福建监测站短波测向天线场电磁环境测试分析

陈弘扬，王心尘，江建兴

（国家无线电监测中心福建监测站，厦门 361004）

福建监测站短波测向天线场电磁环境测试分析

陈弘扬，王心尘，江建兴

（国家无线电监测中心福建监测站，厦门 361004）

无线电电磁环境的优劣会影响无线电监测站接收系统的灵敏度，因此，定期对监测场地周围的电磁环境进行全面、系统的监测显得十分必要。本文针对这个问题搭建了实验链路，设计了实验步骤完成了监测场地电磁环境采集测试。测试结果显示，福建监测站测向天线场受周边不符合国标规定的路桥工程影响，出现短时干扰和等间隔脉冲干扰，电磁环境出现恶化。

电磁环境；EM510短波接收机；测向天线场；电磁干扰

1 引言

无线电电磁环境的优劣直接影响无线电设备的工作质量，也会影响无线电监测站接收系统的灵敏度[1-2]，进而影响监测数据的准确性。为保证无线电监测站的监测效果，定期对监测场地周围的电磁环境进行全面、系统的监测显得十分必要。

福建监测站测向天线场建设于福建省某地，安装了德国某公司的测向天线阵ADD011和短波测向系统DDF01E。但近年来随着区域经济发展，测向天线场周边陆续建成或拟建高速公路、铁路等工程项目，与天线场的距离均不满足国标要求[3,4]。国标GB13614-1992规定各种无线电干扰源和障碍物与短波无线电测向台站之间的保护间距如表1所示。

表1 测向天线场保护间距（部分）

2 测试方法

2.1 测试方案

传统的电磁环境采集多使用频谱仪作为监测设备，但因频谱仪存在扫描速度偏慢、频率分辨率较低、互调干扰较大及只有单一峰值检波方式等问题[5]，目前电磁环境采集多采用接收机进行，并通过远程控制软件自动存储监测数据，大大提升了自动化程度。其中，R&S EM510全数字式HF接收机，覆盖9kHz-32MHz频段，且不包含混频器和本振，由天线接收的信号经过高/低通滤波器的预选后直接进入A/D转换器，具有出色的RF特性、宽动态范围、极高的扫描速度及强大的数字信号处理能力，非常符合本测试的要求。

2.2 测试系统

本文搭建的电磁环境采集的设备如表2所示，系统框图如图1所示。信号由电源模块IN600驱动的测试天线R&S HE010（如图1）接收并进入EM510接收机进行处理，最后由笔记本的远控软件采集存储接收机处理后的数据（如中心频率、电平等）。

表2 测试设备表

图1 电磁环境采集系统框图

2.3 测试步骤

为保证测试的精度要求，测量参数的正确设置、测试数据的采集和处理都很重要。根据相关国标及ITU建议书，对测量参数设置如表3所示。

表3 设备参数设置

本文进行的测试主要分六个步骤：①在待测场地选择在天线仰角3°范围内无遮挡的区域为测试点；②在测试点按照测试系统框图连接好测试设备并加电，设备和控制软件自检正常；③根据对接收机工作参数进行设置；④在测试频段中选择无明显信号特征的频段，以1MHz的频段间隔读取背景噪声数值；⑤进行24小时不间断测试，分别记录不同时段的测试结果；⑥根据背景噪声计算公式进行计算。

E[dBuV/m]=U[dBuV]+K[dB] （1）

式中，E为电磁环境噪声场强；U为接收机测得的环境电平值；K为天线系数，这里取HE010天线的天线系数16.7dBuv/m（见图2）。

图2 HE010天线系数

3 实验结果

通过24小时连续监测，我们初步掌握了福建监测站将口测向天线场背景噪声情况。从监测结果上看，福建监测站测向天线场不同频段的背景噪声差别较大，其中低频段背景噪声较高，高频段背景噪声较低。由于不同频段的业务类型不同，导致背景噪声的场强在不同频段有所差异，例如广播业务背景噪声相对有规律，而水上业务频段的电磁环境统计规律性不明显。此外，通过监测发现，福建监测站测向天线场在短波频段经常出现各种无线电干扰。

3.1 电磁环境监测结果

福建监测站将口测向天线场背景噪声强度（dBuv/m）在固定时段随频率（MHz）的变化情况（如图3上所示），随着频率增高，背景噪声整体上呈下降趋势。此外，短波低频段的背景噪声电平整体偏高，势必导致监测工作中监测到的小信号信噪比降低，给监测工作带来困难，这与福建监测站2014年对6MHz-7MHz频段的监测情况相符。

图3 某时刻福建监测站（上）与深圳监测站（下）短波频段背景噪声测量结果对比

考虑到短波监测站的测向天线场选址时应选择电磁环境良好、短波频段背景噪声较低的偏远地区进行建设，因此，其他监测站的测试结果也具有参考价值。我们进一步比对了2011年深圳监测站相同时段相同频段的背景噪声监测数据（如图3下所示，福建监测站该时刻短波频段的背景噪声（35dBuv/m）高于深圳监测站金水湾站区的背景噪声监测结果（29.9dBuv/m）。通过从福建监测站监测/测向定位数据库调取2009年与2014年福建监测站利用DDF01E测向设备对国家授时中心10MHz信号的监测情况对比（如图4所示），2014年该信号附近背景噪声（-10dBuv/m）相较于2009年（-20dBuv/m）高出10dB。

图4 2009年（上）/2014年（下）福建监测站10MHz信号背景噪声对比

本文还对各个频段背景噪声的24小时变化情况进行统计，以福建监测站2014年重点监测的15-16MHz频段的背景噪声变化为例（如图5上所示），该频段背景噪声随时间变化不显著，这也与深圳监测站测试的情况相符。进一步参考ITU无线电规则可知，15MHz-16MHz频段主要用于广播业务使用，该段其他业务用户为了确保自身设备使用效果也有意识地使用其他可用频段，避开大功率的广播业务频段，从而导致了相同时间段内福建监测站与深圳监测站背景噪声测量结果接近。

图5 15-16MHz频段福建监测站（上）/深圳监测站（下）24小时背景噪声监测结果

3.2 干扰情况

通过监测发现，福建监测站测向天线场背景噪声经常出现各种的干扰以短时突发干扰（如图6所示）和等间隔脉冲干扰（如图7所示）居多。

图6 短时突发干扰（6-7MHz）

图7 等间隔脉冲干扰（10-11MHz）

经过持续监测和统计分析，天线场短波频段的干扰情况统计表（如表4所示），其中干扰1表示短时突发干扰，干扰2表示等间隔脉冲干扰的情况。由此可知，福建监测站测向天线场短波频段的电磁环境恶化显著。

表4 将口天线场短波频段的干扰情况统计表（部分）

对于地面测向机而言，二次辐射体对测向准确度的影响是不容忽视的。桅杆、树木、导线、烟囱、各种金属物体、房屋及其他具有一定导电性的建筑物，都可能成为二次辐射体。它们在被测辐射源电磁场作用下，在其上产生感应电动势，从而产生高频电流。这个高频电流就形成了二次辐射电磁场，它与主电磁场同时作用的结果，使得到达测向天线处的电磁场波前发生变化，因而产生测向误差[1]。福建监测站测向天线场周边高速公路、铁路过往车辆等导电体，造成的电磁辐射往往会引起短时突发干扰，而国标规定的电气化铁路接触网电压达到27.5kV，属于高压电，则是造成等间隔脉冲干扰的主要原因。参考相关国标在福建监测站测向天线场周围未发现其他干扰源，由以上测试结果可推断路桥工程对福建监测站测向天线场的影响很大。考虑到福建监测站测向天线场周边大量路桥工程项目与天线场的距离不满足国标要求，而电气化铁路形成的电磁干扰与机车受电弓的性能、接触网的质量、机车走行速度、牵引电流以及天气好坏等多种因素有关，因此，路桥工程项目对测向天线场电磁干扰的定量计算仍有待进一步确定。

4 结束语

短波电磁环境状况良好是确保各短波监测站稳定开展各项监测工作的前提。本文首先介绍了福建监测站测向天线场受干扰现状，然后利用设计的实验链路对福建监测站短波测向天线场进行了24小时持续监测，得到天线场周边电磁环境测试数据，并根据监测结果定性分析了干扰类型及规律。由监测结果可见，福建监测站测向天线场的电磁环境出现了一定程度的恶化，与天线场周边路桥工程的建设有较大关系。

[1] 周鸿顺等．频谱监测手册[M]．北京：人民邮电出版社，2006

[2] 鲁道夫•格拉鲍主编．平良子译．无线电测向技术[M]．成都：西南电子电信技术研究所，1993

[3] GB13614-2012短波无线电测向台（站）电磁环境要求[S]

[4] GB13617-1992短波无线电收信台（站）电磁环境要求[S]

[5] 李思静，王心尘．短波频段电磁环境测试浅析[J]．中国无线电，2013(7):56-59

Electromagnetic Environment Testing and Analysis at Direction Finding Antenna Field, Fujian Monitoring Station

Chen Hongyang, Wang Xinchen, Jiang Jianxing
(State Radio Monitoring Center Fujian Station, Xiamen, 361004)

Sensitivity of radio monitoring station receiving system will be affected by the quality ofradio electromagnetic environment, so the periodic electromagnetic environment test is necessary. Aiming at the problem, this paper designed an experimental link and the experimental steps to finish the Electromagnetic environment acquisition test and then analyzed the result. The test results showed thatsince the effect of illegalroad and bridge project nearby ,short-term interference and regular-pulse interference has been discovered at direction finding antenna field, Fujian monitoring station, and the electromagnetic environment has deteriorated.

Electromagnetic environment; EM510 HF receiver; direction finding antenna field; EMI

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2015.09.002

U675.75 文献标示码：A

1672-7274（2015）09-0008-05

陈弘扬，男，1989年生。现任国家无线电监测中心福建监测站助理工程师。

王心尘，男，1982年生。现任国家无线电监测中心福建监测站工程师。

江建兴，男，1989年生。现任国家无线电监测中心福建监测站助理工程师。