淺談無線電信號占用帶寬開場測試方法

李應斌，周忠超，張曉云

（國家無線電監測中心云南監測站，昆明 650031）

無線電信號占用帶寬開場測試主要通過移動監測站或便攜式監測設備完成，移動監測站的主要任務之一是對無線電信號的基本參數進行測量，測量的準確性對于無線電頻譜管理具有重要意義。顯然，這些參數的測量通過閉路（直接連接發射機）進行測量將得到更加準確的結果，然而，在實際的監測工作中很難做到閉路測試，所以本文將介紹移動監測站對無線電信號占用帶寬的開路測量方法，重點介紹測量方法、設備、地點、天線等的最佳選擇。

1 占用帶寬測量方法

2018版《中華人民共和國無線電頻率劃分規定》對“占用帶寬”的定義是：“指這樣一種帶寬，在此頻段的頻率下限之下和頻率上限之上所發射的平均功率分別等于某一給定發射的總平均功率的規定百分數β/2。”[1]除非ITU-R對部分發射類別另有規定，β/2通常取值為0.5%。根據定義我們可以知道幾個關鍵點：第一是頻率下限之下f1，就是信號占用帶寬的下限頻率以下的頻率部分；第二是頻率上限之上f2，就是信號占用帶寬上限頻率以上部分的頻率部分；第三是占用帶寬，它是整個測量頻段范圍（SPAN）內占用總平均功率（100-β）%對應的頻率范圍，一般情況就是指占用功率99%的對應帶寬。如圖1所示。

圖1 占用帶寬定義

1.1 β%功率測量方法（直接測量法）

此方法可以允許帶寬測量獨立于信號的調制，是一種較好的帶寬測量方法。適用于絕大多數情況下的占用帶寬測量。但是在被測信號有干擾的情況下會產生較大誤差。

β%功率測量方法原理：在整個測量跨距（SPAN）中將存儲的每條頻率線的功率相加得到100%總功率；計算下限頻率，從測量跨距的最低頻率開始，逐步向上順序相加每條頻率線的功率，直到獲得的功率達到總功率的0.5%，這時的頻率就是下限頻率f1；計算上限頻率，從測量跨距的最高頻率開始，逐步向下順序相加每條頻率線的功率，直到獲得的功率達到總功率的0.5%，這時的頻率就是上限頻率f2；計算占用帶寬，f2-f1的差值就是該信號的占用帶寬。

1.2 xdB 估計方法（間接測量法）

此方法主要用于估計占用帶寬，不是一種最好的占用帶寬測量方法，但是在測量設備不具有β%測量方法的情況下xdB 估計方法是不錯的選擇，此外在被測信號存在干擾的情況也是較好的選擇。

xdB 估計方法步驟：估計信號信噪比，應該大于30dB 以上；設置信號峰值電平作為0dB 參考電平；根據信號性質確定x 的取值，例如發射類別為A1A、A1B 的信號x 取30，A3E 信號x 取35，參照ITU-R SM.443-4建議書[2]；在比峰值電平低xdB 處會得到兩個或多個頻率，這些頻率之間的最大差值就是估計占用帶寬。

圖2 xdB法占用帶寬估計[2]

2 移動監測站占用帶寬測量

2.1 測量方法選擇

除下列兩種情況采用xdB 估計法外，均應選擇β%功率測量法來測量占用帶寬。

（1）測量設備不具有β%占用帶寬測量功能。

（2）被測量信號存在明顯干擾。這種情況下應該盡量避開干擾采用β%功率法測試占用帶寬，確實不能避開干擾時采用xdB 估計法估計占用帶寬。

2.2 測量地點選擇

在實地測試工作中，移動監測可以靈活選擇地點（不像固定監測站測試那樣，測試設備與發射源位置基本是固定的），所以我們應該充分利用測試地點的選擇來獲得更好的測試條件。

測試地點應選擇距離發射源較近且開闊無明顯遮擋的位置。一是確保測試接收機收到的信號具有所要求的信噪比。二是避免干擾、多徑效應對測量結果造成影響。

2.3 測量設備選擇

測量天線選擇高方向性和高前后比的定向天線。測量設備選擇具有β%功率測量功能的接收設備，若選擇的設備沒有β%功率測量功能，也必須具有頻譜標記功能，否則無法完成占用帶寬測試。假設待測信號的必要帶寬為a（Hz），則所選設備的最小RBW 應該低于0.045a（Hz），否則不能滿足ITU-R SM.443-4建議書中RBW 設置低于跨度3%的要求。所選設備的檢波方式至少包含峰值檢波和樣值檢波兩種檢波方式。所選設備具有跟蹤功能且包含最大保持功能。通常使用的頻譜分析儀和數字監測接收機均能滿足測量要求。

2.4 測量時間要求

通常，數字信號的占用帶寬不隨時間變化而變化，占用帶寬測量時間保持在3分鐘以上就能得到穩定、準確的結果。

一般，模擬信號特別是A3E、F3E、J3E 等類型信號占用帶寬隨時間快速變化，占用帶寬測量時間需保持10分鐘以上，觀察測量結果的最大占用帶寬值是否仍然增加，如果繼續增加，則應該繼續測量直到最大值無變化為止。

除滿足上述最低測量時間要求外，還需觀察測量結果的變化情況，如儀器測量結果的最大值仍然在增加，則需延長測量時間直到最大讀數不再變化為止。

3 設備參數設置要求

在占用帶寬測試中，設備各項參數的設置將對測試結果有較大影響，我們應該注意以下幾個主要參數的設置，且在記錄占用帶寬時需記下相關的參數設置情況。

設備中心頻率應該設置為待測信號的中心頻率。掃寬（SPAN）應該設置為待測信號必要帶寬的1.5 至2 倍。RBW 應該設置為SPAN 的3%以下，VBW 設置為RBW 的3倍或更高。檢波方式通常設置為峰值檢波。設備跟蹤（TRACE）設置為最大保持（MAX HOLD）。衰減設置通常設置為自動，因為我們開場測試通常距離信號源較近，為了確保設備安全應設置為自動。

4 結束語

無線電信號占用帶寬是頻譜管理中的一個重要指標，準確測量占用帶寬意義重大。然而，由于測試技術不完善和測試環境的影響，被測量的實際“真值” 是不可知的，我們僅能得到一個不確定度更小的、與“真值”更加接近的一個合理值。本文通過介紹目前常用的兩種占用帶寬測量方法，分析兩種方法的優缺點，進而給出我們占用帶寬測量的一般要求，著重說明了測試地點和方法的選擇、設備的設置及測試時間要求。盡量減小由測試方法、設備及測試地點等引起的不確定度，使測量值更加接近真實值。