卫星地球站上行通道技术指标测量

朱建峰

在各种广播电视传输手段中，卫星传输具有传输距离远、覆盖面广、投资少、受环境影响小等诸多优点，因此卫星传输越来越受到各级广播电视台站的重视，现在全国所有省级电视台及部分地级市电视台都采用卫星方式来传输、覆盖自己的节目。地球站上行系统对广播电视的传输质量起着十分重要的作用，因此，我们有必要定时对地球站上行通道进行技术指标的测量，以保证节目的传输质量。本文主要介绍地球站上行通道技术指标的测量方法，在介绍测量方法前，先介绍一下地球站上行通道的组成。

地球站上行通道的组成

地球站上行通道的框图如图1所示。其中：

（1）DVB-S调制器。DVB-S调制器的主要作用是将编码器或复用器送来的ASI码流经接口适配、能量扩散、外码编码、卷积交织、内码编码和基带成形等处理后，调制到70MHz或140MHz的中频信号上。DVB-S外码采用里德-所罗门码(RS码)，将码长为188字节的TS流加上16个纠错字节变换成码长为204字节的TS流，RS码主要用于纠随机误码。内码使用卷积码，一般采用1/2、2/3、3/4、5/6、7/8等前向纠错率，数值越小纠错能力越强，但附加的纠错码越多，因此在平常的使用中因平衡这两者的关系，选择一个合适的前向纠错率，卷积交积和卷积码主要用于纠突发性误码。

（2）上变频器。上变频器的主要作用是将调制器送来的中频信号变换到所需的上行频率上，目前广播电视采用C或Ku波段，C波段上行频率在6GHz左右，而Ku波段则在14GHz左右。

（3）高功放。高功放的主要作用是将上变频器送来的射频信号放大到所需的电平后送往天线发射。送入高功放的电平往往是很小的，一般是dBm级的，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类：全固态、行波管及速调管高功放，这三类各有优缺点，全固态高功放输出功率低（200W左右），但频带宽无需预热；行波管高功放输出功率比全固态高功放要大，频带也较宽但需要预热；速调管高功放输出功率最大（一般可达几千瓦），但工作频带较窄，工作在不同频率时需要重新调整，且需要预热。

指标测量

地球站上行通道技术指标测量主要使用扫频仪和频谱仪等测量仪器。频谱仪的最高工作频率必须大于我们需要测量的频率，即我们的上行频率。地球站上行通道技术指标主要包括杂散、相位噪声、带宽、幅频特性和三阶互调等。测量时，上变频器为正常上行时的工作频率，高功放工作状态维持不变，下面逐个介绍这些指标的测量方法：

（1）杂散。杂散是指除载波以外离散频率上的辐射，分为带内和内外杂散，广电总局要求带内杂散应小于-55dBc，带外杂散应小于-65dBc。测量时如图2连接设备，其中频谱仪连接在高功放的测试端口。

测量时，DVB-S调制器设置为单载波状态，发射单载波，调节频谱仪的中心频率为高功放的上行频率，如果测量的是带内杂散，频谱仪的扫描宽度span略大于正常上行时的带宽，调整参考电平和垂直分辨率，使单载波显示在中心位置。利用频谱仪peak search功能或手动把标记marker移至单载波的峰值处，接着在带宽内找到最大的杂散分量，启用频谱仪的delta marker功能，将标记marker移至最大杂散分量处，直接读出杂散分量和载波峰值的电平差即为要测量的杂散值。如果要测量带外杂散，一般设置频谱仪的中心频率为上行频率，扫描宽度span为1GHz，在此范围内找到最大的带外杂散分量并测量出杂散值即可。

（2）相位噪声。相位噪声是指在某一给定偏移频率处的dBc/Hz值，其中dBc是以dB为单位的该频率处功率与总功率的比值。广播电视技术指标一般测量1kHz和10kHz处相位噪声，广电总局要求1kHz相位噪声应小于等于-75dBc。测量时如图2连接设备， DVB-S调制器发射单载波。下面介绍1kHz相位噪声的测量过程，10kHz相位噪声的测量方法与此相似。先调节频谱仪的中心频率为高功放输出的上行频率，再设置频谱仪的扫描宽度span在5kHz左右，调整参考电平和垂直分辨率，使单载波显示在中心位置。用peak search功能或手动将屏幕上的标记marker置于单载波的峰值上，接着启用delta marker功能将标记marker移到偏离单载波中心频率1kHz的地方，如果频谱仪有相位噪声测量功能，启用相位噪声测量功能，直接读出所测得的相位噪声，如果没有相位噪声测量功能，那么先读出偏离单载波中心频率1kHz处的电平与载波峰值的电平差，再减去10lg(VBW)就是要测量的相位噪声值，VBW为测量时的视频带宽。

（3）带宽。带宽用来衡量地球站上行载波实际占用的频带宽度，也可以判断节目载波是否对邻近节目产生干扰，在实际测量中一般测量3dB和30dB两种带宽。测量时如图2连接设备，下面以测量3dB带宽为例，30dB带宽测量方法与此相似。测量时DVB-S调制器发射正常调制载波，频谱仪的中心频率设置为载波的中心频率，扫描宽度span要大于载波的带宽，调整参考电平和垂直分辨率，使载波显示在中心位置。先将标记marker置于中心频率处，接着启用delta marker功能，将标记marker移至载波的上升沿比中心频率电平低3dB处（如果读数时电平差值变化较大可以使用频谱仪的平均值功能），再一次按delta marker功能将标记marker移至下降沿，使两个标记的电平差为零，这时读取两个标记的频率差即为所测得的带宽。

（4）幅频特性。幅频特性即带内平坦度，是描绘输入信号幅度固定，输出信号的幅度随频率变化而变化的规律。广电总局要求SCPC时小于等于0.5p-p，MCPC时要求小于等于1.0p-p。测量时如图3连接设备：

测量开始时，扫频仪产生一个中心频率为中频，扫频范围大于上行符号率1.2倍的扫频信号，输出电平应与正常工作时的电平相同。调节频谱仪的中心频率为上行频率，扫描宽度span略大于符号率1.2倍，为了提高测量的精度，Y轴分辨率设置为1dB/div左右为宜，调节Y轴参考电平，使扫描线显示在屏幕中部，同时启用频谱仪最大保持功能。按Restart键，让频谱仪重新开始捕捉扫频信号，等待一定时间，频谱仪上显示的曲线变得连续平滑后，用peak search功能或手动将标记marker移至以上行频率为中心、1.2倍符号率范围内的最大值点，接着启用delta marker功能，将标记marker移至以上行频率为中心、1.2倍符号率范围内的最小值点，从频谱仪上读取两点电平差的绝对值即为所要测量的幅度特性值。

（5）三阶互调。三阶互调是指当两个信号在一个线性系统中，由于非线性因素存在使一个信号的二次谐波与另一个信号的基波产生差拍（混频）后所产生的寄生信号。广电总局要求在正常工作时三阶互调应小于-34dB，测量时如图4连接设备：

测量时DVB-S调制器发射单载波，且输出电平比正常工作时调低3dB，扫频仪产生一个比中频信号高5MHz的单载波信号，DVB-S调制器和扫频仪产生的单载波在频率混合器中混合，因此，测量时应选用质量较好的频率混合器，不能因频率混合器产生差拍而影响最终的测量精确性。调节频谱仪的中心频率在两个载波的中间，扫描宽度span为20MHz左右，调整参考电平和垂直分辨率，使两个载波显示在中心位置，利用频谱仪的delta marker功能调节扫频仪输出电平与调制器的输出电平相同。根据三阶互调的定义可知，三阶互调产物在两个载波左右5MHz处，将标记marker移至其中一个载波的峰值处，接着启用频谱仪的delta marker功能，将标记marker移至二个互调产物中较大的一个，直接读出其数值即为所要测的三阶互调值。

本文主要介绍本人多年来通过实践总结的地球站上行通道技术指标的测量方法，不同的上行设备和不同的测量仪器，在测量方法上可能有一些差别。由于本人技术水平有限，难免有不正之处，希望大家给予指正。■