淺談無線電信號(hào)占用帶寬開場測試方法

李應(yīng)斌，周忠超，張曉云

（國家無線電監(jiān)測中心云南監(jiān)測站，昆明 650031）

無線電信號(hào)占用帶寬開場測試主要通過移動(dòng)監(jiān)測站或便攜式監(jiān)測設(shè)備完成，移動(dòng)監(jiān)測站的主要任務(wù)之一是對(duì)無線電信號(hào)的基本參數(shù)進(jìn)行測量，測量的準(zhǔn)確性對(duì)于無線電頻譜管理具有重要意義。顯然，這些參數(shù)的測量通過閉路（直接連接發(fā)射機(jī)）進(jìn)行測量將得到更加準(zhǔn)確的結(jié)果，然而，在實(shí)際的監(jiān)測工作中很難做到閉路測試，所以本文將介紹移動(dòng)監(jiān)測站對(duì)無線電信號(hào)占用帶寬的開路測量方法，重點(diǎn)介紹測量方法、設(shè)備、地點(diǎn)、天線等的最佳選擇。

1 占用帶寬測量方法

2018版《中華人民共和國無線電頻率劃分規(guī)定》對(duì)“占用帶寬”的定義是：“指這樣一種帶寬，在此頻段的頻率下限之下和頻率上限之上所發(fā)射的平均功率分別等于某一給定發(fā)射的總平均功率的規(guī)定百分?jǐn)?shù)β/2。”[1]除非ITU-R對(duì)部分發(fā)射類別另有規(guī)定，β/2通常取值為0.5%。根據(jù)定義我們可以知道幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)：第一是頻率下限之下f1，就是信號(hào)占用帶寬的下限頻率以下的頻率部分；第二是頻率上限之上f2，就是信號(hào)占用帶寬上限頻率以上部分的頻率部分；第三是占用帶寬，它是整個(gè)測量頻段范圍（SPAN）內(nèi)占用總平均功率（100-β）%對(duì)應(yīng)的頻率范圍，一般情況就是指占用功率99%的對(duì)應(yīng)帶寬。如圖1所示。

圖1 占用帶寬定義

1.1 β%功率測量方法（直接測量法）

此方法可以允許帶寬測量獨(dú)立于信號(hào)的調(diào)制，是一種較好的帶寬測量方法。適用于絕大多數(shù)情況下的占用帶寬測量。但是在被測信號(hào)有干擾的情況下會(huì)產(chǎn)生較大誤差。

β%功率測量方法原理：在整個(gè)測量跨距（SPAN）中將存儲(chǔ)的每條頻率線的功率相加得到100%總功率；計(jì)算下限頻率，從測量跨距的最低頻率開始，逐步向上順序相加每條頻率線的功率，直到獲得的功率達(dá)到總功率的0.5%，這時(shí)的頻率就是下限頻率f1；計(jì)算上限頻率，從測量跨距的最高頻率開始，逐步向下順序相加每條頻率線的功率，直到獲得的功率達(dá)到總功率的0.5%，這時(shí)的頻率就是上限頻率f2；計(jì)算占用帶寬，f2-f1的差值就是該信號(hào)的占用帶寬。

1.2 xdB 估計(jì)方法（間接測量法）

此方法主要用于估計(jì)占用帶寬，不是一種最好的占用帶寬測量方法，但是在測量設(shè)備不具有β%測量方法的情況下xdB 估計(jì)方法是不錯(cuò)的選擇，此外在被測信號(hào)存在干擾的情況也是較好的選擇。

xdB 估計(jì)方法步驟：估計(jì)信號(hào)信噪比，應(yīng)該大于30dB 以上；設(shè)置信號(hào)峰值電平作為0dB 參考電平；根據(jù)信號(hào)性質(zhì)確定x 的取值，例如發(fā)射類別為A1A、A1B 的信號(hào)x 取30，A3E 信號(hào)x 取35，參照ITU-R SM.443-4建議書[2]；在比峰值電平低xdB 處會(huì)得到兩個(gè)或多個(gè)頻率，這些頻率之間的最大差值就是估計(jì)占用帶寬。

圖2 xdB法占用帶寬估計(jì)[2]

2 移動(dòng)監(jiān)測站占用帶寬測量

2.1 測量方法選擇

除下列兩種情況采用xdB 估計(jì)法外，均應(yīng)選擇β%功率測量法來測量占用帶寬。

（1）測量設(shè)備不具有β%占用帶寬測量功能。

（2）被測量信號(hào)存在明顯干擾。這種情況下應(yīng)該盡量避開干擾采用β%功率法測試占用帶寬，確實(shí)不能避開干擾時(shí)采用xdB 估計(jì)法估計(jì)占用帶寬。

2.2 測量地點(diǎn)選擇

在實(shí)地測試工作中，移動(dòng)監(jiān)測可以靈活選擇地點(diǎn)（不像固定監(jiān)測站測試那樣，測試設(shè)備與發(fā)射源位置基本是固定的），所以我們應(yīng)該充分利用測試地點(diǎn)的選擇來獲得更好的測試條件。

測試地點(diǎn)應(yīng)選擇距離發(fā)射源較近且開闊無明顯遮擋的位置。一是確保測試接收機(jī)收到的信號(hào)具有所要求的信噪比。二是避免干擾、多徑效應(yīng)對(duì)測量結(jié)果造成影響。

2.3 測量設(shè)備選擇

測量天線選擇高方向性和高前后比的定向天線。測量設(shè)備選擇具有β%功率測量功能的接收設(shè)備，若選擇的設(shè)備沒有β%功率測量功能，也必須具有頻譜標(biāo)記功能，否則無法完成占用帶寬測試。假設(shè)待測信號(hào)的必要帶寬為a（Hz），則所選設(shè)備的最小RBW 應(yīng)該低于0.045a（Hz），否則不能滿足ITU-R SM.443-4建議書中RBW 設(shè)置低于跨度3%的要求。所選設(shè)備的檢波方式至少包含峰值檢波和樣值檢波兩種檢波方式。所選設(shè)備具有跟蹤功能且包含最大保持功能。通常使用的頻譜分析儀和數(shù)字監(jiān)測接收機(jī)均能滿足測量要求。

2.4 測量時(shí)間要求

通常，數(shù)字信號(hào)的占用帶寬不隨時(shí)間變化而變化，占用帶寬測量時(shí)間保持在3分鐘以上就能得到穩(wěn)定、準(zhǔn)確的結(jié)果。

一般，模擬信號(hào)特別是A3E、F3E、J3E 等類型信號(hào)占用帶寬隨時(shí)間快速變化，占用帶寬測量時(shí)間需保持10分鐘以上，觀察測量結(jié)果的最大占用帶寬值是否仍然增加，如果繼續(xù)增加，則應(yīng)該繼續(xù)測量直到最大值無變化為止。

除滿足上述最低測量時(shí)間要求外，還需觀察測量結(jié)果的變化情況，如儀器測量結(jié)果的最大值仍然在增加，則需延長測量時(shí)間直到最大讀數(shù)不再變化為止。

3 設(shè)備參數(shù)設(shè)置要求

在占用帶寬測試中，設(shè)備各項(xiàng)參數(shù)的設(shè)置將對(duì)測試結(jié)果有較大影響，我們應(yīng)該注意以下幾個(gè)主要參數(shù)的設(shè)置，且在記錄占用帶寬時(shí)需記下相關(guān)的參數(shù)設(shè)置情況。

設(shè)備中心頻率應(yīng)該設(shè)置為待測信號(hào)的中心頻率。掃寬（SPAN）應(yīng)該設(shè)置為待測信號(hào)必要帶寬的1.5 至2 倍。RBW 應(yīng)該設(shè)置為SPAN 的3%以下，VBW 設(shè)置為RBW 的3倍或更高。檢波方式通常設(shè)置為峰值檢波。設(shè)備跟蹤（TRACE）設(shè)置為最大保持（MAX HOLD）。衰減設(shè)置通常設(shè)置為自動(dòng)，因?yàn)槲覀冮_場測試通常距離信號(hào)源較近，為了確保設(shè)備安全應(yīng)設(shè)置為自動(dòng)。

4 結(jié)束語

無線電信號(hào)占用帶寬是頻譜管理中的一個(gè)重要指標(biāo)，準(zhǔn)確測量占用帶寬意義重大。然而，由于測試技術(shù)不完善和測試環(huán)境的影響，被測量的實(shí)際“真值” 是不可知的，我們僅能得到一個(gè)不確定度更小的、與“真值”更加接近的一個(gè)合理值。本文通過介紹目前常用的兩種占用帶寬測量方法，分析兩種方法的優(yōu)缺點(diǎn)，進(jìn)而給出我們占用帶寬測量的一般要求，著重說明了測試地點(diǎn)和方法的選擇、設(shè)備的設(shè)置及測試時(shí)間要求。盡量減小由測試方法、設(shè)備及測試地點(diǎn)等引起的不確定度，使測量值更加接近真實(shí)值。