劉海濤

國(guó)家新聞出版廣電總局呼和浩特地球站 內(nèi)蒙古 呼和浩特市 010070

引 言

隨著衛(wèi)星廣播事業(yè)的發(fā)展，地球站上行業(yè)務(wù)發(fā)展愈來(lái)愈快，各種業(yè)務(wù)設(shè)備越來(lái)越多，地球站內(nèi)部業(yè)務(wù)內(nèi)容傳輸距離遠(yuǎn)近不一，這成為地球站整體布局發(fā)展不可避免的問(wèn)題。隨著地球站業(yè)務(wù)量的增多，在原有地球站設(shè)施基礎(chǔ)上新建傳輸系統(tǒng)，由于空間限制和天線場(chǎng)區(qū)的要求，使得傳輸機(jī)房至功放小室的距離變長(zhǎng)，設(shè)計(jì)鏈路長(zhǎng)度將成為一個(gè)需要重點(diǎn)考慮的環(huán)節(jié)。長(zhǎng)距離信號(hào)傳輸對(duì)信號(hào)的性能指標(biāo)和功率衰耗影響巨大，是制約信號(hào)傳輸質(zhì)量的一個(gè)重要因素。

1 地球站長(zhǎng)距離信號(hào)傳輸分析

地球站建設(shè)設(shè)計(jì)遵循節(jié)目傳輸與變頻放大分離的原則，避免小信號(hào)和高頻信號(hào)設(shè)備在同一個(gè)機(jī)房運(yùn)行，造成信號(hào)互相影響的問(wèn)題，也可避免長(zhǎng)時(shí)間在高頻和高功率環(huán)境下工作對(duì)人體造成的損害。

經(jīng)過(guò)對(duì)地球站實(shí)際工作中使用信號(hào)的分析，存在長(zhǎng)距離傳輸問(wèn)題的信號(hào)大概分為兩類：一類為從節(jié)目傳輸機(jī)房至功放室的上行中頻信號(hào)（典型值為70MHz），其為衛(wèi)星上行高功放變頻系統(tǒng)提供激勵(lì)信號(hào)，影響上行系統(tǒng)整體傳輸效果和上行能力；另一類為從功放室至傳輸機(jī)房的下行接收信號(hào)，其為天線接收的電磁波信號(hào)，經(jīng)過(guò)LNB下變頻至L波段并放大后傳輸給監(jiān)控機(jī)房用于監(jiān)看和檢測(cè)上行節(jié)目質(zhì)量使用。兩種信號(hào)質(zhì)量均受傳輸距離影響，并且信號(hào)超過(guò)一定傳輸距離后，信號(hào)損耗過(guò)大且性能指標(biāo)將下降至不可用狀態(tài)。對(duì)于同一地球站同一套傳輸系統(tǒng)而言，兩種信號(hào)雖然頻率不同，但傳輸路由和外部環(huán)境相同，傳輸路徑也可以一樣，所以可以采用相同的辦法進(jìn)行解決，既能提高傳輸效率，又節(jié)約成本。

地球站信號(hào)傳輸一般采用同軸電纜傳輸，同軸電纜中同軸是結(jié)構(gòu)，同軸中頻或射頻線纜中中頻和射頻是規(guī)格，地球站長(zhǎng)距離信號(hào)傳輸需要的是同軸中頻（頻率70MHz）電纜和L波段同軸電纜。隨著技術(shù)不斷發(fā)展，光纖傳輸也成了地球站信號(hào)傳輸?shù)目蛇x形式。地球站使用中兩種方式各有優(yōu)劣，下面對(duì)這兩種介質(zhì)的傳輸特性進(jìn)行簡(jiǎn)要介紹。

2 同軸電纜的傳輸特性

同軸電纜由內(nèi)導(dǎo)體和屏蔽網(wǎng)構(gòu)成的兩根導(dǎo)體，由于這兩根導(dǎo)體的軸心是重合的，故稱同軸電纜或同軸線，它的最大特點(diǎn)就是抗干擾能力好，傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定。同軸電纜重要的傳輸特性是頻率越高，衰減越大。如果電纜芯線太細(xì)、屏蔽網(wǎng)過(guò)稀，信號(hào)的泄漏與衰減就增大，從而造成信號(hào)品質(zhì)的下降。同軸電纜在同等情況下，粗纜優(yōu)于細(xì)纜，物理發(fā)泡電纜優(yōu)于實(shí)心電纜，高編電纜優(yōu)于低編電纜，銅芯電纜優(yōu)于銅包鋼電纜，銅編網(wǎng)電纜優(yōu)于鋁鎂合金電纜。

目前地球站常用的長(zhǎng)距離傳輸同軸電纜多為75-7型“雙絕緣雙屏蔽”抗干擾同軸電纜。同軸電纜越細(xì)，傳輸距離越短，根據(jù)不同的使用環(huán)境、具體用途、發(fā)送功率、傳輸速率、接收信號(hào)質(zhì)量要求等，傳輸距離不同。

銅質(zhì)同軸電纜傳輸，鏈路中設(shè)備環(huán)節(jié)少，不需要電源，無(wú)供電需求，故障點(diǎn)少，傳輸數(shù)據(jù)穩(wěn)定可靠，但是電纜傳輸距離短，對(duì)信號(hào)衰耗大，信號(hào)指標(biāo)在一定傳輸距離后會(huì)有所下降，距離越長(zhǎng)，影響越大。

3 光纖的傳輸特性

光纖傳輸即以光導(dǎo)纖維為介質(zhì)進(jìn)行的數(shù)據(jù)、信號(hào)傳輸。光纖光纜傳輸介質(zhì)，與銅質(zhì)介質(zhì)相比，光纖無(wú)論是在安全性、可靠性還是網(wǎng)絡(luò)性能方面都有了很大的提高。光纖傳輸?shù)膸挻蟠蟪鲢~質(zhì)線纜，最大連接距離也遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出銅質(zhì)線纜。光纖傳輸一般使用光纜進(jìn)行，利用光波作載波，損耗極低，在光波長(zhǎng)為1.55μm附近，石英光纖損耗可低于0.2dB/km，傳輸帶寬，傳輸距離長(zhǎng)，抗干擾性高，衰耗小，無(wú)中繼傳輸距離可達(dá)幾十甚至上百公里。

光纖光纜作為網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)，還需增加光端收發(fā)器等設(shè)備，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸質(zhì)量和傳輸距離需求，選擇性能最適合，性價(jià)比高的光端收發(fā)器。

光纖光纜傳輸，質(zhì)地脆、機(jī)械強(qiáng)度差，鏈路中傳輸設(shè)備多，需要電源，增加了供電需求，故障點(diǎn)多，但是光纖具有長(zhǎng)距離傳輸優(yōu)勢(shì)，傳輸頻帶寬，傳輸容量大，傳輸損耗低，抗電磁干擾強(qiáng)，信道串?dāng)_小，安全保密性高，可以通過(guò)選擇不同的光收發(fā)機(jī)，實(shí)現(xiàn)短、中、遠(yuǎn)不同距離的傳輸，且信號(hào)傳輸質(zhì)量不會(huì)有明顯下降，保障了傳輸信號(hào)指標(biāo)的可用性。

4 引接保護(hù)傳輸鏈路的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

根據(jù)銅質(zhì)同軸電纜和光纖的傳輸特性可以設(shè)計(jì)一個(gè)兼顧兩者傳輸所有優(yōu)點(diǎn)的引接保護(hù)傳輸鏈路。引接保護(hù)傳輸鏈路的搭建，首先為選擇適合地球站傳輸使用的光纖傳輸設(shè)備，它既要滿足信號(hào)傳輸性能要求，且性價(jià)比還要高；其次為設(shè)計(jì)光纖保護(hù)傳輸鏈路，它既要實(shí)現(xiàn)光纖環(huán)路傳輸，自由切換保護(hù)，保障傳輸可靠性，還要盡可能節(jié)約成本，減少設(shè)備安裝空間；第三為引接保護(hù)傳輸鏈路的設(shè)計(jì)與應(yīng)用，同軸電纜采用地球站常用的高質(zhì)量75-7線纜，光纖采用保護(hù)傳輸鏈路方式，實(shí)現(xiàn)了同軸電纜傳輸和光纖傳輸?shù)挠行诤希M(jìn)一步增強(qiáng)了信號(hào)傳輸可靠性和穩(wěn)定性，為地球站傳輸發(fā)射安全提供了可靠保障。

4.1 光纖傳輸設(shè)備的選擇

信號(hào)傳輸路徑選擇標(biāo)準(zhǔn)要考慮信道的匹配性、損耗性和傳輸長(zhǎng)度等條件，根據(jù)實(shí)際情況選擇合適的材料，根據(jù)傳輸需要和實(shí)際路徑考慮信道取舍，選擇一種或多種傳輸方式混合傳輸?shù)姆椒▊鬏斝盘?hào)，從而達(dá)到設(shè)計(jì)需求，滿足設(shè)計(jì)傳輸路徑的性能指標(biāo)。

根據(jù)地球站使用環(huán)境要求、工作特性和傳輸保障要求，F(xiàn)OXCOM公司出產(chǎn)的光端機(jī)符合目前工作的使用需求，現(xiàn)以FOXCOM光收發(fā)機(jī)為例進(jìn)行光纖保護(hù)傳輸鏈路的設(shè)計(jì)。

FOXCOM光傳輸設(shè)備可匹配安裝多種型號(hào)的發(fā)送和接收模塊，適應(yīng)多頻段信號(hào)傳輸需求。其在接收端可安裝切換模塊，實(shí)現(xiàn)主備傳輸流自動(dòng)、手動(dòng)保護(hù)切換的作用。選用的光纖尾纖為UPD型號(hào)，其具有傳輸效率高、損耗小、傳輸穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。

4.2 光纖保護(hù)傳輸鏈路設(shè)計(jì)

以色列FOXCOM公司Sat-Light系列10-200MHz（IF）中頻信號(hào)光纖傳輸系統(tǒng)，是將來(lái)自各類數(shù)字變頻器的中頻信號(hào)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)進(jìn)行各種距離的無(wú)損傳輸，Sat-Light系列IF中頻光端機(jī)具有10～200MHz帶寬平坦頻響特征，可直接傳送70或140MHz的QPSK或數(shù)字中頻調(diào)制信號(hào)。有多款規(guī)格可滿足各種應(yīng)用場(chǎng)合的需求，光纖連接簡(jiǎn)單且性能較好，信號(hào)傳輸質(zhì)量高，7380型適用于短距離傳輸，適用于地球站使用需求。

7410F系列是短距離的L波段衛(wèi)星信號(hào)光纖傳輸系統(tǒng)，信號(hào)的發(fā)送和接收采用一根單模光纖完成，傳輸距離2公里，光波長(zhǎng)為1310nm，具有優(yōu)良的技術(shù)特征和完美的信號(hào)質(zhì)量。7410F采用的是發(fā)送端為AGC自動(dòng)增益控制，接收端為MGC手動(dòng)增益控制。

根據(jù)FOXCOM公司各個(gè)模塊性能和地球站實(shí)際需求，選擇使用7380T模塊發(fā)射中頻信號(hào)，使用7380R接收中頻信號(hào)，為確保傳輸信號(hào)可靠，采用環(huán)路設(shè)計(jì)，通過(guò)2040模塊在接收端進(jìn)行優(yōu)質(zhì)信號(hào)選擇，實(shí)現(xiàn)光纖中頻信號(hào)的可靠傳輸；選擇使用7410F-T模塊發(fā)射L波段下行信號(hào)，使用7410F-R模塊接收L波段下行信號(hào)，采用環(huán)路設(shè)計(jì)，將兩路光纖傳輸?shù)腖波段下行信號(hào)接入L波段二選一切換開(kāi)關(guān)，選擇一路優(yōu)質(zhì)信號(hào)輸出，實(shí)現(xiàn)光纖L波段信號(hào)可靠傳輸。詳細(xì)光纖保護(hù)傳輸鏈路，如圖1所示。

圖1 光纖保護(hù)傳輸鏈路圖

傳輸機(jī)房和功放室分別只有一臺(tái)FOXCOM光收發(fā)端機(jī)，多模塊同時(shí)在線使用，實(shí)現(xiàn)同一個(gè)光收發(fā)端機(jī)分別接收和發(fā)射不同頻段的信號(hào)且互不影響，減少了設(shè)備使用空間，降低了成本，且整個(gè)FOXCOM光收發(fā)端機(jī)采用雙電源供電，每路電來(lái)自不同的UPS，確保設(shè)備供電不間斷。

4.3 地球站引接保護(hù)傳輸鏈路設(shè)計(jì)與應(yīng)用

地球站實(shí)際使用中，根據(jù)上下行系統(tǒng)傳輸信號(hào)的不同，把保護(hù)鏈路分成兩部分進(jìn)行搭建，一部分為上行鏈路部分，另一部分為下行接收鏈路部分，兩部分各自獨(dú)立實(shí)現(xiàn)自己的傳輸特定信號(hào)的功能。

上行鏈路部分采用同軸電纜傳輸和光纖傳輸相結(jié)合的設(shè)計(jì)。將傳輸機(jī)房經(jīng)過(guò)功分器分配好的中頻（70MHz）上行激勵(lì)信號(hào)分別通過(guò)同軸電纜和光纖保護(hù)傳輸鏈路傳送至功放室，再在功放室端，將兩路信號(hào)同時(shí)輸入中頻切換開(kāi)關(guān)，選擇指標(biāo)性能高、傳輸穩(wěn)定可靠地作為輸出信號(hào)源，供變頻、放大上行使用。

實(shí)際使用中根據(jù)使用環(huán)境不同、線纜性能指標(biāo)不同、接收指標(biāo)要求不同等條件，在距離超過(guò)100米的情況下，就要考慮使用光纖作為信號(hào)主要傳輸方式了。地球站上行系統(tǒng)引接保護(hù)傳輸鏈路，如圖2所示。

圖2 地球站上行系統(tǒng)引接保護(hù)傳輸鏈路圖

下行鏈路部分也采用同軸電纜傳輸和光纖傳輸相結(jié)合的設(shè)計(jì)。將功放室接收自天線LNB的下行L波段信號(hào)，經(jīng)過(guò)功分器分配好后分別通過(guò)同軸電纜和光纖保護(hù)傳輸鏈路傳送至傳輸機(jī)房，再在傳輸機(jī)房端，將兩路信號(hào)同時(shí)輸入L波段中頻切換開(kāi)關(guān)，選擇指標(biāo)性能高、傳輸穩(wěn)定可靠地作為輸出信號(hào)源，供監(jiān)測(cè)、監(jiān)看使用。

實(shí)際使用中，此下行L波段信號(hào)多為大口徑天線接收，信號(hào)強(qiáng)度較大，只要不是超長(zhǎng)傳輸距離，同軸電纜就能滿足下行信號(hào)使用要求，或者采用單路光纖傳輸鏈路與同軸電纜互為備份的方式也能滿足一般要求。在下行信號(hào)可靠性、穩(wěn)定性要求較高的情況下，采用下行系統(tǒng)引接保護(hù)傳輸鏈路就很有必要了。詳細(xì)地球站下行系統(tǒng)引接保護(hù)傳輸鏈路，如圖3所示。

圖3 地球站下行系統(tǒng)引接保護(hù)傳輸鏈路圖

結(jié)束語(yǔ)

地球站是對(duì)信號(hào)質(zhì)量要求很高的單位，所以在地球站設(shè)計(jì)使用中，根據(jù)信號(hào)傳輸距離不同，使用環(huán)境不同，要充分考慮信號(hào)傳輸質(zhì)量、穩(wěn)定性和可靠性問(wèn)題。地球站在信號(hào)遠(yuǎn)距離傳輸?shù)那闆r下，使用引接保護(hù)傳輸鏈路的方式是比較穩(wěn)妥和必要的。引接保護(hù)傳輸鏈路融合了同軸電纜和光纖傳輸?shù)姆绞?，互相彌補(bǔ)不足，取長(zhǎng)補(bǔ)短，通過(guò)信號(hào)選擇切換開(kāi)關(guān)，選擇運(yùn)行穩(wěn)定，指標(biāo)好的作為日常使用，另一路可作為熱備份在線使用，有效的保障了傳輸發(fā)射信號(hào)安全。