广播发射台节目传输系统损耗分析研究
广播发射台的主要任务是将从卫星上接收到的节目信号通过自台节目传输系统解调解码，传输至中短波发射机进行调制后，再经由天馈线系统以电磁波的形式发射出去。广播发射台节目传输的通路为：卫星天线接收到的节目信号依次经过第一中频电缆、功分器、卫星接收机、数字四选一、光发端机、光缆、光收端机，最后传输至发射机音频处理器。分析节目传输通路中产生损耗的原因，提出有效降低损耗的方法，是发射电台工作者研究的重要课题之一。
1  影响信号传输质量的因素
节传系统中影响信号传输质量的因素，主要包括天线噪声、高频头噪声、卫星接收机噪声以及传输线缆损耗。1.1  天线噪声
卫星天线内部损耗一般非常小，可以忽略，因此天线噪声主要是指天线接收的噪声。天线接收到的噪声，包括地面辐射噪声、降雨噪声、宇宙噪声、雷电噪声等。天线噪声温度反映了天线截获各种噪声的大小，其主要取决于天线的仰角和接收信号频率。接收天线的仰角越低，接收到的噪声
就越多，其噪声温度越高，反之就越少。
接收天线接收卫星信号的频率越高，
其噪声温度越高。
1.2  高频头噪声
高频头的噪声产生于其内部的有
源器件。高频头的噪声温度用来反映
其内部噪声功率的大小。C波段高频
头的噪声温度较Ku波段高频头的噪声
温度小，通常C波段高频头的噪声温
度在15~30K，Ku波段高频头的噪声
温度在75K左右。
1.3  卫星接收机噪声
通常卫星接收机内部产生的噪声
功率用噪声系数来反映，接收机的噪
声系统主要由接收机内的中频放大器
前保护电路的插入损耗、中频放大器
的增益以及噪声系数决定。
1.4  传输线缆损耗
卫星接收机输出的节目信号先传
输至音频四选一设备，再由四选一设
备传输至发射机房。四选一设备至发
射机房的传输线缆一般选择同轴电缆
或光缆。同轴电缆的传输损耗较大，
例如百通1505A型75Ω同轴电缆衰减
系数为20dB/km（信号频率5MHz）。
光缆传输损耗小，其衰减系数为
0.2~3dB/km，特别是其具有良好的抗
电磁干扰性能，适合在发射台较高的
电磁场环境下运行。但光缆铺设要求
弯曲半径不能过小，光缆的接续、分路、
耦合操作技术要求高，且需要专用设
备。
2  提高信号传输质量的方法
以上分析了影响发射台节传系统
传输质量的几种因素，我们可以通过
工程设计和设备选型两个方面来尽可
能地降低节传系统中存在的噪声损耗。
2.1  工程设计
工程设计包括卫星接收天线安装
位置的选择和传输线缆地沟的设计。
（1）天线安装位置
广播发射台接收天线一般采用一
主一备模式，主用为C波段卫星天线，
备用为Ku波段卫星天线。一主一备模
式能有效地避免日凌现象对信号接收
的影响。
天线位置的选择首先要考虑在天
线的主瓣方向上不能存在障碍物遮挡。
接收天线的半功率角一般在2°以内，
广播发射台节目传输系统损耗分析研究
雷钊凤  国家新闻出版广电总局726台
摘要：本文对广播发射台节目传输系统中产生损耗的各个环节和原因进行了分析，并在数据计算、仪器测试的基础上，提出了有效降低传输损耗的方法。
关键词：发射  传输  损耗  分析
110《有线电视技术》  2017年第11期  总第335期
111
因此只要在以波束中心为母线，半顶角为5°的圆锥面范围内不存在有任何建筑物、树木、山峰等障碍物，就不会对接收卫星信号有影响。图1为接收天线主瓣圆锥面。
其次，对于C 波段卫星天线的选址还应考虑地面微波干扰。可以通过合理利用周围障碍物对接收天线主瓣圆锥面之外的范围进行遮挡，来减少天线接收到的地面微波，从而有效抑制地面微波干扰。因此若将天线安装
在楼顶，应合理利用楼顶电梯间、水箱、空调室外机等障碍物对地面微波进行遮挡，若将天线安装在地面，应利用周围建筑物、树木等障碍物进行遮挡。
最后，天线的位置还要考虑第一中频电缆，即天线高频头与功分器相连的同轴电缆的长度不能过长，应尽可能在50m 以内。因为第一中频（950~1450MHz）频率较高，信号在同轴电缆中的传输损耗大。
（2）室外线缆地沟设计
线缆地沟的设计要充分考虑到降低电磁波干扰和易于后期维护的要求。
首先，强电线缆地沟要和弱电线缆地沟独立分开，避免弱电线缆中的信号受到强电线缆的干扰。其次，地沟内两侧要进行防渗水处理，地沟底部要间隔一定距离挖渗水井排水。最
后，在弱电地沟要铺设槽式电缆桥架。槽式电缆桥架是全封闭型线缆桥架，可以有效地屏蔽电磁场对弱电线缆的干扰。桥架的材质应选用热浸镀锌板，其良好的抗腐蚀性能适用于地沟内的潮湿环境。
2.2  设备选型
（1）卫星天线
卫星天线的选择首先要确定天线口径。在DVB-S（数字卫星广播系统）中，天线口径的大小至少应达到卫星
链路Eb/No（比特信噪比）门限值的
要求。以接收中星6B 中央70套广播节目信号，选择口径4.5m 卫星天线为例，计算是否满足Eb/No 门限值要求。中星6B 卫星向地面传输的信号为C 波段数字信号，其在中国区域的EIRP 值为42dBW，70套广播节目由S24转发器，采用单路单载波（SCPC）方式，FEC 为1/2，符号率RS 为18MS/s。
Eb/No=EIRP-BO 0-10lgm-L 0-ΔL+G-10lgT-10lgR b
-lgk-β式中参数含义及取值如下。EIRP=42dBW。
BO 0表示功率回退，通常取4dB。L 0表示扩散损耗，C 波段扩散损耗为196.2 dB。
L 表示降雨引起的附加损耗，C 波段可忽略不计。
m 表示转发器的载波数。中央70套广播节目信号（4175MHz）与河北卫视（4192MHz）共同租用S24转发器，因此载波数m=2。
T 表示系统噪声温度，工程计算取50K。
上行链路噪声因子β=0.5 dB。信号码率：
R b =R S ×2×FEC
=18MS/s×2×1/2=18Mb/s G 为天线增益。表1给出了工程计算时，C 波段卫星天线的口径、口面效率与增益值的对应关系。由表1可知，4.5m 天线、口面效率为50%时，增益值G 取42.5dB。
k 为玻尔兹曼常数，值为-228.6 dB J/K。
将以上数值代入得出：
Eb/No=42-4-10lg4-196.2+42.5-10lg50-10 lg1.8×107+228.6-0.5=9.8dB
由表2可知，9.8dB 高于Eb/No 的门限值4.5 dB，因此选择口径4.5m 卫星天线符合要求，并且接收到信
号的Eb/No 值有5.3 dB 的冗余量。
根据以上Eb/No 的计算方法，将表1中的各项数据代入计算可得出，要接收中星6B 卫星传输的中央70套广播节目信号，在天线口面效率为50%~70%的条件下，天线口径均要大于2.5m，其Eb/No 才能高于门限值（4.5 dB）。
卫星天线确定口径后，还应根据性能参数选择天线类型。卫星天线的性能参数有：增益、方向图、半功率角和等效噪声温度。天线口面效率是决定天线增益的重要参数，工程上通常定义卫星天线口面效率效率达到50%为“合格”，60%为“良好”，70%为“优秀”。广播发射台用来接收C 波段、Ku 波段信号的卫星天线，通常选择环焦或卡塞格伦这两种类型的天线。
（2）卫星接收机
卫星接收机的选择需考虑的性能参数有：输入电平范围、输入阻抗、解调方式、幅频特性、谐波失真等。我们以接收中星
6B（C 波段）中央70套广播节目信号，天线口径4.5m，高频头采用Norsat8215，第一
图1  接收天线主瓣圆锥面
中频电缆采用SYKV-75-7型同轴电缆（50m）为例，计算卫星接收机的输入电平。输入电平计算公式为：
P i= EIRP-BO0-10lgm-L 0-ΔL+G+ G LNB-L CABLE-L S
G LNB表示高频头增益，Norsat8215型高频头增益为60dB。L CABLE为第一中频电缆损耗，由表3可得，SYKV-75-7型同轴电缆（50m）的损耗为20.8/2=15.4 dB。L S为功分器损耗，可忽略，式中其它参数的取值如前例所述。因此：
P i=42-4-10lg4-196.2+42.5+60-15.4=-74.1dBW=-44.1 dBm
数值符合卫星接收机输入电平典型值-60dBm至-30dBm。广播发射台在实际使用中，数字卫星接收机通
常选用北京汇讯公司的ACS1240A系
列，其输入电平值范围要求在-65dBm
至-25dBm。
（3）同轴电缆选型
同轴电缆用于将节传机房音频四
选一设备输出的数字节目信号传输至
发射机房音频四选一设备。
现在市场上的同轴电缆类型主要
有SYV、SYKV、SYWV三种。SYV是
较早期的同轴电缆，其绝缘介质为实
芯聚乙烯材料，硬度大，不易折损，
但衰减较大；SYKV型同轴电缆的绝
缘介质为藕芯纵孔聚乙烯材料，频带
宽、损耗低，但藕芯容易进水，受潮
老化，使用寿命短；SYWV为新型同
轴电缆，绝缘介质采用物理发泡聚乙
烯材料，衰减小，微孔密闭，性能稳定，
使用寿命长。此外，为减少电磁环境
对传输信号的干扰，同轴电缆的屏蔽
层应选择双编织层或三编织层且屏蔽
层编织密度在90%。综合考虑损耗、
频带、寿命和特性阻抗，同轴电缆采
用SYWV-75-5型（特性阻抗75Ω、
绝缘介质直径5mm）。
由于同轴电缆存在一定的损耗，接收频道信息失败
我们应根据设备要求的电平门限值和
同轴电缆的衰减参数来计算所选择的
同轴电缆能够传输信号的最远距离。
下面以百通1505A型（SYWV-
75-5）同轴电缆为例，计算最远传输
距离。节传机房音频四选一设备输出
的数字信号的峰峰值为7.36V，图2显
示为示波器测试界面。发射机房音频
四选一设备要求输入电压的峰峰值最
低为2.0V。音频四选一设备输出的数
字信号的时钟频率为3.072MHz，由表
4可知， 1505A型同轴电缆传输3.6MHz
信号时的衰减值为1.98 dB/100m，因
此我们可得出1505A型同轴电缆传输
3.072MHz信号时的衰减值接近1.98，
实际估算时我们取1.98。
最远传输距离（估算值）L=20lg
（V 1PP/V2PP)/1.98×100，其中V 1PP为同
轴电缆输入端的信号电平值（峰峰值）
=7.36V，V2PP为同轴电缆输出端的信
号最低门限值（峰峰值）=2.0V，代入
后得：
L=20lg（7.36V/2.0V）/ 1.98×100
=571.6m
因此当同轴电缆传输距离超过
571.6m时，节目信号电平值衰减过大，
不能达到设备电平门限值（2.0V）的
要求。此时可考虑两种方案，一是采
用光缆传输；二是在发射机房近旁架
表1  C波段卫星天线增益表
7m6m5m  4.5m  3.2m3m  2.5m2m  1.5m 50%46.345.043.442.539.539.037.435.533.0 60%47.145.844.243.340.339.838.236.233.7 70%47.846.544.944.041.040.438.936.934.4
表2  DVB-S系统误码性能要求
内码编码率（FEC）RS译码后BER=10-10~10-11，维特比译码后BER=2×10-4
要求的Eb/No门限值（dB）
1/2  4.5
2/3  5.0
3/4  5.5
5/6  6.0
7/8  6.4
表3  SYKV型电缆损耗常数表
电缆型号SYKV-75-5SYKV-75-7SYKV-75-9SYKV-75-12 损耗常数（dB/100m）31.220.816.513.9
112《有线电视技术》  2017年第11期  总第335期
113
设卫星天线，以减少同轴电缆的长度。
图3显示的是百通1505A 型同轴电缆传输距离320米处，示波器测试的数字信号波形。从中可看出波形已发生变化，峰峰值已衰减至3.52V，但仍高于设备门限值（2.0V），因此发射机房音频四选一设备能正常接收到节目信号，并将信号最终输出至发射机音频处理器。
（4）光缆选型
光纤分为多模光纤和单模光纤。多模光纤传输性能较差，现在较少使用，单模光纤带宽大、传输容量大、衰减小，是市场主流产品。光缆的类型有层绞式光缆、骨架式光缆、中心束管式光缆和带状结构光缆。实际中较多使用中心束管式光缆，它具有皱纹钢带铠装层，外护套中还有两根平行于缆芯的钢制加强芯。
实际使用中通常选用GYXTW-8b1型光缆，GYXTW 表示室外中心束管式铠装光缆，8表示8芯光纤，b1表示光纤类型为G.652，G.652型光纤在1310nm
波长性能最佳，是目前应用最广的光纤类型。
3  小结
广播发射台节目传输系统中，信号损耗的产生有很多因素，但我们通过分析、计算，有针对性的采取一些措施，如天线定位和口径选择、线缆地沟设计、线缆选型及长度，能够在很大程度上降低传输损耗，提高信号传输的稳定性。
参考文献
[1]车晴，张文杰，王京玲.
数字卫星广播与微波技术[M]. 北京：中国广播电视出版社,2003.
[2]胡庆，网敏琦.光纤通信系统与网络[M].
北京：电子工业出版社,2006.CATV
图2  输入端数字信号波形数据
图3  输出端（320m）数字信号波形数据
表4  百通1505A 型同轴电缆衰减值表
频率（MHz）
衰减值（dB/100m）
10.993.6  1.985  2.0810  2.4467.5
2.97

版权声明：本站内容均来自互联网，仅供演示用，请勿用于商业和其他非法用途。如果侵犯了您的权益请与我们联系QQ:729038198，我们将在24小时内删除。