影响卫星上行地球站选址的因素

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摘要：目前卫星广播电视以其覆盖范围广、容易接收、受到地理因素影响小等优点，在广播电视传输中占有的比重越来越大。负责卫星节目上行的卫星地球站的设计环节越来越受到重视。在设计一个新的卫星上行地球站时，首先要确定卫星上行地球站的站址。站址选择要综合考虑地理因素、地面电磁环境、气象条件、安全因素等。这些因素会对上行信号的传输质量有较大影响。

关键词：卫星通信；地球站；选址

1地理因素

卫星上行地球站采用直径较大的上行天线，天线的质量大。为了满足天线安装要求，需要将天线预埋件埋置在经过设计的足够大的水泥基座中，否则容易造成严重后果。设计地球站初期，需要对地质进行勘探，考察地质条件能否满足设计需要。同时，查询下地球站待选区域的地震历史、是否处在滑坡、下沉的区域，以便采取相应的措施。

1.1地面站位置

卫星上行地球站的站址要选择在地势开阔，水平障碍物在水平3°及其以下，保障卫星天线发射角度对卫星的可视性，同时还要考虑到将来的扩容需求。卫星地球站不仅有上行的大口面直径的天线，同时为了检测发射效果还要安装多种小口面直径的接收天线，这时要考虑各个天线之间的射频干扰，每个天线间距要大于允许的最小间距，若有必要，天线与天线之间可以设立遮挡。

1.2天际线仰角

天际线指卫星地球站朝四周远望看到地球表面和天空的交界线。地球站的辐射中心点和天际线上任意点连线平面的夹角就称为地球站在该方向上的天际线仰角。图1是天际线仰角示意图。研究发现，地球站的天际线仰角越高，越有效的避免电波之间的干扰。但是同时，地球站的天际线仰角高，地球站更加容易接收到外界噪声，使得地球站的品质因数（G/T）降低。因此地球站的天际线仰角一般情况下，选择在3°以下。

1.3交通和供应

卫星上行地球站站址选择时要考虑交通、水源情况以及电力保障情况。地球站发射的节目一般是电视台制作完成传输的，要充分考虑节目传输的成本及传输可靠性，尽可能减少信号传输成本保障信号传输质量。

2地面电磁环境

目前，地面电磁环境越来越复杂，为了保障卫星上行地球站的上行质量以及接收效果，必须对上、下行各个频段的电磁干扰进行测量。卫星地球站的电磁干扰测试，确定外部的干扰指是否在允许干扰值以下。

2.1电磁干扰的种类

（1）地面数字微波系统的干扰。地面数字微波传输使用的是10GHz左右的频段，低端频段与卫星地球站使用的C波段（6GHz-4GHz）有重合的频段，高频段与Ku波段的卫星接收有重合频段，为了保障传输质量，必须相互协调，减少干扰。卫星上行地球站在设计时要充分的考虑这个问题，尤其当节目源传输链路系统采用的是SDH数字微波传输系统时。（2）雷达干扰。雷达发射的雷达波对卫星通信的影响不同，没有规律可言，必须进行时时测量。雷达波对卫星上行地面站的干扰主要表现在接收信号上，当卫星地球站的接收天线同时接收到正常的传输信号以及雷达波时，由于相互间的干扰，接收图像信号会出现马赛克和甚至黑屏，声音出线卡顿现象。（3）飞机的影响。由于卫星上行地球站的上行天线口面积比较大，其发射波束宽度较小，当飞机飞过时，飞机会阻挡部分的电磁波，对上行信号产生一定的影响，当飞机的飞行高度超过1500m时，可以忽略。所以，卫星地球站选址时应避开机场附近区域。（4）其他电子干扰。包括高压电线的干扰，工业电子设备干扰等。

2.2干扰测试系统以及相关标准

电磁环境测试系统一般是由接收天线、低噪声放大、频谱仪和接收机组成，原理如图2所示。卫星上行地球站建站之前必须依据相关标准，对选址的周边电磁环境进行严格的测量，测量对于地球站的选址以及安全运行非常重要。根据国标“GB13615-92《地球站电磁环境保护要求》”和“地球站电磁环境测试的基本要求”确定上行地球站电磁环境允许的干扰电平值。这个标准的具体内容如下：（1）环境电场强度：在卫星上行地球站周围，要求中波和电视1~5CH的电场强度不大于125dB（uv/m），短波的电场强度不大于105dB（uv/m）。（2）工科医设备的辐射：测试1~18GHz频段工科医设备的辐射干扰，应该比正常接收信号电平低30dB。（3）雷达：由于雷达系统的瞬时功率极大，因此要求它的干扰信号落入地球站接收机输入端的峰值电平比正常信号接收电平低30dB。（4）地球站的干扰电平：根据卫星网络系统的设计可以确定接收机的Eb/N0和C/N，从而确定地球站接收机输入端的载波干扰比。C/Im=C/N+10（dBw）（其中C：载波功率（dBw）；Im：地面载波的干扰功率（dBw）；N：系统的总噪声（dBw））C=EIRP-Le+Gr+30（dB）

3气象条件

天气情况对卫星上、下行信号传输影响都很大。大风、降雨、降雪等恶劣的天气情况都会造成地球站信号的衰落，从而造成上、下行信号误码率的提升，严重时，造成卫星传输信号的中断。卫星上行地球站的上行天线较大，上行主波束宽度非常小。统计结果表明，当天线受到大风影响，天线的上行主波束偏移超过波束宽度的1/10时，会影响信号的传输质量。因此在设计卫星上行地球站时，要向当地的气象局查阅当地详细的历史数据，采用耐风性能优良的天线，并采取一定的等抗风措施。雨滴会造成上、下行系统噪声温度的增加，引起整体噪声的增加。降雨的吸收、散射损耗会造成上行以及下行信号载波功率降低，所以设计地球站时要留有足够的功率余量。其他的环境情况，我们考虑沙尘、腐蚀性气体和盐雾对于卫星上行地球站的影响。

4安全因素

卫星通信本质上来说是一种微波中继的工作方式，卫星是信号的中继站，卫星上行地球站的安全因素主要考虑下面2个方面。首先，卫星通信要考虑电磁辐射对于人体的影响。卫星上行地球站的电磁辐射密度对的人体影响，国际上没有统一标准。但是，我们通常认为微波辐射密度W大于10是危险的，而当W小于1是安全的，当W介于两个值之间时是非安全区域，在非安全区域工作的时间是有明确的限制的。地球站的辐射值应该满足《电磁辐射防护规定》GB8702和《环境电磁波卫生标准》GB9175的要求。其次，需要考虑的是卫星上行地球站需要远离各种易燃易爆品及危险化学品等，如果要存放这些物品，要做到专人负责，随用随取，并存放在远离公共区域的地点。

5结束语

设计一个卫星上行地球站，要综合考虑各种问题，文章分析了影响地球站选址的因素，希望能够为地球站的选址提供一些帮助。

作者:贾卫 单位:国家新闻出版广电总局呼和浩特地球站