汪洋

【摘要】本文主要通過實(shí)際經(jīng)歷的一次C波段衛(wèi)星接收天線受到干擾時(shí)的排查測試，介紹當(dāng)C波段衛(wèi)星接收時(shí)受到5G移動(dòng)通信信號干擾時(shí)的基本現(xiàn)象和排查處理過程。最終通過更換高頻頭為窄帶高頻頭的方法成功解決受5G信號干擾的C波段衛(wèi)星接收。

【關(guān)鍵詞】C波段衛(wèi)星接收;5G干擾;窄帶高頻頭

隨著我國5G信息化的加速建設(shè)發(fā)展，越來越多的城市開始建設(shè)5G基站，安徽合肥就在2019年上半年開始了5G試點(diǎn)站點(diǎn)的建設(shè)。5G NR定義了如下兩個(gè)頻段：FR1頻段，也稱為6 GHz以下頻段（Sub 6 GHz）;FR2頻段，稱為毫米波頻段（Millimeter wave）。其中，Sub 6 Ghz就包含了工作頻段為n77：3300Mhz-4200Mhz、n78：3300Mhz-3800Mhz的兩個(gè)和廣電C波段比較接近甚至重合的頻帶，這就會使C波段衛(wèi)星的接收受到嚴(yán)重的同頻和鄰頻干擾。自2019年3月以來，值班中時(shí)常發(fā)現(xiàn)，用于抗干擾的異地天線接收安徽衛(wèi)視會出現(xiàn)載噪比長時(shí)間跌落下限的現(xiàn)象，接收監(jiān)看畫面出現(xiàn)嚴(yán)重的馬賽克，嚴(yán)重時(shí)還會出現(xiàn)衛(wèi)星接收機(jī)信號無法鎖定監(jiān)看畫面黑屏的情況。這已經(jīng)嚴(yán)重威脅到了我站抗干擾系統(tǒng)的正常使用，給安全播出帶來了極大的隱患。

一、故障排查

根據(jù)出現(xiàn)的故障情況，首先排除監(jiān)看線路的原因，接著測試了異地天線接收機(jī)，接收機(jī)正常，我們最后又測試了新中心異地光纖信號的光功率也是正常的，排除了傳輸過程的故障。至此，本地系統(tǒng)內(nèi)部環(huán)節(jié)和傳輸環(huán)節(jié)經(jīng)過測試都是正常運(yùn)行狀態(tài)。判斷故障原因很可能是由于異地天線的高頻頭問題或者天線場所在地的接收信號受到干擾所致。到達(dá)廣電新中心天線場地后，將異地天線高頻頭連接至現(xiàn)場的接收機(jī)和頻譜儀觀察，系統(tǒng)測試框圖如圖1.1所示。我站高清異地天線天線口徑3.2米，高頻頭本振5150Mhz，用于接收中星6A下行信號，高清視頻信號使用DVB-S調(diào)制，占用帶寬12M，下行垂直極化接收，中心頻點(diǎn)是3992Mhz，經(jīng)過下變頻后的L波段信號中心頻點(diǎn)為1158Mhz。

我們接入中星6A下行垂直接收天線的信號頻譜，當(dāng)設(shè)備連接完成加電后，在頻譜儀中，我們在安徽衛(wèi)視載波上會看到不時(shí)出現(xiàn)干擾毛刺，隨機(jī)的出現(xiàn)在整個(gè)安徽衛(wèi)視載波和基底噪聲上以及安徽衛(wèi)視高清8B轉(zhuǎn)發(fā)器周邊的衛(wèi)視載波。而測試系統(tǒng)設(shè)備的功能基本正常，分析判斷應(yīng)該外部引入了干擾信號。

當(dāng)我們把掃寬Span值加大后，我們發(fā)現(xiàn)在1550Mhz-1650Mhz附近，對應(yīng)的下行頻率是3500Mhz-3600Mhz，有異常載波信號，并且在異常載波信號的頻譜帶寬內(nèi)，時(shí)有比較突出的尖峰出現(xiàn)，測試結(jié)果圖見圖1.2，圖中黃色頻譜是干擾存在時(shí)候的頻譜圖像，由于該干擾的存在，使得C波段個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)器的接收整體受到影響，底噪均有不同程度的抬升，最大的有10dB以上，嚴(yán)重干擾到了C波段的正常接收使用。圖中黃色頻譜可以看到安徽衛(wèi)視左邊的底噪被抬升的比較明顯，而載波信號強(qiáng)度有所下降。通過觀察頻譜儀的圖像，我們緩慢轉(zhuǎn)動(dòng)天線的方向，頻譜儀上面對應(yīng)干擾信號出現(xiàn)不同程度的變化，通過不斷測試，大致確定了干擾源的方向位置。

后經(jīng)過聯(lián)系有關(guān)部門和電信運(yùn)營商，證實(shí)在廣電新中心疑似干擾源方向，最新安裝了5G試點(diǎn)基站。根據(jù)工業(yè)和信息化部向三大基礎(chǔ)電信運(yùn)營商發(fā)放的全國范圍5G中低頻段試驗(yàn)頻率使用許可，中國電信獲得3400MHz-3500MHz共100MHz帶寬的5G試驗(yàn)頻率資源，中國移動(dòng)獲得2515MHz-2675MHz、4800MHz-4900MHz頻段的共260MHZ帶寬的5G試驗(yàn)頻率資源，中國聯(lián)通獲得3500MHz-3600MHz共100MHz帶寬的5G試驗(yàn)頻率資源。綜上所述中國電信與中國聯(lián)通的5G頻段與衛(wèi)星接收站的C波段3400MHz～4200MHz有部分重疊，再加上基站發(fā)射與中繼設(shè)備的各種倍頻 、差頻、次頻干擾，將給衛(wèi)星地球站的廣播電視信號帶來非常大的干擾，我們此次排查發(fā)現(xiàn)干擾產(chǎn)生的頻段恰好就是聯(lián)通公司的3500Mhz-3600Mhz的5G實(shí)驗(yàn)頻段，最終在運(yùn)營商的配合下，暫時(shí)關(guān)閉5G基站后，新中心的異地天線的干擾現(xiàn)象消失，頻譜上的異常載波也同時(shí)消失。再次開啟后，干擾載波和干擾現(xiàn)象又再次出現(xiàn)，最終確認(rèn)了最近頻發(fā)的干擾就是5G基站的干擾。

在測試過程中，我們還發(fā)現(xiàn)當(dāng)5G基站開啟后，即使沒有5G業(yè)務(wù)傳輸時(shí)，在頻譜上也會立即出現(xiàn)輕微干擾載波，強(qiáng)度較弱，當(dāng)5G基站有業(yè)務(wù)傳輸時(shí)，5G載波會出現(xiàn)較大的強(qiáng)度提升，此時(shí)對C波段衛(wèi)星信號的干擾也會加強(qiáng)?？梢栽O(shè)想，在未來5G大范圍應(yīng)用后，這樣的5G基站信號干擾會持續(xù)的以較強(qiáng)的形式存在。

二、原因分析

高頻頭是一個(gè)低噪聲放大器，高頻頭在接收到衛(wèi)星信號后，將衛(wèi)星信號放大，在經(jīng)過下變頻等環(huán)節(jié)后轉(zhuǎn)換成第一中頻信號，最后在通過接收機(jī)的處理將畫面音頻顯示播放出來。由于放大信號的同時(shí)，也會放大同衛(wèi)星信號一起進(jìn)入高頻頭的噪聲，這就對高頻頭的選頻特性提出了一定的要求，由于當(dāng)前普遍使用的高頻頭LNB是接收范圍都是3400Mhz-4200Mhz的寬帶高頻頭，而這個(gè)頻率范圍就包括了電信的3400Mhz-3500Mhz和聯(lián)通的3500MHz-3600MHz，這樣的高頻頭就會接收到5G頻率范圍的信號功率， 5G信號一般功率較高，當(dāng)天線接收到足夠的干擾時(shí)，會導(dǎo)致高頻頭LNB產(chǎn)生飽和失真，最終導(dǎo)致C波段衛(wèi)星信號的接收畫面出現(xiàn)馬賽克、卡頓等一些解碼異?，F(xiàn)象。這樣就發(fā)生了5G通信基站信號干擾現(xiàn)象，給我們地球站的C波段衛(wèi)星信號接收造成非常嚴(yán)重的干擾。

三、解決辦法

為了避免5G信號對C波段衛(wèi)星接收造成嚴(yán)重干擾，我們可以在高頻頭接收信號時(shí)過濾掉5G信號的頻段?？紤]使用頻率范圍是3700Mhz-4200Mhz的窄帶高頻頭。我們將常用的3400Mhz-4200Mhz寬帶高頻頭更換為窄帶高頻頭后，得到的測試結(jié)果如圖3.1，其帶外信號的抑制能力滿足要求。為了避免受到5G干擾，使用3700Mhz-4200Mhz頻段衛(wèi)星地球站，其低噪聲放大器LNA和變頻器的技術(shù)指標(biāo)要求更高。工作頻段：3700Mhz-4200Mhz，噪聲溫度在17℃測試條件下，C波段衛(wèi)星地球站LNB的噪聲溫度應(yīng)該小于等于45K。在C波段衛(wèi)星地球站LNB在其線性工作范圍內(nèi)增益應(yīng)該大于等于50dB。當(dāng)向C波段衛(wèi)星地球站LNB輸入口輸入一個(gè)頻段在3300Mhz-3600Mhz頻段范圍內(nèi)的-20dBm信號時(shí)，要求LNB仍然可以正常工作，噪聲溫度、增益等滿足上述要求。

下面簡單介紹幾個(gè)適用于屏蔽5G信號干擾的窄帶高頻頭：目前市面上可以滿足以上條件的LNB大致有一下幾款：N品牌的3120C，輸入：3625Mhz-4200Mhz，本振5150Mhz，本振穩(wěn)定度+/-5Khz，增益62dB，噪聲溫度20K。同樣是N品牌的5250R，如圖3.2所示，輸入：3700Mhz-4200Mhz，本振5150Mhz，本振穩(wěn)定度+/-250Khz，增益62dB，噪聲溫度15K-30K。另外還有G品牌的5750抗干擾衛(wèi)星高頻頭，輸入：3700Mhz-4200Mhz，也同樣可以起到抑制帶外的5G頻段信號。

經(jīng)過更換窄帶高頻頭后，經(jīng)過最近幾個(gè)月的值班觀察，該異地天線的接收情況一直較好，沒有在出現(xiàn)頻繁的馬賽克等異常干擾現(xiàn)象。

四、結(jié)束語

隨著5G的大力發(fā)展，以后會有越來越多的5G基站出現(xiàn)，地球站應(yīng)該及時(shí)做好防范應(yīng)對出現(xiàn)的5G干擾，做好對各種方法的可行性探討和驗(yàn)證。除了使用窄帶高頻頭，還可以通過和運(yùn)營商協(xié)商，讓5G站點(diǎn)盡量遠(yuǎn)離接收天線，實(shí)在不能遠(yuǎn)離的，要避免在天線主瓣方向放置5G站點(diǎn);另外在天線周邊建設(shè)金屬屏蔽網(wǎng)也是一個(gè)可備選的選擇。讀者可以對這些辦法進(jìn)行自行分析驗(yàn)證。

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