無線電管制發射機技術指標及壓制效果測試

劉新浩，宋起柱，王敬燾，趙 越

(國家無線電監測中心檢測中心，北京 100041)

無線電管制發射機技術指標及壓制效果測試

劉新浩，宋起柱，王敬燾，趙 越

(國家無線電監測中心檢測中心，北京 100041)

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

無線電；管制；發射機；測試方法

隨著無線電技術的日新月異，無線電管理工作不斷面臨新的挑戰，常規無線電管理工作重心為頻譜管理和頻譜監測兩部分。頻譜管理主要內容包括：臺站管理和無線電發射設備型號核準；頻譜監測主要是依靠技術設施和全國的監測網絡對無線電頻譜的監測。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、處置重大突發事件和執行特殊任務等需要，國家公布并施行了《無線電管制規定》，并規定在執行任務時可以對特定的無線電頻率實施技術阻斷等管制措施，促進了無線電管制發射機產業的飛速發展。然而由于缺乏標準的規范，各廠家生產的設備性能參差不齊，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參數規范無線電管制發射機、規范相應技術參數的測試方法及如何評定無線電管制發射機的實際工作效果。

1 無線電管制發射機關鍵技術參數

無線電管制發射機由軍用通信對抗設備發展而來，早期的管制發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，無線電管制發射機的產品種類層出不窮。一些廠家為了占有市場甚至會夸大產品的性能，或以次沖好，造成了惡性的市場競爭環境；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、有的因為質量問題根本無法使用。

與常見無線電設備相似，無線電管制發射機技術參數涉及功率、頻率和調制特性等方面，除此以外還要考慮其工作環境和電氣性能等。本節通過相關參數的定義和測試方法的介紹，討論規范這些技術參數的必要性。主要包括功率參數、頻率參數和調制特性等技術參數，對于引導發射模式的測試則放在開場壓制效果中討論。

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

1.1 功率參數

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

圖1 無線電管制發射機測試連接框圖

1)發射功率是指無線電管制發射機在一個射頻周期內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射機工作頻段內均勻選取測試頻率，測試發射機在標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射機功率控制的重要指標，通過發射功率的測量計算發射機標稱功率與實際輸出功率的差值，即為無線電管制發射機的功率精度。

3)功率可調范圍是無線電管制發射機功發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射機工作頻段內選取高、中、低三個頻點作為測試頻率，使用測試設備測量無線電管制發射機能夠發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范圍。

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

1.2 頻率參數

頻率是無線電設備的特征參數，無線電設備根據頻率不同劃分業務，不同業務使用相同的頻率必然會對彼此造成影響。無線電管制發射機的工作主要靠同頻干擾實現。但進行管制工作的同時應保證不對正常業務產生干擾，就要對無線電管制發射機的頻率參數進行規范。常見的頻率參數主要有頻率范圍、頻率容限、頻率穩定度、多載波發射互調、雜散發射等。

1)頻率范圍既是發射機能夠覆蓋的頻率，需要注意的是在該頻率范圍內的其他主要技術參數也要滿足指標要求。

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

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

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

5)雜散發射是查驗無線管制發射除發射工作信號外，是否在非工作頻段產生雜散信號，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。測試時根據不同的測試頻段，設置頻譜分析儀的分辨率帶寬，在各個頻段搜索超過指標限制的雜散信號。該測試除在發射機工作狀態下進行測試外，還應在其待機狀態下也進行測試。

1.3 調制特性

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

鑒于無線電管制發射機的工作性質，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射機發射的調制信號的99%功率占用帶寬進行測試，將測量值與標稱帶寬做差后再與標稱帶寬相比，即為壓制帶寬誤差。同時多信號工作帶寬是無線電管制發射機在同一功放模塊內，同時發射2個符合技術要求的信號時，2個信號的最大頻率間隔。

調制限制和音頻失真則需要向無線電管制發射機輸入一個標準的音頻信號，設備連接方式如圖2所示，標準音頻源的作用是為無線電壓制發射機輸入一個標準的音頻信號。通常測試中使用的音頻頻率為1 kHz，測試時調整音頻信號的電平，使測量設備的頻偏示值為無線電管制發射機指標中所規定的最大頻偏值的60%(3 kHz或1.5 kHz)，此時測量設備所顯示的音頻失真值即為無線電管制發射機的音頻失真，此值不得超過無線電管制發射機指標中給定的數值；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射機指標中給定的最大值；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，觀察測量設備頻偏示值的變化，頻偏示值的最大值也不得超過被測設備指標中給定的數值[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射機在相應工作頻段內的模擬調制功能滿足工作要求。

圖2 調制限制和調制失真測試連接框圖

2 無線電管制系統壓制效果

射頻測試是查驗無線電管制發射機是否能達到標稱指標，是為無線電管制發射機的研發、生產和檢測提供科學、公認的標準。但是在實際工作中，壓制效果受到很多因素影響。標稱指標相同的無線電管制發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。

無線電管制發射機在實際工作中與控制系統和天饋線系統共同組成無線電管制系統，具備引導發射功能的無線電管制系統，還要額外的無線電信號監測系統。無線電管制系統的組成如圖3所示。

圖3 無線電管制系統組成框圖

通過上一節介紹的內容，將無線電管制發射機的一些技術參數和相應的測試方法進行了規范性的描述，但在實際工作中這些技術參數所轉化的工作效果如何，是對整個無線電管制系統的評價，這就要在開闊場中進行。

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

2.1 開場測試的相關要求

開場測試與實驗室測試的不同之處就是對場地的電磁環境要求很高，首先測試場地應地面平坦，周圍沒有高大遮擋物，場地長應大于等于20λ，寬應大于等于15λ(λ指被測系統最低測試頻率的波長)；其次測試場地應遠離強輻射源，無再次輻射場；若對具有引導發射模式的無線電管制發射機測試，在測試頻點上，干擾信號應不高于引導管制系統標稱靈敏度[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，所以應盡量降低測試環境和測試設備對測試結果的影響。測試中使用的標準通信系統和場強測量系統采用的天線應是標準天線，儀器儀表的頻率誤差要優于被測系統允許誤差一個數量級，場強測量誤差要優于被測系統允許誤差的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，測試設備與被測設備的距離應足夠遠，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，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射模式壓制場強的測試場地布局如圖4所示，被測系統即無線電管制系統和場強測量系統的間距D在測試中的距離應足夠大，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，在被測系統工作頻段均勻選取測試頻點，設置被測系統輸出功率為標稱功率，發射信號模式為不加調制的單載波，使用場強測量系統測量相應頻點的輻射場強。為了測試結果的橫向可比性，同時多信號發射模式壓制場強測試時，選取適當的頻率間隔，使被測系統發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，首先將通信發射設備和被測系統拉開足夠的距離，以便通信接收系統在二者間移動時，能夠同時與二者保持至少5λ距離。通信發射設備和通信接收設備配備有標準天線，經過校準的發射功率，且能夠產生標準調制信號。將通信接收設備解調的信號輸出到信號分析系統，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，通信發射系統發射功率為了對比不同系統性能，需統一選取。通信發射系統和被測系統發射信號的調制方式可統一選取為FM，調制頻偏也應相同，可參照國家對調頻發射機調制參數的相關規定，但為了區分通信發射系統和被測系統發射的信號，二者的音頻頻率應加以區分。測試時，在被測系統和通信發射設備間移動通信接收設備和信號分析系統，觀察信號分析系統上的音頻頻率變化，當信號分析系統解析的FM信號音頻頻率顯示為被測系統發射信號的音頻頻率時，即為產生壓制效果。此時通信接收設備到被測系統和通信發射系統的距離比可以用來衡量不同無線電管制系統壓制效果。

同理測試數字信號壓制效果，通信發射設備發射滿占空比，數據速率、帶寬、輸出功率固定的數字調制信號；被測系統的發射的調制方式則由設備生產廠家推薦。使用信號分析系統分析通信接收設備解調后輸出信號的正確率，同樣以距離比表示壓制效果。

引導發射模式是具備信號監測功能的無線電管制系統在發現目標信號后自動實施壓制的工作模式。引導發射模式雖然是自動化壓制，但是其響應速度和頻率準確度十分重要。引導發射模式響應測試的布局如圖6所示，通信發射系統主要用于發射激活被測系統的無線電信號，被測系統到場強測量系統和通信發射設備的距離應相等，夾角α不小于30°。測試時需對被測系統的無線電信號監測系統進行設置， 被測系統發射的信號統一采用不加調制的單載波信號，輸出功率為標稱功率，發射頻率由無線電信號監測系統提供。通信發射系統發射信號開始計時，當場強測量系統測得的場強達到壓制系統發射標稱功率時對應的場強停止計時，這段時間即為被測系統的引導發射模式響應；同時根據場強測量系統讀取的壓制信號的中心頻率，計算被測系統引導發射模式頻率誤差。

圖6 引導發射模式響應測試布局

3 結束語

通過標準的測試方法規范無線電管制發射機的技術指標，使廠家在技術指標聲明時有據可依，就可有效解決當前無線電管制發射機市場存的問題。不同廠家生產的無線電管制發射機在標準場地中進行壓制場強和壓制效果的測試后，相應的測試結果在設備間即可進行橫向的對比，使用戶更容易掌握設備的適用范圍。若將測試時的設置、壓制場強和壓制效果等數據在設備的技術手冊中加以注明，就可大大降低用戶在設備采購過程中承擔的風險。

隨著無線電管制發射機技術指標和測試方法的規范化進程，將逐漸在行業內形成測試結果的互認可。助力行業健康發展的同時，也為用戶和管理者帶來了便捷。然而作為一種大功率發射設備，該設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務，且應考慮對人員和電磁環境的影響。

[1]GB12192，移動通信調頻無線電話發射機測量方法[S].1990.

[2]YD/T2675，VHF/UHF無線電監測測向系統開場測試參數和測試方法[S].2013.

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

宋起柱(1976— )，高級工程師，主要從事無線電檢測技術和無線電頻譜資源經濟學等領域；

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

趙 越(1984— )，助理工程師，主要從事無線電檢測技術。

責任編輯：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

科技北京百名領軍人才培養工程項目(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.無線電管制發射機技術指標及壓制效果測試[J].電視技術,2015，39(1).