廣播電視衛(wèi)星傳輸連載二

　　第2節(jié)影響廣播電視衛(wèi)星安全傳輸?shù)闹饕獑栴}及基本應(yīng)對

　　由上節(jié)介紹可見，廣播電視的衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)是一個開放的無線遠程點對面?zhèn)鬏斈Ｊ�，上行�?br />
　　的工作狀態(tài)、地面到衛(wèi)星的空間環(huán)境狀態(tài)、衛(wèi)星的工作狀態(tài)及地面單收站的工作狀態(tài)均直接影響到廣播電視節(jié)目衛(wèi)星傳輸?shù)男Ч�；其中上行站、上行站到衛(wèi)星的空間環(huán)境及衛(wèi)星的狀態(tài)異常對廣播電視的節(jié)目傳輸產(chǎn)生的是面的影響，應(yīng)給予更多的重視。

　　1.上行站影響衛(wèi)星傳輸?shù)闹饕�因素及克服辦法

　　上行站的異常產(chǎn)生的是一個面的影響，因此上行站的安全播出是廣播電視衛(wèi)星傳輸?shù)幕�本保障之一。影響上行站安全播出的主要因素有�?br />
　　(1)人為失誤

　　包括操作失誤、責任心不到位，未及時發(fā)現(xiàn)異態(tài)并采取挽救措施、業(yè)務(wù)不過硬造成的處理不

　　當或處理不及時、維護檢修不到位造成的設(shè)備故障。

　　人為失誤是可以杜絕的，辦法是完善的管理制度、全面細致的故障預(yù)案、令行禁止的工作作

　　風和一絲不茍的工作責任心。

　　尤其是面對當前法輪功的瘋狂干擾，衛(wèi)星傳輸?shù)陌踩�播出工作必須做實做細。處理突發(fā)事件

　　的原則是有效抵御干擾，減少影響、縮短停播。圍繞這一原則找出解決問題的關(guān)鍵：

　　重在銜接：在處理突發(fā)事件時，主備設(shè)備之間、主備系統(tǒng)之間、部門之間的無縫銜接，是減

　　少影響的關(guān)鍵。銜接程序要科學嚴謹，銜接手段要完善，銜接責任要明確，要求要高，管理要嚴格，考核要精確，對接才能準確無誤，達到盡可能減少影響，縮短停劣播的目的。

　　重在反應(yīng)：在處理突發(fā)事件時，反應(yīng)迅速、處理果斷，是避免重大事故的關(guān)鍵。反應(yīng)快是建

　　立在責任心強的基礎(chǔ)上，值班三心二意往往不能及時發(fā)現(xiàn)問題。處理果斷是建立在業(yè)務(wù)功底強的基礎(chǔ)上，業(yè)務(wù)不熟練，技術(shù)不過硬往往延誤處理時間。因此，一線值班員的政治素質(zhì)和業(yè)務(wù)素質(zhì)在很大程度上決定了停播時間和影響大小。

　　重在方法：在處理突發(fā)事件時，清晰的處理程序，簡潔的操作步驟，簡練的口令是爭取時間

　　的關(guān)鍵。在日常工作中就要按照盡可能減少影響，縮短停播的原則，善于總結(jié)，善于積累，通過每一次停播事故改進維護流程，制定準確、簡明、有效、實用的應(yīng)急處理預(yù)案和操作卡片，通過科學的方法達到有效抵御干擾，減少影響，縮短停播的目的。

　　(2)設(shè)備故障

　　單機設(shè)備故障是不可避免的，但可以通過系統(tǒng)備份策略、快速故障維護來避免或縮短因其造

　　成的傳輸中斷或傳輸質(zhì)量下降。

　　上行站作為點對面的衛(wèi)星傳輸?shù)囊粋�核心環(huán)節(jié)，為保證傳輸?shù)牟婚g斷和高質(zhì)量，需要有必要

　　的系統(tǒng)在線冗余配置，故障情況下上行設(shè)備的主備切換是及時恢復(fù)或避免傳輸異常的有效手段。

　　設(shè)備故障的快速恢復(fù)主要靠平時嚴格深入的業(yè)務(wù)培訓和各種故障演練等措施提高維護人員的業(yè)務(wù)素質(zhì)，從而快速恢復(fù)設(shè)備或系統(tǒng)故障達到目標。

　　(3)電磁干擾

　　主要靠電磁檢測、頻率協(xié)調(diào)以及電磁屏蔽手段解決問題。

　　常見的電磁干擾為中波干擾、短波干擾、手機機站干擾、雷達干擾、電焊機產(chǎn)生的電磁干擾、微波干擾等。中波干擾主要影響地球站的基帶處理系統(tǒng)和電源系統(tǒng)，主要的克服措施是良好的系統(tǒng)或機房屏蔽及屏蔽接地；短波干擾主要影響高速數(shù)字基帶系統(tǒng)和L波段窄帶傳輸線路，對于采用L波段ODU的地球站，由于該種設(shè)備一般需要由室內(nèi)單元饋送一個L波段的本振信號，單頻本振信號往往由于受短波干擾而給整個上行系統(tǒng)引入強大噪聲，嚴重影響系統(tǒng)信噪比指標，比較有效的措施是機房屏蔽和饋線屏蔽，或采用半鋼(銅皮屏蔽)電纜；雷達干擾多表現(xiàn)為對衛(wèi)星C波段下行信號(4GHz)的干擾，由于此類干擾信號直接由接收天線引入衛(wèi)星傳輸系統(tǒng)，地球站或衛(wèi)星單收站一般無法克服，只能通過國家無委的頻率協(xié)調(diào)解決，如果地球站或衛(wèi)星單收站離干擾較遠且有一定夾角也可通過適當加大接收天線口徑解決；電焊機工作時會產(chǎn)生高頻電磁弧，較近時會對衛(wèi)星接收L波段的信號產(chǎn)生干擾，正常傳輸時一般應(yīng)避免電焊機在衛(wèi)星接收區(qū)近距離工作；c波段衛(wèi)星信號很可能受到地面微波信號的干擾，但現(xiàn)實中由于國家無委一般對上行站和微波信道有較好的規(guī)劃，所以這種情況較少發(fā)生。

　　(4)必要的值班輔助設(shè)施不完善

　　尤其是對于擔負多衛(wèi)星傳輸任務(wù)的地球站，面對當前嚴峻的衛(wèi)星播出形式，僅靠傳統(tǒng)的人眼看、人耳聽的手段發(fā)現(xiàn)異態(tài)、判斷異態(tài)、處理異態(tài)是遠遠不夠的，這些傳統(tǒng)的手段不能保證所有異態(tài)的及時發(fā)現(xiàn)，不能保證每個具體處理人員主觀綜合判斷的正確性，不能保證每次處理的最恰當性。面對以上問題，一個有效的辦法就是讓對監(jiān)視信號的主觀評價客觀化，讓對一般異態(tài)的經(jīng)驗判斷通過多點檢測和科學的綜合判斷方法自動化，讓對設(shè)備或系統(tǒng)的人為手動操作自動化，盡量減少安全播出對人的依賴。

　　2.空間環(huán)境對衛(wèi)星傳輸?shù)挠绊懠案纳拼胧?br />
　　衛(wèi)星通信是一個開放的通信系統(tǒng)，因此通信鏈路易受外部條件影響。影響廣播電視衛(wèi)星傳輸?shù)囊蛩睾芏�，如通信信號間的干擾，太空天氣對衛(wèi)星傳輸空間鏈路的影響等。以下通過對幾種常見現(xiàn)象的深入分析，以加強對衛(wèi)星傳輸安全漏洞的判斷和預(yù)防。

　　(1)天空天氣對衛(wèi)星傳輸?shù)挠绊?br />
　　太空天氣對衛(wèi)星傳輸?shù)挠绊懓�括：對衛(wèi)星的影響、對信號傳播環(huán)境的影響和對地面站的影響，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：

　�、儆商�陽放射的高能量粒子可能造成高軌道衛(wèi)星(如同步衛(wèi)星)存儲器發(fā)生混亂、絕緣材料充電及因絕緣材料被擊穿突發(fā)放電造成的元器件損壞；

　　②太陽活動的加強會加速低軌道衛(wèi)星的軌道衰落、降低衛(wèi)星壽命；

　�、厶�陽噪聲直接影響衛(wèi)星下行鏈路的信噪比；

　　④信號穿過電離層或?qū)α鲗訒r，會因被吸收、電離層閃爍、法拉第極化旋轉(zhuǎn)等降級，即使接收站的輸入信噪比下降。

　　(2)太陽活動對廣播衛(wèi)星的影響

　　廣播衛(wèi)星為同步衛(wèi)星，屬高軌道衛(wèi)星，距離太陽最近，受太陽輻射的直接影響最大。太陽輻射包括電磁輻射和粒子輻射，情形復(fù)雜，其離子化輻射包括低量級紫外線、x射線及太陽風，通常情況下對同步衛(wèi)星不會造成影響。但在太陽風暴爆發(fā)期，紫外線及x射線流會突然增大幾個量級，輻射能量也會增強，同時還會伴隨著大量電子和質(zhì)子，少數(shù)情況下有些粒子會積累很高的能量。這些高能量的太陽能粒子往往就成為了衛(wèi)星太空倉的殺手。

　　來自太陽的帶電粒子會在衛(wèi)星表面積累起來，在一些曲面上，或幾個特殊的絕緣面之間充

　　電，產(chǎn)生所謂的太空倉充電現(xiàn)象。當充電電壓足夠大時，衛(wèi)星上的某些絕緣材料會被擊穿，產(chǎn)生絕緣層放電，使某些PCB電路、電子器件被損壞。此外，如果在衛(wèi)星倉計算機存儲單元附近出現(xiàn)高電量的粒子，就有可能改變存儲單元的狀態(tài)，如由0變?yōu)?，這可能會導(dǎo)致系統(tǒng)控制程序或數(shù)據(jù)出錯，觸發(fā)衛(wèi)星倉控制電路，產(chǎn)生偽指令。一般情形下，這些偽指令不會有什么大的影響，但偶爾也會觸發(fā)使太空倉飄離地球等重大事故，幾年前加拿大的Anik衛(wèi)星正是因此丟失的。

　　在國內(nèi)就曾出現(xiàn)過由于電離子累積產(chǎn)生了偽指令，導(dǎo)致衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器自保護關(guān)機的事例。

　　此外，地球磁層可以控制太空粒子的運動，因此對處于其中的衛(wèi)星通常有一定程度的屏蔽和保護作用。但對同步衛(wèi)星，當太陽風及太陽系內(nèi)的磁場條件足以將地球磁層靠近太陽一側(cè)的邊緣壓縮到同步衛(wèi)星軌道時(在太陽大爆發(fā)造成地球電離層磁暴時很可能發(fā)生)，同步衛(wèi)星一旦處于地球和太陽之間，就會完全暴露在太陽粒子輻射的巨大作用力之下。對于一些較早的靠地球磁場維持正確軌道的衛(wèi)星來說，除了要遭受來自太陽的高能粒子流的危害之外，同時還會因此失去它們的軌道參考，這無疑是危險的。在太陽活動峰年，隨著輻射加劇，這種潛在的危險會隨之增大。

　　(3)電離層對衛(wèi)星傳輸信號的影響

　　電離層中充滿了電子，相當于一個等離子導(dǎo)體，當電磁信號在其中傳播時會產(chǎn)生相互作用。當信號頻率在某個特定頻率之下時，會在電離層處被反射；當信號頻率在這個特定頻率之上時，信號將穿過電離層，但同時會受到電離層的折射，從而改變傳播方向，信號頻率越高，傳播路徑因電離層折射而彎曲的程度越小。衛(wèi)星通信的信號傳播方式屬于后者。但電離層并不是一個均勻的等離子層，其密度隨每日不同時刻、高度、緯度、季節(jié)及太陽活動情況而改變，同時電離層還是一個色散媒體，并處于地球磁場中。這些特性決定了電磁信號在電離層中傳播時必然會受到各種各樣的影響。

　　對于衛(wèi)星通信波段的信號而言，電離層的影響主要表現(xiàn)為折射、散射、閃爍及法拉第旋轉(zhuǎn)效應(yīng)。雷達跟蹤目標對電離層折射非常敏感，但如果電離層相對均勻，折射對于衛(wèi)星通信卻影響不大。電離層色散效應(yīng)會引起信號延時，對寬帶通信還會產(chǎn)生差分延時，這對于寬帶的衛(wèi)星電視信號影響相對較大。以上效應(yīng)正常情形下，對衛(wèi)星通信不產(chǎn)生明顯影響，但在劇烈太陽活動中，紫外線和x射線倍增，使電離層離子化程度加劇，不均勻性增強，地球磁場也因此有所改變，所以也需加以注意。

　　衛(wèi)星通信信號穿過電離層時，信號極化同時會受到偏轉(zhuǎn)，即發(fā)生法拉第極化旋轉(zhuǎn)效應(yīng)，對接收系統(tǒng)而言，這不僅減小了正極化接收信號的強度，同時增大了反極化干擾。對于一個極化隔離度在35dB以上的接收系統(tǒng)，如果法拉第效應(yīng)將下行信號極化旋轉(zhuǎn)5度，則極化隔離度會降到約20dB。法拉第極化旋轉(zhuǎn)量正比于磁場強度和電離層總離子數(shù)，反比于信號頻率的平方根，因此對低頻信號影響相對較大，對低仰角傳播的信號由于傳播路徑長，影響相對較大。在劇烈太陽活動中，VHF波段信號的極化可被旋轉(zhuǎn)多周，而C波段(4GHz)信號的極化旋轉(zhuǎn)最多在幾度之內(nèi)。

　　圖2—3—5示意了在劇烈太陽活動中電離層中總電子數(shù)在一天之內(nèi)的典型的變化情況及一個C波段衛(wèi)星電視下行信號的相應(yīng)的法拉第旋轉(zhuǎn)情況和接收反極化信號的情況。

　　由于電離層不均勻，信號在電離層中傳播時，其強度會隨電離層密度的不規(guī)則變化產(chǎn)生快速波動，即形成所謂的電離層閃爍現(xiàn)象。電離層閃爍會給通信信號疊加一個低頻分量的噪聲，越靠近兩極，電離層的不規(guī)則變化越強。在兩極，電離層閃爍隨時出現(xiàn)，但夜間更強一些；.在靠近赤道區(qū)域，電離層閃爍一般在晚間出現(xiàn)在午夜時消失，很少數(shù)情況下才會持續(xù)到清晨。當太陽紫外線、X射線增多時，離子化加強，電離層增厚，則電離層閃爍現(xiàn)象加劇，有時造成信號嚴重衰減。因此電離層閃爍強度也隨著太陽活動變化。此外，由于太陽表面輻射不均勻，因此電離層閃

　　圖2—3—5電離層電子數(shù)及法拉第效應(yīng)24小時變化規(guī)律

　　爍強度一般又隨著太陽的旋轉(zhuǎn)，以27天為一個周期變化。

　　電離層閃爍對信號的強度和相位均會產(chǎn)生影響。事實上，信號強度的波動并不是由于電離層的不規(guī)則吸收引起的，而是由于信號不同成分的相位變化不同，從而使合成信號的強度產(chǎn)生波動引起的。

　　同步衛(wèi)星通信主要考慮地磁赤道附近區(qū)域(地磁赤道南北20度范圍內(nèi))的閃爍，同步衛(wèi)星通信信號在地磁緯度15～20度區(qū)域內(nèi)穿過電離層時，電離層閃爍現(xiàn)象最強。地磁赤道與地理赤道稍有差異，如圖2—3—6所示。從1995年我國廣播電視衛(wèi)星傳輸?shù)臄?shù)據(jù)統(tǒng)計也可以看出，北方地區(qū)受電離層閃爍影響不明顯，但南方地區(qū)的廣播電視衛(wèi)星傳輸卻受到相對較明顯的影響。

　　圖2—3—6地磁赤道示意圖

　　此外，通信頻率越低，電離層閃爍現(xiàn)象越嚴重。軍用vⅢ’波段影響最重，L波段次之，只有最強的閃爍(發(fā)生在劇烈太陽活動中)才會對C波段及其以上波段造成影響。

　　(4)對流層對衛(wèi)星信號傳播的影響

　　對流層對衛(wèi)星通信鏈路的影響主要表現(xiàn)為吸收衰減，對流層中的水蒸氣對2GHz以上的信號損傷較大，且隨頻率增加而影響加劇。Ku波段(10～20GHz)除了對水蒸氣吸收敏感外，對對流層中的塵埃也較為敏感。頻率在20GHz以上的信號除了以上因素外，還會出現(xiàn)諧振吸收，如某些頻率的信號會同空氣中的氧分子產(chǎn)生諧振，其能量會因此被吸收。

　　對流層對衛(wèi)星傳輸最常見和最重要的影響是雨雪衰，以下對此做詳細分析介紹。

　�、儆晁コ梢蚣耙话阋�(guī)律

　　當電磁信號穿過對流層時，其能量會因雨、雪、云、霧的吸收或散射而受到衰耗，衰耗的程度因信號頻率、雨雪的大小及信號穿過雨雪區(qū)的路程長短而不同。圖2—3—7給出了衰耗量與信號頻率及雨、云、霧量的一般關(guān)系。

　　(圖)

　　頻率(GHz)

　　實線…雨引起的衰減

　　A：0.25mm／h(細雨)

　　B：lmm／h(小雨)

　　C：4mm／h(中雨)

　　D：16mm／h(大雨)

　　E：100mm／h(暴雨)

　　虛線…一云霧引起的衰減

　　F：0.032g／m。(可見度約600m)

　　G：0.32g／m。(可見度約120m)

　　H：2.3g／m。(可見度約600m)

　　圖2—3—7雨衰與信號頻率及雨、云、霧量的一般關(guān)系

　　因降雨對衛(wèi)星傳輸信號造成的衰減隨頻率的升高而迅速增大，隨雨量的增大而增大，隨傳播路程的增長而增大。

　　一般來說，大雨以下的雨量，對于C波段的衛(wèi)星信號，不會產(chǎn)生明顯的影響。大雨

　　(16mm／h)時，C波段上行鏈路的單位雨衰量約為0.08dB／km，下行鏈路的單位雨衰量約0.02dB／km，雨區(qū)的高度一般不超過10公里，因此對一個仰角為40度的地面站，其衛(wèi)星上行信號的最大衰耗不超過1.2dB，衛(wèi)星下行信號的衰耗約0.3dB；暴雨時，C波段上行鏈路的單位雨衰量小于0.5dB／km，下行鏈路的單位雨衰量約0.1dB／km，但雨區(qū)的高度一般小于2公里，地面站仰角為40度時，衛(wèi)星上行信號的最大衰耗不超過1.5dB，衛(wèi)星下行信號的衰耗約0.3dB。這種情況下的雨衰影響可以忽略，但遇有大暴雨或暴雨時雨區(qū)的高度又超過2km的情況，雨衰對于C波段信號的衰耗也會相當嚴重。事實上，根據(jù)我們從北京市氣象局檔案館得到的資料，在北京盛夏，暴雨時的雨區(qū)高度可達8km以上，此時C波段40度仰角的上行信號的雨衰在6dB以上。北京沙河2001年的一場大暴雨曾對c波段的上行鏈路產(chǎn)生了至少13dB的衰耗。

　　Ku、Ka波段的衛(wèi)星信號，波長短，因雨、雪、云、霧引起的衰耗明顯大于C波段。同樣仰角和雨區(qū)高度，大雨時，Ku波段上、下行鏈路的衰耗可分別達到11dB、7.5dB以上；暴雨時，上、下行鏈路的衰耗分別超過16dB、10dB。北京地區(qū)，暴雨時Ku波段上行信號的衰耗經(jīng)常在20dB以上。

　　事實上，降雨不僅會衰減電磁波，還會產(chǎn)生去極化作用�？諝庾枇�會使雨滴變成略微扁平的形狀，雨滴越大，變形越明顯。極化面取向沿著雨滴長軸方向的電磁波因雨滴引起的衰減和相位移最大，而極化面取向沿著短軸方向的電磁波因雨滴引起的衰減和相位移最小，這種在兩個軸向上的衰減和相位移之差，會降低正交極化復(fù)用信號的極化隔離度，導(dǎo)致干擾增加。云霧引起的衰耗比降雨衰耗小得多，近十年來，在北京地區(qū)，雨云對c波段的衛(wèi)星信號尚未造成可見影響，對Ku波段信號造成的衰耗不超過6.5dB，但對小口徑接收站來說，這已經(jīng)超過或界于其接收備余量了。

　�、跍p小雨衰影響的有效措施

　　衛(wèi)星傳輸?shù)穆窂胶吞攸c決定了可以和需要進行雨衰補償?shù)娜齻�環(huán)節(jié)，一是在上行站補償上行鏈路的雨衰損耗，二是通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器補償部分上行鏈路的雨衰，三是在下行站留出足夠的雨衰備余量克服因雨衰造成的損失。

　　a.上行站的雨衰補償措施

　　上行鏈路的雨衰補償是通過在一定范圍內(nèi)線性增大上行站的上行EIRP，從而使降雨期間到達衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的上行信號的飽和通量密度相對穩(wěn)定，在一定天氣條件下不受降雨的影響。

　　(a)C波段的雨衰補償

　　從以上對c波段雨衰的理論和實際分析中可見，非大暴雨等特殊氣象條件，C波段的衛(wèi)星傳輸受雨衰影響不明顯，因此在其相應(yīng)的系統(tǒng)設(shè)計和配置中，一般不需考慮雨衰的問題即可滿足99.99%的可用度。但對于大暴雨頻繁的地區(qū)或?qū)ι闲锌捎枚扔懈�高要求的情況，c波段衛(wèi)星上行站在交調(diào)保護回退之后，需至少具備4～6dB提高上行功率的能力。在暴雨對C波段上行站接收信標信號造成2dB損耗后，上行站可以以接收信標信號的損耗量為參考，人工及時調(diào)整上行功率，在一定范圍內(nèi)補償C波段傳輸?shù)纳闲杏晁�。從北京地區(qū)近七年的氣象條件看，C波段的衛(wèi)星傳輸有3次受到較明顯的雨衰影響，最長一次持續(xù)時問在15分鐘以上，將上行功率及時提高2～5dB即可有效地減小c波段衛(wèi)星傳輸?shù)挠晁ビ绊憽?br />
　　(b)根據(jù)接收信標信號的電平補償上行雨衰的UPC

　　由于Ku以上波段的衛(wèi)星傳輸受雨衰影響明顯，因此在其系統(tǒng)配置中，必須考慮雨衰的影響。

　　由于射頻器件的成本原因，目前在Ku波段的上行站基本上都采用中頻補償?shù)姆绞絹硌a償上行鏈路的雨衰，即通過上行功率控制單元(UPC)，根據(jù)降雨對信號的衰減量，相應(yīng)提高中頻信號電平，從而增大功放輸出功率，補償上行鏈路因雨衰產(chǎn)生的衰耗。

　　上行鏈路中頻補償?shù)囊罁?jù)一般為衛(wèi)星上行鏈路的大氣噪聲或衛(wèi)星下行接收信號的強度的變化，如信標信號。

　　圖2—3—8為一個根據(jù)接收信標信號的強度控制上行功率的Ku波段上行系統(tǒng)。

　　(圖自己畫)

　　圖2—3—8信標參考型上行功率控制補償系統(tǒng)

　　這是一種較為簡單的上行雨衰補償方式，雨雪霧等天氣對于接收信標信號強度的影響較為接近地反映了上行鏈路的衰減量，以受到衰耗后的信標電壓與晴天時的基準信標電壓差控制中頻增益量，簡單準確。

　　c)通過測算天線的噪聲溫度補償上行雨衰的UPC

　　圖2—3—9為一個典型的以某天線的噪聲溫度的變化量來反映上行空間鏈路的衰耗，并以此為依據(jù)控制上行功率的衛(wèi)星上行系統(tǒng)。

　　該系統(tǒng)的特點是利用一套獨立的接收和控制系統(tǒng)完成上行功率的控制，無需任何信標或由地面轉(zhuǎn)發(fā)的信號做功率控制參考。即用一個射電測量計代替了一個小型偏饋接收天線的LNB，該射電測量計根據(jù)采集到的衛(wèi)星上行通路上13.45GHz頻點上的射電信號的強度，得到天線的噪聲溫度，并與晴天時測得的天線噪聲溫度相比較，換算出相應(yīng)的上行波段的雨衰及增益補償量，補償

　　. 107

　　(圖自己畫)

　　圖2—3—9噪聲溫度參考型上行功率控制補償系統(tǒng)

　　上行功率。

　　與信標系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)的優(yōu)點是上行補償更為準確(測算波段更接近)、更為可靠(不受上行天線故障、信標接收單元故障、LNA／LNB增益一溫度穩(wěn)定性的影響)，且不需人工識別日凌(系統(tǒng)根據(jù)衛(wèi)星的經(jīng)度、上行站的地理位置、上行站UPC的工作時間可以計算出地球站上行波束和太陽的夾角，當該夾角小于某一安全設(shè)定值時，該UPC系統(tǒng)認為上行站進人日凌期，對此期間的天線噪聲溫度的升高，不進行增益補償)。缺點是費用稍高，對UPC接收天線的意外遮擋會被誤認為雨衰，造成上行功率誤差增大，對雪衰的補償不很準確。

　　(d)雨衰對Ku波段上行站設(shè)備配置的基本要求

　　雨衰補償能力是評價一個Ku波段上行站的重要指標之一，主要表現(xiàn)在補償范圍和補償線性兩個方面。

　　表2—3一l為1996年8月11日，亞洲2號Ku波段某中央節(jié)目的一組上行參數(shù)。

　　表2—3—1

　　注：表中的UPC增益為其測算增益，實際增益補償能力最大為12.75dB。

　　表中數(shù)據(jù)表明，由于當時系統(tǒng)的非線性，在中頻增益超過10dB時高功放的輸出功率即出現(xiàn)了壓縮，系統(tǒng)的最大增益補償范圍為10.3dB。經(jīng)測試，上變頻器的輸入輸出動態(tài)范圍不夠是造成以上雨衰補償范圍減小的直接原因。

　　因此，一個Ku波段的衛(wèi)星上行站應(yīng)根據(jù)當?shù)氐臍庀髼l件確定，滿足99.9%的上行可用度時，上行站應(yīng)具備的最小上行補償范圍，選用的UPC的動態(tài)補償范圍不僅應(yīng)該滿足這一條件，同時，應(yīng)在此范圍內(nèi)具備良好的增益線性，系統(tǒng)后級的上變頻器、高功率放大器應(yīng)保證在此范圍內(nèi)具備良好的輸入輸出線性，且當UPC最大增益時，高功放的輸出功率不會超過其交調(diào)保護回退工作點。

　　b.通過衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器補償上行鏈路的雨衰

　　目前在國際上，較先進的Ku波段的直播衛(wèi)星或Ka波段的通信衛(wèi)星對上行鏈路的雨衰也具有一定的補償能力。這種通信系統(tǒng)中，對上行鏈路的雨衰補償一部分由上行站實現(xiàn)，一部分由衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器實現(xiàn)，當雨衰超過上行站的補償能力時，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器會根據(jù)接收信號的功率通量密度及時增大輸入增益，進一步補償雨衰。

　　利用衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的雨衰補償能力，可以大大提高上行鏈路的雨衰補償范圍，這大大提高了Ka波段衛(wèi)星通信的可用度。在美國，Ku波段的直播衛(wèi)星也很多采用了這項技術(shù)，這降低了對上行站雨衰補償能力的要求，從而大大減小了上行站的成本。但這種技術(shù)的使用是有條件的，即要求對同一個轉(zhuǎn)發(fā)器的上行要集中在一個上行站或轉(zhuǎn)發(fā)器采用.MCPC工作方式。

　　c.下行站減小雨衰影響的辦法

　　接收站對于雨衰的克服是通過在接收系統(tǒng)建立時留有一定的雨衰備余量，以克服其范圍內(nèi)的雨衰影響。

　　另一方面，接收站要獲得較高的接收可用度，還需留有一定的系統(tǒng)儲備量，即接收站只考慮環(huán)境溫度、設(shè)備穩(wěn)定性等因素時接收系統(tǒng)需留有的常規(guī)C／T門限儲備量，一般最大取2.5dB。

　　工程中綜合考慮，C波段廣播電視接收站，降雨余量和門限儲備之和一般取3dB～6dB，Ku波段一般取5dB～12dB，具體數(shù)值需據(jù)當?shù)氐臍夂驐l件(雨季長短，雨量大小等)及對接收系統(tǒng)的不同可用度的要求而定，廣播電視中轉(zhuǎn)站需配備更大的儲備量。

　　接收信號的C/T值、接收門限、INB參數(shù)一定時，接收天線的口徑隨接收儲備量的增大而增大。實際應(yīng)用，不應(yīng)以吞食Ku波段的雨衰備余量為代價，一味減小Ku波段接收天線的口徑。

　　d.VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)的雨衰補償

　　為了減小上行功率波動、天線增益變化、跟蹤誤差、空間氣候條件等因素對’VSArl’衛(wèi)星通信系統(tǒng)的影響，VSAT衛(wèi)星通信系統(tǒng)一般配有全鏈路的自動功率控制系統(tǒng)(APC)。

　　這種自動控制系統(tǒng)以VSAT系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)管理功能為基礎(chǔ)，主站的網(wǎng)管系統(tǒng)能夠?qū)崟r地檢測各個遠端小站解調(diào)器的輸入電平值，并將該電平值與基準電平，即正常氣候條件下上下行線路及收發(fā)信設(shè)備在額定工作狀態(tài)時的接收電平值(各個VSAT小站的基準電平已存人主站的數(shù)據(jù)庫)進行比較，網(wǎng)管系統(tǒng)利用比較誤差電壓控制壓控衰減器的衰減量，最終達到根據(jù)鏈路衰耗增大或減小輸出功率的目的。這樣，無論是上行鏈路還是下行鏈路有雨衰，或通信設(shè)備增益不穩(wěn)等，該APC系統(tǒng)都能使各接收站的接收功率保持基本穩(wěn)定。

　�、垩┧コ梢蚣耙话阋�(guī)律

　　傳統(tǒng)對于因雪衰引起的衰耗量都是以降雪量來衡量的，類似于雨衰的定義，這是不準確的。根據(jù)實際經(jīng)驗，除非是暴雪，一般情況下，降雪對Ku及其以下波段的衛(wèi)星信號不會產(chǎn)生明顯的衰耗。但化雪過程，對于C及Ku波段的衛(wèi)星傳輸來說，影響都是非常顯著的�，F(xiàn)代賦形衛(wèi)星通信天線的口面場分布函數(shù)是對天線高增益和低旁瓣特性、低天線噪聲溫度折衷的結(jié)果，口面場分布函數(shù)的幅度和相位越均勻，天線的增益越高�；�雪過程中，天線饋源及主反射面凹凸不平的積雪對電磁波產(chǎn)生了強弱不同的散射和吸收，其作用就相當于嚴重地破壞了衛(wèi)星天線口面場分布函數(shù)的均勻性，大大降低了天線增益，同時也增大了天線的噪聲溫度，上行鏈路的EIRP值或接收系統(tǒng)的G／T值均會因此而大大減小，影響衛(wèi)星信號的傳輸質(zhì)量。根據(jù)我們對一面口徑為13米的Ku波段格利高里天線的測試，5mm左右的積雪在化雪時天線G／T值可下降6dB，1cm以上的積雪化雪時天線G／T值至少下降10dB。

　　化雪對于天線增益和噪聲的影響程度因天線口面的大小、饋源口的大小天線主反射面的形狀及通信頻帶的不同而略有不同。

　　由于自然化雪一般持續(xù)時間較長，對天線增益影響顯著，因此，無論是上行站還是下行站，均必須對此采取積極的預(yù)防和克月艮措施。

　�、軠p小雪衰影響的有效措施

　　通過以上對雪衰的成因及其危害程度的分析可知，雪衰的影響主要表現(xiàn)在化雪過程中，而且對于衛(wèi)星傳輸危害較大，北方地區(qū)必須采取有效措施克服雪衰影響。

　　對于接收小站，只要在化雪前及時清掃天線饋源及主發(fā)射面上的積雪，即可有效避免雪衰的影響。

　　對于上行站，克服雪衰分兩個方面：一是饋源除雪，二是主反射面除雪。

　　饋源除雪，目前普遍采用向饋源口吹熱風及時化雪的辦法克服雪衰影響。這種方式簡單易行，價格便宜，國內(nèi)外大部分廠家都具備這一能力。

　　主反射面除雪，可以通過在反射面背面安裝加熱金屬絲、加熱氣囊的方式實現(xiàn)，但這種方式成本太高，國內(nèi)極少采用。經(jīng)過實踐，目前最簡單有效且有成功應(yīng)用的辦法有兩個：一是在下雪的過程中用大功率風機通過喇叭型風口實時吹走雪花阻止其落在天線反射面上，二是化雪前或剛剛開始化雪時用高壓水龍沖去反射面上的積雪。用大功率風機吹雪非常適用于中小口徑天線，國內(nèi)目前也有12米天線的成功應(yīng)用，這種方法可基本克服一般雪衰的影響。用高壓水龍沖雪，整個過程只需幾分鐘，雪塊劃落速度很快，對天線增益和噪聲溫度不會產(chǎn)生致命影響。在北京地區(qū)，用高壓水龍沖洗Ku波段7.6m、13m，C波段12m天線上8cm以下厚度的積雪時，天線增益的最大損耗不超過7dB，在沖洗天線的過程中可以人工手動及時調(diào)整和恢復(fù)上行功率，一般情況下不僅可以避免雪衰造成的傳輸劣化，而且不會對衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器造成威脅。即便是在化雪之前因沖雪而在天線表面結(jié)了一層薄冰，對天線性能的影響也遠小于化雪的影響。我們做過實驗，Ku波段2.4m天線因沖雪后天線表面結(jié)冰(約2mm厚)，天線增益僅減小了不足ldB。

　　(5)地球公轉(zhuǎn)對衛(wèi)星傳輸?shù)孛嬲镜挠绊?br />
　　地面站的作用是向衛(wèi)星發(fā)射或接收來自衛(wèi)星的電磁波信號，太陽活動對衛(wèi)星上行沒有影響，但對衛(wèi)星接收卻影響顯著，即日凌干擾。

　　每年春分和秋分前后，在靜止衛(wèi)星星下點進入當?shù)刂形缜昂蟮囊欢螘r間里，衛(wèi)星處于太陽和地球站之間，這時地球站或地面單收站天線在對準衛(wèi)星的同時也會對準太陽，地面站在接收衛(wèi)星下行信號的同時，也會接收到強大的太陽噪聲，從而使接收信噪比大大下降，嚴重時甚至使信號完全被太陽噪聲淹沒，此即為日凌現(xiàn)象。對同步衛(wèi)星，日凌現(xiàn)象每年在春分和秋分時期的連續(xù)數(shù)天內(nèi)發(fā)生兩次，每次持續(xù)的天數(shù)和每天造成傳輸中斷的時間因太陽活動程度、地面站天線直徑和工作頻率的不同而呈現(xiàn)出較大差異。

　　根據(jù)太陽直射點在地球南北回歸線之間的移動規(guī)律，日凌在每年中發(fā)生的時間因地面站的緯度不同而異。春分期間，地面站越靠北發(fā)生日凌的時間越早；秋分期間，地面站越靠南發(fā)生日凌的時間越早。根據(jù)地球的自轉(zhuǎn)方向，日凌現(xiàn)象每天出現(xiàn)的具體時間由地面站和衛(wèi)星的相對位置而定，衛(wèi)星如果在地面站的西邊，該地面站的日凌在下午發(fā)生；衛(wèi)星如果在地面站的東邊，則該地面站的日凌出現(xiàn)在上午。日凌每天持續(xù)的時間長短由地面站接收天線的波束寬度決定，天線波束寬度越寬，日凌每次持續(xù)時間越長。太陽噪聲是一個寬帶噪聲，輻射強度隨頻率升高而增大，因此日凌對接收信噪比的影響程度取決于太陽噪聲的大小、工作頻率及信號頻帶寬度。太陽活動高峰期日凌干擾最嚴重；工作頻帶越寬收到的噪聲越多，日凌干擾也相對嚴重；工作頻率越高，收到的相應(yīng)波段上的噪聲強度也越大，例如，Ku波段的衛(wèi)星通信系統(tǒng)在日凌持續(xù)期間比C波段受干擾程度嚴重。

　　對某一顆靜止衛(wèi)星的通信系統(tǒng)來說，日凌中斷一般是難以避免的，為了減小日凌對廣播電視傳輸?shù)挠绊懀�地面站可適當增大接收天線口徑，減少13凌持續(xù)時間，同時發(fā)生日凌時使用單位可以利用地面?zhèn)浞菔侄稳绻饫|、微波傳輸信號作為有效節(jié)目源，克服日凌造成的中斷，也可采用雙星備份手段，即用兩顆軌位相差較大的衛(wèi)星(4以上)同時轉(zhuǎn)發(fā)相同內(nèi)容信號，地面站在對某顆衛(wèi)星發(fā)生日凌中斷前就將信道轉(zhuǎn)接到另一顆衛(wèi)星上以克服日凌對衛(wèi)星節(jié)目傳輸?shù)挠绊憽?br />
　　(6)星間干擾對衛(wèi)星傳輸?shù)挠绊?br />
　　衛(wèi)星通信的迅速發(fā)展帶來的主要問題就是同步衛(wèi)星軌道的擁擠，2.5。的軌位間隔使得星間業(yè)務(wù)干擾成了必需關(guān)注的重要問題，解決的辦法就是軌位協(xié)調(diào)，有效的軌位協(xié)調(diào)是一定程度上犧牲衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的性能、覆蓋以降低星間干擾的結(jié)果。

　　3.廣播衛(wèi)星異常對節(jié)目傳輸可能造成的影響及補救措施

　　簡單地說，衛(wèi)星在廣播電視節(jié)目的傳輸中起到的只是一個點到面單向通信鏈中惟一中繼站的作用，衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器的技術(shù)指標并不多，除了G／T、SFD和EIRP外，用戶可關(guān)心的似乎只有工作波段、覆蓋范圍，但實際上，除此之外，衛(wèi)星操作者的管理經(jīng)驗，衛(wèi)星天線與通信轉(zhuǎn)發(fā)器的結(jié)構(gòu)設(shè)計，來自鄰星、反極化、以及本轉(zhuǎn)發(fā)器其他用戶的干擾，都可能影響廣播電視衛(wèi)星傳輸?shù)男Ч��?br />
　　(1)衛(wèi)星故障

　　衛(wèi)星故障將導(dǎo)致的是該顆衛(wèi)星上的所有通信業(yè)務(wù)的災(zāi)難性中斷，這種情況大多都是由于衛(wèi)星漂移、衛(wèi)星指令系統(tǒng)或者是電源系統(tǒng)等的故障造成的，恢復(fù)節(jié)目傳輸?shù)奈┮晦k法就是集體轉(zhuǎn)星。

　　(2)轉(zhuǎn)發(fā)器故障

　　相對于衛(wèi)星故障，轉(zhuǎn)發(fā)器故障僅影響該轉(zhuǎn)發(fā)器承擔的業(yè)務(wù)。常見的轉(zhuǎn)發(fā)器故障有設(shè)備故障、控制指令系統(tǒng)故障、轉(zhuǎn)發(fā)器過飽和導(dǎo)致的自保護關(guān)機、空間電磁環(huán)境影響導(dǎo)致的轉(zhuǎn)發(fā)器自保護關(guān)機誤操作等，一般地，轉(zhuǎn)發(fā)器設(shè)備故障均可以通過轉(zhuǎn)發(fā)器備份措施得到解決；當轉(zhuǎn)發(fā)器自保護關(guān)機的觸發(fā)條件不存在時再次開啟轉(zhuǎn)發(fā)器，大約需要5分鐘左右的時間，其承擔的轉(zhuǎn)發(fā)業(yè)務(wù)即可恢復(fù)；控制指令系統(tǒng)故障原因較為復(fù)雜，解決辦法也不盡相同，除了簡單的系統(tǒng)復(fù)位操作外，一般無規(guī)律可循。

　　(3)轉(zhuǎn)發(fā)器干擾

　　分同極化干擾和反極化干擾，同極化干擾又分無意干擾和有意干擾。辦法：合理安排轉(zhuǎn)發(fā)器業(yè)務(wù)，加強轉(zhuǎn)發(fā)器的監(jiān)管，杜絕反極化干擾；合理設(shè)置轉(zhuǎn)發(fā)器工作狀態(tài)，既考慮上行站的上行能力、保證上行業(yè)務(wù)的一定抗干擾性，又兼顧相鄰轉(zhuǎn)發(fā)器的狀態(tài)、業(yè)務(wù)及同轉(zhuǎn)發(fā)器其他業(yè)務(wù)的安全運行等；加強衛(wèi)星用戶管理，盡可能減少用戶在系統(tǒng)調(diào)試時造成的無意干擾行為；同時為防止惡意干擾，技術(shù)上可采用部分直播衛(wèi)星技術(shù)，如適當減小衛(wèi)星全國波束接收天線覆蓋區(qū)、設(shè)立可移動單點波束接收天線、設(shè)固定多點波束接收天線、衛(wèi)星采用變波束接收天線、衛(wèi)星采用波束調(diào)零接收天線、衛(wèi)星轉(zhuǎn)發(fā)器設(shè)置輸入信號認證裝置、上行站增強抗干擾能力、對信號加密、信號源采用加密認證技術(shù)等措施予以克服。

　　4)管理人員失誤

　　實際工作中衛(wèi)星操作者的管理能力至少和轉(zhuǎn)發(fā)器的性能指標同樣重要。合理的載波安排可以充分利用轉(zhuǎn)發(fā)器的潛力，嚴格的管理可以減少和避免用戶搶占資源，嚴密的監(jiān)測可以及時發(fā)現(xiàn)故障和干擾，完善的技術(shù)支持可以幫助用戶提升系統(tǒng)能力和排除故障。相反，衛(wèi)星操作人員的處理措施不得當或操作失誤會直接導(dǎo)致廣播電視衛(wèi)星傳輸質(zhì)量的劣化甚至中斷。

　　事實上，面對當前法輪功對廣播電視衛(wèi)星傳輸信號瘋狂干擾的惡劣行為，衛(wèi)星操作人員配合上行站及時采取措施、調(diào)整轉(zhuǎn)發(fā)器工作狀態(tài)已經(jīng)成為衛(wèi)星抗干擾處理措施中的一個非常重要的環(huán)節(jié)，直接關(guān)系到衛(wèi)星廣播電視節(jié)目的安全傳輸。