一种北斗卫星定位导航装置RS103测试优化方法研究

苏 醒，丁永平，党 丽

(中国兵器工业新技术推广研究所,北京 100089)



一种北斗卫星定位导航装置RS103测试优化方法研究

苏 醒，丁永平，党 丽

(中国兵器工业新技术推广研究所,北京 100089)

随着北斗卫星定位导航系统的快速发展，其接收终端——北斗定位导航装置也在军事、交通运输、气象、海洋、森林防火、灾害预报和公安等诸多领域得到越来越广泛的应用。针对在国内电磁兼容试验室进行RS103项目2～4 GHz频段测试时，由于测试系统功率放大器产生的宽带干扰落入北斗卫星定位导航装置的工作频带内，造成其在尚未施加干扰时就已无法定位，导致试验难以开展，进行了相应的设计及验证。通过采取卫星信号转发器与定频衰减器相结合的方式，在保证试验真实性和完整性的前提下，解决了RS103项目在2～4 GHz频段测试时由于测试系统所带来的带内干扰问题。

RS103；辐射抗扰度；带内干扰

目前，辐射抗扰度试验的测试标准主要有GB 17626.3-2006和GJB 151B-2013 RS103等2种，二者在制定依据、目的、控制对象和测试系统等方面都具有很大的相似性，但在测试方法、频率范围和干扰信号特性等方面存在较大差异。前者测试频率较窄(80～1 000 M)，且施加的辐射场强较小(最大10 V/m)；后者频率较宽(10 kHz～40 GHz),且对于不同军用平台施加的场强值最大为200 V/m[1-2]。对照北斗卫星定位导航装置的使用环境，选用频率较宽、场强值更大的RS103辐射敏感度测试，能更准确、全面地模拟其在实际使用中可能面对具有宽频带、高场强的电磁环境[3]。

本文以某型北斗定位导航装置作为典型案例，通过对比试验，对在进行RS103 项目测试时，由功率放大器干扰引起的设备无法定位，试验在2～4 GHz频段内难以开展的问题进行了研究[4-5]。目前，国内对此方面内容的研究十分鲜有，也无较好的解决方案。

1 产品主要技术参数

在本文的研究过程中，选择国内市场比较常见的某型北斗/GPS卫星定位导航装置(含接收机、天线及连接电缆)作为试验对象进行优化方案的考核验证。该型卫星定位装置(下述简称为EUT)主要技术参数如下。

1)通信频率：GPS-L1；BD2-B1/B3。其中：L1：(1 575.42±1.023) MHz；B1：(1 561.098±2.046) MHz；B3：(1 268.52±10.23) MHz。

2)天线阻抗：50 Ω。

3)天线极化方式：右旋圆极化。

4)天线增益(内含低噪声放大器)。GPS-L1/BD2-B1：(28±2)dB(整机增益(32±2)dB)；BD2-B3：(31±2)dB(整机增益(35±2)dB)。

5)天线带外抑制能力。GPS-L1/BD2-B1：在工作频带为±25 MHz时，最小衰减值为3 dB；在工作频带为±50 MHz时，最小衰减值为30 dB。BD2-B3：在工作频带为±25 MHz时，最小衰减值为3 dB；在工作频带为±40 MHz时，最小衰减值为30 dB。

6)灵敏度：-133 dBm(室外正常卫星信号电平为-133～-128 dBm)。

由于RS103试验考核内容为电场空间辐射，因此被试产品的壳体及线缆应具有良好的屏蔽效能。除上述被试产品，试验中陪试产品有便携式频谱仪、便携式北斗导航测试仪、卫星导航模拟信号发射天线、功分器、卫星定位信息监测终端以及测试电缆等。

2 RS103试验及优化方法

2.1 试验参数及配置

试验选取的频率及场强见表1。应在具备相应资质的3米法半电波暗室对EUT进行考核。

表1 试验选取的频率及场强

由于半电波暗室具有良好的屏蔽效能，若要验证EUT的工作状态，接收天线应放置于室外开阔场，因此，初次试验采取卫星接收机在暗室内，接收天线通过暗室的地槽穿到室外进行卫星信号接收。具体试验配置如图1所示。

图1 试验配置(卫星接收机位于室内，天线位于室外)

2.2 试验结果及分析

试验结果如下：1)当频率为10 kHz～1 GHz时，组合导航可正常定位；2)当频率为2～4.2 GHz时，功放开机加高压后(未施加干扰)，使用频谱仪测得BD2工作频带内本底噪声较高(见图2)，GPS和BD2均不定位；3)当频率为18～40 GHz时，组合导航可正常定位。

为了确定带内干扰是否由功率放大器引起，在不改变其他状态、关闭功率放大器的条件下，使用频谱仪对工作频带内的频谱噪声进行了测量，结果如图3所示。

图2 北斗工作频带内受到的噪声干扰(功放加高压)

图3 功放关闭时的频谱噪声

通过上述试验发现，在2～4.2 GHz频段，测试系统中的功率放大器会产生宽频干扰，并落入接收机的工作频带内，抬高本底噪声约40 dB，造成信噪比大大降低，EUT不能正常定位。对于这一测试系统的缺陷，国外试验室采取宽频段自动跟踪可调式滤波器对测试系统的宽频干扰进行滤波，该种滤波器价格十分昂贵，而国内试验室尚无配备，也没有其他较为可行的解决方案。

2.3 优化方法

在测试系统干扰无法滤除，并且需要保证测试频率完整性和辐照场强真实性的情况下，亟需对2～4.2 GHz频段的RS103测试方法进行改进和优化，以保证试验的顺利开展。

基于此，本文提出了一种使用可调式卫星信号转发器结合定频衰减器的优化方法，方案配置图如图4所示。其中，定频衰减器需满足在(1 268±100)MHz频率范围内具有≥40 dB的插入损耗值，其他频段插入损耗值≤3 dB。在接收机馈线输入端口加定频衰减器是为了在北斗卫星接收机的通信频带内，将经过放大后转发至暗室内的卫星信号按其放大倍数进行相应的衰减，而其他频段无任何衰减，更不会影响测试中的辐照场强，从而保证优化方法采取前、后测试场和接收信号的真实性和一致性。

图4 RS103优化方案配置图

2.4 试验验证

按照图4所示的测试配置进行优化方法验证试验。具体试验步骤如下。

1)功放背景噪声测试。频率为10 kHz～40 GHz，功放开机加高压后，在BD2-B3工作频带内测试背景噪声，与初始试验相同，带内干扰较大。

2)试验校准。为了保证优化方案前、后测试辐射场的一致性，使用频谱仪进行校准，卫星信号转发器输出BD2-B3模拟导航信号功率为-74 dBm；功率放大器增益为40 dB；功率放大器与发射天线之间线缆衰减为-10 dB；发射天线输入至接收天线输出损耗为0 dB，接收天线增益约为31 dB，则发射天线输入至接收天线未放大前损耗约为-31 dB；衰减器衰减值为-44 dB。试验校准示意图如图5所示。

图5 试验校准示意图

3)确定模拟信号输出功率和衰减器衰减值。根据背景噪声测试结果和试验校准，确定北斗导航测试仪输出信号功率为-102 dBm，衰减器衰减值为-54 dBm，在理想情况下，接收机处的信号功率为-126 dBm(信号太弱，频谱仪无法实测，实际接收信号应比-126 dBm更弱)。

试验结果显示，频率为2～4.2 GHz时功率放大器开起，且开高压时EUT仍能正常定位。

3 结语

通过上述对比试验可以看出，本文提出的北斗卫星定位导航装置RS103测试优化方法，可以较好地解决测试系统固有的带内干扰影响测试问题，费用相比国外的解决方案也要低很多，它可以广泛应用于军用或民用北斗卫星定位导航装置的辐射敏感度试验中，保障测试考核的顺利开展。

[1] 全国电磁兼容标准化技术委员会.GB/T 17626.3-2006 电磁兼容试验和测量技术 射频电磁场辐射抗扰度试验[S].

[2] 中国人民解放军总装备部电子信息基础部.GJB 151B-2013 军用设备和分系统电磁发射和敏感度要求与测量[S].

[3] 全国无线电干扰标准化技术委员会.GB 9254-2008 信息技术设备的无线电骚扰限值和测量方法[S].

[4] 钱振宇. 3C 认证中的电磁兼容测试与对策[M].北京：电子工业出版社，2004.

[5] 杨克俊. 电磁兼容原理与设计技术[M].北京：人民邮电出版社，2004.

责任编辑 马彤

An Optimization Method of RS103 Test on BeiDou Navigation Satellite Devices

SU Xing，DING Yongping，DANG Li

(Advanced Technology Generalization Institute of CNGC, Beijing 100089, China)

At present, with the great development of BeiDou Navigation Satellite system, BeiDou Navigation Satellite devices which are the receiving terminals of the system are getting more and more application, such as military affair, transportation, atmosphere, ocean, and disaster forecasting. Because of the devices should always working in the complex electromagnetic environment, the radiation radio sensitivity is very important for the devices. Currently, domestic EMC testing laboratories face on a difficulty on RS103 test in 2-4 GHz testing that the interfere produced by power amplifier goes into the working band of the devices, thus, the device can’t locate before test. Provide a method to solving the problem on base of the facticity and integrity of the test by corresponding design and confirmation.

RS103, radio sensitivity, in-band interfere

TN 06

A

苏醒(1985-)，男，工程师，主要从事电磁兼容性测试技术、复杂电磁环境分析等方面的研究。

2016-08-04