甚高頻測試ETSI標準探究

邵瑋

摘 要：文章以歐洲電信標準化協(xié)會發(fā)布的甚高頻測試標準（ETSI EN 300 676-1）為基礎，對民航空中交通管制航空甚高頻電臺的測試方法進行研究，主要針對使用的儀器儀表、測試環(huán)境、各項測試指標、測試現(xiàn)象原因和測試方法進行探索。

關鍵詞：航空通信；甚高頻；測試；ETSI

中圖分類號：U653 文獻標識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）23-0076-03

中國民用航空空中交通管制相關設備大量使用歐洲設備，其中航空通信電臺目前主要使用的甚高頻電臺設備主要為德國ROHDE&SCHWARZ公司及意大利SELEX公司的產品，符合ICAO及ETSI對于甚高頻設備的相關標準規(guī)定，因此使用ETSI關于甚高頻電臺的測試標準進行研究具有良好的可操作性及匹配性，相關測試指標具有良好的參考意義，以ETSI EN 300 676-1 V1.5.2標準對目前甚高頻電臺的測試方法進行規(guī)范化探索，該標準適用于手持，移動及固定式地面甚高頻發(fā)信機，收信機及收發(fā)信一體機。以ETSI測試標準為基礎，探究應對不同的測試設備和環(huán)境應采取的不同測試方法，同一指標可用多種儀器儀表進行測試，在測試過程中應注意的細節(jié)以及可能遇到的問題，指標的分析和可能對測試結果產生影響的因素，是一次有益的探索。

1 ETSI測試標準

1.1 組織介紹

歐洲電信標準化協(xié)會（ETSI）是由歐共體委員會1988年批準建立的一個非贏利性的電信標準化組織，總部設在法國南部的尼斯。ETSI的標準化領域主要是電信業(yè)，并涉及與其他組織合作的信息及廣播技術領域。ETSI作為一個被CEN（歐洲標準化協(xié)會）和CEPT（歐洲郵電主管部門會議）認可的電信標準協(xié)會，其制定的推薦性標準常被歐共體作為歐洲法規(guī)的技術基礎而采用并被要求執(zhí)行。

1.2 標準范圍

本標準確定了工作在航空移動服務甚高頻頻段（118～136.975 MHz）的發(fā)信機，收信機，收發(fā)信一體機的最小性能指標。本標準適用于8.33 kHz或25 kHz間隔的模擬語音通信及25 kHz間隔的ACARS數(shù)據(jù)通信地面站。本標準限定于地面電臺，或地面移動式和在地面使用的手持式設備。

2 測試準備

2.1 收信機測試信號要求

測試信號源輸入阻抗50 Ω。

標準測試信號為調制深度30%的1 kHz正弦波雙邊帶載波信號。

靜噪功能應在測試時處于關閉狀態(tài)。

輸出功率設置為額定功率的50%。

音頻自動增益控制處于關閉狀態(tài)。

2.2 發(fā)信機測試信號要求

同軸負載50 Ω。

標準測試信號為能夠使調制深度達到30%的一定電平值的1 kHz正弦波。

頻率選擇118.000 MHz；127.500 MHz；136.975 MHz。

3 發(fā)信機測試

3.1 頻率誤差

3.1.1 定義及測試方法

測試載波頻率與額定值之間的偏差，在標準測試環(huán)境或者極限測試環(huán)境，滿足同軸負載50 Ω的條件下進行測試。

3.1.2 指 標

頻率誤差和標準測試環(huán)境，見表1。

3.2 載波功率

3.2.1 定義及測試方法

載波功率指未調制的發(fā)射到同軸負載的功率，連接發(fā)信機與同軸負載，載波功率在輸出接口進行測試。

3.2.2 指 標

在標準測試環(huán)境下功率調至最大輸出功率，測量偏差值不大于±1.5 dB。

3.3 調制深度

3.3.3 定義及測試方法

振幅調制深度：調制波的幅度與載波幅度的比值。門限值（調制靈敏度）：達到廠商設備規(guī)定調制深度（在1 kHz時85%）時所要求的最小音頻輸入電平值。輸入1 kHz標準測試信號，電平值設為門限值+3 dB。

3.3.4 指 標

調制深度在標準測試環(huán)境下至少為85%。

3.3.5 定義及測試方法

調制壓縮指當音頻輸入電平超過門限值時，調制靈敏度會下降，輸入一個1 kHz標準測試信號。調節(jié)音頻輸入電平值使調制深度達到30%，繼續(xù)調節(jié)使調制深度分別達到10%和門限值的調制深度（85%），記錄電平變化值。在門限值的基礎上增加20 dB，記錄最大調制深度。

3.3.6 指 標

電平增加、調制深度變化與偏差值，見表2。

最大調制深度不超過95%。

3.4 調制失真度

3.4.1 定義及測試方法

調制失真度指所有諧波的有效電壓與所有有效電壓的比值，輸入1 kHz標準測試信號，電平值設為門限值+3 dB。

3.4.2 指 標

調制失真度不大于10%。

4 收信機測試

4.1 靈敏度

4.1.1 定義及測試方法

接收機可以接收到的并仍能正常工作的最低信號強度。輸入一個標準測試信號，調節(jié)輸入電平值使SINAD達到12 dB。

4.1.2 指 標

靈敏度不大于-101 dBm。

4.2 靜 噪

4.2.1 定義及測試方法

靜噪的作用就是當接收機信號小于某個值時，屏蔽接收機的音頻輸出信號。輸入一個標準測試信號，操作點設置在SINAD=12 dB位置，增加信號發(fā)生器射頻輸出電平直到靜噪門限打開，記錄對應的射頻輸出電平值，減小信號發(fā)生器射頻輸出電平直到靜噪門限關閉，記錄對應的射頻輸出電平值。兩者差值為靜噪滯后，靜噪門限應該設置在靈敏度以下。

4.2.2 指 標

靜噪滯后范圍為1～6 dB。

4.3 諧波失真度

4.3.1 定義及測試方法

所有調制音頻諧波的有效電壓與接收機接收到的有效電壓的比值，常用百分比表示。輸入標準測試信號，電平值設置為-53 dBm和-13 dBm。關閉音頻自動增益控制，調制度設置為30%和90%。

4.3.2 指 標

30%調制度時諧波失真度不大于5%，90%調制度時諧波失真度不大于10%。

5 濾波器及天線測試

5.1 濾波器插入損耗

插入損耗是指輸入與輸出之間，插入電纜或元件產生的信號損耗，通常指衰減，插入損耗以接收信號電平的dB來表示。

5.2 濾波器阻帶衰減損耗

表示在眾多頻率中選出有用頻率并抑制不需頻率的能力。是衡量無線電接收機的一個重要指標。

5.3 天線阻抗匹配

天線的VSWR需要在天線的饋電端測量。但天線饋電點常常高懸在空中，我們只能在天線電纜的下端測量VSWR，這樣測量的是包括電纜的整個天線系統(tǒng)的VSWR。當天線本身的阻抗確實為50 Ω純電阻、電纜的特性阻抗也確實是50 Ω時，測出的結果是正確的。

當天線阻抗不是50 Ω時而電纜為50 Ω時，測出的VSWR值會嚴重受到天線長度的影響，只有當電纜的電器長度正好為波長的整倍數(shù)時、而且電纜損耗可以忽略不計時，電纜下端呈現(xiàn)的阻抗正好和天線的阻抗完全一樣。但即便電纜長度是整倍波長，但電纜有損耗，例如電纜較細、電纜的電氣長度達到波長的幾十倍以上，那么電纜下端測出的VSWR還是會比天線的實際VSWR低。所以，測量VSWR時，尤其在UHF以上頻段，不要忽視電纜的影響。

6 測試分析

6.1 發(fā)信機的功率設置

發(fā)信機測試時，為保護儀器，輸出功率需設為額定功率的50%。如綜測儀的最大輸入功率50 W，為避免損壞綜測儀，50 W發(fā)信機的輸出功率應設置為25 W。

6.2 測量功率時的衰減

測量功率時需注意測量位置，饋線，濾波器，耦合器等都會產生衰減，一般至天線端衰減值大約為3 dB左右。

測量載波功率性能指標時應把功率計連接在發(fā)信機RF輸出端口測試，發(fā)信機功率設為最大額定功率，偏差值為1.5 dB。

測量實際工作功率時可視情況連接在天線與濾波器之間進行測試。

6.3 測試時關閉AGC的原因

自動增益控制即使放大電路的增益自動地隨信號強度而調整的自動控制方法。實現(xiàn)這種功能的電路簡稱AGC環(huán)。AGC環(huán)是閉環(huán)電子電路，是一個負反饋系統(tǒng)，它可以分成增益受控放大電路和控制電壓形成電路兩部分。增益受控放大電路位于正向放大通路，其增益隨控制電壓而改變。控制電壓形成電路的基本部件是AGC 檢波器和低通平滑濾波器，有時也包含門電路和直流放大器等部件。

放大電路的輸出信號u0經(jīng)檢波并經(jīng)濾波器濾除低頻調制分量和噪聲后，產生用以控制增益受控放大器的電壓uc。當輸入信號ui增大時，u0和uc亦隨之增大。uc增大使放大電路的增益下降，從而使輸出信號的變化量顯著小于輸入信號的變化量，達到自動增益控制的目的。打開AGC功能會對收信機失真度測試產生影響。

6.4 調幅的基本原理

航空無線電設備使用的是調幅（振幅調制）技術，即信號波疊加到載波上進行傳播，傳播時頻率保持不變。

航空無線電不使用調頻技術的主要原因是調頻會受到多普勒效應的極大影響。多普勒效應指當有相對運動存在時會使得無線電頻率產生變化。

6.5 調制深度的具體定義公式

M為信號波最大振幅；A為載波最大振幅。也可以表示為調制波的最大最小振幅值之差與載波最大最小振幅值之差的比值。

6.6 過 調

當調制度超過100%時，就會產生過調，導致過調失真。原因在于一般使用的非抑制調幅，其調幅波的包絡線具有原信號形狀，使用包絡法檢波進行解調，過調之后，相位發(fā)生180 ？觷反轉，無法正確解調。

6.7 調制靈敏度的測試方法與調制度的變化規(guī)律

當音頻輸入電平小于靈敏度時，音頻輸入電平與調制度成線性關系。當音頻輸入電平大于靈敏度時，會由于調制壓縮的存在，調制度變化率大幅減小，不在明顯變化。標準要求調制靈敏度測試需調制度達到85%，實際部分設備無法達到85%，此時可通過觀察調制度變化率確定調制靈敏度。

6.8 插入損耗和選擇性的關系

6.8.1 相關定義

插入損耗指在傳輸系統(tǒng)的某處由于元件或器件的插入而發(fā)生的負載功率的損耗，它表示為該元件或器件插入前負載上所接收到的功率與插入后同一負載上所接收到的功率以分貝為單位的比值。濾波器在某一頻段對信號的衰減很小，而其余頻段衰減很大。衰減小的這一頻段稱為通帶，衰減大的頻段稱為阻帶。阻帶衰減損耗選擇性指對電路或器件，僅讓某一頻率的信號通過而阻止其他頻率的信號的能力。

6.8.2 特 性

一般情況下濾波器的插入損耗越小則阻帶衰減損耗越小。標準值為插入損耗1 dB，阻帶衰減損耗15 dB。相關元器件對于插入損耗都有影響，具體衰減值如下：

定向耦合器衰減值0.7 dB，單向導通器衰減值0.7 dB，濾波器衰減值在0.4～1.2 dB之間。

7 結 語

本文通過系統(tǒng)的認識能夠基本掌握甚高頻測試所需具備的知識，是對于目前甚高頻測試進行規(guī)范化標準的建議，通過對ETSI測試標準的學習，將其融入到實際工作中去，完善平時的甚高頻測試的方法和指標定義，其次對測試工作中遇到的各種問題進行探討和分析，了解測試中的各種現(xiàn)象產生的原因，以及相關操作的影響。

參考文獻：

[1] 盧啟付.電力變壓器局部放電信號特高頻特性的試驗研究[D].北京：華北電力大學，2005.

[2] 張勇.基于甚高頻通訊的港區(qū)集卡無線調度系統(tǒng)的研究[D].上海：海事大學，2003.