广播电视通信卫星的抗干扰方案与应用意义研究

范惠玲

（国家新闻出版广电总局无线电台管理局中央广播电视塔，北京 100142）

0 引 言

广播电视通信卫星很容易受到外界干扰，因为广播电视通信卫星传播范围广泛且传达功率较高，所以信息传播的距离较远会导致干扰问题，因此广播电视通信卫星在信息传输中的抗干扰问题是必须要解决的重点问题。为了提高广播媒介传播的信号质量，满足人们对广播电视节目提出的传播要求，应结合实际的广播卫星干扰问题，制定切实可行的广播卫星抗干扰方案，为广播电视通信卫星的稳定性提供保障。

1 广播电视通信卫星的工作原理

广播电视卫星信号传输系统运行中可满足大容量传输和大面积覆盖的要求，有着较高的传输功率，可以达到远距离传输信号的目的。广播电视通信卫星可分为地面和空间两个不同的部分，地面构成部分也就是地球站，通信卫星为空间部分，在空间结构中是接收和发送信号的中继站。由于卫星所处的位置距离地球有着较远的距离，因此卫星的覆盖面积辐射范围广，信号可以在覆盖范围中传输和接收。整个卫星传输系统的工作就是在通信卫星和地球站之间接收和发送信号，具有较强的先进性优势特点[1]。

2 广播电视卫星的干扰因素

2.1 自然环境因素

对广播电视通信卫星造成干扰的因素有很多，其中自然环境因素是最为常见的干扰因素之一，如降雨、降雪以及日凌等对广播电视通信卫星的干扰均十分常见。遇到雨水天气时，通信卫星受雨水影响可能表现出信号持续下降情况，卫星信号转发受到极大影响，接收信号的效率下降，对于上行和下行信号的载噪比形成了直接影响。降雪也会干扰广播电视通信卫星的运行，当发生了降雪情况时，降雪和化雪的过程会影响通信信号的传输质量。因为在化雪过程中，冰雪聚集在了天线馈源的位置，使得广播电视通信卫星通信信号的接收与发射均受到了一定的影响，导致通信信号的传输效率有所降低，并且上下行链路的辐射功率过高对通信卫星的信号传输形成干扰作用。日凌时，地球站会出现同时对准通信卫星和太阳的情况，因此传输信号时会吸收大量的太阳噪声并传送至地球站，导致信号的质量降低，甚至可能引起设备故障和信号中断等现象[2]。

2.2 转发器因素

在实际的广播电视通信卫星运行过程中，外界因素的干扰会对信号传播造成影响，使转发器的正常运行受到阻碍，包括恶意干扰问题和交调干扰问题。其中通信卫星大功率发射时所受到的针对性干扰可判断是否为恶意干扰，一旦出现该种情况，广播电视播出可受到阻碍，降低广播电视在播的信噪比，发生黑屏现象。信号的接收失败，干扰信号可将广播信号参数模拟出来，形成对正常信号的非法干扰。同时干扰电波可影响接收端，直接影响正常信号的接收，接收端最终接收的为干扰源发射的信号，这种恶意干扰所带来的影响极为明显。交调干扰问题指的是上行用户一直处于多载波运作的情况下发生的干扰问题，此时信号转发器难以正常运行和工作，并且随着上行电平的提升，信号的接收质量和交互特性会出现持续降低的情况。

2.3 接收系统因素

干扰广播电视通信卫星信号的因素有很多，接收系统因素作为常见因素之一，直接降低了广播电视通信卫星信号的传播质量。接收系统中包含多个其他的子系统，如雷达系统、微波以及地面无线电视调频广播等，除此之外，民用电气设备和某些公共通信基站也是接收系统中的一员。此类设施的运行和正常使用中出现的电磁波干扰问题会对广播电视通信卫星的信号传输和干扰电磁波的同一频率形成影响，此类干扰信号将影响信号的下行链路，混入其中干扰接收站接收正常信号。接收信号的载噪比和误码率逐渐提高，使卫星信号的传播质量受到负面干扰，甚至可引起信号突然中断等异常情况。广播电视通信卫星的接收质量会受到通信卫星信号接收站中基础设施的影响，例如长时间缺少有效的保养和维修措施会使接收设备的性能出现异常问题，对卫星信号的接收质量形成了成了干扰和不利影响[3]。广播电视卫星干扰的主要因素如图1所示。

3 广播电视卫星干扰的表现形式

3.1 卫星信号的直观干扰

通信卫星系统的正常运行中产生的单载波和窄带信号在广播电视通信卫星信号中形成了干扰，在干扰信号增强下，接收站所获取的信号受到影响，所以数字信号分析中信号有马赛克表现，即信号模糊，无法被有效识别出来。若发现声音有间断情况或彻底没有声音，对模拟信号分析，有明显噪点问题，将会出现异常的现象，无法分辨正常的图像。

3.2 数字频谱的干扰

对单载波信号进行分析可以发现，正常信号上有单载波频谱叠加，单载波功率增加，降低了感染信号频谱幅度，这在很大程度上降低了卫星信号质量，广播电视系统无法正常运行。当正常的信号频率和干扰信号中心的频率相一致，并且进行了信号的同时发送活动时，会在正常的信号下行链路中传递干扰信号，对正常信号传输质量形成干扰。信号发送功率较低，分辨频率会给接收站造成较高的难度，降低了正常信号的频率幅度。

3.3 数字电视图像干扰

广播电视通信传输资源被使用时，因模式相同，会出现数字电视图像干扰问题。通常情况下，此类干扰现象和正常信号的强弱之间有着密切关联，干扰信号越弱，所出现的正常信号则越强，反之将会降低正常信号[4]。

4 广播电视通信卫星的抗干扰方案和应用意义

4.1 转发器的抗干扰方案

转发器和信号接收质量之间有着密切的关系，转发器的运行情况在很大程度上直接决定了广播电视通信卫星信号的接收质量，因此应保证卫星转发器的正常工作运转状态，将可能对正常信号形成的干扰和影响最大程度地降低甚至消除。通常情况下，转发器抗干扰的方案中，可通过多种方式提高转发器的抗干扰性。例如，在提高广播电视节目上行效率时，使用大功率的发射机，提高功率，以达到抗衡恶意干扰源的目的。在地球站上安装高增益发射天线，以此实现对广播电视通信卫星的抗干扰方案实施，此类抗干扰方式的恶意干扰抵抗效果增强。转发器运行中，可使地球站大功率上行信号不断提升，以此使转发器运行要求更加稳定，信号传输过程中可能会受到其他外来因素的干扰，使抗干扰能力的通信卫星需要暂时关闭转发器，所以需对转发器上行功率进行严格把控，确保上行载波电平被控制在一定的范围内。保证调制解调器及发射机预留出充足的退余量，维护转发器信号传输过程不受干扰，能够在限行区内进行正常稳定的运行。转发器的抗干扰方案是保证转发器稳定运行的重要措施，提高了广播电视通信卫星信号的接收质量，消除正常信号可能受到的影响和干扰。为广播电视通信卫星示意如图2所示。

图2 广播电视通信卫星示意图

4.2 空间环境与自然环境的抗干扰方案

广播电视通信卫星的信号传输质量在很大程度上都是受到了自然环境空间环境等因素的影响，因此要制定相应的抗干扰方案，将相关措施落实到实际的广播电视通信卫星信号传输中，提高信号传输的有效性。针对雨衰问题时，可以预测雨衰情况，利用通信卫星接收到的信号数据调解接收站信号的发送功率，根据实际情况使信号功率得到增强，保证信噪比在雷雨天气时的正常运行。信号强度的变化和晴朗天气时有所不同，因此要适当调节天线仰角，提高仰角度数，把控的合理性和科学性使雨衰对广播电视通信卫星信号质量造成的影响最小化。对于降雪结束后的广播电视通信卫星抗干扰方案，则需要及时清理主反射面和天线馈源表面的积雪，使用大功率的吹风机保证清雪速度有所提高，达到抗雪灾的目的。该抗干扰方案的应用下能够结合实际的自然环境和空间环境等增强信号功率，保证广播电视通信卫星的良好信号传输质量[5]。

4.3 接收系统的抗干扰方案

广播电视通信卫星的实际运行中，分析干扰源可以找出接收信号时受到的干扰因素，并且制定相应的防治措施降低干扰。例如，通信卫星信号接收天线建设场地选择空旷场所，确保周边无障碍物阻挡，降低通信卫星信号收发所受到的影响。安装时保证信号的传输不受阻挡，另外要保证该区域内没有高强度的磁场，对于干扰信号和接收信号频率差值高于10 MHz的情况，需要将滤波器装置安装在LNA前端，为信号传输的需求提供保障，提高抗干扰的效果。在接收天线的前端安置高频头，选择灵敏度较强和高频化的高频头安置其中，可以提高抗干扰的效果[6]。当出现大强度的微波干扰问题时，可以调整接收天线的方向，向微波传播方向的相反方向调整接收信号，将干扰信号最大程度的屏蔽掉，通过增设建筑物等方式保证良好的抗干扰效果。除以上方式外，为了达到抗干扰的目的，可通过将卫星信号接收站迁移到合适的位置达到理想的抗干扰目标。接收系统的抗干扰方案是保证信号传输不受阻挡的重要路径，屏蔽掉干扰信号，提高抗干扰能力，保证接收系统的稳定高效运行。

4.4 优化抗干扰技术

运用抗干扰技术需要在现有的抗干扰技术基础之上进行更进一步的完善和优化，明确抗干扰的标准和相关指标，控制卫星信号的误码率强度和载噪比等，合理分析数据源，保证卫星信号的各项指标处于合理范围内。接收下行链路信号过程中出现误码率等异常问题时，需要对节点门限制进行调解，以此使外部干扰对信号传输所带来的干扰影响控制到最小程度。而在门限值设置方面，若是干扰功率没有超出该限值，但是高出了运行值，那么解码器的正常运作会受到影响。此时要运用信息自动化的技术保证设备的稳定运作，启动抗干扰系统，当出现解码器自动锁定的情况时及时对干扰图像进行调整。空域抗干扰技术应用下，有助于解决广播电视通信卫星信号传播过程中出现的多数通信天线干扰问题，实现多点位的信号覆盖，保证信号的正常稳定传输。抗干扰技术的优化探索中，将原有的抗干扰技术实现了更进一步地改进和完善，将卫星信号各项指标控制在合理范围内，降低外部干扰对信号传输带来的负面影响，避免出现广播电视通信卫星信号传播过程中的不稳定问题[7-10]。

5 结 论

广播电视信号中的抗干扰工作始终是值得媒体行业高度重视的重点问题，针对广播电视信号中的干扰问题，应从广播电视通信卫星的干扰因素作为重要的切入点，打破地域和时间等因素的限制，最大程度地消除对广播电视通信卫星造成的干扰，加强对广播电视通信卫星抗干扰技术的不断探索，运用多元技术的交叉融合提高广播电视信号传输的运行效果，提高其稳定性，降低信号广播卫星受到的干扰，推进广播电视产业未来更好的发展。