淺談短波監(jiān)測車測向性能指標(biāo)的測試方法

萬 峻，董斐斐，陳 良

（國家無線電監(jiān)測中心成都監(jiān)測站，成都 611136）

1 引言

移動監(jiān)測測向車是逼近查找干擾源的重要手段，監(jiān)測車測向性能對于圓滿完成移動監(jiān)測工作至關(guān)重要。監(jiān)測測向設(shè)備通過安裝、架設(shè)，與車輛融為一體，組成監(jiān)測測向車系統(tǒng)，其各項性能指標(biāo)，尤其是測向指標(biāo)會受到一定的影響。工作中，我們常需要對監(jiān)測車系統(tǒng)測向性能進(jìn)行有效地測試，確保監(jiān)測車測向性能指標(biāo)達(dá)到廠家標(biāo)稱參數(shù)，工作狀態(tài)良好。

根據(jù)多次驗收、維護(hù)短波監(jiān)測測向車的工作經(jīng)驗，參考國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，并結(jié)合無線電監(jiān)測技術(shù)理論研究，筆者粗淺地總結(jié)出有關(guān)短波監(jiān)測測向車測向性能指標(biāo)（地波測向精度、測向靈敏度、測向最小持時間）的測試方法，在此進(jìn)行介紹。

2 測試條件

2.1 測試環(huán)境要求

測試時場地天氣應(yīng)符合被測系統(tǒng)對工作環(huán)境的要求：

（1）環(huán)境溫度：－10℃～45℃。

（2）環(huán)境濕度：10%～80%。

（3）大氣壓強：86kPa～106kPa。

2.2 測試場地要求

（1）地面平坦開闊，遠(yuǎn)離高壓線、河流、廠房、高大障礙物、強輻射源。

（2）場地大小至少需要20λ長、10λ寬（以3MHz為典型值，約需2km長，1km寬）。

2.3 監(jiān)測測向車狀態(tài)

（1）測試應(yīng)在車輛啟動時進(jìn)行。

（2）在測試與角度無關(guān)的項目時，應(yīng)將監(jiān)測測向車天線標(biāo)稱“N”方向（通常是車頭方向）對準(zhǔn)信號源系統(tǒng)。

（3）測試前，應(yīng)將被測系統(tǒng)進(jìn)行充分預(yù)熱，并開啟測向系統(tǒng)設(shè)備自檢，驗證硬件狀態(tài)正常。

2.4 測試設(shè)備技術(shù)指標(biāo)要求

所使用的測試設(shè)備均應(yīng)取得計量合格證書，并在有效期內(nèi)。

（1）短波信號源系統(tǒng)具有可編程能力；頻率范圍（包含HF頻段）為3MHz～30MHz；功率可調(diào)為-60dBm～6dBm；頻率精度為1Hz；頻率穩(wěn)定度為≤1×10-7；天線極化方式與被測系統(tǒng)天線極化方式一致，架設(shè)高度與被測系統(tǒng)相當(dāng)；具有功率放大模塊，最大輸出功率≥100W。

（2）GPS系統(tǒng)定位精度為1m～3m。

（3）轉(zhuǎn)臺位置指示器測量誤差≤0.2°。

3 測試方法

3.1 地波測向精度測試

通過測量已知信號源的地波信號，計算移動監(jiān)測測向系統(tǒng)實際測量示向度與理論示向度之間的角度偏差（均方根值），用以標(biāo)稱系統(tǒng)地波測向準(zhǔn)確度。

3.1.1 測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖1 測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.1.2 測試步驟

（1）按1MHz的頻率間隔選取頻率f（避開干擾）共27個，形成測試頻率列表。

（2）選定信號源架設(shè)位置，利用GPS準(zhǔn)確測量發(fā)射天線經(jīng)緯度。

（3）將被測系統(tǒng)置于轉(zhuǎn)臺上，將測向天線中心與轉(zhuǎn)臺中心重合，利用GPS準(zhǔn)確測量測向天線中心經(jīng)緯度。

（4）利用經(jīng)緯儀觀測，將測向天線的“N”方向與轉(zhuǎn)臺方位角“0°”調(diào)整一致，并對準(zhǔn)信號源發(fā)射天線方向。

（5）通過2處天線的經(jīng)緯度，計算出天線之間的距離。

（6）被測系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置建議：自動增益控制AGC為開，設(shè)置衰減為0，測向平均時間為1s，測向帶寬設(shè)置為3kHz，屏蔽電子羅盤功能。

（7）設(shè)置信號源發(fā)射頻率為當(dāng)前測試頻率f，發(fā)射輸出為標(biāo)準(zhǔn)單載波信號，當(dāng)被測系統(tǒng)上監(jiān)測到地波信號的信噪比≥9dB，且示向度穩(wěn)定時，記錄信號頻率、時間、示向度θ等數(shù)據(jù)。

（8）根據(jù)測試頻率列表改變頻率，重復(fù)（7），直至所有測試頻率測試完畢。

（9）控制轉(zhuǎn)臺順時針旋轉(zhuǎn)15°，重復(fù)（7）～（8），直至轉(zhuǎn)臺順時旋轉(zhuǎn)到345°，記錄在24個方位角上測得的所有數(shù)據(jù)。

（10）根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，計算地波測向均方根偏差：

式中，m為轉(zhuǎn)臺位置數(shù)；n為測量頻點數(shù)； 為第j個轉(zhuǎn)臺位置處第i個測量頻點的示向偏差。

3.1.3 測試數(shù)據(jù)記錄及結(jié)果

表1 地波測向精度測試數(shù)據(jù)表

3.2 系統(tǒng)測向靈敏度測試

通過測試已知信號源的地波信號，在給定的方位波動角度條件下，讀取移動監(jiān)測測向系統(tǒng)的場強值，用以標(biāo)稱監(jiān)測測向車系統(tǒng)整體（包括天線、饋線、測向設(shè)備）對小信號穩(wěn)定測向的能力。

3.2.1 測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

圖2 測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

3.2.2 測試步驟

（1）按1MHz的頻率間隔選取頻率f（避開干擾）共27個，形成測試頻率列表。

（2）被測系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置建議：自動增益控制AGC為開，設(shè)置衰減為0，測向平均時間為1s，測向帶寬設(shè)置為1kHz，實時中頻帶寬為系統(tǒng)提供的最小值。

（3）設(shè)置信號源發(fā)射頻率為當(dāng)前測試頻率f，發(fā)射輸出為標(biāo)準(zhǔn)單載波信號，調(diào)整其輸出功率，使被測系統(tǒng)監(jiān)測到的信噪比≥20dB，測向質(zhì)量精度≥95%，并且示向度穩(wěn)定，記錄此時的示向度θ。

（4）逐步減小發(fā)射系統(tǒng)輸出功率，直到示向度90%偏離θ，且方向波動角度達(dá)到б時（б一般取±3°），此時被測系統(tǒng)信號場強值即為系統(tǒng)在該頻點的測向靈敏度，記錄測試數(shù)據(jù)。

（5）根據(jù)測試頻率列表改變頻率，重復(fù)（3）～（4），直至完成所有頻率的測試。

3.2.3 測試數(shù)據(jù)記錄及結(jié)果

表2 系統(tǒng)測向靈敏度測試數(shù)據(jù)表

可將表2中的測量數(shù)據(jù)生成系統(tǒng)監(jiān)測靈敏度曲線圖，形式如圖3所示：

圖3 系統(tǒng)測向靈敏度曲線圖

3.3 系統(tǒng)測向最小持續(xù)時間測試

通過測試移動監(jiān)測測向系統(tǒng)完成準(zhǔn)確測向時所需要的信號最短存在時間，用以標(biāo)稱系統(tǒng)對瞬時信號的捕獲和測向能力。

3.3.1 測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（圖2）

3.3.2 測試步驟

（1）按5MHz的頻率間隔選取頻率f（避開干擾）共6個，形成測試頻率列表。

（2）被測系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置建議：自動增益控制AGC為開，衰減為0，測向帶寬為1kHz，實時中頻帶寬為系統(tǒng)提供的最小值。

（3）設(shè)置信號源發(fā)射頻率為當(dāng)前測試頻率f，發(fā)射輸出為標(biāo)準(zhǔn)單載波信號，調(diào)整其輸出功率，使被測系統(tǒng)監(jiān)測到的信噪比≥20dB，且示向度穩(wěn)定（測向質(zhì)量精度≥95%）。

（4）保持發(fā)射功率和頻率不變，使用信號源發(fā)射脈沖寬度為ι（ι為系統(tǒng)測向最小信號時長標(biāo)稱值的一半），脈沖周期為10ι的脈沖信號，在保持占空比1∶9的情況下逐步增加信號源脈沖寬度，直到被測系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確穩(wěn)定地給出示向度（測向質(zhì)量精度≥95%），此時脈沖寬度ι′即為系統(tǒng)在此頻率上的測向最小信號時長，記錄測試數(shù)據(jù)。

（5）根據(jù)測試頻率列表改變頻率，重復(fù)（3）～（4），直至完成所有頻率的測試。

3.3.3 測試數(shù)據(jù)記錄及結(jié)果

表3 系統(tǒng)測向最小信號時長測試數(shù)據(jù)表

4 結(jié)束語

本文介紹了短波監(jiān)測測向車測向性能指標(biāo)的測試方法，可作為監(jiān)測車改裝驗收、維護(hù)檢查、定期校準(zhǔn)的技術(shù)參考。

[1] 張洪順，王磊.無線電監(jiān)測與測向定位[M].西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2011

[2] ITU-R SM.2125-1建議書.高頻/甚高頻/特高頻監(jiān)測接收機和電臺的參數(shù)和測量程序

[3] ITU-R SM.377-4 建議書.國際監(jiān)測站頻率測量的精確度

[4] 朱慶厚.接收機無互調(diào)和無虛假響應(yīng)動態(tài)范圍.中國無線電，2008.11