋源口積雪時，效率會顯著降低，同時噪聲溫度也會升高，從而干擾天線的接收和發(fā)射。杭州雖然地處江南，每年降雪量不高，但是為了保證極端天氣下的接收質(zhì)量，在4座4.5 m口徑的天線上配置了全幅除雪和饋源除冰裝置。

除雪系統(tǒng)由天線主反射面除雪裝置、饋源口除雪裝置、驅(qū)動單元、遠程控制單元以及手動自動轉換裝置組成。反射面除雪采用電熱型，將電熱材料、耐高溫保溫材料等依次鋪設在天線反射面背面[2]，加電工作時，電熱元件產(chǎn)生的熱量傳至天線表面，使冰雪融化并不能積存，加熱速度快，加熱均勻。每塊面板背部的加熱部分都是相互獨立的，可進行上、下半扇區(qū)分別控制，其中饋源口除雪裝置和反射面下半?yún)^(qū)除雪裝置是一體的控制模塊，都由遠程控制單元控制。

2.3.5 輔助機房配置

輔助機房主要用于L-Band光傳輸模塊、L-Band有源分配放大模塊和交換機等專業(yè)設備安置，以及衛(wèi)星天線和除雪系統(tǒng)的供電。機房配置線槽、靜電地板及空調(diào)，通過48芯的光纖通路連接主樓總控機房。機房配置主、備UPS電源和動力電。

2.4 本地信號調(diào)度

L-Band矩陣是衛(wèi)星接收系統(tǒng)的調(diào)度核心，系統(tǒng)采用48路輸入、32路輸出的I/O配置規(guī)模，前級按照頻點和頻道數(shù)量分別配置1分8和1分16的有源功分，后級配置一定數(shù)量的接收解調(diào)器和衛(wèi)星接收機，以滿足固定接收和臨時接收的需求。如圖5所示，固定解調(diào)接收的衛(wèi)星信號包括央視高標清共28套節(jié)目和省級衛(wèi)視高標清48套節(jié)目，在接收解調(diào)器處解調(diào)后，以TS流的形式匯聚后傳輸下游，主要用于云平臺收錄和新藍網(wǎng)使用。

圖5 信號解調(diào)解碼傳輸

衛(wèi)星接收機作為臨時接收信號使用。L-Band信號經(jīng)衛(wèi)星接收機解調(diào)解碼后，輸出至IP網(wǎng)關，然后進入總控的基帶IP矩陣，并以SDI over IP的信號格式靈活調(diào)度給需求單位。

2.5 異地調(diào)度備份

集團總部位于主城區(qū)，與影視中心隔江相望，兩地距離數(shù)十公里。總部的兩個樓頂平臺共有13副衛(wèi)星天線，覆蓋接收中星6A、中星6B、亞洲五號、亞洲七號、亞洲九號等多個常用衛(wèi)星，主要用于中央廣播電視總臺轉播、現(xiàn)場直播和新聞回傳。

由于受到場地客觀條件限制，安裝的天線尺寸多為1.8～3 m的小口徑天線，接收能力和信號強度較為普通，抗干擾能力差。另外，總部地處市中心繁華區(qū)域，受到高樓的遮擋問題無法避免。

影視中心開闊的地理優(yōu)勢，為集團衛(wèi)星接收異地備份提供了得天獨厚的基礎條件。衛(wèi)星接收系統(tǒng)通過長距離的L-Band光端機，以3條不同的光纜路由，跨越錢塘江連接集團本部系統(tǒng)，實現(xiàn)兩地間衛(wèi)星信號的資源共享，為《新聞聯(lián)播》轉播、重要保障期節(jié)目轉播和重大活動直播等保障提供有力的技術支撐。

3 接收干擾應對

3.1 5G干擾應對

商用的5G信號工作頻率在3 400～3 600 MHz，而C波段高頻頭工作頻率范圍是3 400～4 200 MHz。在實際使用場景中，運營商的5G設備會給C波段衛(wèi)星正常接收帶來嚴重干擾，造成接收的信號出現(xiàn)視頻頻繁卡頓、大面積馬賽克和靜幀黑屏等現(xiàn)象。通過測試，3 700～4 200 MHz的窄帶濾波器可以使3 600 MHz以下的頻率信號衰減50 dB以上[4]。在5G正式商用后，衛(wèi)星接收系統(tǒng)中所有的C波段接收天線都安裝了窄帶濾波器，較好地解決了5G干擾問題。

3.2 雷達干擾應對

影視中心位于杭州蕭山區(qū)，地勢平坦，園區(qū)內(nèi)布局開闊，沒有高層建筑遮擋。園區(qū)附近10 km有機場，存在機場雷達干擾的可能性。針對該問題，在接收天線樣式選擇上，系統(tǒng)所有口徑天線都采用了后饋式，通過曲面二次反射聚焦，噪聲系數(shù)小，旁瓣性能優(yōu)越[5]，同時采用高精度高頻頭，最大程度實現(xiàn)抗干擾的目的。

4 結 語

衛(wèi)星傳輸仍是現(xiàn)階段不可替代的信號安全傳輸方式，重要節(jié)目的直播、轉播和收錄都對衛(wèi)星傳輸有較強的依賴。衛(wèi)星接收系統(tǒng)接收范圍大，接收能力強，是影視中心多個播出平臺的重要信號源，也是相關業(yè)務的關鍵技術支撐，同時為本部的信號接收提供了異地備份功能，極大提升了兩地協(xié)同安全播出保障的能力。