卫星广播电视信号传输过程中的干扰因素与对策研究

孙美芝

【摘要】在步入二十一世纪之后，各个行业领域都在广泛应用卫星技术。利用卫星技术进行信号传输具有覆盖范围广、速度快与性能好等特点，目前也成为了广播电视行业中的主要传播方式之一。然而，在卫星传播过程中也会出现各种各样的干扰因素，导致广播电视信号传输质量并不理想。同时，广播电视也是人们日常生活中必不可少的组成部分，而当广播电视信号受到干扰时，只有提前发现问题并通过进一步分析找到解决方案，才能够有效提高广播电视信号传输质量。对此本文将介绍广播电视信号的主要传输方式，结合最为常见的信号干扰因素进行分析，并提出科学合理的防范对策。

【关键词】卫星广播电视信号;接收设备;软件抗干扰技术;广播电视行业

中图分类号：TN929                           文献标识码：A                           DOI：10.12246/j.issn.1673-0348.2022.11.003

衛星广播电视具有调试简单、造价低、信号清晰且传播速度高等优点。其具体内容包含着社会政治、经济与文化等多方面重要领域，是各个国家政治宣传与维持发展局势稳定的重要设施。而广播电视台要想保证节目顺利播出，提高节目播出质量，就必须要保持全程信号的稳定性，尽可能地减少信号在传输途中所受到的干扰。然而，由于卫星广播本身就具有较为明显的开放性特点，所以信号在传输过程中经常会受外界各种因素干扰，从而影响着电视节目的播出质量。而只有采取科学合理的措施有效改善这一现象，才能够全面提高电视节目的播出质量，为广播电视行业的创新稳定发展奠定良好基础。

1. 卫星广播信号的基本传输流程与主要方式

常见的卫星广播电视信号传输主要是由上行发射系统、地面接收系统与星载转发器三大系统部分组成。其中，上行发射系统主要作用就是对节目源信号进行调整和放大，经过处理之后将其发射到卫星上，再由星载转发器将信号传输到地面上，地面接收系统会将信号进行解调和放大处理，这样一来人们就可以在显示器上观看到转发的电视节目。我国当前卫星广播信号频率干扰情况分析如表1所示。

1.1 上行发射系统

广播电视信号首先会通过视频处理电路和伴音处理电路两条路径来进行混合处理，生成最原始的基带信号，随后再被调制成中频载波波段信号，经过放大处理之后利用天线发射到卫星上。

1.2 地面接收系统

此系统是用户用来直接接收信号的装置，一般都是由天线、高频头和卫星接收器三部分组成。这些组成部分拥有独立的功能，三者之间可以形成一个接收整体。其中，天线可以用来直接接收卫星广播信号，在与高频头相连接之后对卫星信号进行放大处理，并结合卫星接收机的设备需求将信号转化为第一中频信号，最后由卫星接收机对接收到的信号进行调节。

1.3 星载转发器

此设备可以理解为卫星广播信号传输的中转站，当接收到上行发射系统所发出的中频谐波之后，就会将其进行及时转发，形成大面积的覆盖。星载转发器通常都会拥有多种转发系统，可以转发不同频段的广播信号，像C、Ku等波段信号。

2. 卫星广播信号在传输过程中的常见干扰因素

在卫星广播信号经历上行发射、卫星转发以及下行传输流程中，每个流程都会面临诸多不确定因素，这些外在影响因素都会影响卫星广播信号的最终传输质量和稳定性。从卫星广播电视信号传输期间的干扰因素来看，基本是来自于两个方面：一是自然环境影响因素;二是技术设备不完善导致的干扰因素。

2.1 外界自然干扰因素

首先是雨雪天气。由雨雪天气所造成的广播电视信号干扰主要就是人们常说的雨衰和雪衰。雨衰指的是电磁波在传输到雨水中之后引起的信号衰弱，具体包括雨滴所引起的吸收衰弱和散射衰弱。通过实际研究工作表明，广播电视信号工作频率越高，那么雨衰所造成的损耗就越大，对电磁波信号所造成的干扰也就越明显。而雪衰就是电磁波在雪中的信号衰减问题，或者是天线外表面形成了较厚的积雪和水凝结物，导致电磁波传输信号大大减弱。也就是说，不管是雨衰还是雪衰都会严重干扰卫星电视广播信号的传输效率，其衰减现象会随着电磁波频率的不断提高而逐渐增加，比如对Ku信号频段的影响就要明显大于C频段。

其次是电离层干扰。这种干扰问题会直接影响卫星信号传输中的低频信号，这是由于电离层当中充满了电子，可以看作是一个等离子导体，如果有电磁波信号传输就会产生相互作用。一方面在法拉第极化旋转效应的影响下，极化旋转量和信号频率的平方成反比。另一方面，电离层闪烁情况也会对广播电视信号的传输强度和相位造成干扰，干扰所造成的波动会随着频率减小而不断增大。

最后就是太阳辐射干扰。在太阳辐射尤其是太阳风暴的影响下，大量的紫外线与X射线等辐射能量会剧烈增加，卫星表面会附着大量的电磁物质，这时在一些曲面或特殊绝缘面之间充电，这就是太空舱充电现象。当电压达到一定数值时，卫星上的绝缘材料就会被击穿，从而发生绝缘层放电信箱，某些PCB电路、电子元器件就会遭到破坏。另外，如果卫星仓计算机储存单元周围出现了大量的高电量粒子，就很有可能会转变成存储单元的状态，由无到有，这就会导致系统控制程序与存储数据发生错误，发出伪指令。通常情况下，这些伪指令不会带来十分严重的影响，但有时也会触发导致太空舱飘离地球。

2.2 技术干扰因素

一是节目源所带来的影响。节目源是广播电视所发射出的源点，如果节目源在制作与存储方面操作不合理，那么整个系统就会出现故障问题，观众所接收到的电视信号就会中断。而且节目录制中的电流与电压也会十分不稳定，当左右扬声器播放不一致时，就会对卫星广播电视信号传输的稳定性造成影响，进而影响整体电视画面质量。

二是天线所带来的影响。从信号传播衰减原因角度来看，电磁波频率不能超出标准范围，天线必须要保证大小一致的口径，否则就会出现天线主波束较宽，干扰信号接收量较大。同时，地面分布的微波信号、雷达系统信号等，都会与同频甚至濒临的地面型号形成噪声源和干扰源，对卫星广播电视信号的各项传输指标造成影响。像信号质量下降和误码率等等。三是星载转发器影响。一方面是卫星转发器有时候会同时接收服务区内合法或非法用户的射频信号。如果载波频率和转发器接收频率界限相符合，非法用户就会盗用转发器，在卫星空闲转发器频道上发射出非法信号与相关节目。另一方面就是转发器在实际使用过程中也会出现一些故障问题，这些技术故障会对卫星发射器信号传输过程带来很大影响。四是恶意干扰设备所产生的影响。对于卫星广播信号干扰问题中最严重的情况就是来自对方恶意攻击，这种攻击主要分为欺骗式干扰和阻塞式干扰。其中，阻塞式干扰具有较强的压制性，通过发射功率较大的单载波干扰信号来干扰某一路广播电视载波，让这一路广播电视载波的信噪明显低于接收设备的调节门限，从而导致信号中断，也就是黑屏现象。而欺骗式干扰是一种强干扰方式，也被称为非法图像干扰，干扰者主要是利用和正常广播电视相同的参数，在卫星上的同一拼点发射大功率来调制正常广播电视载波，从而出现图像马赛克情况，带来的影响十分恶劣。

3. 卫星广播电视信号在传输过程中的防干扰对策

3.1 定期维护信号接收设备

为了有效保证卫星广播电视的信号传输效率，必须要重點解决地面接收设备在运行期间所存在的干扰因素，合理架设天线架等设施，针对各种干扰信号进行评比，尽可能地减少地面信号运行设备所带来的干扰影响。在天线架安装过程中，可以选择城市周边区域，进而减少对城市内部所带来的干扰影响。在此期间，工作人员应该对周边环境进行科学且系统的分析，从而能够精准判断干扰源所在位置，了解卫星广播电视信号在传输过程中的干扰源类型，进而提高卫星信号的传输质量。另外，如果地面信号传输设备所受干扰影响十分严重，那么工作人员就要采取人工方式来尽可能地降低信号干扰程度，定期对地面接收设备进行维护，避免卫星信号在传输期间出现故障问题，使地面信号接收设备能够高效运行。当工作人员针对信号干扰源展开排查工作时，一定要精准分析信号干扰情况，从而顺利播放广播电视节目。

3.2 预判恶劣天气，双重备份传输信号

一旦出现雨雪等恶劣天气，卫星广播电视信号传输质量就会大大下降，但这些自然影响因素又是不可避免的，所以相关人员一定要采取相应的措施来减少外界自然因素对信号传输造成的干扰，从而提高广播电视信号传输质量与效率。在此期间，信号接收中心一定要对未来天气状况进行科学判断，从而做出精准预判，结合预测结果来调整地球站信号接收天线的仰角，从而规避信号在传输期间所出现的雨衰和雪衰影响。但从目前实际情况来看，针对星蚀期和日凌期现象很难进行精准预测，这就需要工作人员对传输信号进行双重备份，提高地球站的信号传输稳定性。在此之后，工作人员还应该在最短的时间内恢复地球站和卫星之间的通信系统，从而保证广播电视信号后期传输的稳定性。

3.3 全面掌握信号传输设备的运行状态

为了能有效改善设备对广播电视信号传输所造成的影响，工作人员必须要全面且及时地掌握设备运行状态，从而能够在问题刚出现时就进行科学处理，制定出针对性的设备排除方案，有效解决信号传输设备在运行期间所存在的问题。同时，还要严格遵守相关规定要求，避免受工作交接的影响出现设备故障问题。不管是检修还是维护工作都要做好相应的记录，以此来为后期设备运行提供更加精准的数据信息，保证信号传输的稳定性，为用户带来更高质量的广播电视节目。

4. 卫星广播电视信号传输抗干扰技术

4.1 天线系统抗干扰技术

加强卫星广播电视信号抗干扰能力的有效措施就是空间滤波技术，此技术的核心就是利用干扰和信号在空间特性方面的区别，通过天线设计来提高整个信号传输系统的空间鉴别能力和滤波能力，降低甚至消除天线对干扰能力的接收。在此过程中，一是可以采用增益高且波束较窄的天线，通过增加天线增益来强化抗干扰能力，在此基础上还可以对卫星广播电视系统发射多波束天线。二是可以利用SLB和SLC技术，降低系统在旁瓣受到信号干扰的几率。三是利用天线自适应抗干扰技术，自动调节天线波束形状，让波束主瓣的最大值方向可以接收更多的回波能量，减少干扰能量的接收量，从而让信干比变得最大。

4.2 信号压制抗干扰技术

在此技术应用过程中国，主要是以应用低增益转化器、强化上行器发射信号以及利用MCPC上行信号三种方法为主。在这些抗干扰方法具体应用过程中，可以通过强化上行功率强度来加强信号，从而对其他非法干扰信号进行防范。并且还可以利用MCPC上行信号来取代单载波信号，降低用户接受射频信号的强度。在使用低增益转发器时，可以对增益最小值和范围数值进行合理控制，从而加强信号抗干扰能力。也就是说，通过信号压制抗干扰技术的应用，不仅可以实现多路单载波信号传输，还能够全面提升卫星广播电视信号传输过程中的抗干扰能力。

4.3 隔离抗干扰技术

在隔离抗干扰技术应用时，其核心技术主要是频率隔离抗干扰技术与信号处理隔离抗干扰技术。在频率隔离抗干扰技术实际应用过程中，主要是在上行信号受到干扰，转发器会改变信号传播频率，从而有效避免非法信号带来的干扰。也可以利用对面上行站改变信号发射频率。由转发器来完成信号接收与转发。在信号处理隔离抗干扰技术应用期间，主要是通过对信号加密以及使用扩频装置来完成信号转化，用户在接收到信号之后可以完成逆操作，从而用来接收有价值的广播电视信号。

4.4 软件抗干扰技术

虽然通过硬件抗干扰能力可以提高卫星广播电视网络的稳定性，但也会使系统的复杂程度与建设成本有所增加。所以在使用硬件抗干扰技术的同时，还要配合软件抗干扰技术，使二者之间能够相互补偿，这样不仅可以简化系统结构，还能够有效降低成本。在现有的广播电视网络，软件抗干扰技术整体可以分为以下几个方面：一是出口编码闭锁。当信号出现干扰时，系统控制设备CPU就会执行一系列的非预期指令，这样就会使系统设备出现很多操作失误问题，所以必须要采取一定的措施来处理这些预期之外的指令，常用的方法就是在系统控制程序当中设置多个编码和标志，在遇到干扰情况时，需要多个指令和编码来执行非预期指令。二是设施软件陷阱。在广播电视系统运行期间，一旦出现信号干扰问题，程序指令就会导致相对应的程序指针PC造成破坏，整个软件系统无法顺利运行，广播电视网络运行就会出现很多错误。对此，可以设计软件陷阱，在具体操作过程中，在系统控制程序中每隔几十条指令来设置单元空操作，从而在遇到干扰时，让失控程序掉入到陷阱当中。

综上所述，近些年广播电视行业取得了良好的发展效果，不仅使人们也与生活变得更加丰富，同时也成为了当前文化建设工作中的重要内容。为了保证卫星广播电视节目播出质量不受影响，则必须要针对各种干扰因素进行分析研究，从而采取科学合理的抗干扰技术与相关措施来降低广播电视节目播出成本，为广播电视行业的稳定发展奠定良好基础。

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