趙 慧

（江蘇省淮安市洪澤區(qū)融媒體中心，江蘇 淮安 223100）

0 引言

當(dāng)C波段衛(wèi)星信號(hào)受到較大干擾時(shí)，衛(wèi)星接收業(yè)務(wù)將受到較大影響，使衛(wèi)星廣播電視信號(hào)接收業(yè)務(wù)無(wú)法正常工作。在接收中星6A衛(wèi)星和中星6B衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)的廣播電視接節(jié)目信號(hào)過(guò)程中，經(jīng)常出現(xiàn)圖像中出現(xiàn)馬賽克甚至信號(hào)中斷的情況，嚴(yán)重影響衛(wèi)星廣播電視信號(hào)的接收。工信部確定的國(guó)內(nèi)電信運(yùn)營(yíng)商5G中低頻段試驗(yàn)頻率為：中國(guó)電信3 400 MHz～3 500 MHz，共100 MHz帶寬；中國(guó)聯(lián)通3 500 MHz～3 600 MHz，共 100 MHz帶寬。衛(wèi)星接收業(yè)務(wù)使用3 400 MHz～4 200 MHz頻譜，5G中低頻段試驗(yàn)業(yè)務(wù)對(duì)衛(wèi)星接收業(yè)務(wù)產(chǎn)生的干擾類型有：（1）同頻干擾。對(duì)工作頻率3 400 MHz～3 600 MHz的衛(wèi)星接收系統(tǒng)造成同頻干擾；（2）鄰頻干擾。對(duì)工作頻率 3 600 MHz～4 200 MHz的衛(wèi)星接收業(yè)務(wù)產(chǎn)生鄰頻干擾；（3）阻塞干擾。由于衛(wèi)星信號(hào)到達(dá)地面時(shí)，信號(hào)強(qiáng)度十分微弱，受到接收頻率附近相對(duì)較強(qiáng)的5G信號(hào)干擾，導(dǎo)致衛(wèi)星接收高頻頭LNB飽和而阻塞接收信號(hào)，必須考慮采取綜合技術(shù)措施加以解決[2]。

1 衛(wèi)星接收系統(tǒng)特性

衛(wèi)星廣播電視接收系統(tǒng)由接收天線、饋源、高頻頭LNB和第一中頻電纜組成。高頻頭是在整個(gè)衛(wèi)星廣播電視接收系統(tǒng)中的最前端設(shè)備。它由低噪聲放大器（LNA）、本振和混頻器及第一中頻放大電路組成。高頻頭一有源器件，其內(nèi)部的低噪聲高頻放大器（LNA）和天饋系統(tǒng)一起安裝在室外并通過(guò)第一中頻電纜送到室內(nèi)衛(wèi)星接收機(jī)。C波段高頻頭LNB使用的本振頻率一般都是5 150 MHz，擴(kuò)展C波段高頻頭接收頻率范圍為3 400 MHz～4 200 MHz（即寬帶高頻頭）。低噪聲放大器（LNA）、本振、混頻器等電路組成低噪聲下變頻組件（LNB）。當(dāng)高頻頭的本振頻率高于接收信號(hào)頻率時(shí)，稱為高本振，反之，當(dāng)高頻頭的本振頻率高于接收信號(hào)頻率時(shí)，稱為低本振。高頻頭作用是將所有同極化方向的C波段衛(wèi)星接收信號(hào)進(jìn)行放大，并變頻為L(zhǎng)波段950 MHz～ 1 750 MHz信號(hào)，輸出衛(wèi)星接收機(jī)[3]。

衛(wèi)星接收機(jī)的參考輸入電平范圍是-65 dBm～-25 dBm，輸入電平太高會(huì)造成衛(wèi)星接收機(jī)產(chǎn)生非線性失真或阻塞干擾。根據(jù)國(guó)際電聯(lián)ITU-RS.2199-0報(bào)告，當(dāng)進(jìn)入衛(wèi)星地面站的干擾信號(hào)總功率超過(guò)-60 dBm時(shí)，高頻頭LNB將產(chǎn)生飽和干擾，引起衛(wèi)星接收系統(tǒng)無(wú)法正常工作。經(jīng)測(cè)試，接收正常衛(wèi)星信號(hào)時(shí)天線饋源輸出的載波功率約為-120 dBm，通過(guò)低噪聲放大器（LNA）及第一中頻放大器的放大，輸出載波功率約-65 dBm～-25 dBm，衛(wèi)星接收機(jī)工作正常。當(dāng)有較大的5G干擾信號(hào)時(shí)高頻頭的輸出載波功率大于-25 dBm時(shí)，使接收機(jī)工作在非線性狀態(tài)甚至飽和狀態(tài)，造成接收信號(hào)失真、中斷。衛(wèi)星接收機(jī)的輸入電平應(yīng)參考輸入電平范圍之內(nèi)，若輸入信號(hào)電平過(guò)大，則在接收機(jī)將產(chǎn)生非線性失真、飽和，造成圖像出現(xiàn)馬賽克甚至無(wú)信號(hào)，失真程度的大小隨干擾信號(hào)的增強(qiáng)而增大。

如果5G通信信號(hào)頻段在衛(wèi)星接收高頻頭的工作頻段內(nèi)，5G通信信號(hào)就有可能經(jīng)衛(wèi)星接收天線、饋源與衛(wèi)星信號(hào)一起送入高頻頭，變換為第一中頻經(jīng)電纜進(jìn)入衛(wèi)星接收機(jī)。在進(jìn)入衛(wèi)星接收高頻頭5G信號(hào)達(dá)到一定大小后，將引起LNA/LNB或接收機(jī)放大電路工作在非線性狀態(tài)甚至飽和狀態(tài)。

2 干擾源確定及其干擾產(chǎn)生的原因分析

2.1 C波段信號(hào)干擾源的確定

使用擴(kuò)展C波段高頻頭（接收頻率范圍為3 400 MHz～ 4 200 MHz）的衛(wèi)星接收系統(tǒng)，在出現(xiàn)干擾現(xiàn)象時(shí)，用頻譜儀對(duì)C波段信號(hào)的第一中頻信號(hào)頻譜進(jìn)行了分析。第一中頻信號(hào)的計(jì)算公式為：第一中頻信號(hào)的頻率=本振頻率 （5 150 MHz）－高頻頭接收頻率。

用頻譜分析儀對(duì)比有干擾和無(wú)干擾時(shí)的第一中頻信號(hào)頻譜，當(dāng)有干擾時(shí)，發(fā)現(xiàn)各種極化方向都檢測(cè)到第一中頻信號(hào)頻率1.6 MHz處出現(xiàn)一個(gè)接收功率約為-20 dBm、寬度約100 MHz的干擾信號(hào)，經(jīng)第一中頻信號(hào)的頻率計(jì)算公式得到擴(kuò)展C波段高頻頭接收到的信號(hào)頻率為3 500 MHz～ 3 600 MHz，其頻率范圍與5G通信頻率范圍一致。

2.2 干擾源5G通信基站的分析

5G通信基站對(duì)衛(wèi)星接收業(yè)務(wù)的干擾主要考慮同頻干擾和鄰頻干擾。決定干擾的程度主要因素有：衛(wèi)星接收天線的仰角、5G通信基站與衛(wèi)星接收天線相對(duì)位置、衛(wèi)星接收天線接收到的5G信號(hào)的總干擾功率等。在單個(gè)5G通信基站對(duì)衛(wèi)星接收天線的干擾模型中，O為衛(wèi)星接收天線位置，OP為衛(wèi)星接收天線主軸方向，A為5G通信基站發(fā)射天線位置，AO為5G通信基站發(fā)射機(jī)對(duì)衛(wèi)星接收天線的干擾電波的主瓣方向；α為衛(wèi)星接收天線的仰角；φ為干擾電波的主瓣方向與衛(wèi)星接收天線的主瓣方向的空間離軸角。

當(dāng)考慮一個(gè) 5G 通信基站產(chǎn)生的干擾時(shí)，衛(wèi)星接收天線接收到的干擾信號(hào)的功率計(jì)算式如下：

其中，IIMT為衛(wèi)星接收機(jī)輸入端接收到的1 MHz帶寬內(nèi)的干擾功率（dBm），PIMT為5G通信基站每兆赫帶寬的發(fā)射功率（dBm），GIMT（γ，β）為5G通信基站的發(fā)射天線增益（dB），GFFS（φ）為衛(wèi)星接收天線增益（dB），L（f，d）為大范圍的路徑損耗（dB），CL（d）為周圍物體的散射損耗（dB），ACLR為相鄰頻道泄露功率比（dB）。5G通信基站對(duì)衛(wèi)星接收天線的總干擾計(jì)算式如下：

其中，Iagg為衛(wèi)星接收機(jī)輸入端的總干擾功率譜密度(dBm/MHz)，In 為第n個(gè) 5G 通信基站對(duì)衛(wèi)星接收天線的干擾功率譜密度(dBm/MHz)。

式中：LF—自由空間傳播耗損；d—傳輸距離；λ—傳播波長(zhǎng)。

根據(jù)上式可得出，信號(hào)在自由空間傳播損耗與傳輸距離的平方成正比，因此C波段衛(wèi)星天線接收到的5G通信基站干擾信號(hào)功率譜密度遠(yuǎn)比衛(wèi)星電視節(jié)目信號(hào)功率譜密度大很多，應(yīng)避免5G基站干擾信號(hào)進(jìn)入衛(wèi)星天線高頻頭（LNB）。在6A、6B天線高頻頭（LNB）前端加裝濾波器（頻率范圍3 700 MHz～4 200 MHz）后，頻率范圍在 3700 MHz～4200 MHz，電視節(jié)目可正常接收。消除了頻率范圍3 400 MHz～3 700 MHz的信號(hào)的5G 通信基站所產(chǎn)生的阻塞干擾。

3 技術(shù)措施

為避免干擾發(fā)生采取的技術(shù)措施主要有：

（1）使用標(biāo)準(zhǔn)C波段高頻頭（接收頻率范圍為 3 700 MHz～4 200 MHz）。更換擴(kuò)展C波段高頻頭（接收頻率范圍為3 400 MHz～4 200 MHz），使用標(biāo)準(zhǔn)C波段高頻頭（接收頻率范圍為3 700 MHz～4 200 MHz），濾除頻率范圍3 400 MHz～3700 MHz的信號(hào)。

（2）擴(kuò)展C波段高頻頭（接收頻率范圍為3 400 MHz～ 4 200 MHz）前端加裝濾波器（頻率范圍3 700 MHz～ 4 200 MHz）。

（3）提高5G通信基站的ACLR（相鄰頻道泄露功率比），ACLR是指發(fā)射有用信號(hào)的信道的平均功率與相鄰信道上輻射的平均功率的比值。采用外加波導(dǎo)濾波器，降低5G通信基站在相鄰信道上輻射的平均功率。減小5G通信基站產(chǎn)生的鄰頻干擾強(qiáng)度。

（4）5G通信基站使用MIMO（多輸入多輸出）天線技術(shù)，通過(guò)波束賦形技術(shù)調(diào)整5G通信基站天線的電波輻射方向，在特定目標(biāo)方向上增益最大，形成方向性極強(qiáng)的電波輻射主瓣，在衛(wèi)星接收天線方向增益最小。5G通信基站天線的最大發(fā)射增益方向避開衛(wèi)星接收天線的主瓣方向，盡可能增大5G通信基站天線干擾方向與衛(wèi)星接收天線的主瓣方向離軸角，也可調(diào)整5G通信基站位置。

（5）在衛(wèi)星接收天線方面，主要是加裝屏蔽網(wǎng)，屏蔽天線主瓣方向之外的干擾信號(hào)，盡量使天線只接收到天線主瓣方向衛(wèi)星信號(hào)。根據(jù)所需要屏蔽信號(hào)的波長(zhǎng)范圍選擇使用不同直徑的金屬屏蔽網(wǎng)，要求直徑必須要小于所要接收衛(wèi)星信號(hào)波長(zhǎng)的1/4。加裝屏蔽網(wǎng)在減少5G通信基站干擾信號(hào)同時(shí)，也會(huì)對(duì)所接收衛(wèi)星信號(hào)有一定的影響。

（6）5G基站與衛(wèi)星地面站同區(qū)域同頻部署時(shí)，基站對(duì)衛(wèi)星地面站的干擾較大需合理確定保護(hù)距離。

4 結(jié)語(yǔ)

本文主要探究了5G系統(tǒng)基站與衛(wèi)星電視接收站同頻和鄰頻部署時(shí)存在的鄰頻干擾、阻塞干擾問(wèn)題，提出一些技術(shù)措施減小這些干擾，降低5G通信基站對(duì)衛(wèi)星接收系統(tǒng)的干擾，在開展5G通信業(yè)務(wù)的同時(shí)，做好衛(wèi)星電視信號(hào)接收工作。