地球站引接保护传输链路的设计与应用

刘海涛

国家新闻出版广电总局呼和浩特地球站 内蒙古 呼和浩特市 010070

引 言

随着卫星广播事业的发展，地球站上行业务发展愈来愈快，各种业务设备越来越多，地球站内部业务内容传输距离远近不一，这成为地球站整体布局发展不可避免的问题。随着地球站业务量的增多，在原有地球站设施基础上新建传输系统，由于空间限制和天线场区的要求，使得传输机房至功放小室的距离变长，设计链路长度将成为一个需要重点考虑的环节。长距离信号传输对信号的性能指标和功率衰耗影响巨大，是制约信号传输质量的一个重要因素。

1 地球站长距离信号传输分析

地球站建设设计遵循节目传输与变频放大分离的原则，避免小信号和高频信号设备在同一个机房运行，造成信号互相影响的问题，也可避免长时间在高频和高功率环境下工作对人体造成的损害。

经过对地球站实际工作中使用信号的分析，存在长距离传输问题的信号大概分为两类：一类为从节目传输机房至功放室的上行中频信号（典型值为70MHz），其为卫星上行高功放变频系统提供激励信号，影响上行系统整体传输效果和上行能力；另一类为从功放室至传输机房的下行接收信号，其为天线接收的电磁波信号，经过LNB下变频至L波段并放大后传输给监控机房用于监看和检测上行节目质量使用。两种信号质量均受传输距离影响，并且信号超过一定传输距离后，信号损耗过大且性能指标将下降至不可用状态。对于同一地球站同一套传输系统而言，两种信号虽然频率不同，但传输路由和外部环境相同，传输路径也可以一样，所以可以采用相同的办法进行解决，既能提高传输效率，又节约成本。

地球站信号传输一般采用同轴电缆传输，同轴电缆中同轴是结构，同轴中频或射频线缆中中频和射频是规格，地球站长距离信号传输需要的是同轴中频（频率70MHz）电缆和L波段同轴电缆。随着技术不断发展，光纤传输也成了地球站信号传输的可选形式。地球站使用中两种方式各有优劣，下面对这两种介质的传输特性进行简要介绍。

2 同轴电缆的传输特性

同轴电缆由内导体和屏蔽网构成的两根导体，由于这两根导体的轴心是重合的，故称同轴电缆或同轴线，它的最大特点就是抗干扰能力好，传输数据稳定。同轴电缆重要的传输特性是频率越高，衰减越大。如果电缆芯线太细、屏蔽网过稀，信号的泄漏与衰减就增大，从而造成信号品质的下降。同轴电缆在同等情况下，粗缆优于细缆，物理发泡电缆优于实心电缆，高编电缆优于低编电缆，铜芯电缆优于铜包钢电缆，铜编网电缆优于铝镁合金电缆。

目前地球站常用的长距离传输同轴电缆多为75-7型“双绝缘双屏蔽”抗干扰同轴电缆。同轴电缆越细，传输距离越短，根据不同的使用环境、具体用途、发送功率、传输速率、接收信号质量要求等，传输距离不同。

铜质同轴电缆传输，链路中设备环节少，不需要电源，无供电需求，故障点少，传输数据稳定可靠，但是电缆传输距离短，对信号衰耗大，信号指标在一定传输距离后会有所下降，距离越长，影响越大。

3 光纤的传输特性

光纤传输即以光导纤维为介质进行的数据、信号传输。光纤光缆传输介质，与铜质介质相比，光纤无论是在安全性、可靠性还是网络性能方面都有了很大的提高。光纤传输的带宽大大超出铜质线缆，最大连接距离也远远超出铜质线缆。光纤传输一般使用光缆进行，利用光波作载波，损耗极低，在光波长为1.55μm附近，石英光纤损耗可低于0.2dB/km，传输带宽，传输距离长，抗干扰性高，衰耗小，无中继传输距离可达几十甚至上百公里。

光纤光缆作为网络传输介质，还需增加光端收发器等设备，根据网络传输质量和传输距离需求，选择性能最适合，性价比高的光端收发器。

光纤光缆传输，质地脆、机械强度差，链路中传输设备多，需要电源，增加了供电需求，故障点多，但是光纤具有长距离传输优势，传输频带宽，传输容量大，传输损耗低，抗电磁干扰强，信道串扰小，安全保密性高，可以通过选择不同的光收发机，实现短、中、远不同距离的传输，且信号传输质量不会有明显下降，保障了传输信号指标的可用性。

4 引接保护传输链路的设计与应用

根据铜质同轴电缆和光纤的传输特性可以设计一个兼顾两者传输所有优点的引接保护传输链路。引接保护传输链路的搭建，首先为选择适合地球站传输使用的光纤传输设备，它既要满足信号传输性能要求，且性价比还要高；其次为设计光纤保护传输链路，它既要实现光纤环路传输，自由切换保护，保障传输可靠性，还要尽可能节约成本，减少设备安装空间；第三为引接保护传输链路的设计与应用，同轴电缆采用地球站常用的高质量75-7线缆，光纤采用保护传输链路方式，实现了同轴电缆传输和光纤传输的有效融合，进一步增强了信号传输可靠性和稳定性，为地球站传输发射安全提供了可靠保障。

4.1 光纤传输设备的选择

信号传输路径选择标准要考虑信道的匹配性、损耗性和传输长度等条件，根据实际情况选择合适的材料，根据传输需要和实际路径考虑信道取舍，选择一种或多种传输方式混合传输的方法传输信号，从而达到设计需求，满足设计传输路径的性能指标。

根据地球站使用环境要求、工作特性和传输保障要求，FOXCOM公司出产的光端机符合目前工作的使用需求，现以FOXCOM光收发机为例进行光纤保护传输链路的设计。

FOXCOM光传输设备可匹配安装多种型号的发送和接收模块，适应多频段信号传输需求。其在接收端可安装切换模块，实现主备传输流自动、手动保护切换的作用。选用的光纤尾纤为UPD型号，其具有传输效率高、损耗小、传输稳定等优点。

4.2 光纤保护传输链路设计

以色列FOXCOM公司Sat-Light系列10-200MHz（IF）中频信号光纤传输系统，是将来自各类数字变频器的中频信号转换为光信号进行各种距离的无损传输，Sat-Light系列IF中频光端机具有10～200MHz带宽平坦频响特征，可直接传送70或140MHz的QPSK或数字中频调制信号。有多款规格可满足各种应用场合的需求，光纤连接简单且性能较好，信号传输质量高，7380型适用于短距离传输，适用于地球站使用需求。

7410F系列是短距离的L波段卫星信号光纤传输系统，信号的发送和接收采用一根单模光纤完成，传输距离2公里，光波长为1310nm，具有优良的技术特征和完美的信号质量。7410F采用的是发送端为AGC自动增益控制，接收端为MGC手动增益控制。

根据FOXCOM公司各个模块性能和地球站实际需求，选择使用7380T模块发射中频信号，使用7380R接收中频信号，为确保传输信号可靠，采用环路设计，通过2040模块在接收端进行优质信号选择，实现光纤中频信号的可靠传输；选择使用7410F-T模块发射L波段下行信号，使用7410F-R模块接收L波段下行信号，采用环路设计，将两路光纤传输的L波段下行信号接入L波段二选一切换开关，选择一路优质信号输出，实现光纤L波段信号可靠传输。详细光纤保护传输链路，如图1所示。

图1 光纤保护传输链路图

传输机房和功放室分别只有一台FOXCOM光收发端机，多模块同时在线使用，实现同一个光收发端机分别接收和发射不同频段的信号且互不影响，减少了设备使用空间，降低了成本，且整个FOXCOM光收发端机采用双电源供电，每路电来自不同的UPS，确保设备供电不间断。

4.3 地球站引接保护传输链路设计与应用

地球站实际使用中，根据上下行系统传输信号的不同，把保护链路分成两部分进行搭建，一部分为上行链路部分，另一部分为下行接收链路部分，两部分各自独立实现自己的传输特定信号的功能。

上行链路部分采用同轴电缆传输和光纤传输相结合的设计。将传输机房经过功分器分配好的中频（70MHz）上行激励信号分别通过同轴电缆和光纤保护传输链路传送至功放室，再在功放室端，将两路信号同时输入中频切换开关，选择指标性能高、传输稳定可靠地作为输出信号源，供变频、放大上行使用。

实际使用中根据使用环境不同、线缆性能指标不同、接收指标要求不同等条件，在距离超过100米的情况下，就要考虑使用光纤作为信号主要传输方式了。地球站上行系统引接保护传输链路，如图2所示。

图2 地球站上行系统引接保护传输链路图

下行链路部分也采用同轴电缆传输和光纤传输相结合的设计。将功放室接收自天线LNB的下行L波段信号，经过功分器分配好后分别通过同轴电缆和光纤保护传输链路传送至传输机房，再在传输机房端，将两路信号同时输入L波段中频切换开关，选择指标性能高、传输稳定可靠地作为输出信号源，供监测、监看使用。

实际使用中，此下行L波段信号多为大口径天线接收，信号强度较大，只要不是超长传输距离，同轴电缆就能满足下行信号使用要求，或者采用单路光纤传输链路与同轴电缆互为备份的方式也能满足一般要求。在下行信号可靠性、稳定性要求较高的情况下，采用下行系统引接保护传输链路就很有必要了。详细地球站下行系统引接保护传输链路，如图3所示。

图3 地球站下行系统引接保护传输链路图

结束语

地球站是对信号质量要求很高的单位，所以在地球站设计使用中，根据信号传输距离不同，使用环境不同，要充分考虑信号传输质量、稳定性和可靠性问题。地球站在信号远距离传输的情况下，使用引接保护传输链路的方式是比较稳妥和必要的。引接保护传输链路融合了同轴电缆和光纤传输的方式，互相弥补不足，取长补短，通过信号选择切换开关，选择运行稳定，指标好的作为日常使用，另一路可作为热备份在线使用，有效的保障了传输发射信号安全。