劉新浩，宋起柱，王敬燾，趙 越

(國家無線電監(jiān)測中心檢測中心，北京 100041)

無線電管制發(fā)射機技術(shù)指標(biāo)及壓制效果測試

劉新浩，宋起柱，王敬燾，趙 越

(國家無線電監(jiān)測中心檢測中心，北京 100041)

從無線電管制發(fā)射機在實際使用中出現(xiàn)的問題出發(fā)，介紹了無線電管制發(fā)射機亟待規(guī)范的相關(guān)技術(shù)指標(biāo)、規(guī)范以及技術(shù)指標(biāo)的測試方法。針對無線電管制發(fā)射機的使用者比較關(guān)心的實際工作中壓制效果問題，介紹了無線電管制系統(tǒng)壓制效果的評定方法。最后對無線電管制發(fā)射機使用提出一些建議，希望通過科學(xué)、合理的使用方式減小對人員健康和電磁環(huán)境的影響。

無線電；管制；發(fā)射機；測試方法

隨著無線電技術(shù)的日新月異，無線電管理工作不斷面臨新的挑戰(zhàn)，常規(guī)無線電管理工作重心為頻譜管理和頻譜監(jiān)測兩部分。頻譜管理主要內(nèi)容包括：臺站管理和無線電發(fā)射設(shè)備型號核準(zhǔn)；頻譜監(jiān)測主要是依靠技術(shù)設(shè)施和全國的監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)對無線電頻譜的監(jiān)測。然而這些手段時效性較差，在許多情況下不能第一時間解決干擾問題。為維護國家安全、保障國家重大任務(wù)、處置重大突發(fā)事件和執(zhí)行特殊任務(wù)等需要，國家公布并施行了《無線電管制規(guī)定》，并規(guī)定在執(zhí)行任務(wù)時可以對特定的無線電頻率實施技術(shù)阻斷等管制措施，促進了無線電管制發(fā)射機產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展。然而由于缺乏標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范，各廠家生產(chǎn)的設(shè)備性能參差不齊，給用戶帶在購買和使用過程中帶來了很多困擾。本文主要討論通過哪些技術(shù)參數(shù)規(guī)范無線電管制發(fā)射機、規(guī)范相應(yīng)技術(shù)參數(shù)的測試方法及如何評定無線電管制發(fā)射機的實際工作效果。

1 無線電管制發(fā)射機關(guān)鍵技術(shù)參數(shù)

無線電管制發(fā)射機由軍用通信對抗設(shè)備發(fā)展而來，早期的管制發(fā)射機多用于考試保障和警用防爆等工作，考場中的移動信號屏蔽器即其中一種。隨著市場需求的擴大，無線電管制發(fā)射機的產(chǎn)品種類層出不窮。一些廠家為了占有市場甚至?xí)浯螽a(chǎn)品的性能，或以次沖好，造成了惡性的市場競爭環(huán)境；同時用戶在使用過程中的問題也層出不窮，有的不能達到壓制目的、有的因為質(zhì)量問題根本無法使用。

與常見無線電設(shè)備相似，無線電管制發(fā)射機技術(shù)參數(shù)涉及功率、頻率和調(diào)制特性等方面，除此以外還要考慮其工作環(huán)境和電氣性能等。本節(jié)通過相關(guān)參數(shù)的定義和測試方法的介紹，討論規(guī)范這些技術(shù)參數(shù)的必要性。主要包括功率參數(shù)、頻率參數(shù)和調(diào)制特性等技術(shù)參數(shù)，對于引導(dǎo)發(fā)射模式的測試則放在開場壓制效果中討論。

這些參數(shù)的測試通常在實驗室中進行，設(shè)備連接方式如圖1所示，使用射頻電纜連接測被測設(shè)備、衰減器和測量設(shè)備。

1.1 功率參數(shù)

功率參數(shù)是無線電管制發(fā)射機工作的重要參數(shù)，是直觀判斷壓制效果的重要指標(biāo)，無線電管制發(fā)射機大功率的實現(xiàn)主要通過功放模塊完成，但作為一個完整的設(shè)備，單獨測試功放模塊并不能描述其整體性能。無線電管制發(fā)射機功率參數(shù)可通過發(fā)射功率、功率精度、功率可調(diào)范圍、功率穩(wěn)定度4個方面來衡量。

圖1 無線電管制發(fā)射機測試連接框圖

1)發(fā)射功率是指無線電管制發(fā)射機在一個射頻周期內(nèi)供給負載的平均功率。實驗室中功率測試一般采用綜合測試儀、功率計或頻譜分析儀，測試時需要在無線電管制發(fā)射機工作頻段內(nèi)均勻選取測試頻率，測試發(fā)射機在標(biāo)稱功率工作時實際輸出的功率值。

2)功率精度是無線電管制發(fā)射機功率控制的重要指標(biāo)，通過發(fā)射功率的測量計算發(fā)射機標(biāo)稱功率與實際輸出功率的差值，即為無線電管制發(fā)射機的功率精度。

3)功率可調(diào)范圍是無線電管制發(fā)射機功發(fā)射功率最大值和最小值之差，是其功率覆蓋范圍。測試時在無線電管制發(fā)射機工作頻段內(nèi)選取高、中、低三個頻點作為測試頻率，使用測試設(shè)備測量無線電管制發(fā)射機能夠發(fā)射的最小功率和最大功率，兩個功率的功率差值即為功率可調(diào)范圍。

4)功率穩(wěn)定度是無線電管制發(fā)射機發(fā)射功率在一定時間內(nèi)輸出功率的變化程度，是考驗無線電管制發(fā)射機在長時間工作狀態(tài)下設(shè)備的可靠性及穩(wěn)定性。測試時在無線電管制發(fā)射機工作頻段內(nèi)均勻選取測試頻率，對開始工作時和工作一定時間之后的發(fā)射功率進行測試，兩次測試的功率差即為功率穩(wěn)定度。

1.2 頻率參數(shù)

頻率是無線電設(shè)備的特征參數(shù)，無線電設(shè)備根據(jù)頻率不同劃分業(yè)務(wù)，不同業(yè)務(wù)使用相同的頻率必然會對彼此造成影響。無線電管制發(fā)射機的工作主要靠同頻干擾實現(xiàn)。但進行管制工作的同時應(yīng)保證不對正常業(yè)務(wù)產(chǎn)生干擾，就要對無線電管制發(fā)射機的頻率參數(shù)進行規(guī)范。常見的頻率參數(shù)主要有頻率范圍、頻率容限、頻率穩(wěn)定度、多載波發(fā)射互調(diào)、雜散發(fā)射等。

1)頻率范圍既是發(fā)射機能夠覆蓋的頻率，需要注意的是在該頻率范圍內(nèi)的其他主要技術(shù)參數(shù)也要滿足指標(biāo)要求。

2)頻率容限是對無線管制發(fā)射機發(fā)射頻率精確度的測試，通常采用頻譜分析儀或頻率計對發(fā)射機發(fā)射單載波信號的中心頻率進行測試，將測試頻率與發(fā)射頻率的做差后再與發(fā)射頻率相比的比值即為頻率容限。

3)頻率穩(wěn)定度則是考驗無線管制發(fā)射機隨工作時間的增加，頻率變化程度，一般取規(guī)定的時間內(nèi)，無線電管制發(fā)射機頻率最大變化值的1/2與其標(biāo)稱值之比。

4)多載波發(fā)射互調(diào)是考驗無線管制發(fā)射機在進行同時發(fā)射多個壓制信號時，自身互調(diào)產(chǎn)物的功率是否超出限制要求，一般用多載波發(fā)射互調(diào)抑制比表示。測試時選取適當(dāng)?shù)念l率間隔，使管制發(fā)射機發(fā)射兩個功率相等的單載波信號，使用測量設(shè)備測量各階互調(diào)信號的電平值，互調(diào)產(chǎn)物與主信號的電平值之差即為多載波發(fā)射互調(diào)抑制比。

5)雜散發(fā)射是查驗無線管制發(fā)射除發(fā)射工作信號外，是否在非工作頻段產(chǎn)生雜散信號，測試時要選取每個功放模塊的最高頻率和最低頻率進行測試。測試時根據(jù)不同的測試頻段，設(shè)置頻譜分析儀的分辨率帶寬，在各個頻段搜索超過指標(biāo)限制的雜散信號。該測試除在發(fā)射機工作狀態(tài)下進行測試外，還應(yīng)在其待機狀態(tài)下也進行測試。

1.3 調(diào)制特性

功率參數(shù)和頻率參數(shù)關(guān)系到無線電管制發(fā)射機的壓制效果和壓制準(zhǔn)確度，而調(diào)制特性則是無線電管制發(fā)射機的功能性指標(biāo)，調(diào)制功能同樣影響著無線電管制發(fā)射機的應(yīng)用范圍，是必備的功能，常見的無線電管制發(fā)射機調(diào)制方式包括AM，F(xiàn)M，F(xiàn)SK，BPSK等，這些調(diào)制方式對壓制信號帶寬的控制對無線電管制發(fā)射機的工作有著至關(guān)重要的影響；同時由于功放的區(qū)域性，不可能在全頻段內(nèi)同時發(fā)射多個信號，因此，同時多信號工作帶寬也需要進行衡量；對于模擬調(diào)制方式常規(guī)的調(diào)制限制和音頻失真參數(shù)也需要進行測試。

鑒于無線電管制發(fā)射機的工作性質(zhì)，建議壓制信號帶寬通過壓制帶寬誤差來評判。壓制帶寬誤差通過頻譜儀的占用帶寬功能對無線電管制發(fā)射機發(fā)射的調(diào)制信號的99%功率占用帶寬進行測試，將測量值與標(biāo)稱帶寬做差后再與標(biāo)稱帶寬相比，即為壓制帶寬誤差。同時多信號工作帶寬是無線電管制發(fā)射機在同一功放模塊內(nèi)，同時發(fā)射2個符合技術(shù)要求的信號時，2個信號的最大頻率間隔。

調(diào)制限制和音頻失真則需要向無線電管制發(fā)射機輸入一個標(biāo)準(zhǔn)的音頻信號，設(shè)備連接方式如圖2所示，標(biāo)準(zhǔn)音頻源的作用是為無線電壓制發(fā)射機輸入一個標(biāo)準(zhǔn)的音頻信號。通常測試中使用的音頻頻率為1 kHz，測試時調(diào)整音頻信號的電平，使測量設(shè)備的頻偏示值為無線電管制發(fā)射機指標(biāo)中所規(guī)定的最大頻偏值的60%(3 kHz或1.5 kHz)，此時測量設(shè)備所顯示的音頻失真值即為無線電管制發(fā)射機的音頻失真，此值不得超過無線電管制發(fā)射機指標(biāo)中給定的數(shù)值；再將音頻信號的電平增大10倍，記錄此時的頻偏示值，此值不得超過無線電管制發(fā)射機指標(biāo)中給定的最大值；保持音頻信號電平不變，改變音頻頻率，使其在300 Hz～3 kHz間變化，觀察測量設(shè)備頻偏示值的變化，頻偏示值的最大值也不得超過被測設(shè)備指標(biāo)中給定的數(shù)值[1]。這項測試要選取典型工作頻率進行多次測試，以保證無線電管制發(fā)射機在相應(yīng)工作頻段內(nèi)的模擬調(diào)制功能滿足工作要求。

圖2 調(diào)制限制和調(diào)制失真測試連接框圖

2 無線電管制系統(tǒng)壓制效果

射頻測試是查驗無線電管制發(fā)射機是否能達到標(biāo)稱指標(biāo)，是為無線電管制發(fā)射機的研發(fā)、生產(chǎn)和檢測提供科學(xué)、公認的標(biāo)準(zhǔn)。但是在實際工作中，壓制效果受到很多因素影響。標(biāo)稱指標(biāo)相同的無線電管制發(fā)射機是否能達到相同的壓制效果，如何給用戶直觀的評判方法，這些方法又該如何定義和測試。

無線電管制發(fā)射機在實際工作中與控制系統(tǒng)和天饋線系統(tǒng)共同組成無線電管制系統(tǒng)，具備引導(dǎo)發(fā)射功能的無線電管制系統(tǒng)，還要額外的無線電信號監(jiān)測系統(tǒng)。無線電管制系統(tǒng)的組成如圖3所示。

圖3 無線電管制系統(tǒng)組成框圖

通過上一節(jié)介紹的內(nèi)容，將無線電管制發(fā)射機的一些技術(shù)參數(shù)和相應(yīng)的測試方法進行了規(guī)范性的描述，但在實際工作中這些技術(shù)參數(shù)所轉(zhuǎn)化的工作效果如何，是對整個無線電管制系統(tǒng)的評價，這就要在開闊場中進行。

無線電管制系統(tǒng)的評價建議從壓制場強和壓制效果兩方面進行，根據(jù)不同的工作模式又分為單信號模式壓制場強、同時多信號發(fā)射模式壓制場強、模擬信號壓制效果、數(shù)字信號壓制效果、掃描信號發(fā)射模式壓制效果和同時多信號發(fā)射模式壓制效果，對于具備引導(dǎo)壓制功能的無線電管制發(fā)射機還應(yīng)進行引導(dǎo)發(fā)射模式響應(yīng)測試。

2.1 開場測試的相關(guān)要求

開場測試與實驗室測試的不同之處就是對場地的電磁環(huán)境要求很高，首先測試場地應(yīng)地面平坦，周圍沒有高大遮擋物，場地長應(yīng)大于等于20λ，寬應(yīng)大于等于15λ(λ指被測系統(tǒng)最低測試頻率的波長)；其次測試場地應(yīng)遠離強輻射源，無再次輻射場；若對具有引導(dǎo)發(fā)射模式的無線電管制發(fā)射機測試，在測試頻點上，干擾信號應(yīng)不高于引導(dǎo)管制系統(tǒng)標(biāo)稱靈敏度[2]。

開場測試除對場地有特殊的要求外，還對測試設(shè)備要求更加嚴格，由于開闊場中測試會受很多條件影響，所以應(yīng)盡量降低測試環(huán)境和測試設(shè)備對測試結(jié)果的影響。測試中使用的標(biāo)準(zhǔn)通信系統(tǒng)和場強測量系統(tǒng)采用的天線應(yīng)是標(biāo)準(zhǔn)天線，儀器儀表的頻率誤差要優(yōu)于被測系統(tǒng)允許誤差一個數(shù)量級，場強測量誤差要優(yōu)于被測系統(tǒng)允許誤差的1/3。

開場測試不同于實驗室測試另一方面就是測試場地的布局，為了盡量模擬開闊場情況，測試設(shè)備與被測設(shè)備的距離應(yīng)足夠遠，使無線電波在二者之間只有直射傳播。這個距離與測試頻率的波長有關(guān)，一般取5λ，為了測試方便一般取測試頻率的最大波長。

2.2 開場測試布局及測試方法

單信號模式和同時多信號發(fā)射模式壓制場強的測試場地布局如圖4所示，被測系統(tǒng)即無線電管制系統(tǒng)和場強測量系統(tǒng)的間距D在測試中的距離應(yīng)足夠大，以VHF/UHF頻段為例一般取10λ～15λ，二者距場地邊緣的距離為5λ。

圖4 壓制場強測試布局

測試時，在被測系統(tǒng)工作頻段均勻選取測試頻點，設(shè)置被測系統(tǒng)輸出功率為標(biāo)稱功率，發(fā)射信號模式為不加調(diào)制的單載波，使用場強測量系統(tǒng)測量相應(yīng)頻點的輻射場強。為了測試結(jié)果的橫向可比性，同時多信號發(fā)射模式壓制場強測試時，選取適當(dāng)?shù)念l率間隔，使被測系統(tǒng)發(fā)射兩個功率相等的單載波信號。

壓制效果的測試布局如圖5所示，首先將通信發(fā)射設(shè)備和被測系統(tǒng)拉開足夠的距離，以便通信接收系統(tǒng)在二者間移動時，能夠同時與二者保持至少5λ距離。通信發(fā)射設(shè)備和通信接收設(shè)備配備有標(biāo)準(zhǔn)天線，經(jīng)過校準(zhǔn)的發(fā)射功率，且能夠產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)調(diào)制信號。將通信接收設(shè)備解調(diào)的信號輸出到信號分析系統(tǒng)，進行信號的分析。

圖5 壓制效果測試布局

在模擬信號壓制效果測試中，通信發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射功率為了對比不同系統(tǒng)性能，需統(tǒng)一選取。通信發(fā)射系統(tǒng)和被測系統(tǒng)發(fā)射信號的調(diào)制方式可統(tǒng)一選取為FM，調(diào)制頻偏也應(yīng)相同，可參照國家對調(diào)頻發(fā)射機調(diào)制參數(shù)的相關(guān)規(guī)定，但為了區(qū)分通信發(fā)射系統(tǒng)和被測系統(tǒng)發(fā)射的信號，二者的音頻頻率應(yīng)加以區(qū)分。測試時，在被測系統(tǒng)和通信發(fā)射設(shè)備間移動通信接收設(shè)備和信號分析系統(tǒng)，觀察信號分析系統(tǒng)上的音頻頻率變化，當(dāng)信號分析系統(tǒng)解析的FM信號音頻頻率顯示為被測系統(tǒng)發(fā)射信號的音頻頻率時，即為產(chǎn)生壓制效果。此時通信接收設(shè)備到被測系統(tǒng)和通信發(fā)射系統(tǒng)的距離比可以用來衡量不同無線電管制系統(tǒng)壓制效果。

同理測試數(shù)字信號壓制效果，通信發(fā)射設(shè)備發(fā)射滿占空比，數(shù)據(jù)速率、帶寬、輸出功率固定的數(shù)字調(diào)制信號；被測系統(tǒng)的發(fā)射的調(diào)制方式則由設(shè)備生產(chǎn)廠家推薦。使用信號分析系統(tǒng)分析通信接收設(shè)備解調(diào)后輸出信號的正確率，同樣以距離比表示壓制效果。

引導(dǎo)發(fā)射模式是具備信號監(jiān)測功能的無線電管制系統(tǒng)在發(fā)現(xiàn)目標(biāo)信號后自動實施壓制的工作模式。引導(dǎo)發(fā)射模式雖然是自動化壓制，但是其響應(yīng)速度和頻率準(zhǔn)確度十分重要。引導(dǎo)發(fā)射模式響應(yīng)測試的布局如圖6所示，通信發(fā)射系統(tǒng)主要用于發(fā)射激活被測系統(tǒng)的無線電信號，被測系統(tǒng)到場強測量系統(tǒng)和通信發(fā)射設(shè)備的距離應(yīng)相等，夾角α不小于30°。測試時需對被測系統(tǒng)的無線電信號監(jiān)測系統(tǒng)進行設(shè)置， 被測系統(tǒng)發(fā)射的信號統(tǒng)一采用不加調(diào)制的單載波信號，輸出功率為標(biāo)稱功率，發(fā)射頻率由無線電信號監(jiān)測系統(tǒng)提供。通信發(fā)射系統(tǒng)發(fā)射信號開始計時，當(dāng)場強測量系統(tǒng)測得的場強達到壓制系統(tǒng)發(fā)射標(biāo)稱功率時對應(yīng)的場強停止計時，這段時間即為被測系統(tǒng)的引導(dǎo)發(fā)射模式響應(yīng)；同時根據(jù)場強測量系統(tǒng)讀取的壓制信號的中心頻率，計算被測系統(tǒng)引導(dǎo)發(fā)射模式頻率誤差。

圖6 引導(dǎo)發(fā)射模式響應(yīng)測試布局

3 結(jié)束語

通過標(biāo)準(zhǔn)的測試方法規(guī)范無線電管制發(fā)射機的技術(shù)指標(biāo)，使廠家在技術(shù)指標(biāo)聲明時有據(jù)可依，就可有效解決當(dāng)前無線電管制發(fā)射機市場存的問題。不同廠家生產(chǎn)的無線電管制發(fā)射機在標(biāo)準(zhǔn)場地中進行壓制場強和壓制效果的測試后，相應(yīng)的測試結(jié)果在設(shè)備間即可進行橫向的對比，使用戶更容易掌握設(shè)備的適用范圍。若將測試時的設(shè)置、壓制場強和壓制效果等數(shù)據(jù)在設(shè)備的技術(shù)手冊中加以注明，就可大大降低用戶在設(shè)備采購過程中承擔(dān)的風(fēng)險。

隨著無線電管制發(fā)射機技術(shù)指標(biāo)和測試方法的規(guī)范化進程，將逐漸在行業(yè)內(nèi)形成測試結(jié)果的互認可。助力行業(yè)健康發(fā)展的同時，也為用戶和管理者帶來了便捷。然而作為一種大功率發(fā)射設(shè)備，該設(shè)備的使用也需小心謹慎，不能在實施管制的同時干擾正常無線電業(yè)務(wù)，且應(yīng)考慮對人員和電磁環(huán)境的影響。

[1]GB12192，移動通信調(diào)頻無線電話發(fā)射機測量方法[S].1990.

[2]YD/T2675，VHF/UHF無線電監(jiān)測測向系統(tǒng)開場測試參數(shù)和測試方法[S].2013.

劉新浩(1985— )，助理工程師，主要從事無線電檢測技術(shù)、衛(wèi)星導(dǎo)航和公眾移動通信技術(shù)；

宋起柱(1976— )，高級工程師，主要從事無線電檢測技術(shù)和無線電頻譜資源經(jīng)濟學(xué)等領(lǐng)域；

王敬燾(1980— )，高級工程師，主要從事無線電管理技術(shù)、無線電檢測技術(shù)；

趙 越(1984— )，助理工程師，主要從事無線電檢測技術(shù)。

責(zé)任編輯：李 薇

Radio Controlling Transmitter Technical Specification and Suppressing Effect

LIU Xinhao，SONG Qizhu，WANG Jingtao，ZHAO Yue

(TheStateRadioMonitoringCenterTestingCenter，Beijing100041,China)

In order to resolve the problems coming from daily work of radio controlling transmitters, some important technical parameters of the transmitters and the test methods in standardizing these technical parameters are introduced. Furthermore, an evaluation method on suppressing effect is given to make users easily understand radio controlling transmitters’ capability. Finally, some suggestions are put forward for the radio controlling transmitters, which are useful to human health and hygienic of electromagnetic environment.

radio; control; transmitter; test method

科技北京百名領(lǐng)軍人才培養(yǎng)工程項目(Z131101000513014)

TN98

B

10.16280/j.videoe.2015.01.038

2014-06-30

【本文獻信息】劉新浩，宋起柱，王敬燾，等.無線電管制發(fā)射機技術(shù)指標(biāo)及壓制效果測試[J].電視技術(shù),2015，39(1).