C波段衛(wèi)星接收受5G干擾排查與應對處理

王明舉

內(nèi)蒙古自治區(qū)廣播電視傳輸發(fā)射中心海拉爾861臺 內(nèi)蒙古 呼倫貝爾市 021008

引 言

隨著5G技術(shù)的進一步發(fā)展，越來越多的城市已經(jīng)開始投資建設(shè)5G試點基站。當C波段衛(wèi)星的接收受到嚴重的同頻和鄰頻干擾，會給信息安全傳輸帶來極大的隱患。

1 故障排查

根據(jù)信號可能會隨時出現(xiàn)的一些故障情況，工作人員首先要進行排查的是監(jiān)看線路的故障原因。工作人員測試了一臺帶有專用天線的射頻接收器，該天線接收器正常，又測試了一臺專用光纖無線信號機發(fā)射的射頻分辨率，該天線接收器正常，排除了信號傳輸數(shù)據(jù)過程中的故障。

工作人員將兩個設(shè)備接入中星6A帶下行線的垂直天線信號頻譜，得到射頻天線的高清信號載波頻譜。當兩個設(shè)備相互連接進行高壓供電后，在頻譜儀中，可以從中星衛(wèi)視的高清載波上看到不時出現(xiàn)的一些干擾毛刺及隨機出現(xiàn)在中星衛(wèi)視載波和視頻轉(zhuǎn)發(fā)器的載波基底噪聲。由于射頻測試儀與系統(tǒng)所有外部設(shè)備的相互作用基本正常，可以直接判斷系統(tǒng)是否外部輸入導致被無線干擾的射頻信號。

當高頻掃寬器的Span值進一步加大后，發(fā)現(xiàn)在1550～1650MHz附近，對應的高頻轉(zhuǎn)發(fā)器的上下行載波頻率信號為3500～3600MHz，具有異常載波的干擾信號，當該種異常高峰載波干擾信號在高頻轉(zhuǎn)發(fā)器的某個頻譜信號帶寬內(nèi)時，有一個頻率比較突出的異常高峰信號和波浪信號出現(xiàn)。在進行本次測試的整個過程中，可以明顯發(fā)現(xiàn)，當5G基站開啟后，即使整個基站內(nèi)完全沒有5G業(yè)務數(shù)據(jù)傳輸時，在輻射頻譜上也會馬上出現(xiàn)輕微的基站干擾和輻射強度上的提升。此時，位于C波段的衛(wèi)星發(fā)射信號上的干擾可能會隨之不斷加強。由此可以預見，在未來5G技術(shù)廣泛應用后，無線基站間的信號發(fā)射干擾會以較強的干擾方式繼續(xù)存在。

2 5G信號干擾衛(wèi)星C波段信號故障解決措施

2.1 窄帶高頻頭的測試分析

2.1.1 高頻頭原理及組成

高頻衛(wèi)星信號接口在高頻衛(wèi)星前端內(nèi)部主要分為高速低噪音高頻放大器和下變頻器兩個部分，實現(xiàn)了對微弱高頻衛(wèi)星發(fā)射信號同時進行高速低噪音高頻放大和進行下變頻兩大主要功能，放大了高頻輸入衛(wèi)星信號并將其轉(zhuǎn)換頻率為950～2150MHz的中頻衛(wèi)星信號。高頻接觸式探頭對于高頻電磁波的相互干擾作用比較敏感，需將其內(nèi)部覆蓋一層類似金屬制表面殼體層有效屏蔽高頻電磁波。從部件結(jié)構(gòu)上來說，高頻接觸式探頭主要由功率混頻器、中頻功放、本振、電源管和穩(wěn)壓等多個部件綜合組成。衛(wèi)星發(fā)射信號經(jīng)過高頻饋源、耦合接收設(shè)備、高頻頭接口等各個環(huán)節(jié)一并進行高頻處理后，形成中頻衛(wèi)星信號，并由一條相應的同軸線向衛(wèi)星接收機前端發(fā)出信號。

2.1.2 高頻頭特性分析

高頻頭屬于一種有源射頻設(shè)備。高頻頭的綜合利用及其抗干擾的性能，僅僅只是從生產(chǎn)廠商為其提供的有源設(shè)備及其出廠后的一些性能指標中加以粗略地進行估計得出其本身具有的外部和內(nèi)部抗干擾性的功能。作為窄帶高頻頭接收器的天線在頻率范圍3700～4200MHz的射頻帶外信號上都應該能夠直接得到比較好地衰減通過。對于帶外頻率范圍低于3600MHz的固定信號頻率，衰減后的最大值可以達到45dB左右。當帶外頻率范圍低于3500MHz時，衰減后的值能達到57dB左右。

2.2 窄帶濾波器的測試分析

實驗中主要使用的儀器是不同品牌、不同型號的小型微波窄帶頻率濾波器，主要功能是有效地快速屏蔽位于C波段中低頻帶外干擾信號，具有低插損、低群延遲（其中一些信號典型的數(shù)值大約≤8ns）等強大優(yōu)勢，確保工作中長時間使用3700～4200MHz頻率范圍。該系列產(chǎn)品的帶通濾波器被廣泛設(shè)計為集成式并安裝在衛(wèi)星天線的饋源與高頻頭接口端，有效地抑制5G基站信號發(fā)射導致的強波和帶外微波干擾。從目前正式投入商業(yè)應用和已經(jīng)制定計劃的5G信號工作頻率范圍分配情況分析來看，工作頻率（3400～3600MHz）剛好位于C波段衛(wèi)星信號接收到的擴展信號頻段。目前在衛(wèi)星廣播電視應用領(lǐng)域中，絕大多數(shù)高頻頭c波段范圍寬度剛好是3400～4200MHz。使用該系列濾波器能夠使紅外射頻調(diào)制信號在管外輸出或調(diào)制轉(zhuǎn)換輸入至高頻頭接口時，對管外輸出的射頻信號源進行紅外變頻前，起到抑制管內(nèi)帶外5G功率信號的混頻功能，防止由于抑制帶內(nèi)強功率信號變頻產(chǎn)生的混頻諧波干擾。

2.3 窄帶高頻頭+窄帶濾波器的結(jié)合

隨著5G的正式商業(yè)化使用和未來更多窄帶網(wǎng)絡(luò)無線基站的投入建設(shè)，之前采用的窄帶高頻頭接收天線的抗干擾保護措施，存在一部分天線無法正常接收窄帶信號，直接遭受高頻干擾的復雜問題。嘗試使用一臺寬帶高頻頭接收機對中頻引入信號的本振頻譜干擾進行了一次展開性的干擾監(jiān)測（在C波段下的寬帶高頻頭接收機的本振頻率范圍一般是3400～4200MHz，本振頻率一般是5150MHz），干擾信號一般存在于一個M=1600MHz的本振位置（即變頻前頻率為3550MHz），這里一般存在著較強的中頻引入引出導頻干擾信號，強度最好可以直接控制在50dBm。電信運營商在2018年前后實施兩次試驗，導頻階段的5G較強信號頻率干擾在中頻較強信號的高頻功率頻譜范圍中的值從M1（1550MHz）至M2（1650MHz），對應兩次變頻前的低速上、下行信號頻率峰值范圍大約為（3500～3600MHz），存著一個帶寬為100MHz的較強導頻信號，且在兩次變頻后的1600MHz（分別對應于兩次變頻前的高頻率3550MHz）處分別出現(xiàn)了兩次導頻，峰值大約是45dBm左右。比較前后兩次5G信號中頻頻譜的導頻，發(fā)現(xiàn)導頻較強信號的高功率和低功率相對比較于實施試驗期間大幅增強，強度在5dBm以上。整體來說導頻較強信號的高功率和低功率導頻幅度相對比實施試驗階段大幅提高。

結(jié)束語

隨著5G技術(shù)的發(fā)展，會建設(shè)越來越多的5G基站。衛(wèi)星接收天線應及時做好防范應對5G信號的干擾，做好對各種方法的可行性探討和驗證。除了使用窄帶高頻頭，還可以通過和運營商協(xié)商，讓5G站點盡量遠離接收天線，實在不能遠離的，要避免在天線主瓣方向放置5G站點，在天線周邊建設(shè)金屬屏蔽網(wǎng)也是一個可備選的選擇。