汪洋

【摘要】本文主要通過(guò)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(cè)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(hào)干擾時(shí)的基本現(xiàn)象和排查處理過(guò)程。最終通過(guò)更換高頻頭為窄帶高頻頭的方法成功解決受5G信號(hào)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(guó)5G信息化的加速建設(shè)發(fā)展，越來(lái)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(huì)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(lái)，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(huì)出現(xiàn)載噪比長(zhǎng)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(huì)出現(xiàn)衛(wèi)星接收機(jī)信號(hào)無(wú)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(lái)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(cè)試了異地天線接收機(jī)，接收機(jī)正常，我們最后又測(cè)試了新中心異地光纖信號(hào)的光功率也是正常的，排除了傳輸過(guò)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(guò)測(cè)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(wèn)題或者天線場(chǎng)所在地的接收信號(hào)受到干擾所致。到達(dá)廣電新中心天線場(chǎng)地后，將異地天線高頻頭連接至現(xiàn)場(chǎng)的接收機(jī)和頻譜儀觀察，系統(tǒng)測(cè)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(hào)，高清視頻信號(hào)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(guò)下變頻后的L波段信號(hào)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(hào)頻譜，當(dāng)設(shè)備連接完成加電后，在頻譜儀中，我們?cè)诎不招l(wèi)視載波上會(huì)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(cè)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(hào)。

當(dāng)我們把掃寬Span值加大后，我們發(fā)現(xiàn)在1550Mhz-1650Mhz附近，對(duì)應(yīng)的下行頻率是3500Mhz-3600Mhz，有異常載波信號(hào)，并且在異常載波信號(hào)的頻譜帶寬內(nèi)，時(shí)有比較突出的尖峰出現(xiàn)，測(cè)試結(jié)果圖見(jiàn)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(hào)強(qiáng)度有所下降。通過(guò)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(duì)應(yīng)干擾信號(hào)出現(xiàn)不同程度的變化，通過(guò)不斷測(cè)試，大致確定了干擾源的方向位置。

后經(jīng)過(guò)聯(lián)系有關(guān)部門和電信運(yùn)營(yíng)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(yíng)商發(fā)放的全國(guó)范圍5G中低頻段試驗(yàn)頻率使用許可，中國(guó)電信獲得3400MHz-3500MHz共100MHz帶寬的5G試驗(yàn)頻率資源，中國(guó)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(guó)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(guó)電信與中國(guó)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(hào)帶來(lái)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(yíng)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(cè)試過(guò)程中，我們還發(fā)現(xiàn)當(dāng)5G基站開啟后，即使沒(méi)有5G業(yè)務(wù)傳輸時(shí)，在頻譜上也會(huì)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(huì)出現(xiàn)較大的強(qiáng)度提升，此時(shí)對(duì)C波段衛(wèi)星信號(hào)的干擾也會(huì)加強(qiáng)?？梢栽O(shè)想，在未來(lái)5G大范圍應(yīng)用后，這樣的5G基站信號(hào)干擾會(huì)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(hào)后，將衛(wèi)星信號(hào)放大，在經(jīng)過(guò)下變頻等環(huán)節(jié)后轉(zhuǎn)換成第一中頻信號(hào)，最后在通過(guò)接收機(jī)的處理將畫面音頻顯示播放出來(lái)。由于放大信號(hào)的同時(shí)，也會(huì)放大同衛(wèi)星信號(hào)一起進(jìn)入高頻頭的噪聲，這就對(duì)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(huì)接收到5G頻率范圍的信號(hào)功率， 5G信號(hào)一般功率較高，當(dāng)天線接收到足夠的干擾時(shí)，會(huì)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(hào)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(hào)干擾現(xiàn)象，給我們地球站的C波段衛(wèi)星信號(hào)接收造成非常嚴(yán)重的干擾。

三、解決辦法

為了避免5G信號(hào)對(duì)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(hào)時(shí)過(guò)濾掉5G信號(hào)的頻段。考慮使用頻率范圍是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(cè)試結(jié)果如圖3.1，其帶外信號(hào)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(cè)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(hào)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(jiǎn)單介紹幾個(gè)適用于屏蔽5G信號(hào)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(hào)。

經(jīng)過(guò)更換窄帶高頻頭后，經(jīng)過(guò)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(méi)有在出現(xiàn)頻繁的馬賽克等異常干擾現(xiàn)象。

四、結(jié)束語(yǔ)

隨著5G的大力發(fā)展，以后會(huì)有越來(lái)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(duì)出現(xiàn)的5G干擾，做好對(duì)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(guò)和運(yùn)營(yíng)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(duì)這些辦法進(jìn)行自行分析驗(yàn)證。

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