實時頻譜分析儀VHF無線電話發(fā)射瞬態(tài)測試

趙丹華

（中國電子科技集團公司第三十六研究所，浙江嘉興314033）

實時頻譜分析儀VHF無線電話發(fā)射瞬態(tài)測試

趙丹華

（中國電子科技集團公司第三十六研究所，浙江嘉興314033）

為有效測量無線對講機的信號發(fā)射瞬態(tài)指標(biāo)，在分析IEC61097-12——1996《全球海事遇險與安全制度.第12部分：救生船用便攜式雙向VHF無線電話操作與性能要求.檢驗方法和預(yù)期檢驗結(jié)果》標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，提出利用實時頻譜分析儀測試發(fā)射瞬態(tài)的方法。實際測試表明：該方法可滿足VHF無線電話發(fā)射瞬態(tài)的測試，具有操作方便、利于存儲、數(shù)據(jù)處理快捷等優(yōu)點。

實時頻譜分析儀；VHF無線電話；發(fā)射瞬態(tài)測試；IEC61097-12——1996標(biāo)準(zhǔn)

1 救生船用便攜式雙向VHF無線電話

救生船用便攜式雙向VHF無線電話（以下簡稱VHF無線電話）工作頻段為156.80MHz以及至少一個附加頻道，發(fā)射功率為0.25～1W，目前船只上廣泛使用的VHF無線電話設(shè)備工作頻道選用13，6，16頻道，VHF無線電話是一臺包括天線、原電池、開關(guān)控制器、麥克風(fēng)和揚聲器在內(nèi)的組合發(fā)射機/接收機[3]。根據(jù)國際電工委員會制定的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，VHF無線電話所需要測試的指標(biāo)有很多，而發(fā)射瞬態(tài)測試是其中一項非常重要的指標(biāo)，也是較為難測的一項指標(biāo)。

2 發(fā)射瞬態(tài)測試方法分析

發(fā)射瞬態(tài)測試在于考察VHF無線電話在發(fā)射（或關(guān)閉）瞬間發(fā)射頻率的偏差。該項指標(biāo)是VHF無線電話非常重要的一項指標(biāo)，因為如果VHF無線電話在發(fā)射（或關(guān)閉）瞬間的帶寬占用過大，會影響其他通信產(chǎn)品的信道，對其他通信設(shè)備造成嚴重干擾，導(dǎo)致無法正常運行，這將會給海上遇險報警和搜救過程帶來非常嚴重的危害。

按照IEC 61097-12——1996的標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)射瞬態(tài)定義為發(fā)射器打開與關(guān)閉瞬間的發(fā)射頻率與正常發(fā)射頻率之間的偏差[4]。圖1和圖2為VHF無線電話發(fā)射瞬態(tài)要求。

測量t1和t3時段內(nèi)的頻率偏差要求不超過1個信道間隔，t2時段內(nèi)的頻率偏差要求不超過1/2個信道間隔。

實際測試過程根據(jù)IEC6 1097-12——1996提供的測試方法，見圖3，可以看到測試的布置比較復(fù)雜，需要多種儀器配合搭建測試平臺。儀器配置包括：信號源、50Ω衰減器、合路器、鑒頻器和存儲示波器，這給測試平臺的搭建帶來較大的困難。根據(jù)測試要求，信號源的調(diào)制頻率1 kHz頻偏25 kHz，存儲示波器做相應(yīng)的觸發(fā)設(shè)置，根據(jù)幅度差值（ad）上升沿觸發(fā)，掃描速率為1ms/division，在示波器上還需要同時顯示1 kHz的測試信號（由信號源發(fā)出）和VHF無線電話的發(fā)射信號。而在實際的測試過程中發(fā)現(xiàn)由于發(fā)射和關(guān)閉的瞬間非常短暫，信號的捕獲非常困難，而且兩個瞬時信號需要分別捕捉然后再分析，因此這種測試方法難度大、費時費力、效率低下，平臺本身儀器、電纜的較多連接對測試結(jié)果也存在較大的影響。該項測試標(biāo)準(zhǔn)的制定時間較早，但隨著科技的進步，很多先進的儀器設(shè)備不斷出現(xiàn)，因此可以用更為先進、使用方便的儀器來進行測試。

圖1 發(fā)射器打開瞬態(tài)

圖2 發(fā)射器關(guān)閉瞬態(tài)

圖3 發(fā)射瞬態(tài)測試框圖

3 實時頻譜分析儀概述

通過對測試參數(shù)的分析，可以使用實時頻譜分析儀測試。實時頻譜分析儀（RTSA）是為捕獲和分析射頻信號而設(shè)計的，這種射頻信號具有瞬時特性和動態(tài)特性。實時頻譜分析儀是對射頻信號的觸發(fā)事件，無縫地捕獲數(shù)字數(shù)據(jù)并送入存儲器，然后對數(shù)據(jù)在多域中進行內(nèi)置分析[5-6]。當(dāng)前性能卓越的RTSA提供了強大的觸發(fā)功能，可以在頻域和時域中捕捉RF時間。這些觸發(fā)能夠把RF信號的無縫時間記錄捕獲到內(nèi)存中，以進行深入分析。某些分析儀還提供功率觸發(fā)，可以在分析跨度中所有信號的總功率越過用戶定義的門限時捕獲時間。圖4為RTSA結(jié)構(gòu)的簡化圖。射頻前端可以在儀器的整個頻率范圍內(nèi)進行調(diào)諧，并且將射頻輸入信號向下轉(zhuǎn)換成固定的中頻信號，而中頻與RTSA的最大實時帶寬有關(guān)。然后信號被過濾，通過ADC進行數(shù)字化，再通過DSP引擎處理信號（DSP引擎管理儀器的觸發(fā)、存儲和分析功能）。發(fā)射瞬態(tài)這項參數(shù)主要運用實時頻譜分析儀的時域測量功能，頻率-時間測量在垂直軸上顯示頻率，在水平軸上顯示時間。頻率-時間顯示圖具有更好的時間分辨率；時域測量對每一個時間點計算單個的平均頻率值，在頻率-時間顯示圖中都有一個抽樣間隔的時間分辨率，頻率-時間測量更容易詳細地顯示小或短的頻率變化。當(dāng)需要捕捉某一特定頻率點的信號并對該信號進行分析時，頻率-時間顯示模式可以提供更有利的分析方法。

圖4 實時頻譜分析儀結(jié)構(gòu)圖

4 測試步驟及結(jié)果

以某型號的VHF無線電話為例，運用泰克公司生產(chǎn)的實時頻譜分析儀RSA3408A對發(fā)射瞬態(tài)這項指標(biāo)進行測試，該型號頻譜儀的實時觸發(fā)和捕獲帶寬為36MHz，測量頻率范圍DC-8GHz，可以有效分析功率和頻率隨時間的變化情況。

1）按圖5進行測試連接，實時頻譜分析儀一般允許的最大輸入功率為30 dBm，該型號VHF對講機的最大輸出可達1W，因而中間增加衰減器起到保護儀器的作用。

圖5 測試連接

2）打開實時頻譜分析儀，首先設(shè)置需要測試的頻率：156.8 MHz，在實時頻譜儀的“Mode”選項中選擇“time”，然后在“Timing”中選擇分析長度。測試時間采樣長度設(shè)置為800ms；Trig（觸發(fā)電平）設(shè)置-35 dBfs。本次測試要求測試起始點為達到額定功率的0.1%即相差30 dB，可在“Mark Setup”中選“Mark1”至最大值然后選擇“Delta”，將“Mark1”移動至“Delta1-R=-30 dB”，在“Timing”中選中“Analysis offset”通過儀器上的轉(zhuǎn)輪將光標(biāo)移至所需要觀察的那一段并讀取相應(yīng)數(shù)據(jù)。對于該信號進行捕捉并分析的結(jié)果見圖6～圖9。

3）測試結(jié)果。該型號VHF無線電話的信道間隔為25 kHz，使用RSA 3408A實時頻譜儀的測試結(jié)果如表1所示。

圖6 發(fā)射信號捕捉

圖7 t1時段頻偏分析

圖8 t2時段頻偏分析

圖9 t3時段頻偏分析

4）測試小結(jié)。使用實時頻譜分析儀可以很方便地將所需要的信號捕捉到，在對信號進行分析的同時也極大提高了測試的效率。RSA 3408A使用經(jīng)驗：選中時頻窗口按下“Scale”就可以設(shè)置分析的起始位置，這樣便于觀察某一段的信號；如果需要將3個小窗口中的其中一個進行全屏觀察，可以在“Define”中選擇“Single”模式。

表1 實時頻譜儀測試結(jié)果

5 結(jié)束語

隨著科技的發(fā)展，現(xiàn)代通信設(shè)備面臨的射頻環(huán)境更加復(fù)雜，為了避免干擾、改進通信的安全性并提高通信能力，很多高端的射頻技術(shù)如突發(fā)、調(diào)頻、自適應(yīng)的調(diào)制技術(shù)等都開始應(yīng)用到相應(yīng)的無線通信系統(tǒng)[7]。而這種瞬變的信號給測試帶來了很大的難度，通過對VHF無線電話的發(fā)射瞬態(tài)的測試，可以看到利用實時頻譜儀的時域分析功能對該項指標(biāo)進行檢測有很大的優(yōu)勢。實時頻譜分析儀在頻域、時域和調(diào)制域中建立信號特定時間關(guān)聯(lián)，可以清楚便捷地查看很多復(fù)雜的信號。

[1]許暉，劉加山.解析GMDSS[J].中國船檢，2002（7）：61-62.

[2]楊善利，于海源.析GMDSS系統(tǒng)誤報警的發(fā)生于防范[J].航海技術(shù)，2000（1）：36-37.

[3]馬媛.無線對講機的硬件選型[J].信息系統(tǒng)工程，2010（6）：141-143.

[4]IEC 61097-12—1996全球海事遇險與安全制度.第12部分：救生船用便攜式雙向VHF無線電話操作與性能要求.檢驗方法和要求的檢驗結(jié)果[S].

[5]勞迪，愛爾蘭，艾德蘭德.信號完整性指南：實時測試、測量與設(shè)計仿真[M].閻照文，等譯.北京：電子工業(yè)出版社，2010：109-114.

[6]代賽，鐘章隊，蔣文怡.實時頻譜分析儀在同頻干擾監(jiān)測中的應(yīng)用[J].鐵道通信信號，2012（9）：60-63.

[7]代君利.實時頻譜分析儀迎接RF測試挑戰(zhàn)[J].中國電子商情：基礎(chǔ)電子，2008（7）：75-76.

Launch transient test of VHF w ireless telephone based on real-time spectrum analyzer

ZHAO Danhua
（No.36 Research Institute of China Electronic Technology Group Corporation，Jiaxing 314033，China）

In order to test the index of the launch transient of VHF wireless telephone effectively，a way of using real-time spectrum analyzer to test launch transient was proposed by analyzing the standard IEC61097-12——1996 Global maritime distress and safety system.Part 12:Survival craft portable two-way VHF radiotelephone apparatus-Operation and performance requirements，methods of testing and required test results.The test results show this method can meet VHF wireless phone launch transient test using a real-time spectrum analyzer and has the advantages of convenient operation，conducive to the storage，fast data processing etc.

real-time spectrum analyzer；VHF radiotelephone；launch transient test；IEC 61097-12——1996

A文章編號：1674-5124（2015）08-0036-04

10.11857/j.issn.1674-5124.2015.08.008

0 引言

隨著航海事業(yè)的不斷發(fā)展，海上人身安全的保障也越來越受到各國的重視，為此國際海事組織也專門針對海上搜救和安全制定了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，以保障船舶的正常行駛以及在遇到緊急情況能及時獲得救助。其中，海上無線電通信則是遇險求助非常重要的環(huán)節(jié)。在全球海上遇險和安全系統(tǒng)（GMDSS）功能中，船對岸的報警是最重要的一項內(nèi)容，船舶遇險時可借助多種通信設(shè)備向搜救協(xié)調(diào)中心（RCC）進行遇險報警，遇險報警一經(jīng)RCC接收，將開展以RCC為中心的搜尋救助工作[1-2]。救生船用的便攜式VHF無線電話是船舶遇險時現(xiàn)場搜救的重要通信工具，在全球海上遇險和安全系統(tǒng)中發(fā)揮著巨大的作用。

2014-08-04；

2014-10-17

趙丹華（1986-），男，浙江海寧市人，助理工程師，主要從事計量儀器及測試工作。