摘要：本文阐述了广播电视节目卫星传输系统和卫星接收系统的组成，分析了卫星传输的主要干扰因素以及广播电视节目卫星传输的特点，探讨了卫星地面接收站为保障卫星节目安全播出应采取的措施。
关键词：卫星传输安全播出广播电视节目
1引言
卫星传输是广播电视节目传输中最高效的一种方式。一颗广播电视卫星的信号能覆盖我国全境，卫星地球站之间即使相距万里，也能进行节目传送。即使在一些偏远或交通不便的地区也能接收广播电视卫星节目，卫星传输能突破地形和空间的限制，甚至成为这些地区与外界进行信息交流的唯一有效途径，因此具有重要的政治意义和经济价值。但是，广播电视卫星节目在传输中受到强烈干扰时，地面接收站的卫星节目就会出现画面马赛克甚至中断，严重影响卫星节目的播出安全。
2卫星传输系统的组成
通常，卫星传输系统可分为4个主要部分：卫星、卫星地球站(包括地面上行站和地面接收站）、监控分系统、追踪遥测分系统。其中，卫星与卫星地球站用于信号传输；追踪遥测分系统、监控分系统用于卫星的监控，保障卫星的正常运转。在广播电视卫星传输系统中，地面上行站负责将广播电视节目音视频信号进行处理和调制，变频为上行微波频率，通过天线发送给卫星；卫星接收到上行微波信号后，通过卫星转发器再把上行微波信号变频和放大，变成下行微波频率信号发送给地面接收站；地面接收站收到下行微波信号后，再通过变频、解调和处理，恢复原来的广播电视音视频节目信号。
3卫星接收系统的组成
卫星接收系统主要由卫星接收天线、馈源、接收高频头、卫星接收机等几部分组成。广播电视卫星接收系统的工作流程是：卫星接收机搜索用于广播电视信号传输的卫星转发器；把卫星天线接收到的下行微波信号处理后，变频成中频信号；中频信号经过QPSK解调后，输出数字码流；数字码流经过信道解码、电路解码、纠错等处理，分离出音视频码流和数据码流，经处理恢复成数字音视频信号；数字音视频信号分别经过视频编码器和音频数字与模拟变换器输出模拟音视频信号；模拟音视频信号进入广播电视播出中心或者发射中心，经调度后使用。
4卫星的主要干扰因素
卫星传输是一种开放的、远程的、无线的传输模式，因此，卫星和卫星地球站的传输环境、工作状态都会影响卫星传输的效果。其中最常见的几种干扰因素如下。（1）日凌对卫星传输的影响。每年春分和秋分时，广播电视卫星都会发生日凌中断。日凌是指当卫星的运行轨道与地球、太阳在一条直线上时，如果卫星运行到地球与太阳之间，则地面上行站或者地面接收站天线在对准卫星的同时也会对准太阳，强烈的太阳辐射会使地面接收站的接收信号暂时中断，这种中断就叫日凌中断。这种中断每年会发生两次，每次持续十几天。日凌会影响广播电视卫星节目的接收，造成卫星节目画面马赛克、花屏甚至中断，使收听收看质量下降。（2）电磁波对卫星传输的影响。卫星是广播电视节目单向传输链中必需的中继站，卫星信号在开路的传播空间难免会受到空间电磁波的干扰。其中有技术方面的原因，也有遭遇卫星通信频率被占用或者被恶意攻击的原因。比如，因为无线电频谱规划中5G通信信号频段与广播电视C波段卫星通信频段重合，曾发生过5G基站开机，但未改造的地面广播电视C波段卫星接收系统无法接收到卫星节目的事故。（3）雨雪对卫星传输的影响。雨雪造成的卫星通信质量下降叫雨雪衰耗。当卫星通信电磁波信号经过大气对流层，遇到雨、雪、云、雾时，能量会被吸收和散射，造成其能量的衰耗。衰耗因卫星传输信号频率的不同，所穿越雨雪的强弱和路程不同，大小也不同。（4）卫星天线对卫星传输的影响。卫星地球站是卫星传输的起点和终点，地面地球站卫星天线的状态容易受到周围环境的影响。比如：雷电和雨水会造成卫星高频头烧毁；强风会造成地面卫星天线结构或方位角发生变化；遭遇沙暴或暴雪后，天线反射面上堆积的尘土和积雪会使馈源和反射表面发生变化，如增加对电波的散射和降低天线增益等。这些都会影响广播电视节目的正常传输。其他对卫星传输造成干扰的因素还有：太阳活动的干扰、电离层的干扰、卫星网络的干扰等。
5广播电视卫星节目的备份
突发的卫星传输干扰会使广播电视卫星接收出现异常，卫星地面接收站为保证广播电视节目的正常播出，最快的解决办法就是改用备用卫星天馈系统的节目源继续播出，也就是转星。实际上，央视和省级广播电视台的上星节目因不同业务的需要，会同时使用几颗卫星一起传输同一个频道（频率）的节目，比如：央视综合频道为实现在国内全覆盖，通过中星6B、中星6A卫星向国内各级广播电视台传送高清节目；为实现卫星直播，使用中星9号卫星向全国“户户通”用户传送同一节目；为实现节目的海外覆盖，使用亚太5C卫星向周边国家用户传送同一节目。这些卫星使用的无线电频率不同，比如，中星6B、中星6A使用C波段；中星9、亚太5C使用Ku波段。同时，各个卫星所在的空间位置和运行参数也不相同。因此，同一干扰源对它们的影响程度也不同，这些就为卫星节目信源的备份提供了条件。卫星节目信源的备份是针对广播电视卫星传输异常处理所做的事前准备，需要准备一套以上的卫星天馈接收系统，才能实现应急转星，保证节目高质量、不间断播出。在进行转星操作时要注意，因为不同卫星距离地面的高度不同，所在空间的位置不同，因此，从卫星到地面上行站、地面接收站的传输路径和路程也不同。在转星操作时会发现，不同卫星转播的同一节目在播出时会出现时间不同步。比如，《中国之声》的卫星有中星6B和中星9，根据日凌时间表发现，每次日凌到来时，两个卫星的日凌中断时间相隔1个多小时。为保证播出，可以提前设定好主、备卫星转星的信号切换时间，保证节目播出不中断，但为了保证播出质量，就要对转星后节目中的画面重复或者跳帧进行过渡处理。在有条件的广播电视台，为保证卫星节目的播出安全，也会采用主、备两副卫星天线对同一卫星信号进行备份。
6主、备卫星的选择
不间断、高质量是广播电视播出的基本要求，所以常用卫星接收系统必须具有较高的可靠性和安全性。与C波段卫星信号相比，Ku波段具有信道资源充分、不受地面微波信号干扰、收发天线口径相对较小、覆盖广以及便于实现波束赋形等优点。但是，Ku波段卫星的传输更易受环境干扰，比如：上下行信号雨雪衰耗远大于C波段；在日凌时段，比C波段卫星受到的干扰程度更严重；穿越电离层时比C波段卫星受到的影响更大，因此，Ku波段卫星一般作为备选卫星信源使用。因此，广播电视播出中心和发射中心在接收中央广播电视总台的广播电视卫星节目时，主卫星使用C波段的中星6B或中星6A，备用卫星使用Ku波段的中星9或者亚太5C；中央广播电视总台的广播节目主卫星使用C波段中星6B，备用卫星使用Ku波段的中星9或者亚太6。
7卫星节目信源的切换方式
卫星地面接收站进行转星操作，一般可以使用以下两种方式实现。
7.1切换主、备卫星天馈系统。通过快速替换卫星接收机射频输入口的馈线，完成主、备卫星天馈系统的切换，操作上又可以分成手动方式和机选方式两种。（1）手动方式。即技术人员人工拆除与卫星接收机相连的主卫星天线馈线，换上备用卫星天线馈线，完成卫星天线馈线的主、备切换。使用这种拆换方式前，必须先关闭与其相连的卫星接收机电源，防止操作时馈线接头短路烧坏LNB或者接收机，所以切换时卫星信号会暂时中断。（2）机选方式。即在接收高频头和卫星接收机之间加装同轴转换开关，使用同轴转换开关完成卫星接收天馈TerrestrialDigitalTelevision信息安全InformationSecurity66.www.rti.cn系统的切换。这种同轴转换开关的种类比较多，控制方式也很多。根据控制方式可以分为以下两类。一是卫星接收机控制：在支持相应控制信号功能的卫星接收机里，通过菜单设置选项，管理同轴切换开关输入输出接口的连接。这类设备控制信号的种类比较多，如有使用13/18V电压信号控制切换的二切一开关,有使用0/22kHz频率信号控制切换的二切一开关，还有使用软件DiSEqC（DigitalStlitleEquipmentControl）协议管理4个或8个信号输入端口切换的四切一开关和八切一开关。特别要注意的是，使用时，除了选择的卫星接收机与同轴选择开关的控制方式要匹配，还需要正确设置选项才可正常使用，尤其是DiSEqC的协议有多个版本，要求设置端口的顺序要与连接的高频头一致，本振参数必须设置正确，如若不当可能无法使用。二是外部电源控制：这种方式是用开关或者计算机控制外部供电的方法，实现射频同轴开关两个输入端中的一个与输出端连通，实现卫星天线的主、备切换。使用切换主、备卫星天馈系统的方式转星，成本低、操作简便，但不能直接掌握主、备卫星天馈系统输出的实时情况。
7.2切换主、备卫星接收系统的音视频信号。在卫星地面接收站，同时安排使用主、备两组卫星接收天馈系统，两组卫星接收天馈系统分别输出同一节目的音视频信号，分为主、备节目信号，接入一台音视频切换设备，使用时按设置阈值自动切换或手动切换，经过选择后的节目信号进入音视频播出系统，供调度使用。使用切换主、备卫星天馈系统输出音视频信号的方式转星，能方便主、备卫星节目的监管和故障判断，主、备卫星节目的质量和状态可实时查看，节目源的选择切换更灵活，卫星节目的播出安全更容易保证。
8地面接收系统的配置
在卫星地面接收系统的配置中还有两个重要但又常被忽略的问题。
8.1卫星接收机卫星信号的分配方式。卫星接收系统接收多个节目时，会使用多台卫星接收机，这些卫星接收机获得卫星接收系统的射频输入信号一般有3种方式：接收机串联、采用无源分配器和采用有源分配放大器。常见的卫星接收机都有一个输入信号的无源环路射频输出接口（简称“环出”），所以这3种方式中，接收机串联使用是最经济的使用方式。但串联时，如果其中任何一台接收机出现前级故障或电源故障，都将会导致其后的接收机没有输入信号，是3种方式中可靠性最低的一种。采用无源分配器为多台卫星接收机提供输入信号，是3种方式中性价比最高的一种，也是目前最常用的一种。但无源分配器在保持信号载噪比的同时，每多一路输出会损失一定的信号电平，当无源衰减造成接收信号的噪声低于接收机的底噪声时，会影响输出节目的信号质量。采用专业的有源分配可以解决电平余量低、接收机较多的情况。但有源分配会引入一定的噪声，降低了信号的载噪比。如果综合小于1dB的插损指标，将会是一种较好的折中方法。
8.2低噪声放大器供电方式的选择。低噪声放大器的失效会导致其整个接收系统的信号中断。除选择比较耐用的低噪放之外，可靠的低噪放供电应该是降低低噪声放大器失效率的一种有效方式。目前，流行的低噪放供电方式有利用接收机直接供电和利用LNB电源插入器供电两种。一般来说，市场上卫星接收机的品质差别较大，LNB电源插入器的可靠性比普通卫星接收机的LNB供电电源的可靠性高很多，对于卫星广播电视收转站，采用专业的LNB电源插入器是以小投资获取系统安全性较大提升的一个有效手段。
9结语
广播电视卫星传输系统遭遇的日凌干扰、电磁环境干扰、雨雪干扰等，在当前技术条件下都已有了相应的应对策略。但有效减少甚至是避免因为卫星信号干扰产生的卫星节目错播、劣播和中断，关键还需要卫星播出人员的准确判断和正确处理，这是对卫星播出人员的重大考验，需要广大卫星播出人员具有更高的政治意识、责任意识、忧患意识和更高的综合素质。
参考文献：
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作者:杨光焰 单位:吐鲁番人民广播电台
