田兆平，趙乾宏，丁 冉，劉明波

（中國衛(wèi)星海上測控部，江蘇 江陰 214431）

0 引言

隨著5G 基站在國內(nèi)的大規(guī)模部署，5G 信號(hào)干擾C 波段衛(wèi)星通信站下行信號(hào)的現(xiàn)象會(huì)越來越嚴(yán)重，C波段衛(wèi)星通信站急需安裝抗5G干擾濾波器。本文重點(diǎn)對(duì)某型號(hào)抗5G 干擾濾波器對(duì)C 頻段衛(wèi)星通信站性能的影響進(jìn)行了對(duì)比分析和評(píng)估驗(yàn)證。

1 5G 移動(dòng)通信及頻率分配

第五代移動(dòng)通信技術(shù)（5th Generation mobile networks，5G）是最新一代蜂窩移動(dòng)通信技術(shù)，也是繼4G、3G 和2G 系統(tǒng)之后的延伸。5G 網(wǎng)絡(luò)的主要優(yōu)勢在于數(shù)據(jù)傳輸速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于以前的蜂窩網(wǎng)絡(luò)，最高可達(dá)10 Gb·s-1，比4G LTE 蜂窩網(wǎng)絡(luò)快100 倍[1]。

2018 年底，中國移動(dòng)、中國電信、中國聯(lián)通三大運(yùn)營商獲得5G 中低頻段試驗(yàn)頻率使用許可證，2019 年6 月，中國廣電獲得5G 700 MHz 頻段運(yùn)營權(quán)，具體的5G 頻率分配情況如表1 所示。

表1 中國5G 頻率分配一覽表

從表1 的頻率分配表來看，中國電信3 400～ 3 500 MHz 和中國聯(lián)通3 500～3 600 MHz 這兩個(gè)頻段的5G 信號(hào)，其頻率正好在C 頻段低噪聲放大器（Low Noise Amplifier，LNA）的接收頻率范圍（3 400～4 200 MHz）內(nèi)。中國電信和中國聯(lián)通這兩家運(yùn)營商分配的頻段號(hào)一致，均為n78，所在地區(qū)實(shí)際5G 網(wǎng)絡(luò)基站部署時(shí)，這兩家運(yùn)營商也遵循基站和頻率共享的原則[2]。

2 C 頻段衛(wèi)星通信地球站相關(guān)情況

C 頻段衛(wèi)星通信地球站的鏈路由上行支路和下行支路組成。其中，上行支路傳輸路徑為Modem-上變頻器-高功放-衛(wèi)星通信天線，下行支路傳輸路徑為衛(wèi)星通信天線-LNA-下變頻器-Modem，具體的信號(hào)連接關(guān)系如圖1 所示。目前該C 頻段衛(wèi)星通信地球站LNA 使用的頻段是3 400～ 4 200 MHz，5G 移動(dòng)通信主要干擾衛(wèi)星通信的下行支路。衛(wèi)星C 頻段信號(hào)相對(duì)5G 基站的信號(hào)非常弱，而LNA 引入強(qiáng)度較高的5G 信號(hào)，可能導(dǎo)致其工作在飽和狀態(tài)，從而影響C 頻段正常信號(hào)的接收。根據(jù)國際電信聯(lián)盟無線電通信部門（ITURadiocommunication Sector，ITU-R）的ITU-R S.2199-0 報(bào)告，當(dāng)衛(wèi)星地球站接收到的干擾信號(hào)總功率超過-60 dBm，將產(chǎn)生飽和干擾，導(dǎo)致衛(wèi)星地球站無法正常工作[3]。因此，為了避免5G 頻率對(duì)衛(wèi)星通信地球站的干擾，在接收支路加裝濾波器，過濾掉5G 對(duì)衛(wèi)星通信的干擾信號(hào)，是一個(gè)合理可行的方案。

圖1 衛(wèi)星通信地球站設(shè)備連接關(guān)系圖

3 抗5G 干擾濾波器對(duì)C 頻段衛(wèi)星通信站性能的影響分析

3.1 抗5G 干擾濾波器選擇

為了5G 移動(dòng)通信系統(tǒng)的順利實(shí)施，同時(shí)為了保障原有衛(wèi)星地球站頻率的合法使用，2018年12 月20 日，工業(yè)和信息化部印發(fā)了《3 000～ 5 000 MHz 頻段第五代移動(dòng)通信基站與衛(wèi)星地球站等無線電臺(tái)（站）干擾協(xié)調(diào)管理辦法》（以下簡稱《干擾協(xié)調(diào)管理辦法》）的通知?！陡蓴_協(xié)調(diào)管理辦法》建議要避免5G 信號(hào)對(duì)現(xiàn)有C 頻段衛(wèi)星接收信號(hào)的干擾，在實(shí)際應(yīng)用中需避開5G 頻段中的3 400～ 3 600 MHz 頻段[4]，有兩種方法，一是在LNA 前增加窄帶濾波器，二是使用窄帶LNA。

本文主要考慮在LNA 前加裝窄帶濾波器的解決辦法。窄帶濾波器選擇波導(dǎo)腔體結(jié)構(gòu)，利用折疊腔或電容加載可以實(shí)現(xiàn)。波導(dǎo)腔體可以選擇膜片或者雙桿形式，為了減小長度，可以進(jìn)行折疊操作。也可以利用簡并模設(shè)計(jì)成多模濾波器，多模濾波器的一個(gè)諧振腔可以代替多個(gè)諧振腔，這樣可以縮小濾波器的尺寸，達(dá)到小型化，以減少重量以及成本[5]。本文選擇諧振腔多模濾波器，主要性能指標(biāo)如表2所示。

表2 抗5G 干擾濾波器主要性能指標(biāo)

抗5G 干擾濾波器的實(shí)物外形如圖2（a）所示，用標(biāo)量網(wǎng)絡(luò)分析儀測試出的帶阻曲線如圖2（b）所示。由帶阻測試曲線圖可看出，光標(biāo)1 處頻點(diǎn) 3 600 MHz 的帶阻達(dá)40.802 dB，帶外抑制較好；光標(biāo)2 處頻點(diǎn)3 625 MHz 的帶阻只有0.451 dB，光標(biāo)3 處頻點(diǎn)4 200 MHz 的帶阻只有0.377 dB，該帶通濾波器3 625～4 200 MHz 的通透性較好。

圖2 抗5G 干擾濾波器

3.2 C 頻段衛(wèi)星通信站加裝抗5G 干擾濾波器前后的性能比較

為驗(yàn)證C 頻段衛(wèi)星通信站接收支路在LNA 前加裝抗5G 干擾濾波器的效果，特別進(jìn)行了加裝抗5G 干擾濾波器前后的性能比較，以便更直觀地了解加裝抗5G 干擾濾波器后，濾波器對(duì)C 頻段衛(wèi)星通信站性能的影響。主要進(jìn)行了以下測試。

3.2.1 加裝前后抗5G 干擾效果比對(duì)

加裝抗5G干擾濾波器前，對(duì)3 400～4 200 MHz 載波頻譜進(jìn)行了測量，結(jié)果如圖3（a）所示。加裝抗5G 干擾濾波器后，在同樣條件下進(jìn)行頻譜測試，結(jié)果如圖3（b）所示。

圖3 加裝抗5G 干擾濾波器前后抗5G 干擾效果對(duì)比圖

由圖3 可以直觀地看出，該抗5G 干擾濾波器對(duì)3 400～3 600 MHz 頻段的5G 干擾信號(hào)有較好的帶外抑制作用。

3.2.2 加裝抗5G 干擾濾波器前后的衛(wèi)星信標(biāo)電平變化

加裝抗5G 干擾濾波器前，對(duì)信標(biāo)進(jìn)行了測量，結(jié)果如圖4（a）所示。加裝抗5G 干擾濾波器后，在同樣條件下進(jìn)行信標(biāo)測試，結(jié)果如圖4（b）所示。

由圖4 可知，加裝濾波器前4 198.5 MHz 信標(biāo)電平為-54.43 dB，加裝濾波器后4 198.5 MHz 信標(biāo)電平為-55.12 dB。加裝濾波器后，信標(biāo)信號(hào)衰減了0.69 dB，與抗5G 干擾濾波器的插入損耗技術(shù)指標(biāo)0.7 dB 保持一致。

圖4 加裝抗5G 干擾濾波器前后衛(wèi)星信標(biāo)電平變化對(duì)比圖

3.2.3 加裝抗5G 干擾濾波器前后的載波電平變化

加裝抗5G 干擾濾波器前，對(duì)載波電平載噪比進(jìn)行了測量，結(jié)果如圖5（a）所示。加裝抗5G 干擾濾波器后，在同樣條件下進(jìn)行載噪比測試，結(jié)果如圖5（b）所示。

由圖5 可知，加裝濾波器前的載波電平載噪比為16.2 dB，加裝濾波器后的載波電平載噪比為16.09 dB。加裝濾波器后，載波電平載噪比衰減了0.11 dB，可見濾波器的帶通效果較好。

圖5 加裝抗5G 干擾濾波器前后載波電平載噪比變化對(duì)比圖

3.2.4 加裝抗5G 干擾濾波器前后衛(wèi)星通信天線性能的變化

由于抗5G 干擾濾波器安裝于接收支路饋源網(wǎng)絡(luò)與LNA 之間，故主要影響衛(wèi)星通信天線接收支路的性能，主要包括天線增益和天線G/T值。天線增益指標(biāo)要求為天線G/T值（單位：dB·K-1）的指標(biāo)要求為。根據(jù)加裝抗5G 干擾濾波器后的天線方向圖，經(jīng)計(jì)算，得出加裝抗5G 干擾濾波器后的天線接收增益如表3 所示，加裝抗5G 干擾濾波器后的天線G/T 值如表4 所示。由表3 和表4的結(jié)果可知，加裝抗5G 干擾濾波器，對(duì)衛(wèi)星通信天線的接收支路性能稍有影響，但均能滿足衛(wèi)星通信天線的性能指標(biāo)要求。

表3 加裝抗5G 干擾濾波器后的天線接收增益

表4 加裝抗5G 干擾濾波器后天線的G/T 值

4 結(jié)語

隨著5G 基站在國內(nèi)的大規(guī)模部署，中國電信和中國聯(lián)通的5G 信號(hào)對(duì)C 波段衛(wèi)星通信站下行信號(hào)的干擾會(huì)越來越嚴(yán)重。本文重點(diǎn)針對(duì)安裝了某型號(hào)抗5G 干擾濾波器的C 頻段衛(wèi)星通信站，詳細(xì)分析了安裝抗5G 干擾濾波器前后的干擾效果和性能影響，證明加裝抗5G 干擾濾波器后能夠有效抵抗5G 干擾，并且C 頻段衛(wèi)星通信站相關(guān)性能指標(biāo)仍能滿足技術(shù)指標(biāo)要求。該抗5G 干擾濾波器可以作為C 波段衛(wèi)星通信站有效的抗5G 干擾 設(shè)備使用。