雨衰对发射台播出的影响及其防护

影响发射台播出的主要因素除了机器故障，还有外电中断和信号源不正常等。而信号源不正常大多是因为雨衰引起的，特别是福建雨水多，特大暴雨的恶劣气候时有发生。近几年来,我台通过高压电双路改造及防雷改造,外电和机器故障造成的停播率己明显下降。雨衰是困扰安全优质播出的大敌。发射台如何防止雨衰，保证信号的安全优质传送是广大电视人员感到比较棘手的问题和需要不断探讨的课题。因为发射台大多建在崇山峻岭之上，其地理位置高、云遮雾绕，气候条件恶劣，所以雨衰对信号传输的影响不容忽视。我台调频广播及电视播出的信号源来自卫星接收和微波传送，均容易受雨衰影响造成劣播或停播。下面分别对卫星接收和微波传频两方面的雨衰影响和防护谈一点体会。

雨衰的形成

雨衰，是指电波进入雨层中引起的衰减。它包括雨粒吸收引起的衰减和雨粒散射引起的衰减。雨粒吸收引起的衰减是由于雨粒具有介质损耗引起的，雨粒散射引起的衰减是由于电波碰到雨粒时被雨粒反射而再发射引起的。这种二次发射的电波与入射波方向无关，而是四面八方发射的，这就是所谓的二次散射。由于二次散射，在原来的方向上入射的电波就被衰减了。雨衰的大小与雨滴直径与波长的比值有着可比性关系，而雨滴的半径则与降雨率有关。实测结果表明雨滴的半径约在0.025cm～0.3cm。C波段的电波波长在7.5cm左右，与雨滴半径相差较大，因此受降雨影响较小，一般小于2dB。Ku波段内电波的波长在2.5cm左右，故降雨对电波产生的影响比较明显，最大可达20dB。雨衰主要是吸收衰减，大部分表现为热损耗。当电波的波长可以和雨粒的几何尺寸相比拟时，将引起雨粒共振，则产生最大的衰减。但实际上雨粒有大有小，而作为介质，无论雨粒大小它都要吸收能量的。所以根据实测与统计的结果，雨粒的吸收衰减比散射衰减要大。

雨衰对发射台信号源的影响

1、 雨衰对卫星接收信号的影响

一般来说，大雨（16mm/h）以下的雨量对C波段卫星信号不会产生明显的影响。大雨且雨区高度不超过10公里时，对一个仰角为40度的地面站，C波段卫星下行信号的衰耗约0.3dB;暴雨（100mm/h）时若雨区高度小于2公里，地面站仰角为40度时，C波段卫星下行信号的衰耗也约0.3dB。这种情况雨衰影响可以忽略，但遇到大暴雨或暴雨、雨区高度又超过2公里情况时,雨衰对C波段卫星信号的衰耗也会相当严重，可达6dB以上。

Ku波段的卫星信号，波长短，因雨、雪、云、雾引起的衰耗明显大于C波段。同样仰角和雨区高度，大雨时Ku波段下行链路衰耗可达到7.5dB以上；暴雨时衰耗超过10dB，龙岩地区暴雨时衰耗经常在15dB以上。

事实上，降雨不仅会衰减电磁波，还会产生极化作用。空气阻力会使雨滴变成略微扁平的形状，雨滴越大，变形越明显。极化面取向沿着雨滴长轴方向的电磁波因雨滴引起的衰减和相位移最大，而极化面取向沿着雨滴短轴方向的电磁波因雨滴引起的衰减和相位移最小，这种在两个轴向的衰减和相位之差，会降低正交极化复用信号的极化隔离度，导致干扰增加。

因为电波在穿过对流层的雨区时，有一部分能量被吸收或散射，使得接收系统C/N降低，对数字接收机而言就是Eb/No降低。这将使得接收机解调出的模拟信号出现雪花点，甚至图伴很弱，直至消失；数字信号出现马赛克，严重时图像完全消失。

2、 雨衰对微波链路信号的影响

我台微波接收的省台信号从福州至双吉山机房采用8级微波接力传送，有10GHz微波和8GHz微波两条链路信号。因我省模拟微波电路路由在站址的选择上受高山等地理环境和经济条件因素制约，存在若干超站距离的站点，雨衰问题较突出。笔者在双吉山机房值班时常发现当进入雨季时微波信号出现衰弱，数字信号出现马赛克，严重时会中断，三路调频广播信号源断断续续，甚至中断。雨衰与电波频率和雨粒大小有关，其中10GHz微波信号的雨衰情况又较8GHz微波更为严重。

减小雨衰的防护对策

1、 卫星电视接收方面

在接收设计中，C波段广播电视接收站，降雨余量和门限储备之和一般取3～6dB，Ku波段一般取5～12dB,具体数值需根据当地的气候条件（雨季长短，雨量大小等）及对接收系统的不同度的要求而定。发射台则需配备更大的储备量。根据接收经验，可从如下方面着手解决：

（1）卫星天线尺寸应大些，使其采集信号的面积加大，留有余量来弥补雨衰的影响，以保证信号接收的最低门限。实际应用中不应以吞食Ku波段的雨衰备余量为代价，一味减小Ku波段天线的口径。

（2）将天线的仰角与方位角、LNB的极化角都应精调到最佳位置，不能认为图声出来就算完事，可用寻星仪、场强仪等器材来显示天线的调试精度。

（3）选用低门限接收机，这个指标非常关键。本人试过多款接收机，在强信号时，表现都很好，但在收视弱信号时，质量的优劣就非常之明显了，同时也不能光相信说明书、广告之类的宣传，门限如何之低，还是要在使用中进行比较。

（4）将天线尽量装在防风防雨处，这一措施在防止雨衰时非常重要。也可在天线面上打蜡，使雨水不停留在天线面上，这样就能使收到的信号全部折射到LNB上，加上优质的器材，雨衰也能减小。

（5）LNB的优劣非常重要，应采用可靠的正宗名牌的LNB。优质的LNB在收视弱信号或遇到天气不好时，就能显示其优点，差的LNB则收不到信号，在更换LNB的实践中足以证明这一点。

（6）我们可以将干净的“可乐”塑料瓶（最好是无色透明的）的瓶口，剪得与高频头一样大小，然后将它套在高频头上，并在塑料瓶下沿打几个滴水孔，防止雨水倒流。这样，即使下大雨也溅不到高频头盖子上，信号便能正常接收和收看了。

（7）机房播出信号源一般采用C波段信号为主信号，Ku波段信号为备份，或互为备份进行切换，可有效防止雨衰。

2、 微波链路方面

微波传输的路径和特点决定了可进行雨衰补偿的环节有收端，发端和解调端三方面：

（1）前端机房微波发信尽可能增大发射功率传输，保证收端入口电平留有一定余量，提高链路可靠性。

（2）微波天线方向尽量选无障碍物遮挡，点对点天线调到最佳，同时可根据实际加大收发两方面的天线口径，提高电路抗衰弱能力。

（3）模拟信号接收上，可采取模拟卫星接收机取代微波解调器，利用其低门限的优点有效防止雨衰；数字信号接收上，可精选用优质的70M/1G上变频器和低门限数字接收机来防止雨衰。

（4）减少高频传输线路的损耗是防雨衰的重要措施。尽量缩短收发信微波波导管的长度,定期对微波波导管进行防、放水处理，以保证收发信工作正常。尽量将收端和解调端放在一起,减少1GHz信号线的传输损耗,如我机房以低频的70M中频线(或音视频线)取代1GHz信号线后,雨衰现象明显减少。

（5）我台调频广播和电视的播出信号源均采用10GHz微波信号和8GHz微波信号互备切换，或采取微波信号和卫星信号互备切换。实践证明多路信号切换不失为间接防止雨衰的有效办法。随着网络电视的发展，从网络上获取广播电视信号源也是一种可行之策。

我国真正意义上的直播卫星年内将发射，可以实现我国100%的人口及领土覆盖。以Ku波段为直播平台的大功率发送对接收天线小型化和防雨衰都有积极作用,但接收中我们仍要考虑雨衰的影响不能一味减小接收天线的尺寸。总之,了解雨衰对信号传输的影响有着重要的意义，可进一步保证广播电视高质量、不间断、既经济、又安全地播出。加强值班责任心，认真监视主用和备份信号源，及时进行切换,是我台降低停播率的重要措施。我们将不断探索,进一步搞好安全优质播出,来迎接无线发射台的数字化发展热潮。