淺析影響衛(wèi)星上行地球站選址的因素

摘 要：目前衛(wèi)星廣播電視以其覆蓋范圍廣、容易接收、受到地理因素影響小等優(yōu)點，在廣播電視傳輸中占有的比重越來越大。負(fù)責(zé)衛(wèi)星節(jié)目上行的衛(wèi)星地球站的設(shè)計環(huán)節(jié)越來越受到重視。在設(shè)計一個新的衛(wèi)星上行地球站時，首先要確定衛(wèi)星上行地球站的站址。站址選擇要綜合考慮地理因素、地面電磁環(huán)境、氣象條件、安全因素等。這些因素會對上行信號的傳輸質(zhì)量有較大影響。

關(guān)鍵詞：衛(wèi)星通信；地球站；選址

1 地理因素

衛(wèi)星上行地球站采用直徑較大的上行天線，天線的質(zhì)量大。為了滿足天線安裝要求，需要將天線預(yù)埋件埋置在經(jīng)過設(shè)計的足夠大的水泥基座中，否則容易造成嚴(yán)重后果。設(shè)計地球站初期，需要對地質(zhì)進行勘探，考察地質(zhì)條件能否滿足設(shè)計需要。同時，查詢下地球站待選區(qū)域的地震歷史、是否處在滑坡、下沉的區(qū)域，以便采取相應(yīng)的措施。

1.1 地面站位置

衛(wèi)星上行地球站的站址要選擇在地勢開闊，水平障礙物在水平3°及其以下，保障衛(wèi)星天線發(fā)射角度對衛(wèi)星的可視性，同時還要考慮到將來的擴容需求。衛(wèi)星地球站不僅有上行的大口面直徑的天線，同時為了檢測發(fā)射效果還要安裝多種小口面直徑的接收天線，這時要考慮各個天線之間的射頻干擾，每個天線間距要大于允許的最小間距，若有必要，天線與天線之間可以設(shè)立遮擋。

1.2 天際線仰角

天際線指衛(wèi)星地球站朝四周遠(yuǎn)望看到地球表面和天空的交界線。地球站的輻射中心點和天際線上任意點連線平面的夾角就稱為地球站在該方向上的天際線仰角。圖1是天際線仰角示意圖。研究發(fā)現(xiàn)，地球站的天際線仰角越高，越有效的避免電波之間的干擾。但是同時，地球站的天際線仰角高，地球站更加容易接收到外界噪聲，使得地球站的品質(zhì)因數(shù)（G/T）降低。因此地球站的天際線仰角一般情況下，選擇在3°以下。

1.3 交通和供應(yīng)

衛(wèi)星上行地球站站址選擇時要考慮交通、水源情況以及電力保障情況。地球站發(fā)射的節(jié)目一般是電視臺制作完成傳輸?shù)?，要充分考慮節(jié)目傳輸?shù)某杀炯皞鬏斂煽啃?，盡可能減少信號傳輸成本保障信號傳輸質(zhì)量。

2 地面電磁環(huán)境

目前，地面電磁環(huán)境越來越復(fù)雜，為了保障衛(wèi)星上行地球站的上行質(zhì)量以及接收效果，必須對上、下行各個頻段的電磁干擾進行測量。衛(wèi)星地球站的電磁干擾測試，確定外部的干擾指是否在允許干擾值以下。

2.1 電磁干擾的種類

（1）地面數(shù)字微波系統(tǒng)的干擾。地面數(shù)字微波傳輸使用的是10GHz左右的頻段，低端頻段與衛(wèi)星地球站使用的C波段（6GHz-4GHz）有重合的頻段，高頻段與Ku波段的衛(wèi)星接收有重合頻段，為了保障傳輸質(zhì)量，必須相互協(xié)調(diào)，減少干擾。衛(wèi)星上行地球站在設(shè)計時要充分的考慮這個問題，尤其當(dāng)節(jié)目源傳輸鏈路系統(tǒng)采用的是SDH數(shù)字微波傳輸系統(tǒng)時。（2）雷達干擾。雷達發(fā)射的雷達波對衛(wèi)星通信的影響不同，沒有規(guī)律可言，必須進行時時測量。雷達波對衛(wèi)星上行地面站的干擾主要表現(xiàn)在接收信號上，當(dāng)衛(wèi)星地球站的接收天線同時接收到正常的傳輸信號以及雷達波時，由于相互間的干擾，接收圖像信號會出現(xiàn)馬賽克和甚至黑屏，聲音出線卡頓現(xiàn)象。（3）飛機的影響。由于衛(wèi)星上行地球站的上行天線口面積比較大，其發(fā)射波束寬度較小，當(dāng)飛機飛過時，飛機會阻擋部分的電磁波，對上行信號產(chǎn)生一定的影響，當(dāng)飛機的飛行高度超過1500m時，可以忽略。所以，衛(wèi)星地球站選址時應(yīng)避開機場附近區(qū)域。（4）其他電子干擾。包括高壓電線的干擾，工業(yè)電子設(shè)備干擾等。

2.2 干擾測試系統(tǒng)以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

電磁環(huán)境測試系統(tǒng)一般是由接收天線、低噪聲放大、頻譜儀和接收機組成，原理如圖2所示。

衛(wèi)星上行地球站建站之前必須依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對選址的周邊電磁環(huán)境進行嚴(yán)格的測量，測量對于地球站的選址以及安全運行非常重要。根據(jù)國標(biāo)“GB13615-92《地球站電磁環(huán)境保護要求》”和“地球站電磁環(huán)境測試的基本要求”確定上行地球站電磁環(huán)境允許的干擾電平值。這個標(biāo)準(zhǔn)的具體內(nèi)容如下：（1）環(huán)境電場強度：在衛(wèi)星上行地球站周圍，要求中波和電視1～5CH的電場強度不大于125dB（uv/m），短波的電場強度不大于105dB（uv/m）。（2）工科醫(yī)設(shè)備的輻射：測試1～18GHz頻段工科醫(yī)設(shè)備的輻射干擾，應(yīng)該比正常接收信號電平低30dB。（3）雷達：由于雷達系統(tǒng)的瞬時功率極大，因此要求它的干擾信號落入地球站接收機輸入端的峰值電平比正常信號接收電平低30dB。（4）地球站的干擾電平：根據(jù)衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的設(shè)計可以確定接收機的Eb/N0和C/N，從而確定地球站接收機輸入端的載波干擾比。

3 氣象條件

天氣情況對衛(wèi)星上、下行信號傳輸影響都很大。大風(fēng)、降雨、降雪等惡劣的天氣情況都會造成地球站信號的衰落，從而造成上、下行信號誤碼率的提升，嚴(yán)重時，造成衛(wèi)星傳輸信號的中斷。衛(wèi)星上行地球站的上行天線較大，上行主波束寬度非常小。統(tǒng)計結(jié)果表明，當(dāng)天線受到大風(fēng)影響，天線的上行主波束偏移超過波束寬度的1/10時，會影響信號的傳輸質(zhì)量。因此在設(shè)計衛(wèi)星上行地球站時，要向當(dāng)?shù)氐臍庀缶植殚啴?dāng)?shù)卦敿?xì)的歷史數(shù)據(jù)，采用耐風(fēng)性能優(yōu)良的天線，并采取一定的等抗風(fēng)措施。雨滴會造成上、下行系統(tǒng)噪聲溫度的增加，引起整體噪聲的增加。降雨的吸收、散射損耗會造成上行以及下行信號載波功率降低，所以設(shè)計地球站時要留有足夠的功率余量。其他的環(huán)境情況，我們考慮沙塵、腐蝕性氣體和鹽霧對于衛(wèi)星上行地球站的影響。

4 安全因素

衛(wèi)星通信本質(zhì)上來說是一種微波中繼的工作方式，衛(wèi)星是信號的中繼站，衛(wèi)星上行地球站的安全因素主要考慮下面2個方面。首先，衛(wèi)星通信要考慮電磁輻射對于人體的影響。衛(wèi)星上行地球站的電磁輻射密度對的人體影響，國際上沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。但是，我們通常認(rèn)為微波輻射密度W大于10 是危險的，而當(dāng)W小于1 是安全的，當(dāng)W介于兩個值之間時是非安全區(qū)域，在非安全區(qū)域工作的時間是有明確的限制的。地球站的輻射值應(yīng)該滿足《電磁輻射防護規(guī)定》GB8702和《環(huán)境電磁波衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》GB9175的要求。其次，需要考慮的是衛(wèi)星上行地球站需要遠(yuǎn)離各種易燃易爆品及危險化學(xué)品等，如果要存放這些物品，要做到專人負(fù)責(zé)，隨用隨取，并存放在遠(yuǎn)離公共區(qū)域的地點。

5 結(jié)束語

設(shè)計一個衛(wèi)星上行地球站，要綜合考慮各種問題，文章分析了影響地球站選址的因素，希望能夠為地球站的選址提供一些幫助。