浙江国际影视中心卫星接收系统的设计与建设

2022-10-08李一君

电视技术 2022年9期

李一君

（浙江广播电视集团，浙江杭州 310005）

0 引言

浙江国际影视中心（以下简称影视中心）是浙江广播电视集团（以下简称集团）投资建设的综合文化创意产业园区，是浙江省重点文化产业项目。园区内进驻了集团下属的新蓝网、新媒体（IPTV）、好易购频道、云平台等多家单位和业务部门。各单位的专业系统分布于影视中心制作综合大楼，业务涉及台内外信号直播、转播和收录，信号源需求数量大、要求高。相比其他传输方式，卫星接收在安全性和稳定性方面优势十分明显，是广播电视信号的重要传输方式。

1 系统概述

卫星接收系统是影视中心大型基带IP总控的重要组成部分，由卫星天线阵列、L-BAND矩阵、解调及传输等设备组成，接收的信号主要是中央广播电视总台信号和其他省级卫星电视台信号。系统接收的卫星信号以多种信号格式分发传输给新蓝网、好易购、IPTV、云平台等单位使用。

2 系统设计与建设

2.1 系统位置和布局

卫星接收系统立足于使用单位的实际需求，综合考虑信号格式和用途，采用统一接收、按需分发的模式。接收端以C波段和KU波段的接收天线为主，16座天线形成接收矩阵，根据信号频点互为主备，并有电动天线作为机动补充。

如图1所示，统一接收的卫星天线矩阵分布安装在影视中心裙楼楼顶。影视中心制作业务集中在裙楼，以演播室集群方式实现大型综艺、访谈等类型节目的录制。裙楼配置非编（含音频）制作网和录音棚、配音间，以文件化、网络化方式完成后期合成。裙楼包含2 500 m2，1 200 m2，600 m2，280 m2等面积不同的多个演播室[1]，楼顶规划卫星基础架构，并设有辅助机房。

图1 影视中心主楼和裙楼楼顶平面示意

系统中的L-BAND矩阵、解调和传输设备集成于主楼四楼的总控机房。卫星天线接收信号后，从裙楼顶辅助机房通过楼宇间光缆传输送至主楼总控机房，信号分配后接入L-BAND矩阵灵活调度或固定传输至使用单位。

2.2 信号需求和系统架构

卫星接收系统面对的用户主要是新蓝网、新媒体（IPTV）、好易购频道以及云平台等使用单位。各单位对信号的内容需求中，固定接收的主要是中央广播电视总台各套节目、省级卫星电视台上星节目和部分收费节目，接收节目达99套，分布于65个频点，另有非固定的信号回传需求。综合考虑信号需求、地理位置和接收能力，系统规划接收中星6A（C）、中星6B（C）、亚太5号（KU）、亚太6号（KU）、亚洲4号（C/KU）、亚洲5号（C/KU）、亚洲7号（C）、中星9号（KU）和泛美8号（C）等卫星。

卫星接收系统架构如图2所示。卫星天线接收信号后，以主备冗余光纤链路进行传输，经RF分配放大器分配后，传输至各使用单位。根据使用方对信号格式的不同要求，系统提供了多种接入方式。

图2 卫星接收系统架构图

（1）对于新蓝网和云平台，在总控系统处进行集中解调，并将信号汇聚后，以TS流方式传输至新蓝网和云平台使用。

（2）对于好易购，总控系统提供6路L-Band矩阵输出，接入好易购系统，由对方自行调度L-BAND矩阵并解调信号使用。

（3）对于IPTV，通过光分配直接将8路L-Band信号全部送至IPTV系统，由对方自行解调使用。

（4）对于播出中心，总控系统与播出中心的L-Band矩阵互连，设置8路互通通道，将L-Band信号通过光缆跨江传输至集团本部的播出机房使用。

2.3 卫星信号接收

2.3.1 接收天线配置

卫星接收天线共16座，在天线基础架构上分为两列各8座部署。相邻天线立柱之间相隔为6 m，交叉安装。接收天线布局如图3所示。其中，黄色标识为4.5 m口径C波段后馈天线7座，绿色标识（大）为4.5 m口径Ku波段后馈卫星天线2座，绿色标识（小）为3.0 m口径Ku波段后馈天线5座，蓝色标识为4.5 m口径通信电动卫星天线2座，作为机动接收天线。按卫星接收极化，每座天线输出2路信号，共计输出L-Band信号32路。接收天线赋形环焦设计，立柱式座架，主反射面和副面都为高精度铝制反射面，采用醇酸白色面漆双层保护。钢结构件采用先喷氟碳底漆，后喷氟碳面漆双重保护，抗腐能力强。

图3 接收天线分布

2.3.2 接收天线基础

天线基础架构南北长约63 m，东西宽约9 m的矩形区域，总面积约560 m2，构架梁面标高为30.95 cm。梁柱混凝土强度等级为C35，天线预埋钢材材质为Q235B。

架构上的接收天线基础需要在安装前进行现场浇筑，其施工工艺直接影响天线牢固度，需要注意以下几个方面。

（1）基础中的钢筋间要用牢固缚扎或焊接，以防浇注混凝土时产生偏移。

（2）在浇注混凝土之前，地脚螺栓的位置要放准确，并将地基板与附近钢筋焊牢，在浇注过程中各点间的尺寸要反复校核。

（3）混凝土强度须达到C30以上。

（4）在混凝土浇注过程中，必须振动夯实。

（5）基础平面必须平整，整个基础表面的水平度应在±3 mm以内。

杭州在夏秋季节多有台风天气。台风破坏力强，最大风速达12至13级，风速大于32.7 m·s-1，天线底座安装的防风等级需要依照满足35 m·s-1风速强度建设。如图4所示，4.5 m口径的天线底座在35 m·s-1风速强度下，A，B点受到的拉力2 820 N，压力2 155 N，剪力2 360 N，D点受到的拉力3 810 N，压力5 640 N，剪力795 N，C点受到的剪力为2 760 N。天线安装充分考虑抗风强度和房屋结构强度核算，以保证房顶架构基础对天线的承重力和满足天线风载要求。

图4 天线底座结构

2.3.3 射频馈线接入和防雷

卫星天线馈线由高频头（Low Noise Block，LNB）输出后，经过桥架进入裙楼顶的辅助机房，在此对馈线系统和所有卫星天线采取防雷措施。LNB的供电由机房内L-Band光发模块提供。送至总控机房光收模块接收后接入L-Band分配进行分配与使用。

为了防止雷击对天线的损害，每台卫星天线的接地线都连接在基础下的接地镀锌扁钢[3]，将所有天线接入防雷地网。在进入桥架前的馈线上安装接地卡子，将其接地线与桥架接地相连，当发生雷击馈线时，通过接地卡子引入与桥架相连的平台防雷地网。

2.3.4 除雪系统

天线接收效果受环境条件的影响较大，特别当反射面和馈源口积雪时，效率会显著降低，同时噪声温度也会升高，从而干扰天线的接收和发射。杭州虽然地处江南，每年降雪量不高，但是为了保证极端天气下的接收质量，在4座4.5 m口径的天线上配置了全幅除雪和馈源除冰装置。

除雪系统由天线主反射面除雪装置、馈源口除雪装置、驱动单元、远程控制单元以及手动自动转换装置组成。反射面除雪采用电热型，将电热材料、耐高温保温材料等依次铺设在天线反射面背面[2]，加电工作时，电热元件产生的热量传至天线表面，使冰雪融化并不能积存，加热速度快，加热均匀。每块面板背部的加热部分都是相互独立的，可进行上、下半扇区分别控制，其中馈源口除雪装置和反射面下半区除雪装置是一体的控制模块，都由远程控制单元控制。

2.3.5 辅助机房配置

辅助机房主要用于L-Band光传输模块、L-Band有源分配放大模块和交换机等专业设备安置，以及卫星天线和除雪系统的供电。机房配置线槽、静电地板及空调，通过48芯的光纤通路连接主楼总控机房。机房配置主、备UPS电源和动力电。

2.4 本地信号调度

L-Band矩阵是卫星接收系统的调度核心，系统采用48路输入、32路输出的I/O配置规模，前级按照频点和频道数量分别配置1分8和1分16的有源功分，后级配置一定数量的接收解调器和卫星接收机，以满足固定接收和临时接收的需求。如图5所示，固定解调接收的卫星信号包括央视高标清共28套节目和省级卫视高标清48套节目，在接收解调器处解调后，以TS流的形式汇聚后传输下游，主要用于云平台收录和新蓝网使用。

图5 信号解调解码传输

卫星接收机作为临时接收信号使用。L-Band信号经卫星接收机解调解码后，输出至IP网关，然后进入总控的基带IP矩阵，并以SDI over IP的信号格式灵活调度给需求单位。

2.5 异地调度备份

集团总部位于主城区，与影视中心隔江相望，两地距离数十公里。总部的两个楼顶平台共有13副卫星天线，覆盖接收中星6A、中星6B、亚洲五号、亚洲七号、亚洲九号等多个常用卫星，主要用于中央广播电视总台转播、现场直播和新闻回传。

由于受到场地客观条件限制，安装的天线尺寸多为1.8～3 m的小口径天线，接收能力和信号强度较为普通，抗干扰能力差。另外，总部地处市中心繁华区域，受到高楼的遮挡问题无法避免。

影视中心开阔的地理优势，为集团卫星接收异地备份提供了得天独厚的基础条件。卫星接收系统通过长距离的L-Band光端机，以3条不同的光缆路由，跨越钱塘江连接集团本部系统，实现两地间卫星信号的资源共享，为《新闻联播》转播、重要保障期节目转播和重大活动直播等保障提供有力的技术支撑。

3 接收干扰应对

3.1 5G干扰应对

商用的5G信号工作频率在3 400～3 600 MHz，而C波段高频头工作频率范围是3 400～4 200 MHz。在实际使用场景中，运营商的5G设备会给C波段卫星正常接收带来严重干扰，造成接收的信号出现视频频繁卡顿、大面积马赛克和静帧黑屏等现象。通过测试，3 700～4 200 MHz的窄带滤波器可以使3 600 MHz以下的频率信号衰减50 dB以上[4]。在5G正式商用后，卫星接收系统中所有的C波段接收天线都安装了窄带滤波器，较好地解决了5G干扰问题。