廣播電視衛星節目安全播出實踐研究

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摘要：本文闡述了廣播電視節目衛星傳輸系統和衛星接收系統的組成，分析了衛星傳輸的主要干擾因素以及廣播電視節目衛星傳輸的特點，探討了衛星地面接收站為保障衛星節目安全播出應采取的措施。

關鍵詞：衛星傳輸安全播出廣播電視節目

1引言

衛星傳輸是廣播電視節目傳輸中最高效的一種方式。一顆廣播電視衛星的信號能覆蓋我國全境，衛星地球站之間即使相距萬里，也能進行節目傳送。即使在一些偏遠或交通不便的地區也能接收廣播電視衛星節目，衛星傳輸能突破地形和空間的限制，甚至成為這些地區與外界進行信息交流的唯一有效途徑，因此具有重要的政治意義和經濟價值。但是，廣播電視衛星節目在傳輸中受到強烈干擾時，地面接收站的衛星節目就會出現畫面馬賽克甚至中斷，嚴重影響衛星節目的播出安全。

2衛星傳輸系統的組成

通常，衛星傳輸系統可分為4個主要部分：衛星、衛星地球站(包括地面上行站和地面接收站）、監控分系統、追蹤遙測分系統。其中，衛星與衛星地球站用于信號傳輸；追蹤遙測分系統、監控分系統用于衛星的監控，保障衛星的正常運轉。在廣播電視衛星傳輸系統中，地面上行站負責將廣播電視節目音視頻信號進行處理和調制，變頻為上行微波頻率，通過天線發送給衛星；衛星接收到上行微波信號后，通過衛星轉發器再把上行微波信號變頻和放大，變成下行微波頻率信號發送給地面接收站；地面接收站收到下行微波信號后，再通過變頻、解調和處理，恢復原來的廣播電視音視頻節目信號。

3衛星接收系統的組成

衛星接收系統主要由衛星接收天線、饋源、接收高頻頭、衛星接收機等幾部分組成。廣播電視衛星接收系統的工作流程是：衛星接收機搜索用于廣播電視信號傳輸的衛星轉發器；把衛星天線接收到的下行微波信號處理后，變頻成中頻信號；中頻信號經過QPSK解調后，輸出數字碼流；數字碼流經過信道解碼、電路解碼、糾錯等處理，分離出音視頻碼流和數據碼流，經處理恢復成數字音視頻信號；數字音視頻信號分別經過視頻編碼器和音頻數字與模擬變換器輸出模擬音視頻信號；模擬音視頻信號進入廣播電視播出中心或者發射中心，經調度后使用。

4衛星的主要干擾因素

衛星傳輸是一種開放的、遠程的、無線的傳輸模式，因此，衛星和衛星地球站的傳輸環境、工作狀態都會影響衛星傳輸的效果。其中最常見的幾種干擾因素如下。（1）日凌對衛星傳輸的影響。每年春分和秋分時，廣播電視衛星都會發生日凌中斷。日凌是指當衛星的運行軌道與地球、太陽在一條直線上時，如果衛星運行到地球與太陽之間，則地面上行站或者地面接收站天線在對準衛星的同時也會對準太陽，強烈的太陽輻射會使地面接收站的接收信號暫時中斷，這種中斷就叫日凌中斷。這種中斷每年會發生兩次，每次持續十幾天。日凌會影響廣播電視衛星節目的接收，造成衛星節目畫面馬賽克、花屏甚至中斷，使收聽收看質量下降。（2）電磁波對衛星傳輸的影響。衛星是廣播電視節目單向傳輸鏈中必需的中繼站，衛星信號在開路的傳播空間難免會受到空間電磁波的干擾。其中有技術方面的原因，也有遭遇衛星通信頻率被占用或者被惡意攻擊的原因。比如，因為無線電頻譜規劃中5G通信信號頻段與廣播電視C波段衛星通信頻段重合，曾發生過5G基站開機，但未改造的地面廣播電視C波段衛星接收系統無法接收到衛星節目的事故。（3）雨雪對衛星傳輸的影響。雨雪造成的衛星通信質量下降叫雨雪衰耗。當衛星通信電磁波信號經過大氣對流層，遇到雨、雪、云、霧時，能量會被吸收和散射，造成其能量的衰耗。衰耗因衛星傳輸信號頻率的不同，所穿越雨雪的強弱和路程不同，大小也不同。（4）衛星天線對衛星傳輸的影響。衛星地球站是衛星傳輸的起點和終點，地面地球站衛星天線的狀態容易受到周圍環境的影響。比如：雷電和雨水會造成衛星高頻頭燒毀；強風會造成地面衛星天線結構或方位角發生變化；遭遇沙暴或暴雪后，天線反射面上堆積的塵土和積雪會使饋源和反射表面發生變化，如增加對電波的散射和降低天線增益等。這些都會影響廣播電視節目的正常傳輸。其他對衛星傳輸造成干擾的因素還有：太陽活動的干擾、電離層的干擾、衛星網絡的干擾等。

5廣播電視衛星節目的備份

突發的衛星傳輸干擾會使廣播電視衛星接收出現異常，衛星地面接收站為保證廣播電視節目的正常播出，最快的解決辦法就是改用備用衛星天饋系統的節目源繼續播出，也就是轉星。實際上，央視和省級廣播電視臺的上星節目因不同業務的需要，會同時使用幾顆衛星一起傳輸同一個頻道（頻率）的節目，比如：央視綜合頻道為實現在國內全覆蓋，通過中星6B、中星6A衛星向國內各級廣播電視臺傳送高清節目；為實現衛星直播，使用中星9號衛星向全國“戶戶通”用戶傳送同一節目；為實現節目的海外覆蓋，使用亞太5C衛星向周邊國家用戶傳送同一節目。這些衛星使用的無線電頻率不同，比如，中星6B、中星6A使用C波段；中星9、亞太5C使用Ku波段。同時，各個衛星所在的空間位置和運行參數也不相同。因此，同一干擾源對它們的影響程度也不同，這些就為衛星節目信源的備份提供了條件。衛星節目信源的備份是針對廣播電視衛星傳輸異常處理所做的事前準備，需要準備一套以上的衛星天饋接收系統，才能實現應急轉星，保證節目高質量、不間斷播出。在進行轉星操作時要注意，因為不同衛星距離地面的高度不同，所在空間的位置不同，因此，從衛星到地面上行站、地面接收站的傳輸路徑和路程也不同。在轉星操作時會發現，不同衛星轉播的同一節目在播出時會出現時間不同步。比如，《中國之聲》的衛星有中星6B和中星9，根據日凌時間表發現，每次日凌到來時，兩個衛星的日凌中斷時間相隔1個多小時。為保證播出，可以提前設定好主、備衛星轉星的信號切換時間，保證節目播出不中斷，但為了保證播出質量，就要對轉星后節目中的畫面重復或者跳幀進行過渡處理。在有條件的廣播電視臺，為保證衛星節目的播出安全，也會采用主、備兩副衛星天線對同一衛星信號進行備份。

6主、備衛星的選擇

不間斷、高質量是廣播電視播出的基本要求，所以常用衛星接收系統必須具有較高的可靠性和安全性。與C波段衛星信號相比，Ku波段具有信道資源充分、不受地面微波信號干擾、收發天線口徑相對較小、覆蓋廣以及便于實現波束賦形等優點。但是，Ku波段衛星的傳輸更易受環境干擾，比如：上下行信號雨雪衰耗遠大于C波段；在日凌時段，比C波段衛星受到的干擾程度更嚴重；穿越電離層時比C波段衛星受到的影響更大，因此，Ku波段衛星一般作為備選衛星信源使用。因此，廣播電視播出中心和發射中心在接收中央廣播電視總臺的廣播電視衛星節目時，主衛星使用C波段的中星6B或中星6A，備用衛星使用Ku波段的中星9或者亞太5C；中央廣播電視總臺的廣播節目主衛星使用C波段中星6B，備用衛星使用Ku波段的中星9或者亞太6。

7衛星節目信源的切換方式

衛星地面接收站進行轉星操作，一般可以使用以下兩種方式實現。

7.1切換主、備衛星天饋系統

通過快速替換衛星接收機射頻輸入口的饋線，完成主、備衛星天饋系統的切換，操作上又可以分成手動方式和機選方式兩種。（1）手動方式。即技術人員人工拆除與衛星接收機相連的主衛星天線饋線，換上備用衛星天線饋線，完成衛星天線饋線的主、備切換。使用這種拆換方式前，必須先關閉與其相連的衛星接收機電源，防止操作時饋線接頭短路燒壞LNB或者接收機，所以切換時衛星信號會暫時中斷。（2）機選方式。即在接收高頻頭和衛星接收機之間加裝同軸轉換開關，使用同軸轉換開關完成衛星接收天饋TerrestrialDigitalTelevision信息安全InformationSecurity66.www.rti.cn系統的切換。這種同軸轉換開關的種類比較多，控制方式也很多。根據控制方式可以分為以下兩類。一是衛星接收機控制：在支持相應控制信號功能的衛星接收機里，通過菜單設置選項，管理同軸切換開關輸入輸出接口的連接。這類設備控制信號的種類比較多，如有使用13/18V電壓信號控制切換的二切一開關,有使用0/22kHz頻率信號控制切換的二切一開關，還有使用軟件DiSEqC（DigitalStlitleEquipmentControl）協議管理4個或8個信號輸入端口切換的四切一開關和八切一開關。特別要注意的是，使用時，除了選擇的衛星接收機與同軸選擇開關的控制方式要匹配，還需要正確設置選項才可正常使用，尤其是DiSEqC的協議有多個版本，要求設置端口的順序要與連接的高頻頭一致，本振參數必須設置正確，如若不當可能無法使用。二是外部電源控制：這種方式是用開關或者計算機控制外部供電的方法，實現射頻同軸開關兩個輸入端中的一個與輸出端連通，實現衛星天線的主、備切換。使用切換主、備衛星天饋系統的方式轉星，成本低、操作簡便，但不能直接掌握主、備衛星天饋系統輸出的實時情況。

7.2切換主、備衛星接收系統的音視頻信號

在衛星地面接收站，同時安排使用主、備兩組衛星接收天饋系統，兩組衛星接收天饋系統分別輸出同一節目的音視頻信號，分為主、備節目信號，接入一臺音視頻切換設備，使用時按設置閾值自動切換或手動切換，經過選擇后的節目信號進入音視頻播出系統，供調度使用。使用切換主、備衛星天饋系統輸出音視頻信號的方式轉星，能方便主、備衛星節目的監管和故障判斷，主、備衛星節目的質量和狀態可實時查看，節目源的選擇切換更靈活，衛星節目的播出安全更容易保證。

8地面接收系統的配置

在衛星地面接收系統的配置中還有兩個重要但又常被忽略的問題。

8.1衛星接收機衛星信號的分配方式

衛星接收系統接收多個節目時，會使用多臺衛星接收機，這些衛星接收機獲得衛星接收系統的射頻輸入信號一般有3種方式：接收機串聯、采用無源分配器和采用有源分配放大器。常見的衛星接收機都有一個輸入信號的無源環路射頻輸出接口（簡稱“環出”），所以這3種方式中，接收機串聯使用是最經濟的使用方式。但串聯時，如果其中任何一臺接收機出現前級故障或電源故障，都將會導致其后的接收機沒有輸入信號，是3種方式中可靠性最低的一種。采用無源分配器為多臺衛星接收機提供輸入信號，是3種方式中性價比最高的一種，也是目前最常用的一種。但無源分配器在保持信號載噪比的同時，每多一路輸出會損失一定的信號電平，當無源衰減造成接收信號的噪聲低于接收機的底噪聲時，會影響輸出節目的信號質量。采用專業的有源分配可以解決電平余量低、接收機較多的情況。但有源分配會引入一定的噪聲，降低了信號的載噪比。如果綜合小于1dB的插損指標，將會是一種較好的折中方法。

8.2低噪聲放大器供電方式的選擇

低噪聲放大器的失效會導致其整個接收系統的信號中斷。除選擇比較耐用的低噪放之外，可靠的低噪放供電應該是降低低噪聲放大器失效率的一種有效方式。目前，流行的低噪放供電方式有利用接收機直接供電和利用LNB電源插入器供電兩種。一般來說，市場上衛星接收機的品質差別較大，LNB電源插入器的可靠性比普通衛星接收機的LNB供電電源的可靠性高很多，對于衛星廣播電視收轉站，采用專業的LNB電源插入器是以小投資獲取系統安全性較大提升的一個有效手段。

9結語

廣播電視衛星傳輸系統遭遇的日凌干擾、電磁環境干擾、雨雪干擾等，在當前技術條件下都已有了相應的應對策略。但有效減少甚至是避免因為衛星信號干擾產生的衛星節目錯播、劣播和中斷，關鍵還需要衛星播出人員的準確判斷和正確處理，這是對衛星播出人員的重大考驗，需要廣大衛星播出人員具有更高的政治意識、責任意識、憂患意識和更高的綜合素質。

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作者：楊光焰 單位：吐魯番人民廣播電臺