衛(wèi)星地球站上行通道技術(shù)指標(biāo)測量

朱建峰

在各種廣播電視傳輸手段中，衛(wèi)星傳輸具有傳輸距離遠(yuǎn)、覆蓋面廣、投資少、受環(huán)境影響小等諸多優(yōu)點(diǎn)，因此衛(wèi)星傳輸越來越受到各級(jí)廣播電視臺(tái)站的重視，現(xiàn)在全國所有省級(jí)電視臺(tái)及部分地級(jí)市電視臺(tái)都采用衛(wèi)星方式來傳輸、覆蓋自己的節(jié)目。地球站上行系統(tǒng)對(duì)廣播電視的傳輸質(zhì)量起著十分重要的作用，因此，我們有必要定時(shí)對(duì)地球站上行通道進(jìn)行技術(shù)指標(biāo)的測量，以保證節(jié)目的傳輸質(zhì)量。本文主要介紹地球站上行通道技術(shù)指標(biāo)的測量方法，在介紹測量方法前，先介紹一下地球站上行通道的組成。

地球站上行通道的組成

地球站上行通道的框圖如圖1所示。其中：

（1）DVB-S調(diào)制器。DVB-S調(diào)制器的主要作用是將編碼器或復(fù)用器送來的ASI碼流經(jīng)接口適配、能量擴(kuò)散、外碼編碼、卷積交織、內(nèi)碼編碼和基帶成形等處理后，調(diào)制到70MHz或140MHz的中頻信號(hào)上。DVB-S外碼采用里德-所羅門碼(RS碼)，將碼長為188字節(jié)的TS流加上16個(gè)糾錯(cuò)字節(jié)變換成碼長為204字節(jié)的TS流，RS碼主要用于糾隨機(jī)誤碼。內(nèi)碼使用卷積碼，一般采用1/2、2/3、3/4、5/6、7/8等前向糾錯(cuò)率，數(shù)值越小糾錯(cuò)能力越強(qiáng)，但附加的糾錯(cuò)碼越多，因此在平常的使用中因平衡這兩者的關(guān)系，選擇一個(gè)合適的前向糾錯(cuò)率，卷積交積和卷積碼主要用于糾突發(fā)性誤碼。

（2）上變頻器。上變頻器的主要作用是將調(diào)制器送來的中頻信號(hào)變換到所需的上行頻率上，目前廣播電視采用C或Ku波段，C波段上行頻率在6GHz左右，而Ku波段則在14GHz左右。

（3）高功放。高功放的主要作用是將上變頻器送來的射頻信號(hào)放大到所需的電平后送往天線發(fā)射。送入高功放的電平往往是很小的，一般是dBm級(jí)的，而上行功率往往需要上百瓦，因此高功放必需具有很高的增益。目前高功放大致有三類：全固態(tài)、行波管及速調(diào)管高功放，這三類各有優(yōu)缺點(diǎn)，全固態(tài)高功放輸出功率低（200W左右），但頻帶寬無需預(yù)熱；行波管高功放輸出功率比全固態(tài)高功放要大，頻帶也較寬但需要預(yù)熱；速調(diào)管高功放輸出功率最大（一般可達(dá)幾千瓦），但工作頻帶較窄，工作在不同頻率時(shí)需要重新調(diào)整，且需要預(yù)熱。

指標(biāo)測量

地球站上行通道技術(shù)指標(biāo)測量主要使用掃頻儀和頻譜儀等測量儀器。頻譜儀的最高工作頻率必須大于我們需要測量的頻率，即我們的上行頻率。地球站上行通道技術(shù)指標(biāo)主要包括雜散、相位噪聲、帶寬、幅頻特性和三階互調(diào)等。測量時(shí)，上變頻器為正常上行時(shí)的工作頻率，高功放工作狀態(tài)維持不變，下面逐個(gè)介紹這些指標(biāo)的測量方法：

（1）雜散。雜散是指除載波以外離散頻率上的輻射，分為帶內(nèi)和內(nèi)外雜散，廣電總局要求帶內(nèi)雜散應(yīng)小于-55dBc，帶外雜散應(yīng)小于-65dBc。測量時(shí)如圖2連接設(shè)備，其中頻譜儀連接在高功放的測試端口。

測量時(shí)，DVB-S調(diào)制器設(shè)置為單載波狀態(tài)，發(fā)射單載波，調(diào)節(jié)頻譜儀的中心頻率為高功放的上行頻率，如果測量的是帶內(nèi)雜散，頻譜儀的掃描寬度span略大于正常上行時(shí)的帶寬，調(diào)整參考電平和垂直分辨率，使單載波顯示在中心位置。利用頻譜儀peak search功能或手動(dòng)把標(biāo)記marker移至單載波的峰值處，接著在帶寬內(nèi)找到最大的雜散分量，啟用頻譜儀的delta marker功能，將標(biāo)記marker移至最大雜散分量處，直接讀出雜散分量和載波峰值的電平差即為要測量的雜散值。如果要測量帶外雜散，一般設(shè)置頻譜儀的中心頻率為上行頻率，掃描寬度span為1GHz，在此范圍內(nèi)找到最大的帶外雜散分量并測量出雜散值即可。

（2）相位噪聲。相位噪聲是指在某一給定偏移頻率處的dBc/Hz值，其中dBc是以dB為單位的該頻率處功率與總功率的比值。廣播電視技術(shù)指標(biāo)一般測量1kHz和10kHz處相位噪聲，廣電總局要求1kHz相位噪聲應(yīng)小于等于-75dBc。測量時(shí)如圖2連接設(shè)備， DVB-S調(diào)制器發(fā)射單載波。下面介紹1kHz相位噪聲的測量過程，10kHz相位噪聲的測量方法與此相似。先調(diào)節(jié)頻譜儀的中心頻率為高功放輸出的上行頻率，再設(shè)置頻譜儀的掃描寬度span在5kHz左右，調(diào)整參考電平和垂直分辨率，使單載波顯示在中心位置。用peak search功能或手動(dòng)將屏幕上的標(biāo)記marker置于單載波的峰值上，接著啟用delta marker功能將標(biāo)記marker移到偏離單載波中心頻率1kHz的地方，如果頻譜儀有相位噪聲測量功能，啟用相位噪聲測量功能，直接讀出所測得的相位噪聲，如果沒有相位噪聲測量功能，那么先讀出偏離單載波中心頻率1kHz處的電平與載波峰值的電平差，再減去10lg(VBW)就是要測量的相位噪聲值，VBW為測量時(shí)的視頻帶寬。

（3）帶寬。帶寬用來衡量地球站上行載波實(shí)際占用的頻帶寬度，也可以判斷節(jié)目載波是否對(duì)鄰近節(jié)目產(chǎn)生干擾，在實(shí)際測量中一般測量3dB和30dB兩種帶寬。測量時(shí)如圖2連接設(shè)備，下面以測量3dB帶寬為例，30dB帶寬測量方法與此相似。測量時(shí)DVB-S調(diào)制器發(fā)射正常調(diào)制載波，頻譜儀的中心頻率設(shè)置為載波的中心頻率，掃描寬度span要大于載波的帶寬，調(diào)整參考電平和垂直分辨率，使載波顯示在中心位置。先將標(biāo)記marker置于中心頻率處，接著啟用delta marker功能，將標(biāo)記marker移至載波的上升沿比中心頻率電平低3dB處（如果讀數(shù)時(shí)電平差值變化較大可以使用頻譜儀的平均值功能），再一次按delta marker功能將標(biāo)記marker移至下降沿，使兩個(gè)標(biāo)記的電平差為零，這時(shí)讀取兩個(gè)標(biāo)記的頻率差即為所測得的帶寬。

（4）幅頻特性。幅頻特性即帶內(nèi)平坦度，是描繪輸入信號(hào)幅度固定，輸出信號(hào)的幅度隨頻率變化而變化的規(guī)律。廣電總局要求SCPC時(shí)小于等于0.5p-p，MCPC時(shí)要求小于等于1.0p-p。測量時(shí)如圖3連接設(shè)備：

測量開始時(shí)，掃頻儀產(chǎn)生一個(gè)中心頻率為中頻，掃頻范圍大于上行符號(hào)率1.2倍的掃頻信號(hào)，輸出電平應(yīng)與正常工作時(shí)的電平相同。調(diào)節(jié)頻譜儀的中心頻率為上行頻率，掃描寬度span略大于符號(hào)率1.2倍，為了提高測量的精度，Y軸分辨率設(shè)置為1dB/div左右為宜，調(diào)節(jié)Y軸參考電平，使掃描線顯示在屏幕中部，同時(shí)啟用頻譜儀最大保持功能。按Restart鍵，讓頻譜儀重新開始捕捉掃頻信號(hào)，等待一定時(shí)間，頻譜儀上顯示的曲線變得連續(xù)平滑后，用peak search功能或手動(dòng)將標(biāo)記marker移至以上行頻率為中心、1.2倍符號(hào)率范圍內(nèi)的最大值點(diǎn)，接著啟用delta marker功能，將標(biāo)記marker移至以上行頻率為中心、1.2倍符號(hào)率范圍內(nèi)的最小值點(diǎn)，從頻譜儀上讀取兩點(diǎn)電平差的絕對(duì)值即為所要測量的幅度特性值。

（5）三階互調(diào)。三階互調(diào)是指當(dāng)兩個(gè)信號(hào)在一個(gè)線性系統(tǒng)中，由于非線性因素存在使一個(gè)信號(hào)的二次諧波與另一個(gè)信號(hào)的基波產(chǎn)生差拍（混頻）后所產(chǎn)生的寄生信號(hào)。廣電總局要求在正常工作時(shí)三階互調(diào)應(yīng)小于-34dB，測量時(shí)如圖4連接設(shè)備：

測量時(shí)DVB-S調(diào)制器發(fā)射單載波，且輸出電平比正常工作時(shí)調(diào)低3dB，掃頻儀產(chǎn)生一個(gè)比中頻信號(hào)高5MHz的單載波信號(hào)，DVB-S調(diào)制器和掃頻儀產(chǎn)生的單載波在頻率混合器中混合，因此，測量時(shí)應(yīng)選用質(zhì)量較好的頻率混合器，不能因頻率混合器產(chǎn)生差拍而影響最終的測量精確性。調(diào)節(jié)頻譜儀的中心頻率在兩個(gè)載波的中間，掃描寬度span為20MHz左右，調(diào)整參考電平和垂直分辨率，使兩個(gè)載波顯示在中心位置，利用頻譜儀的delta marker功能調(diào)節(jié)掃頻儀輸出電平與調(diào)制器的輸出電平相同。根據(jù)三階互調(diào)的定義可知，三階互調(diào)產(chǎn)物在兩個(gè)載波左右5MHz處，將標(biāo)記marker移至其中一個(gè)載波的峰值處，接著啟用頻譜儀的delta marker功能，將標(biāo)記marker移至二個(gè)互調(diào)產(chǎn)物中較大的一個(gè)，直接讀出其數(shù)值即為所要測的三階互調(diào)值。

本文主要介紹本人多年來通過實(shí)踐總結(jié)的地球站上行通道技術(shù)指標(biāo)的測量方法，不同的上行設(shè)備和不同的測量儀器，在測量方法上可能有一些差別。由于本人技術(shù)水平有限，難免有不正之處，希望大家給予指正?！?/p>