关于无线电发射设备测试中的不确定度

文/云旦穷达

（国家广播电视总局602台 西藏自治区拉萨市 850013）

在当前无线电发射设备的运行测试环节中，有很多不确定因素存在，这些因素多少随机发生的，一旦出现将会影响设备测试结果的准确性，导致测试结果不够真实，干扰实验理论成果。对无线电发射设备进行不确定度的测试分析，不仅可以提升设备测试水平，确保设备安全运行，还能够增强使用者对无线电发射设备的信赖度。

1 无线电发射设备在测试时不确定度的影响因素分析

对无线电设备进行不确定度分析，有必要了解不确定度的产生因素。具体如下：

（1）测试设备自身原因引发不确定度。比如测试中的线缆与衰减仪设施问题，或测试方法不科学，测试过程中设备遇到不稳定情况。这一条件下引发的不确定度难以解决，无法从源头入手，只能改进技术控制不确定度，尽可能的降低不确定度产生概率。

（2）不可预见因素引发不确定度。无线电发射设备在测试前人们是无法预料到不确定度的，不确定度会随机发生，且难以控制。因此测试时不确定度将直接影响无线电发射设备检测效果。

（3）相关技术指标不达标引发不确定度。测试无线电发射设备时，信号转换噪音与误码技术相关参数不合理，或特别性能出现导致信号在接收时失灵。此外，无线电发射设备的测试也会受电压与温度的变化影响，最终发生频率与功率异常[1]。

2 测量不确定度的主要来源与分类

2.1 主要来源

客观上系统误差只是相对不变值，但人们无法对误差准确掌握，只能以概率研究的形式对某一区域误差大致了解，且概率的分布有着分散性。不确定度是测量分散性的参考数据，无法说明测量结果接近真实值。分析测量无线电发射设备不确定度的来源，主要如下：对被测量的无线电发射设备定义不够完整；无线电发射设备定义方法不科学；取样代表性不足，被测量样本数据无法代表定义的测量值；无线电发射设备在测试时受环境影响，测量时对环境无法进行有效控制。所有测量结果当中都会存在着异常数据，这些异常数据可能与无线电发射设备测试读书有关。此外，当人们在分析数据时不够准确，或者使用的测量仪器存在误差时也会导致不确定度出现[2]。

2.2 分类

虽然不确定度来源很多，但按照具体的评定方法，可以将其划分为两类。第一类，无线电发射设备不确定度A类评定。对测量列展开统计分析，评定出标准化的不确定度，方差估计值为u²，这是经过反复测算所得的。方差估计值也是统计方差的估计值，其平方根是估计标准差。第二类，无线电发射设备不确定度B类评定。对上一种评定方法不同，B类评定方法可以用不同的统计测量方法进行不确定度分析。实际上，两种评定方法没有本质区别，前者是根据一组观测的概率分布情况分析，从中导出概率密度函数；后者以对事件发生信任程度为前提。A类评测比B类评测更加客观，统计学研究必须保持着学术严谨性，对无线电设备进行测试时，测量出的不确定度应独立存在，不受其他数据影响。因此，在无线电发射设备的不确定度测试中，推荐使用这种测试方法。

3 测算无线电发射设备不确定度的有效方法

3.1 无线电发射设备测试不确定度的有效测评方法

一般情况下，评测无线电发射设备不确定时可以使用两种评测方法。

（1）依靠统计学提出的概念，对无线电发射设备的不确定度进行研究分析。比如已经得出了一个无线电发射设备的测试结果，随后对该结果展开反复的测试，通过准确度重复测试后，整个过程中依然会出现测试结果无法确定的情况，也就是数值差异问题。无法确定的情况主要包含天气变化、温度变化以及其他环境类影响因素。因此，采用统计学的应用原理，对有可能出现差异系数的无线电发射设备进行测算，将反复测算的结果作为标准，再与总体测试得出的不确定度对比结合，该方法是目前无线电发射设备测试所常用的方法，且应用范围较广。

（2）采用其他方法对无线电发射设备进行不确定度分析。可以对无线电发射设备的讯号接收设备进行电平测试，从中了解电平测试是否会带来不确定性，测试结果是否对数据有影响。这种测试方法中，包含了无线电发射设备的非线性设置、衰减仪器等设施耗费情况。不仅如此，接收设施与频谱检测设备也会给无线电发射设备测试带来不确定性，比如频率反馈、配置的不对称、衰减仪的测试精准性、带宽不准确、转换设施偏移以及电平的准确度较差。

出现以上因素引发的不确定度问题，可采用以下办法完成无线电发射设备的测评。首先，对无线电发射设备进行深入了解。建议查看无线电发射设备的出厂说明书，找出设备质量检验报告，了解厂家在生产设备时给出的指标与参数情况，经过对比确定不确定度，保障无线电发射设备的稳定运行。其次，审核与无线电发射设备有关的信息数据。最后，依靠测试中得到的经验判断分析。有时候对于不确定度问题，可以利用概率测算方法分析，比如概率U型法、概率均衡法以及正太分部方法。从概率分布情况来看，三种方法在使用时会有所差异，无论是理论研究还是实际测试，都能阐明无线电发射设备在配置不合理的状态下会会产生不确定性。概率上如果是U型结构分布，其标准误差系数为如果是因天线与电缆耗费带来的偏差问题而导致无线电发射设备测试不确定性，在不知道应该使用哪一种概率分布类型时，可考虑均衡分布类型，即标准无法为正太分布类型中，标准误差系数也是这种类型分布的标准误差系数，可采用正太的方式展开功率分布分析[3]。

3.2 无线电发射设备测试不确定度的有效测算方法

我国境内使用无线电频率与无线电发射设备时，需要严格按照无线电发射设备型号核准SRRC认证标准进行测试。通常认证周期为8周，在完成认证的基础上，了解无线电发射设备的主要参数内容，为接下来无线电发射设备的不确定度测算奠定基础。在无线电发射设备不确定度测算中，是一种基于合成数据的不确定度测算方法。如果测试之前已经明确了数据测试时有多种不确定度的影响因素，且误差系数为Ui，这时可以使用RSS方法，对无线电发射设备不确定标准误差值展开有效合成测算，具体的计算公式如下：实际测试中，无论是环境温度的变化、电压波动还是电网阻抗，这些因素的出现都会影响无线电发射设备测量结果。这种情况下的不确定度呈均匀分布，计算出标准偏差后结合影响参数平均值与标准偏差，采用该公式即可完成对无线电发射设备不确定度的合成测算[4]。

这个公式的应用需要满足以下条件：首先，各不确定度影响因素可以加和计算。其次，各影响因素计量单位一致。也就是说，影响因素的数据误差系数必须以百分比与电压计量数值单位表示。对于测试时遇到的线缆损耗问题，为了避免线缆耗费过于严重，应合理协调无线电设备的各项测算参数，从而实现设施的优化配置，防止浪费的情况出现。可采用乘积的方式来表示，dB单位的表述方式无法满足以上条件。如果标准误差系数很小，比如低于了30%或25dB，这时上述的RSS方法即可完成对不确定度的评测。

测算设备对称参数。要求测试时将气温、天气、电压数值、电阻扰动数值的变化情况考虑到不确定度影响因素中，这些因素带来的不确定性可依靠均衡态势完成功率分布。应用测算方法计算标准误差系数，按照测试时不确定度因素对称参数与标准误差系数，使用相应的公式就能得出对称参数系数。与此同时，还需要应用RSS的措施对整个无线电发射设备的测试过程中的不确定度展开合成计算。

3.3 利用先进的数字无线电测试仪进行设备不确定度检测

以3550数字无线电测试仪为案例，对无线电发射设备进行综合测试，以此了解设备的不确定度。操作要点如下：

（1）通过射频进行线缆测试。该测试项目可以用于测试仪与无线电发射设备之间的连接。

（2）射频转接头，接口是TNC阴头。测试时合理配置射频线与对讲机射频转接头，保障测试结果真实有效。

（3）改造讲机耳机，使音频测试线缆符合测试要求。

（4）衰减器。该测试仪的T/R接口最大可输入20W的信号，ANT接口最大可输入10dBm信号，SWR接口最大可输入10dBm信号。为合理测试无线电发射设备的不确定度，有必要选择较为合理的衰减器进行测试，防止仪器设备被损坏。

（5）带阻滤波器，该设备可以将无线电发射设备中的主信号滤除，测试不确定度时展开杂散测试。

无线电发射设备检测时，将对讲机天线接口与测试仪T/R接口连接，将设备音频输入接口与测试仪AUDIO OUT接口相连。对接收机进行设置，输入发射机发射信道频率，即419.250MHz。打开解调或模拟解调，读取频率误差值，即-0.681kHz，发射频率的设置与误差测试一样，在解调时读取射频功率，即35.0548dBm。无线电发射设备的占用宽带分析中，首先需要进行音频设置，随后音频输出，打开音频发生器，将信号频率设置成1kHz，启动发生器，调节输出电平，显示测试仪频篇，提高10dB的音频电平。设置音频发生器，测量当前无线电发射设备的带宽，使用ITU-R建议的26dB测量方法，预估带宽。安装带阻滤波器进行杂散测试，完成调制限制与测试、音频频率再次测试，让音频频率变化为3kHz，在以上步骤中找出最大值即可，这就是无线电发射设备的最大频偏，通过测试仪的辅助即可了解无线电发射设备的实际不确定度。

4 总结

总而言之，分析无线电发射设备不确定度的测试，人们可以使用多种方法对测试途中产生的讯号技术指标重复测算，确保无线电发射设备测试结果的准确性，保证设备稳定运行。为了保证不确定度测试的科学性，应及时找出并纠正不确定度影响因素，依靠统计学提出的概念展开电平测试，使用RSS方法与3550数字无线电测试仪等设备完成测算工作。