近年来,5G技术商用范围逐渐扩大,基于频段接近的原因,C频段广播电视卫星接收站在很多地区受5G信号所干扰,影响广播电视安全播出。为解决此现象,弱化5G信号干扰对卫星接收站的负面影响,保障5G网络的全面部署与快速发展,国家广播电视总局与电信运营商联合发布《C波段广播电视卫星接收站与5G基站干扰协调实施办法(试行)》,指导各规范5G基站与C波段广播电视卫星的安装各使用,并采取有效措施保护C频段广播电视卫星接收站免受5G基站干扰。从卫星接收端角度出发,通过安装C波段滤波器弱化5G干扰。
1 5G干扰原因分析
5G信号的干扰原因主要有2点:一是邻频干扰。出于安全考虑,卫星信号链路对信号强度有保护阈值,而当5G基站的带外无用发射信号强度高于阈值时,卫星接收系统的信噪比会下降,难以正常工作,导致信号无法被解调。二是饱和干扰。这是卫星接收系统器件的功能被损毁导致的。5G信号干扰强度过高的情况下,组件可能被烧坏,从而无法正常接收信号。目前,饱和干扰是造成广播电视卫星接收站被干扰的主要原因。
2 干扰解决方案
2.1 抗5G干扰滤波器选择
低噪声放大器(LNA)常用作卫星信号接收装置的前置放大器,在工作过程中,由于5G信号强度远高于C波段信号,更容易被放大器接收到,使LNA出现饱和干扰,导致C波段信号难以被接收。ITU-R报告,卫星地接站接收到的干扰信号总功率超过-60dBm时,就会产生饱和干扰,导致卫星地球丫无法正常工作。滤波器作为选频器件,可以对信号进行选择性过滤,滤除掉信号中的噪声各杂波。故安装合适的滤波器过滤掉3.4GHz~3.7GHz波段的5G信号,是解决卫星通信系统接收中干扰问题的有效方式。本文针对6种C波段滤波器的功能进行测试,以便了解解决5G信号干扰的功效大小。在通带频率范围(3.7GHz~4.2GHz)内,实验器件的插入损耗均低于于1dB,可以有效抑制3.5GHz~3.6GHz之间的5G信号,抑制程度最高可达64dB.
2.2 安装C波段滤波器
参照已有文献研究,通过在低噪声放大器前添加安装谐振腔多模滤波器,以减弱5G信号干扰。
以西安交通大学广播电视中心为例。西安交通大学广播电视中心远程下行接收系统的抛物面天线为2m前馈双极化天线。馈电源和调谐器在天线前方,因此有足够的安装空间,安装时,只需拆卸调谐器,在馈源上安装C波段滤波器,然后在滤波器上安装调谐器,即可完成5G信号抗干扰转换。
安装滤波器可以有效消除5G信号对广播电视卫星接收系统的饱和干扰。卫星接收机的输入适应范围是-65dBm~30dBm,滤除掉高强度的5G信号后能够达到标准并保证终端用户对卫星信号的正常接收,是一个合理可行的解决方案。
2.3 测试设计方案
2.3.1 测试思路
首先,通过西安广播大学广播电视中心机房的卫星接收对C波段卫星信号源的输出信号及L波段5G干扰信号进行测试,将两者的中心频率设置为968MHz和1 432MHz,1 600MHz;其次,将两者相结合对卫星信号源输出功率进行设置;最后,不断提高5G干扰信号源的输出功率,直至卫星接收机无法正常接收信号,此时卫星信号源输出功率和5G信号源的输出功率即为测试结果。