无线电监测站主要参数指和性能要求.docx

无线电监测站主要参数指和性能要求无线电监测站主要参数指标和性能要求 总参电磁频谱管理中心 二OO八年六月 目 录 一、无线电监测定义 . 3 二、固定监测站的定义 . 3 三、无线电监测的主要内容 . 3 、常规监测 . 3 、电磁环境监测 . 3 、特种监测 . 4 四、超短波固定监测站技术使用要求 . 4 、固定监测站设计使用基本要求 . 4 、固定监测站主要技术指标要求 . 5 五、固定监测站系统性能指标要求 . 7 、基本系统性能参数指标 . 7 、特定系统性能参数指标 . 9 六、监测站主要参数及相互关系 . 12 几种常用测量带宽的定义及其相互关系 . 12 与幅度有关的工作参数及其相互关系 . 16 七、固定监测站系统功能描述 . 20 、基本技术性能要求 . 20 、特殊技术性能要求 . 22 2 无线电监测站主要参数指标和性能要求 一、无线电监测定义 无线电监测是采用技术手段和一定的设备对无线电发射的基本参数和频谱特性参数进行测量；对模拟信号进行解调监听；对数字信号进行频谱特性分析；对频段利用率和频带占有度统计测试分析；测试统计指配频率使用情况，以便进行合理、有效地频率指配；并对非法电台和干扰源测向定位进行查处。 二、固定监测站的定义 超短波监测站是指固定架设或临时开设于某个制高点，对附近一定区域内存在的各种VHF/UHF频段无线电台站信号进行监测和测向的无线电信号接收站。其主要作用是承担VHF/UHF频段无线电台站频谱参数质量监测、空间无线电频谱利用率监测、指定类别调制信号解调和指定信号无线电测向定位等任务。它是频谱管理部门掌握指定区域无线电频谱使用情况的基本手段，是为频谱管理系统提供电磁环境实测数据的主要方式，是提高无线电管理技术水平的重要基础。 三、无线电监测的主要内容 、常规监测 1、 无线电台发射电波质量的监测。如使用频率、发射带宽、信号场强、谐波及杂散辐射、调制方式及调制度等； 2、 无线电频谱利用的监测。如对某一频率或频段进行长时间的占有度统计监测、对某些电台实际工作时间的占有统计监测等； 3、 未登记的不明电台的监测、测向和查找。如私用的频率、偷用已指配给他人的频率、其它非法活动等； 4、 其它内容的监测。如业务种类、通信保密等。 、电磁环境监测 1、 无线电台站选址的电磁环境监测； 2、 工、科、医及其它电气设备的电磁辐射的监测； 3、 城市电磁背景噪声的监测； 4、 有害干扰的查找监测。 3 、特种监测 1、 国家、军队重大科学实验和无线电管制的监测； 2、 各类突发事件中的电磁信号监测； 3、 作战范围内空中电磁监测； 4、 其它涉及到国家、军队重大活动事件的空中电磁监测等。 四、超短波固定监测站技术使用要求 、固定监测站设计使用基本要求 1监测和测向定位频段为30MHz3GHz；系统必须突出无线电监测能力，不选用以测向为主兼顾监测功能的产品。 2监测设备性能指标好，具体要求是射频测量选择性好、测量动态范围宽，测量精度高，功能完整；提供ITU标准参数测量，提供频谱监测和信号监听、录音及回放功能；具有多种信号分析解调和信号调制模式识别能力，具有频段扫描监测/频率表扫描监测/固定频率监测多种监测方式，提供交互监测/预设自动监测/预警监测多种监测模式和实现模式互转换功能；提供监测数据自动处理和统计分析、超标信号预警监测功能。提供多模式单站测向、多站测向交汇定位及电子地图显示功能；开展宽带实时测向，提供低截获瞬时信号测向定位能力；提供测向抗扰度指标，适应复杂电磁环境监测。监测站设备要优先选用具有多通道监测和测向射频模块相互转换硬件结构的系统，提高监测工作效率和设备资源利用率。固定监测站天线选用高性能无源监测天线，适合室外长期使用。 3监测系统软件要功能完整，稳定可靠，容错性强，方便操作使用，具有监测联网功能，优先使用模块化软件平台。 4有良好的入网接口和协议，提供有线宽带入网、无线宽带入网和电话线入网等多种接口协议，并提供和满足“无线电监测网传输协议规范”的协议和要求，提供远程环境监控及开关机功能。 5提供全套完整的监控中心监测控制软件和网络互联软件，开放设备互联接口协议，实现同相关频谱管控系统的互联互通。 4 、固定监测站主要技术指标要求 固定监测站主要技术指标要求见下表1、表2。 表1 固定监测站和主体接收机技术指标要求 技术参数 频率范围 测向体制 极化方式 指标要求 30 3000MHz 采用多信道相关干涉仪，但不限单种测向体制，不指定接收机通道数 垂直极化，但不限单种极化方式 测向灵敏度 10 20 dBV/m 测向准确度 最小测向时间 测向显示分辨率 测向模式 测向调制方式 测向显示方式 2° RMS 5 ms 最低是1°，应有更高分辨率 必须包含固定频率模式，鼓励提供扫描、搜索等多种模式 CW、AM、FM、SSB，但不限此范围 至少包含方位角/频谱、极坐标、柱状图、瀑布图及实时中频全景显示 监测系统灵敏度 10 20 dBV/m 接收设备线性度 相邻信道抑制 镜频抑制 中频抑制 杂散辐射抑制 接收选择性 宽带中频 中频带宽 频率稳定度 二阶互调截点：>40dBm， 三阶互调截点：>10dBm。 80dB 90dB 90dB -107dBm 有跟踪预选器或分频段固定滤波器 5MHz 150Hz300kHz，但不限于此带宽范围 2×10-7 5 操作模式 相位噪声 监测扫描速度 测量电平误差 输入阻抗 接收机灵敏度 解调方式 固定频率模式、频率扫描、频段存储扫描、全景扫描、搜索测量及操作模式互转换 -100dBc/Hz，10kHz偏离 100MHz/秒 ±2dB 50 噪声系数 10dB AM、FM、PM、CW、 USB、LSB、PULSE、IQ 提供AM、FM调制参数测量，精度满足ITU-R标准要求 提供 X dB 、%测量方法，精度满足ITU-R标准要求 LAN/USB接口，必须提供开放接口 适合室内环境使用要求 调制度测量 带宽测量 遥控和数据接口 环境使用要求 表2 固定监测站测量天线/射频电缆技术指标要求 技术参数 频率范围 天线极化方式 天线输出阻抗 天线驻波比 测向天线 监测天线 连接接口 射频电缆 环境使用要求 指标要求 3 0 3000MHz 垂直极化，但不限单种极化方式 50 2 相关干涉仪测向体制，测向灵敏度 10 20 dBV/m 无源全向天线，提供标准K因子曲线 标准N型接口 7/8低损耗电缆 适合野外环境使用要求 6 五、固定监测站系统性能指标要求 超短波监测站的主要任务是承担VHF/UHF频段无线电台站频谱参数质量监测、空间无线电频谱利用率监测、指定类别调制信号解调和指定信号无线电测向定位等任务。超短波监测站设计和建设的基本目标是系统功能要实用、系统性能要真实、测量结果准确无误、测量搜索快捷有效、系统运行稳定可靠。依据监测任务和建设目标要求，需要深化论证技术性能要求，研究提出超短波监测站的系统性能指标要求。结合系统性能参数指标的成熟和认知情况，超短波监测站系统性能可分为基本系统性能参数指标和特定系统性能参数指标两类。 、基本系统性能参数指标 基本系统性能参数指标是设计和建设超短波监测站所必须明确的系统性能参数，并且是有明确定值指标要求和普遍已认可的性能参数指标。主要有： 1、监测系统灵敏度。用有一定调制带宽的标准测试信号发射时，在给定扫描速度下，监测站接收系统能够捕获到该标准测试信号时的最小信号场强值为监测系统接收灵敏度，捕获判决准则是有用信号大于噪声电平6dB，量值单位是dBV/m。监测系统灵敏度主要是根据监测站信号监测覆盖范围要求、电磁环境背景噪声情况提出设计指标要求，并由监测接收机接收灵敏度、监测天线增益、射频电缆和开关矩阵损耗等具体参数量值确定。举例计算说明如下：监测接收机噪声系数典型值是10dB，S/N=6dB，接收机输入端口灵敏度典型值是118dBm/10kHz，常用全向监测天线HK014天线增益典型值是0dB，对应天线K因子是1131 dB，射频电缆和开关矩阵损耗在对应工作频段为5dB，计算获得1001300MHz频段内监测系统灵敏度为525 dBuV/m/10kHz，这与超短波监测系统灵敏度要求达到10 20dBV/m的限值相一致。如果采用增益达7dB的对数周期接收天线，对应频段监测系统灵敏度可达到-2 18dBV/m。另外我们对采用ESMB接收机为主体构成的超短波监测系统的实测系统灵敏度亦是10 20dBV/m。建议规定超短波监测系统灵敏度为10 20dBV/m是合适的，亦符合实际情况。 2、测向系统灵敏度。发射标准调制信号源功率足够大，使被测7 系统能够获得一个稳定的示向度0，然后逐步减小信号源的信号强度，直到被测系统得到的示向度与0的差等于±3°时，此时被测系统所测得的最小信号场强值称为测向系统灵敏度，量值单位是dBV/m。测向系统灵敏度主要由测向天线确定，典型超短波测向天线灵敏度是0 20dBV/m。另外我们对采用R&SDDF05E测向接收机和ADD153测向天线为主体构成的超短波测向系统的实测系统灵敏度是10 20dBV/m。建议规定超短波测向系统灵敏度为0 20dBV/m是合理可行的。 3、测向系统准确度。测向准确度是指被测信号大于测向灵敏度20dB的情况下，测向设备测出的示向度与被测目标的真实方位角之差的统计值。通常应测出各个方位角上、整个频段内所有频率点示向度误差ij后，采用统计误差计算方法获得系统测向误差。系统测向误差可用平均误差、均方根误差和标准偏差三种统计误差表示。 测向系统准确度是同监测站周边环境紧密相关的一个系统性能指标，通常测向系统均不提供实际站址的测向准确度指标要求，而提供无反射开阔测试场的测向准确度指标限值，典型指标限值是2° RMS。为了实现和提高实际站址的测向准确度指标，相关部门对超短波站址确定和测向天线架设提出了明确的技术规范要求，国标VHF/UHF频段无线电监测站电磁环境要求和测试方法对超短波监测站的电磁环境干扰信号和周边障碍物情况都提出了明确的限制要求。超短波站址确定和测向天线架设严格按相关技术标准执行，实际站址的测向准确度测试结果应该是比较理想的，我们对在北京近郊高山站设臵的采用R&SDDF05E三通道数字测向接收机和ADD153/070测向天线为主体构成的超短波固定监测站的实测测向系统准确度是1.8° RMS，达到无反射开阔测试场的测向准确度指标限值要求。 4、最小测向时间。最小测向时间反映测向系统对短时及低截获无线电信号的测向能力，它是指测向系统能准确获取被测信号方向信息所必须持续的最短驻留时间，亦称测向信号最小持续时间。最小测向时间是衡量测向系统性能的重要指标，它同测向体制、接收机射频通道数量等紧密相关。对于不同的测向体制，相互间的最小测向时间8 差异是比较大的，如采用多普勒测向体制的R&SPA1555超短波测向系统，其最小测向时间典型值是50ms；R&SDDF01E短波测向系统，采用瓦特森-瓦特测向体制，其最小测向时间典型值是0.8ms，采用相关干涉仪测向体制，其最小测向时间典型值是3.6ms。在超短波测向系统实际应用中，相关干涉仪测向系统使用大孔径测向天线，具有测向精度高、抗波前失真性能好的特点，是比其它测向体制应用更普遍的测向体制。对于采用相关干涉仪相同测向体制，而接收机射频通道数量不等，相互间的最小测向时间差异亦是比较大的，如R&SDDF195单通道相关干涉仪测向系统，其最小测向时间典型值是10ms，R&SDDF05E三通道相关干涉仪测向系统，其最小测向时间典型值是0.5ms，THALES的ESMERALDA二通道相关干涉测向系统，其最小测向时间典型值是2ms，南非的MRD3000W5五通道相关干涉仪测向系统，其最小测向时间典型值是80us。不同测向体制、不同射频通道数量的测向系统，相互间的最小测向时间指标差异如此大，那么规定最小测向时间限值指标多少比较合适呢？这应由被测信号的时间特性和测向系统应用方式确定。在民用无线电频谱监测应用中，主要是对发射幅值大、持续时间长的干扰信号进行定位查处，对测向系统最小测向时间的限值指标不应该太高，国际电联组织出版的频谱监测手册规定，无线电测向系统应该能够检测持续时间为10ms或更短的信号。建议民用监测系统规定最小测向时间10ms是合适的。 、特定系统性能参数指标 特定系统性能参数指标是设计和建设超短波监测站应该有明确要求的系统性能参数，但目前还没有定量指标要求和缺乏普遍认可的性能参数指标。 1、准确性指标：监测结果要达到准确无误，规定准确性指标范围和要求尤为重要。在超短波监测系统中，比较重要的准确性指标有ITU标准参数测量的准确性、频率占用度测量和统计的准确性两类指标。ITU标准参数测量主要包括频率测量、场强及功率通量密度测量、占用带宽测量、调制度测量等。国际电联组织出版的频谱监测手册对ITU标准参数提供有明确的测量准确性建议值和测量方法，其推荐的相关参数建议值分别是：频率测量误差10-7，场强及功率通量密9 度测量误差3dB，占用带宽测量误差5%，其他参数尚没有建议值。参照相关监测产品技术指标规定，建议规定调制度测量误差5%。 频率占用度测量和统计是无线电监测的重要任务，但真实测量频率占用度及规范统计方法非常复杂，国际电联组织出版的频谱监测手册对频率占用度测量技术、测量方法、监测接收机技术要求及统计分析方法都给予明确描述，但没有明确该参数的准确性限值指标要求。在监测接收机技术要求和频率占用度监测局限性等章节，明确提出测量频率占用度的监测接收机必须具有高的RF选择性，射频前端应有足够多的RF滤波器，避免产生接收机互调产物；并强调在监测站系统设计时要注意避免接收机产生互调产物，监测软件能辨别这些产物并利用算法予以剔除，具体方法是在交替扫描中自动插入一个已知固定的射频衰减量值，软件自动测量、判定和剔除所有发生大幅度衰减的被测信号。频率占用度测量和统计是为频谱管理部门提供关于频率实际使用情况的基本参数，必须真实有效，其准确性限值指标非常重要，应尽快提出其准确性限值指标的明确要求。另外对于数字扫描监测接收机中频带宽的不断增大、扫描速度的不断加快，更要研究对频率占用度测量和统计准确性的影响，要系统分析和测试验证宽中频、快扫描同频率占用度测量和统计准确性间的相互关系，严格控制虚假信号概率。 2、时效性指标：时效性指标是监测系统的基本性能指标，在军用无线电监测系统中时效性指标要求更为严格。比较主要的时效性指标有最小测向时间、系统测向时间、测量结果显示的时效性、链路传输的时效性、占用度测量和统计分析的时效性等。最小测向时间在前面已有详细描述，并建议规定民用监测系统最小测向时间10ms。从理论上讲，军用监测系统最小测向时间应越小越好，尤其对低截获短时信号、跳频信号应有更高要求的最小测向时间。但时效性指标更是一个系统性指标，应着眼从系统的角度提高时效性能。若最小测向时间指标很好，但由于设备信号处理及显示能力的局限，系统测向时间长，测向系统时效性仍是低下。我们定义系统测向时间为测向设备从收到测向指令起，到获取显示一次示向度结果所需要时间。通常监测10 系统仅提供最小测向时间，不提供系统测向时间，但R&SDDF195单通道相关干涉仪测向系统，提供最小测向时间指标是10ms，提供系统测向时间指标是100ms5s，两者差异很大。 目前对系统时效性指标的研究还比较肤浅，对大部分时效性参数均没有明确定义和限值要求，单站和多站测量结果显示时效性、链路传输时效性、多站测向交汇定位时效性、占用度测量和统计分析时效性等指标，相关技术文献均没有明确定义和提出限值要求。 3、抗扰性指标：抗扰性指标是衡量监测系统在复杂电磁环境情况下发挥性能的重要指标，比较重要的抗扰性指标有测向抗扰度、监测系统失真率。测向抗扰度是指在有干扰情况下，无线电测向设备保持其测向准确度的能力。根据干扰信号频率是否落在测向设备中频通带的不同，分为带内测向抗扰度、带外测向抗扰度。测向抗扰度指标同接收机射频前端选择性密切相关，典型超短波监测系统的带内测向抗扰度指标是0dB、带外测向抗扰度指标是60dB。 监测系统产生虚假响应的概率称为监测系统失真率，监测系统产生虚假信号的重要原因一是射频前端存在多信号接收现象，二是射频前端的非线性作用。控制多信号同时进入接收机前端，就要控制接收机前端射频带宽，要低失真精确测量频率占用度，一定要选用窄带接收机测量，监测接收机必须具有高的RF选择性。设法减少射频接收电路和接收机前端器件的非线性，增加它们的线性动态范围，不仅要提高监测接收机的线性动态范围，更要提高天线、开关和射频矩阵等射频接收电路的线性动态范围。监测系统的线性接收能力主要通过监测系统二阶互调截点、三阶互调截点等参数来描述，要提高超短波监测站的线性接收能力，既要选用具有高线性度的监测接收机，更要选用具有高线性度的射频接收电路，即监测天线、射频开关、射频矩阵及接收机的二、三阶互调截点指标要好。原则上监测系统的二、三阶互调截点指标应不低于高性能的接收机指标，建议监测系统二阶互调截点40dBm，三阶互调截点10dBm。R&SEM550高性能超短波监测系统的二阶互调截点50dBm，三阶互调截点17dBm。另外监测系统互调截点值测量与测量频率间隔相关，测量频率间隔越大，互调截点值越大，为了比较不同监11 测系统的互调失真性能，必须采用相同的测试条件。在国标VHF/UHF频段无线电监测站电磁环境要求和测试方法中，为防止VHF/UHF频段无线电监测站出现虚假信号，标准规定监测站环境电场不能超过87117dBuV/m干扰允许值，这说明对于接收低于此干扰允许值要求的空中场强，监测系统不允许产生接收互调信号；而对于接收高于此干扰允许值要求的空中场强，监测系统要定时评测是否产生接收互调信号。 5、可靠性指标：可靠性指标是监测系统的重要性能指标，在军用无线电监测系统中可靠性指标通常是有明确要求的。要提高系统可靠性指标，既要提高硬件设备的可靠性，亦要提高软件控制的可靠性。在硬件设备选型方面采用主流、成熟、稳定产品，军用监测产品的最小可靠运行时间要求1000小时；监测系统软件要功能完整，稳定可靠，容错性强，操作方便，软件设计采用模块化软件平台，系统软件要通过软件质量可靠性评估测试。 六、监测站主要参数及相互关系 在监测站及其具体监测系统中，有关测量带宽、电平幅值的多个参数指标是具体测量中很常用的测量参数。下面分类予以描述。 几种常用测量带宽的定义及其相互关系 在无线电监测测量系统中，测量带宽是一个至关重要的工作参数，它的正确设臵与否直接决定测量结果的准确度。监测接收机带宽主要分为射频带宽、中频带宽。对于多级超外差接收机，存在一中频、二中频及末中频带宽，通常说的接收机测量带宽是指末中频带宽，在无线电监测与通信侦察专业书中还称为整机带宽。另外再结合具体的测量系统及受试信号类型，常用的中频测量带宽还可称为：分辨率带宽，脉冲带宽，视频带宽及音频带宽等。 1、几种常用测量带宽的定义 分辨率带宽、中频带宽、脉冲带宽从本质上讲，都是指接收系统末级中频滤波器的测量带宽，但适用场合不同。频谱分析仪测量系统的中频滤波器测量带宽通常称为分辨率带宽，其含义是区分两相邻信号的最小频率间隔，RBW分辨率的度量是以3dB凹陷合并的两个响12 应的频率间隔，3dB规范是半功率带宽，但亦有以6dB响应为基础定义的，RBW滤波器由其测量带宽和波形因子确定，波形因子是RBW滤波器从峰点以下低60dB占用带宽与其标称带宽之比，比值越小，滤波器越陡峭。接收机测量系统的中频滤波器测量带宽称为中频带宽。接收机中频滤波器通常选用高斯特性带通滤波器，其波形因子往往比较好。随着数字技术的高速发展，现代接收机的末中频滤波器大都是数字滤波器，数字滤波器的波形因子通常为1.2：1至2.5：1，其波形因子比模拟滤波器陡峭得多，如典型的ESMB数字监测接收机，设臵有0.15、0.3、0.6、1、1.5、2.4、3、4、6、8、9、15、30、100、120、150、250、300KHZ 共18个6dB中频数字带宽，EM050数字监测接收机从150Hz到10MHz共设臵有23个中频数字滤波带宽。另外在射频脉冲信号和EMI的宽、窄带信号测量中经常使用脉冲带宽进行测量。脉冲带宽是一个等效矩形滤波器的带宽，像RBW滤波器一样，有同样的电压频率响应。若考虑RBW滤波器所覆盖的区域，把它放到一个有同样幅度的等效矩形滤波器里，则矩形滤波器的宽度将比RBW滤波器的3dB带宽要大。在HP8563E频谱分析仪中，其等效脉冲带宽大约是3dB分辨率带宽的1.6倍。 随着数字技术高速发展及处理宽带信号的实际需要，模拟宽中频和数字宽中频的应用日渐增多，相关数字接收机均开始提供相关指标及接口，以更好开展数字中频分析和解调测试，宽中频信号及接口主要由一、二中频滤波器后输出，如EM050在405.4MHz中频处提供50MHz的模拟宽带输出，在21.4MHz中频处提供8MHz的模拟中频输出，另外还在I/Q数字接口输出高达10MHz的数字中频信号。 射频带宽主要是指接收机前端预选器的工作带宽，设臵预选器和射频带宽的作用是抑制不需要的频谱信号，并避免前放工作在非线性状态，目前各专业监测接收机均设臵有前端预选电路，通常采用亚倍频滤波器、跟踪调谐滤波器等设计预选电路。通常射频带宽远大于中频滤波器带宽，不对接收机的灵敏度和选择性产生影响。 2、在实际工作中测量带宽的正确设臵 A.频谱分析仪测量中分辨率带宽的正确设臵 在频谱分析仪测量系统中，分辨率带宽有自动、人工两种设臵方13 式。在自动设臵方式下，频谱分析仪根据给定扫频宽度和扫描时间自动确定最佳分辨率带宽，在此情况下可忽略接收机动态分辨率带宽变宽时对幅度造成的损失。一般用归一化扫频速度FS 作为判别因子： FS =W / 其中，W是扫频宽度，TS 是扫描时间，B是3dB分辨率带宽。当FS £ 1时，动态分辨率带宽变宽和幅度下降才可忽略。在全自动设臵方式下，频谱分析仪根据给定扫频宽度和扫描时间自动确定分辨率带宽，并满足上述要求。在人工设臵方式下，要根据归一化扫频速度FS 的要求设臵分辨率带宽。 在实际测量中，受试信号的类型是多种多样的，有单载频信号，相干宽带射频信号、非相干宽带射频信号、脉冲射频信号等。随着分辨率带宽的改变，受试信号的幅度亦会发生变化，所以在实际测量中选择合适带宽是至关重要的。例如，在EMI测量中就需要由测试人员根据实际情况确定最合适分辨率带宽。在窄带射频信号的测量中，窄带信号的幅度同中频分辨率带宽无关，分辨率带宽的选择原则是保持信号的信噪比最大，而接收机噪声是非相关信号，它同带宽的关系是：带宽每变化10倍程，幅度变化10dB，数字表示为： 噪声变化值=10lg 这样对于窄带信号的测量，分辨率带宽越窄，频谱仪灵敏度越高。但最小带宽并非总是最佳选择，因为带宽的选择同测量速度密切相关。所以在具体测量中，分辨率带宽的选择既要保证测试有足够的灵敏度，又要有合适的扫描测量时间。 而对于宽带相干信号的测量，其分辨率带宽的选择就不同了。频谱分布很宽的相干信号，带宽每变化10倍程，信号幅度要改变20dB，而噪声电平只改变10dB。也就是说，对宽带信号而言，接收机灵敏度随着带宽的增大而提高，而且当频谱仪带宽等于宽带信号带宽时，宽带信号的接收灵敏度达到最好，应根据实际受试信号的带宽确定接收系统中频带宽，这样才能获得受试信号发射的真实电平值。 B.脉冲射频信号测量中分辨率带宽的设臵和测量计算 脉冲射频信号是一种具有固定重复周期、脉冲宽度和稳定幅度的射频脉冲串，是无线电测量中经常遇到的一种信号。接收系统的分辨14 率带宽设臵正确与否，对脉冲射频信号测量结果的准确性有很大影响。当采用窄的分辨率带宽时，显示频谱呈现出离散谱线；当采用宽的分辨率带宽时，这些谱线便融合在一起，频谱为连续谱。 *脉冲离散线状谱的测量计算 当分辨率带宽足够窄时，频谱仪上将清楚地呈出每一根谱线。对线状谱显示的一般要求是： RBW < 0.3PRF 其中PRF为脉冲重复周期。则脉冲峰值功率和有效值功率的关系为： WIP = WRMS 20log(*PRF) 式中，WRMS是脉冲有效值功率，等于主波瓣峰值功率；WIP是脉冲峰值功率，等于恒定载波的有效值；为脉冲宽度。 通常定义： L= 20log(*PRF) 为脉冲退敏因子，它表示连续载波与脉冲射频信号的幅度差(以分贝为单位)。这个方程仅适用于离散线状谱。 *脉冲连续谱的测量计算 当脉冲重复频率很小或不需要观测单根谱线时，通过利用宽的分辨带宽，可以显示脉冲波形的频谱包络，这类谱称为脉冲谱。对显示脉冲谱的要求是： 1.7PRF < RBW < 0.1/ 这不是严格限制，而是经验法则。当RBW明显大于脉冲重复频率PRF(谱线间隔)时，在测量带宽内一次将出现不止一根谱线。带宽越宽，测量中包含的谱线越多，被测的脉冲谱幅值也越大。带宽增大1倍将使测量中包含的谱线数增加1倍，造成显示幅度增加6dB。因此，测得频谱幅度取决于分辨率带宽。另外，使用扫频分析仪时，扫描时间可能与脉冲重复频率相互作用，形成离散谱线；如果扫描时间远大于脉冲重复频率，则脉冲谱是连续谱。当扫描时间较快时，快速通断的脉冲串可能表现为谱线，这不代表谐波的实际频率间隔，而代表分析仪扫描期间每隔1/PRF(秒)出现的谱线。若扫描时间增加到远大于1/PRF时将消除此现象，并使频谱表现为连续(sinx)/x函数。一个有用的准则是： 15 扫描时间100/PRF 对于脉冲谱，被测幅度不仅与脉冲宽度有关，还与分辨率带宽有关。脉冲连续谱的脉冲退敏因子为： P= 20log(*IBW) 式中IBW是等效脉冲带宽，是测试分辨率带宽的1.6倍。则脉冲峰值功率和有效值功率的关系为： WIP = WRMS 20log(*IBW) 这样，通过测试主波瓣功率，就可以求得脉冲峰值功率。 与幅度有关的工作参数及其相互关系 在无线电监测测量中，与幅度有关的工作参数主要有噪声系数、灵敏度、接收机三阶截点和二阶截点、测量动态范围等。 1、噪声系数和灵敏度 测量接收机内部产生的附加噪声折合到输入端后与输入本身的理论热噪声之比，这个比值就称为噪声系数，一般以dB为单位，而灵敏度是接收设备在指定条件接收微弱信号的能力，这个条件和能力是与接收设备的带宽、调制类型、调制指数及解调方式等相联系，因为有多个不同变量，一部接收机可能有多种不同的灵敏度指标。在开展接收机灵敏度性能指标比较时，应在相同条件和变量下进行比较。接收机噪声系数和灵敏度这两个参数是衡量接收设备对微弱信号接收能力的两种表示方法，两者关系密切，在一定条件下可以换算，下面进行详细讨论。 当接收机为理想情况时，本身不产生附加噪声，输入端的热噪声功率为： PN =KT0 BN 式中： K=1.38×10-23J / 0K，玻耳兹曼常数； T0 =2900K，即室温的绝对温度； BN接收机的有效噪声带宽； 若BN =1HZ ，则： PN =10lgKT0 BN=-204=-174dBm 设接收机噪声系数为F，测量带宽为BN，则接收机的灵敏度为：Nf=PN+F+10lgBN+S/N = -174+F+10lgBN+S/N 16 ESMB监测接收机在VHF/UHF频段的噪声系数12 dB，典型值是9dB。取S/N=0dB，则对应1kHZ分辨率的接收灵敏度为：-132dBm/kHZ。但是必须明确，此表示式是接收机在低噪声模式下获得的，在低失真模式下，接收机灵敏度还要下降。 下面以ESMB接收机为例，进行噪声系数和灵敏度的换算。对于AM信号，接收带宽9kHz，S/N=16dB条件下，其接收灵敏度是1uV，代入灵敏度计算公式： -107=-174+F+10lg9000+16，计算获得：F=11.5 同其噪声系数12 dB的技术指标相混合。 2、接收机动态范围和互调截点值关系 A、接收机动态范围概念和分类 表征接收机正常工作的电平范围，即动态范围可以很好地表征电磁环境对接收设备的影响，明确动态范围含义和研究影响动态范围的基本量，对扩大接收机动态范围非常重要，这些基本量有：噪声系数、二阶截点值、三阶截点值、1dB压缩点、相位噪声和带宽等，动态范围是考核接收机性能的重要指标，这些基本量也是反映接收机性能的重要指标。在接收机动态范围分类中，用1dB压缩点表征的线性动态范围和无虚假响应动态范围是两个最重要的性能指标。 1dB压缩点定义为：接收机输入单频信号，连续增加其幅度，直至其输出幅度比线性放大时减少1dB，该响应点即为1dB压缩点。现代接收机用最小可检测信号电平与1dB压缩点对应的输入信号电平差来描述接收机线性动态范围，1dB压缩点描述了有用信号动态范围的上限，1dB压缩点电平可通过测量或经验数据估算获得。 无虚假响应动态范围是反映多信号输入时接收机非线性产生的互调量电平低于某一要求的动态范围，从灵敏度电平到不产生虚假响应的输入信号电平之差来描述无虚假响应动态范围。它常用双音信号来测试，并用接收机的二阶响应、三阶响应与基波响应曲线在对数坐标上的相交点来表示，这两个相交点分别被称为二阶互调截点、三阶互调截点，其对应的输入和输出值分别称为二阶输入和输出截点值、三阶输入和输出截点值，下图示出了基波响应、二阶响应和三阶响应的输出功率相对输入功率的曲线图。 17 (dBm) +20 二阶截点 三阶截点 二阶失真 +10 输出 功 0 1- dB压缩点 三阶失真 率 -10 基频输出