无线电管制发射机技术指标及压制效果测试

刘新浩，宋起柱，王敬焘，赵 越

(国家无线电监测中心检测中心，北京 100041)

无线电管制发射机技术指标及压制效果测试

刘新浩，宋起柱，王敬焘，赵 越

(国家无线电监测中心检测中心，北京 100041)

从无线电管制发射机在实际使用中出现的问题出发，介绍了无线电管制发射机亟待规范的相关技术指标、规范以及技术指标的测试方法。针对无线电管制发射机的使用者比较关心的实际工作中压制效果问题，介绍了无线电管制系统压制效果的评定方法。最后对无线电管制发射机使用提出一些建议，希望通过科学、合理的使用方式减小对人员健康和电磁环境的影响。

无线电；管制；发射机；测试方法

随着无线电技术的日新月异，无线电管理工作不断面临新的挑战，常规无线电管理工作重心为频谱管理和频谱监测两部分。频谱管理主要内容包括：台站管理和无线电发射设备型号核准；频谱监测主要是依靠技术设施和全国的监测网络对无线电频谱的监测。然而这些手段时效性较差，在许多情况下不能第一时间解决干扰问题。为维护国家安全、保障国家重大任务、处置重大突发事件和执行特殊任务等需要，国家公布并施行了《无线电管制规定》，并规定在执行任务时可以对特定的无线电频率实施技术阻断等管制措施，促进了无线电管制发射机产业的飞速发展。然而由于缺乏标准的规范，各厂家生产的设备性能参差不齐，给用户带在购买和使用过程中带来了很多困扰。本文主要讨论通过哪些技术参数规范无线电管制发射机、规范相应技术参数的测试方法及如何评定无线电管制发射机的实际工作效果。

1 无线电管制发射机关键技术参数

无线电管制发射机由军用通信对抗设备发展而来，早期的管制发射机多用于考试保障和警用防爆等工作，考场中的移动信号屏蔽器即其中一种。随着市场需求的扩大，无线电管制发射机的产品种类层出不穷。一些厂家为了占有市场甚至会夸大产品的性能，或以次冲好，造成了恶性的市场竞争环境；同时用户在使用过程中的问题也层出不穷，有的不能达到压制目的、有的因为质量问题根本无法使用。

与常见无线电设备相似，无线电管制发射机技术参数涉及功率、频率和调制特性等方面，除此以外还要考虑其工作环境和电气性能等。本节通过相关参数的定义和测试方法的介绍，讨论规范这些技术参数的必要性。主要包括功率参数、频率参数和调制特性等技术参数，对于引导发射模式的测试则放在开场压制效果中讨论。

这些参数的测试通常在实验室中进行，设备连接方式如图1所示，使用射频电缆连接测被测设备、衰减器和测量设备。

1.1 功率参数

功率参数是无线电管制发射机工作的重要参数，是直观判断压制效果的重要指标，无线电管制发射机大功率的实现主要通过功放模块完成，但作为一个完整的设备，单独测试功放模块并不能描述其整体性能。无线电管制发射机功率参数可通过发射功率、功率精度、功率可调范围、功率稳定度4个方面来衡量。

图1 无线电管制发射机测试连接框图

1)发射功率是指无线电管制发射机在一个射频周期内供给负载的平均功率。实验室中功率测试一般采用综合测试仪、功率计或频谱分析仪，测试时需要在无线电管制发射机工作频段内均匀选取测试频率，测试发射机在标称功率工作时实际输出的功率值。

2)功率精度是无线电管制发射机功率控制的重要指标，通过发射功率的测量计算发射机标称功率与实际输出功率的差值，即为无线电管制发射机的功率精度。

3)功率可调范围是无线电管制发射机功发射功率最大值和最小值之差，是其功率覆盖范围。测试时在无线电管制发射机工作频段内选取高、中、低三个频点作为测试频率，使用测试设备测量无线电管制发射机能够发射的最小功率和最大功率，两个功率的功率差值即为功率可调范围。

4)功率稳定度是无线电管制发射机发射功率在一定时间内输出功率的变化程度，是考验无线电管制发射机在长时间工作状态下设备的可靠性及稳定性。测试时在无线电管制发射机工作频段内均匀选取测试频率，对开始工作时和工作一定时间之后的发射功率进行测试，两次测试的功率差即为功率稳定度。

1.2 频率参数

频率是无线电设备的特征参数，无线电设备根据频率不同划分业务，不同业务使用相同的频率必然会对彼此造成影响。无线电管制发射机的工作主要靠同频干扰实现。但进行管制工作的同时应保证不对正常业务产生干扰，就要对无线电管制发射机的频率参数进行规范。常见的频率参数主要有频率范围、频率容限、频率稳定度、多载波发射互调、杂散发射等。

1)频率范围既是发射机能够覆盖的频率，需要注意的是在该频率范围内的其他主要技术参数也要满足指标要求。

2)频率容限是对无线管制发射机发射频率精确度的测试，通常采用频谱分析仪或频率计对发射机发射单载波信号的中心频率进行测试，将测试频率与发射频率的做差后再与发射频率相比的比值即为频率容限。

3)频率稳定度则是考验无线管制发射机随工作时间的增加，频率变化程度，一般取规定的时间内，无线电管制发射机频率最大变化值的1/2与其标称值之比。

4)多载波发射互调是考验无线管制发射机在进行同时发射多个压制信号时，自身互调产物的功率是否超出限制要求，一般用多载波发射互调抑制比表示。测试时选取适当的频率间隔，使管制发射机发射两个功率相等的单载波信号，使用测量设备测量各阶互调信号的电平值，互调产物与主信号的电平值之差即为多载波发射互调抑制比。

5)杂散发射是查验无线管制发射除发射工作信号外，是否在非工作频段产生杂散信号，测试时要选取每个功放模块的最高频率和最低频率进行测试。测试时根据不同的测试频段，设置频谱分析仪的分辨率带宽，在各个频段搜索超过指标限制的杂散信号。该测试除在发射机工作状态下进行测试外，还应在其待机状态下也进行测试。

1.3 调制特性

功率参数和频率参数关系到无线电管制发射机的压制效果和压制准确度，而调制特性则是无线电管制发射机的功能性指标，调制功能同样影响着无线电管制发射机的应用范围，是必备的功能，常见的无线电管制发射机调制方式包括AM，FM，FSK，BPSK等，这些调制方式对压制信号带宽的控制对无线电管制发射机的工作有着至关重要的影响；同时由于功放的区域性，不可能在全频段内同时发射多个信号，因此，同时多信号工作带宽也需要进行衡量；对于模拟调制方式常规的调制限制和音频失真参数也需要进行测试。

鉴于无线电管制发射机的工作性质，建议压制信号带宽通过压制带宽误差来评判。压制带宽误差通过频谱仪的占用带宽功能对无线电管制发射机发射的调制信号的99%功率占用带宽进行测试，将测量值与标称带宽做差后再与标称带宽相比，即为压制带宽误差。同时多信号工作带宽是无线电管制发射机在同一功放模块内，同时发射2个符合技术要求的信号时，2个信号的最大频率间隔。

调制限制和音频失真则需要向无线电管制发射机输入一个标准的音频信号，设备连接方式如图2所示，标准音频源的作用是为无线电压制发射机输入一个标准的音频信号。通常测试中使用的音频频率为1 kHz，测试时调整音频信号的电平，使测量设备的频偏示值为无线电管制发射机指标中所规定的最大频偏值的60%(3 kHz或1.5 kHz)，此时测量设备所显示的音频失真值即为无线电管制发射机的音频失真，此值不得超过无线电管制发射机指标中给定的数值；再将音频信号的电平增大10倍，记录此时的频偏示值，此值不得超过无线电管制发射机指标中给定的最大值；保持音频信号电平不变，改变音频频率，使其在300 Hz～3 kHz间变化，观察测量设备频偏示值的变化，频偏示值的最大值也不得超过被测设备指标中给定的数值[1]。这项测试要选取典型工作频率进行多次测试，以保证无线电管制发射机在相应工作频段内的模拟调制功能满足工作要求。

图2 调制限制和调制失真测试连接框图

2 无线电管制系统压制效果

射频测试是查验无线电管制发射机是否能达到标称指标，是为无线电管制发射机的研发、生产和检测提供科学、公认的标准。但是在实际工作中，压制效果受到很多因素影响。标称指标相同的无线电管制发射机是否能达到相同的压制效果，如何给用户直观的评判方法，这些方法又该如何定义和测试。

无线电管制发射机在实际工作中与控制系统和天馈线系统共同组成无线电管制系统，具备引导发射功能的无线电管制系统，还要额外的无线电信号监测系统。无线电管制系统的组成如图3所示。

图3 无线电管制系统组成框图

通过上一节介绍的内容，将无线电管制发射机的一些技术参数和相应的测试方法进行了规范性的描述，但在实际工作中这些技术参数所转化的工作效果如何，是对整个无线电管制系统的评价，这就要在开阔场中进行。

无线电管制系统的评价建议从压制场强和压制效果两方面进行，根据不同的工作模式又分为单信号模式压制场强、同时多信号发射模式压制场强、模拟信号压制效果、数字信号压制效果、扫描信号发射模式压制效果和同时多信号发射模式压制效果，对于具备引导压制功能的无线电管制发射机还应进行引导发射模式响应测试。

2.1 开场测试的相关要求

开场测试与实验室测试的不同之处就是对场地的电磁环境要求很高，首先测试场地应地面平坦，周围没有高大遮挡物，场地长应大于等于20λ，宽应大于等于15λ(λ指被测系统最低测试频率的波长)；其次测试场地应远离强辐射源，无再次辐射场；若对具有引导发射模式的无线电管制发射机测试，在测试频点上，干扰信号应不高于引导管制系统标称灵敏度[2]。

开场测试除对场地有特殊的要求外，还对测试设备要求更加严格，由于开阔场中测试会受很多条件影响，所以应尽量降低测试环境和测试设备对测试结果的影响。测试中使用的标准通信系统和场强测量系统采用的天线应是标准天线，仪器仪表的频率误差要优于被测系统允许误差一个数量级，场强测量误差要优于被测系统允许误差的1/3。

开场测试不同于实验室测试另一方面就是测试场地的布局，为了尽量模拟开阔场情况，测试设备与被测设备的距离应足够远，使无线电波在二者之间只有直射传播。这个距离与测试频率的波长有关，一般取5λ，为了测试方便一般取测试频率的最大波长。

2.2 开场测试布局及测试方法

单信号模式和同时多信号发射模式压制场强的测试场地布局如图4所示，被测系统即无线电管制系统和场强测量系统的间距D在测试中的距离应足够大，以VHF/UHF频段为例一般取10λ～15λ，二者距场地边缘的距离为5λ。

图4 压制场强测试布局

测试时，在被测系统工作频段均匀选取测试频点，设置被测系统输出功率为标称功率，发射信号模式为不加调制的单载波，使用场强测量系统测量相应频点的辐射场强。为了测试结果的横向可比性，同时多信号发射模式压制场强测试时，选取适当的频率间隔，使被测系统发射两个功率相等的单载波信号。

压制效果的测试布局如图5所示，首先将通信发射设备和被测系统拉开足够的距离，以便通信接收系统在二者间移动时，能够同时与二者保持至少5λ距离。通信发射设备和通信接收设备配备有标准天线，经过校准的发射功率，且能够产生标准调制信号。将通信接收设备解调的信号输出到信号分析系统，进行信号的分析。

图5 压制效果测试布局

在模拟信号压制效果测试中，通信发射系统发射功率为了对比不同系统性能，需统一选取。通信发射系统和被测系统发射信号的调制方式可统一选取为FM，调制频偏也应相同，可参照国家对调频发射机调制参数的相关规定，但为了区分通信发射系统和被测系统发射的信号，二者的音频频率应加以区分。测试时，在被测系统和通信发射设备间移动通信接收设备和信号分析系统，观察信号分析系统上的音频频率变化，当信号分析系统解析的FM信号音频频率显示为被测系统发射信号的音频频率时，即为产生压制效果。此时通信接收设备到被测系统和通信发射系统的距离比可以用来衡量不同无线电管制系统压制效果。

同理测试数字信号压制效果，通信发射设备发射满占空比，数据速率、带宽、输出功率固定的数字调制信号；被测系统的发射的调制方式则由设备生产厂家推荐。使用信号分析系统分析通信接收设备解调后输出信号的正确率，同样以距离比表示压制效果。

引导发射模式是具备信号监测功能的无线电管制系统在发现目标信号后自动实施压制的工作模式。引导发射模式虽然是自动化压制，但是其响应速度和频率准确度十分重要。引导发射模式响应测试的布局如图6所示，通信发射系统主要用于发射激活被测系统的无线电信号，被测系统到场强测量系统和通信发射设备的距离应相等，夹角α不小于30°。测试时需对被测系统的无线电信号监测系统进行设置， 被测系统发射的信号统一采用不加调制的单载波信号，输出功率为标称功率，发射频率由无线电信号监测系统提供。通信发射系统发射信号开始计时，当场强测量系统测得的场强达到压制系统发射标称功率时对应的场强停止计时，这段时间即为被测系统的引导发射模式响应；同时根据场强测量系统读取的压制信号的中心频率，计算被测系统引导发射模式频率误差。

图6 引导发射模式响应测试布局

3 结束语

通过标准的测试方法规范无线电管制发射机的技术指标，使厂家在技术指标声明时有据可依，就可有效解决当前无线电管制发射机市场存的问题。不同厂家生产的无线电管制发射机在标准场地中进行压制场强和压制效果的测试后，相应的测试结果在设备间即可进行横向的对比，使用户更容易掌握设备的适用范围。若将测试时的设置、压制场强和压制效果等数据在设备的技术手册中加以注明，就可大大降低用户在设备采购过程中承担的风险。

随着无线电管制发射机技术指标和测试方法的规范化进程，将逐渐在行业内形成测试结果的互认可。助力行业健康发展的同时，也为用户和管理者带来了便捷。然而作为一种大功率发射设备，该设备的使用也需小心谨慎，不能在实施管制的同时干扰正常无线电业务，且应考虑对人员和电磁环境的影响。

[1]GB12192，移动通信调频无线电话发射机测量方法[S].1990.

[2]YD/T2675，VHF/UHF无线电监测测向系统开场测试参数和测试方法[S].2013.

刘新浩(1985— )，助理工程师，主要从事无线电检测技术、卫星导航和公众移动通信技术；

宋起柱(1976— )，高级工程师，主要从事无线电检测技术和无线电频谱资源经济学等领域；

王敬焘(1980— )，高级工程师，主要从事无线电管理技术、无线电检测技术；

赵 越(1984— )，助理工程师，主要从事无线电检测技术。

责任编辑：李 薇

Radio Controlling Transmitter Technical Specification and Suppressing Effect

LIU Xinhao，SONG Qizhu，WANG Jingtao，ZHAO Yue

(TheStateRadioMonitoringCenterTestingCenter，Beijing100041,China)

In order to resolve the problems coming from daily work of radio controlling transmitters, some important technical parameters of the transmitters and the test methods in standardizing these technical parameters are introduced. Furthermore, an evaluation method on suppressing effect is given to make users easily understand radio controlling transmitters’ capability. Finally, some suggestions are put forward for the radio controlling transmitters, which are useful to human health and hygienic of electromagnetic environment.

radio; control; transmitter; test method

科技北京百名领军人才培养工程项目(Z131101000513014)

TN98

B

10.16280/j.videoe.2015.01.038

2014-06-30

【本文献信息】刘新浩，宋起柱，王敬焘，等.无线电管制发射机技术指标及压制效果测试[J].电视技术,2015，39(1).