C 波段数字卫星接收天线的选址与防雷

姚强

（国家广播电视总局七二二台，陕西 宝鸡721001）

C 波段数字卫星接收天线可以用来接收中星6B 卫星转发器中转的我国70 路数字卫星广播信号，通过C 波段数字卫星接收天线、C 波段高频头（可采用诺赛特公司的C-8215 型）、同轴电缆、功分器（可采用Global-1314 型）接到数字卫星接收机上，这样一来就搭建了一套完整的数字卫星广播接收系统了。今天我们主要讨论一下C 波段数字卫星接收天线的选址与防雷措施。

1 C 波段数字卫星接收天线的地理位置和环境要求

1.1 由于C 波段数字卫星接收天线属于室外设备，常年日晒雨淋和风吹。而其中日晒，我们主要考虑日凌干扰是由C 波段频段、卫星接收天线口径面积等因素决定，雨淋主要考虑雨衰干扰，是由卫星天线仰角，雨滴大小，雨量大小等因素决定，以上因素在卫星接收天线出厂和安装地点经纬度选定后就已经决定了，这些因素我们无法改变，我们着重要考虑的是风吹和当地地理环境等问题。应尽可能不要将卫星接收天线安装在常年风量很大的地方，天线某一扇面的晃动也会导致信号焦点偏移，从而降低信号强度。同时，卫星接收天线架设时应选择在地质坚固的地方，以保证天线底座稳定牢固，避免因日后地面沉陷而产生天线指向的偏差。同时还要考虑运输和安装方便的地点，注意场地的雨雪、气温和湿度等因素的影响。

1.2 由于卫星接收天线所在的地面存在中继微波干扰，天线方向存在无数的电磁干扰和遮挡物，还有最近新兴的5G 通信技术对天线也有一定干扰，因此架设天线时还要考虑如何排除这些干扰。

①首先说地面微波干扰。在我国很多部门使用微波中继线路来传输信号，如邮电、广电、国防、铁路、油田等系统均设有自己的微波中继线路，一般每隔30km～50km 就要设置一个中继站。在选址时，应查清站址周围潜在的干扰情况，如是否存在地面微波中继、雷达站、无线电发射台、高压电力线、飞机航道以及其他电气设备的干扰。特别是地面微波中继与C 频段卫星传送都采用相同的4G 频段，由于中继传输的地面微波信号相比到达地面的卫星信号要强得多，因此地面微波中继线路极易对C 波段卫星信号产生不同程度的干扰。为了减少地面微波中继信号对卫星接收天线信号的影响，经过理论分析和实践总结，我们总结了几种行之有效并且简单可靠的的措施：

a.观察发现，我国很多卫星接收天线架设在屋顶，这样的好处是能减少地面的微波干扰，同时也能减少从卫星接收天线到卫星接收机的第一中频电缆的长度，从而减小信号衰减。通常，应采用低损耗中频电缆连接室内外单元，例如，同轴电缆75-9的馈线长度以不超过40 米最佳，或者增设带宽（970～1470MHz）放大器以补偿电缆损耗。

b.如若天线架设在地面上，则在选址时要尽可能利用好周围的建筑物来遮挡地面微波对其造成的干扰，例如将卫星接收天线的背面和侧面靠近附近的建筑物，通过理论分析和相关测试表明，通过此方法可以有效降低干扰信号20dB 左右，通常，这样的衰减量是足够的了。

c.在卫星接收天线附近，在有地面微波干扰的方位砌墙或架设金属屏蔽网对消除干扰都有较好的效果，但同时注意不要遮挡卫星接收天线接受信号方向的空间。

d.在山区、盆地或谷底利用好当地地理环境来屏蔽地面微波干扰，在平原等无法利用地理环境或当地建筑物，且地面微波干扰严重的地方可选择在地面挖一个大坑，将天线放置在坑内。

②在天线位置选择过程中，除了要考虑微波干扰的问题之外，还要考虑在天线的主瓣方向上是否存在遮挡。所谓主瓣角度指卫星接收天线信号功率下降到最高值一半时的角度，也就是3dB 主瓣带宽，也叫做半功率波束宽度，通常半功率角越小，天线能量越集中，性能就越好。如图1 所示，半功率波束宽度是一个以卫星接收天线中心馈源为顶点的圆锥体，而卫星接收天线的中心方向在圆锥体的边缘时，信号功率则只有一半，也就是半功率。当卫星接收天线准确的对星后，其半功率角所围成的圆锥体也就在空间中固定形成了，这时若卫星接收天线半功率角所对应圆锥体范围内有建筑物、树木、铁塔、高山等遮挡，则会直接严重影响卫星接收天线信号功率电平。相反，若卫星接收天线半功率角所对应圆锥体范围外有建筑物、树木、铁塔、高山等遮挡反倒会降低地面微波造成的干扰，而对卫星接收天线的接收信号功率电平影响是不大的，这恰是我们想要的结果的。一般认为，天线指向周围遮挡物的连接线与天线指向卫星的连线之间的夹角最好大于5°。

图1

③最近新兴的5G 通信技术，其中中国联通获得了3.5～3.6GHz 的信号使用频段，我们知道C 波段高频头的输入频段是3.7～4.2GHz，虽说两者频带并没有交集，但信号的干扰仍然存在，所以如果卫星接收天线所在地已经在当地5G 信号范围内，那么加装专业滤波装置就显得很有必要，例如加装诺赛特公司的C 波段滤波器，这样一来就使得5G 的信号带宽内的波束无法进入卫星接收天线的高频头，也就削弱了5G 信号对其的干扰。

2 卫星接收天线的防雷

我们不难发现，许多卫星接收站都有专业的避雷针或避雷设施，那么卫星接收天线附近有必要架设避雷装置吗？答案是肯定的。因为卫星接收天线以及后面连接的高频头、接收机都有许多微波器件，极易受到电磁场的干扰，更加怕雷击，因此安装避雷针或避雷装置完全有必要，尤其是南方地区和雷雨天气较多的山区更加不能忽视。必须确保卫星接收天线在避雷针的有效保护范围内，在有些雷击频繁的地区，卫星接收站周围最好还要加装铁丝网，并将铁丝网与避雷装置接在一起。在进入室内的电网上，也需要安装避雷装置，这样以来就能有效避免雷击可能通过电网进入设备。由此可见，卫星接收天线的防雷是十分重要的，若解决得不好会给卫星接收系统带来很大的损害。从原则上说，天线的防雷工作应该按照国家标准《建筑物防雷设计规范GBJ57-83》来实施。

若卫星接收天线附近已经有合格的避雷针，或有带防雷系统的建筑物，并且该避雷针的有效保护范围刚好覆盖了我们的卫星接收天线，就可以直接利用现有的避雷针，不用给卫星接收天线加装新的避雷针，但要注意卫星接收天线底座的接地电阻要小于4 欧姆。

若卫星接收天线位于空旷的地面，且附近没有可用的避雷针，或有带防雷系统的建筑物，则需要安装避雷针或避雷装置。避雷针的有效范围像一把雨伞，避雷针就像伞柄，而撑开的雨伞面以下的区域就是该避雷针有效的保护范围，如图2 所示。

安装避雷针时要注意以下几点，避雷针一定要位于卫星接收天线的背面，否则它也会对天线产生遮挡。避雷针的接地应有独立走线，不允许将防雷接地线与接收设备的室内接地线共用，否则会遭到雷电反击，造成设备烧毁，甚至人员伤亡。当天线和设备受避雷针保护伞保护时，避雷针接地引线要和天线分开，采用天线系统的地线与避雷系统的地线分开，机器的地线与防雷系统的地线分开，以便雷击时电流以最小电阻走防雷系统进入大地，不至于进入机器，从而减小对设备损害。

图2

3 结论

广播电视事业发展迅速，新建的卫星接收站越来越多，建站前要做的功课其实要有很多。我国地域辽阔，由于种种原因，很多卫星接收站所在的地理位置十分复杂和特殊，这就要求我们在给卫星接收天线选址时考虑多种因素。既要使接收天线前方视野开阔，考虑所在地存在的各种电磁、微波干扰，地面的防雷措施，还要考虑所在地地质、气象、交通、供电、供水等情况。只有统筹各方面因素，科学架设卫星接收天线，才能确保卫星接收站高效长久运行，促进广播事业健康长远的发展。