甚高頻測試ETSI標(biāo)準(zhǔn)探究

邵瑋

摘 要：文章以歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)發(fā)布的甚高頻測試標(biāo)準(zhǔn)（ETSI EN 300 676-1）為基礎(chǔ)，對民航空中交通管制航空甚高頻電臺(tái)的測試方法進(jìn)行研究，主要針對使用的儀器儀表、測試環(huán)境、各項(xiàng)測試指標(biāo)、測試現(xiàn)象原因和測試方法進(jìn)行探索。

關(guān)鍵詞：航空通信；甚高頻；測試；ETSI

中圖分類號：U653 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-8937（2015）23-0076-03

中國民用航空空中交通管制相關(guān)設(shè)備大量使用歐洲設(shè)備，其中航空通信電臺(tái)目前主要使用的甚高頻電臺(tái)設(shè)備主要為德國ROHDE&SCHWARZ公司及意大利SELEX公司的產(chǎn)品，符合ICAO及ETSI對于甚高頻設(shè)備的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，因此使用ETSI關(guān)于甚高頻電臺(tái)的測試標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行研究具有良好的可操作性及匹配性，相關(guān)測試指標(biāo)具有良好的參考意義，以ETSI EN 300 676-1 V1.5.2標(biāo)準(zhǔn)對目前甚高頻電臺(tái)的測試方法進(jìn)行規(guī)范化探索，該標(biāo)準(zhǔn)適用于手持，移動(dòng)及固定式地面甚高頻發(fā)信機(jī)，收信機(jī)及收發(fā)信一體機(jī)。以ETSI測試標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，探究應(yīng)對不同的測試設(shè)備和環(huán)境應(yīng)采取的不同測試方法，同一指標(biāo)可用多種儀器儀表進(jìn)行測試，在測試過程中應(yīng)注意的細(xì)節(jié)以及可能遇到的問題，指標(biāo)的分析和可能對測試結(jié)果產(chǎn)生影響的因素，是一次有益的探索。

1 ETSI測試標(biāo)準(zhǔn)

1.1 組織介紹

歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（ETSI）是由歐共體委員會(huì)1988年批準(zhǔn)建立的一個(gè)非贏利性的電信標(biāo)準(zhǔn)化組織，總部設(shè)在法國南部的尼斯。ETSI的標(biāo)準(zhǔn)化領(lǐng)域主要是電信業(yè)，并涉及與其他組織合作的信息及廣播技術(shù)領(lǐng)域。ETSI作為一個(gè)被CEN（歐洲標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)）和CEPT（歐洲郵電主管部門會(huì)議）認(rèn)可的電信標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)，其制定的推薦性標(biāo)準(zhǔn)常被歐共體作為歐洲法規(guī)的技術(shù)基礎(chǔ)而采用并被要求執(zhí)行。

1.2 標(biāo)準(zhǔn)范圍

本標(biāo)準(zhǔn)確定了工作在航空移動(dòng)服務(wù)甚高頻頻段（118～136.975 MHz）的發(fā)信機(jī)，收信機(jī)，收發(fā)信一體機(jī)的最小性能指標(biāo)。本標(biāo)準(zhǔn)適用于8.33 kHz或25 kHz間隔的模擬語音通信及25 kHz間隔的ACARS數(shù)據(jù)通信地面站。本標(biāo)準(zhǔn)限定于地面電臺(tái)，或地面移動(dòng)式和在地面使用的手持式設(shè)備。

2 測試準(zhǔn)備

2.1 收信機(jī)測試信號要求

測試信號源輸入阻抗50 Ω。

標(biāo)準(zhǔn)測試信號為調(diào)制深度30%的1 kHz正弦波雙邊帶載波信號。

靜噪功能應(yīng)在測試時(shí)處于關(guān)閉狀態(tài)。

輸出功率設(shè)置為額定功率的50%。

音頻自動(dòng)增益控制處于關(guān)閉狀態(tài)。

2.2 發(fā)信機(jī)測試信號要求

同軸負(fù)載50 Ω。

標(biāo)準(zhǔn)測試信號為能夠使調(diào)制深度達(dá)到30%的一定電平值的1 kHz正弦波。

頻率選擇118.000 MHz；127.500 MHz；136.975 MHz。

3 發(fā)信機(jī)測試

3.1 頻率誤差

3.1.1 定義及測試方法

測試載波頻率與額定值之間的偏差，在標(biāo)準(zhǔn)測試環(huán)境或者極限測試環(huán)境，滿足同軸負(fù)載50 Ω的條件下進(jìn)行測試。

3.1.2 指 標(biāo)

頻率誤差和標(biāo)準(zhǔn)測試環(huán)境，見表1。

3.2 載波功率

3.2.1 定義及測試方法

載波功率指未調(diào)制的發(fā)射到同軸負(fù)載的功率，連接發(fā)信機(jī)與同軸負(fù)載，載波功率在輸出接口進(jìn)行測試。

3.2.2 指 標(biāo)

在標(biāo)準(zhǔn)測試環(huán)境下功率調(diào)至最大輸出功率，測量偏差值不大于±1.5 dB。

3.3 調(diào)制深度

3.3.3 定義及測試方法

振幅調(diào)制深度：調(diào)制波的幅度與載波幅度的比值。門限值（調(diào)制靈敏度）：達(dá)到廠商設(shè)備規(guī)定調(diào)制深度（在1 kHz時(shí)85%）時(shí)所要求的最小音頻輸入電平值。輸入1 kHz標(biāo)準(zhǔn)測試信號，電平值設(shè)為門限值+3 dB。

3.3.4 指 標(biāo)

調(diào)制深度在標(biāo)準(zhǔn)測試環(huán)境下至少為85%。

3.3.5 定義及測試方法

調(diào)制壓縮指當(dāng)音頻輸入電平超過門限值時(shí)，調(diào)制靈敏度會(huì)下降，輸入一個(gè)1 kHz標(biāo)準(zhǔn)測試信號。調(diào)節(jié)音頻輸入電平值使調(diào)制深度達(dá)到30%，繼續(xù)調(diào)節(jié)使調(diào)制深度分別達(dá)到10%和門限值的調(diào)制深度（85%），記錄電平變化值。在門限值的基礎(chǔ)上增加20 dB，記錄最大調(diào)制深度。

3.3.6 指 標(biāo)

電平增加、調(diào)制深度變化與偏差值，見表2。

最大調(diào)制深度不超過95%。

3.4 調(diào)制失真度

3.4.1 定義及測試方法

調(diào)制失真度指所有諧波的有效電壓與所有有效電壓的比值，輸入1 kHz標(biāo)準(zhǔn)測試信號，電平值設(shè)為門限值+3 dB。

3.4.2 指 標(biāo)

調(diào)制失真度不大于10%。

4 收信機(jī)測試

4.1 靈敏度

4.1.1 定義及測試方法

接收機(jī)可以接收到的并仍能正常工作的最低信號強(qiáng)度。輸入一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)測試信號，調(diào)節(jié)輸入電平值使SINAD達(dá)到12 dB。

4.1.2 指 標(biāo)

靈敏度不大于-101 dBm。

4.2 靜 噪

4.2.1 定義及測試方法

靜噪的作用就是當(dāng)接收機(jī)信號小于某個(gè)值時(shí)，屏蔽接收機(jī)的音頻輸出信號。輸入一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)測試信號，操作點(diǎn)設(shè)置在SINAD=12 dB位置，增加信號發(fā)生器射頻輸出電平直到靜噪門限打開，記錄對應(yīng)的射頻輸出電平值，減小信號發(fā)生器射頻輸出電平直到靜噪門限關(guān)閉，記錄對應(yīng)的射頻輸出電平值。兩者差值為靜噪滯后，靜噪門限應(yīng)該設(shè)置在靈敏度以下。

4.2.2 指 標(biāo)

靜噪滯后范圍為1～6 dB。

4.3 諧波失真度

4.3.1 定義及測試方法

所有調(diào)制音頻諧波的有效電壓與接收機(jī)接收到的有效電壓的比值，常用百分比表示。輸入標(biāo)準(zhǔn)測試信號，電平值設(shè)置為-53 dBm和-13 dBm。關(guān)閉音頻自動(dòng)增益控制，調(diào)制度設(shè)置為30%和90%。

4.3.2 指 標(biāo)

30%調(diào)制度時(shí)諧波失真度不大于5%，90%調(diào)制度時(shí)諧波失真度不大于10%。

5 濾波器及天線測試

5.1 濾波器插入損耗

插入損耗是指輸入與輸出之間，插入電纜或元件產(chǎn)生的信號損耗，通常指衰減，插入損耗以接收信號電平的dB來表示。

5.2 濾波器阻帶衰減損耗

表示在眾多頻率中選出有用頻率并抑制不需頻率的能力。是衡量無線電接收機(jī)的一個(gè)重要指標(biāo)。

5.3 天線阻抗匹配

天線的VSWR需要在天線的饋電端測量。但天線饋電點(diǎn)常常高懸在空中，我們只能在天線電纜的下端測量VSWR，這樣測量的是包括電纜的整個(gè)天線系統(tǒng)的VSWR。當(dāng)天線本身的阻抗確實(shí)為50 Ω純電阻、電纜的特性阻抗也確實(shí)是50 Ω時(shí)，測出的結(jié)果是正確的。

當(dāng)天線阻抗不是50 Ω時(shí)而電纜為50 Ω時(shí)，測出的VSWR值會(huì)嚴(yán)重受到天線長度的影響，只有當(dāng)電纜的電器長度正好為波長的整倍數(shù)時(shí)、而且電纜損耗可以忽略不計(jì)時(shí)，電纜下端呈現(xiàn)的阻抗正好和天線的阻抗完全一樣。但即便電纜長度是整倍波長，但電纜有損耗，例如電纜較細(xì)、電纜的電氣長度達(dá)到波長的幾十倍以上，那么電纜下端測出的VSWR還是會(huì)比天線的實(shí)際VSWR低。所以，測量VSWR時(shí)，尤其在UHF以上頻段，不要忽視電纜的影響。

6 測試分析

6.1 發(fā)信機(jī)的功率設(shè)置

發(fā)信機(jī)測試時(shí)，為保護(hù)儀器，輸出功率需設(shè)為額定功率的50%。如綜測儀的最大輸入功率50 W，為避免損壞綜測儀，50 W發(fā)信機(jī)的輸出功率應(yīng)設(shè)置為25 W。

6.2 測量功率時(shí)的衰減

測量功率時(shí)需注意測量位置，饋線，濾波器，耦合器等都會(huì)產(chǎn)生衰減，一般至天線端衰減值大約為3 dB左右。

測量載波功率性能指標(biāo)時(shí)應(yīng)把功率計(jì)連接在發(fā)信機(jī)RF輸出端口測試，發(fā)信機(jī)功率設(shè)為最大額定功率，偏差值為1.5 dB。

測量實(shí)際工作功率時(shí)可視情況連接在天線與濾波器之間進(jìn)行測試。

6.3 測試時(shí)關(guān)閉AGC的原因

自動(dòng)增益控制即使放大電路的增益自動(dòng)地隨信號強(qiáng)度而調(diào)整的自動(dòng)控制方法。實(shí)現(xiàn)這種功能的電路簡稱AGC環(huán)。AGC環(huán)是閉環(huán)電子電路，是一個(gè)負(fù)反饋系統(tǒng)，它可以分成增益受控放大電路和控制電壓形成電路兩部分。增益受控放大電路位于正向放大通路，其增益隨控制電壓而改變?？刂齐妷盒纬呻娐返幕静考茿GC 檢波器和低通平滑濾波器，有時(shí)也包含門電路和直流放大器等部件。

放大電路的輸出信號u0經(jīng)檢波并經(jīng)濾波器濾除低頻調(diào)制分量和噪聲后，產(chǎn)生用以控制增益受控放大器的電壓uc。當(dāng)輸入信號ui增大時(shí)，u0和uc亦隨之增大。uc增大使放大電路的增益下降，從而使輸出信號的變化量顯著小于輸入信號的變化量，達(dá)到自動(dòng)增益控制的目的。打開AGC功能會(huì)對收信機(jī)失真度測試產(chǎn)生影響。

6.4 調(diào)幅的基本原理

航空無線電設(shè)備使用的是調(diào)幅（振幅調(diào)制）技術(shù)，即信號波疊加到載波上進(jìn)行傳播，傳播時(shí)頻率保持不變。

航空無線電不使用調(diào)頻技術(shù)的主要原因是調(diào)頻會(huì)受到多普勒效應(yīng)的極大影響。多普勒效應(yīng)指當(dāng)有相對運(yùn)動(dòng)存在時(shí)會(huì)使得無線電頻率產(chǎn)生變化。

6.5 調(diào)制深度的具體定義公式

M為信號波最大振幅；A為載波最大振幅。也可以表示為調(diào)制波的最大最小振幅值之差與載波最大最小振幅值之差的比值。

6.6 過 調(diào)

當(dāng)調(diào)制度超過100%時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生過調(diào)，導(dǎo)致過調(diào)失真。原因在于一般使用的非抑制調(diào)幅，其調(diào)幅波的包絡(luò)線具有原信號形狀，使用包絡(luò)法檢波進(jìn)行解調(diào)，過調(diào)之后，相位發(fā)生180 ？觷反轉(zhuǎn)，無法正確解調(diào)。

6.7 調(diào)制靈敏度的測試方法與調(diào)制度的變化規(guī)律

當(dāng)音頻輸入電平小于靈敏度時(shí)，音頻輸入電平與調(diào)制度成線性關(guān)系。當(dāng)音頻輸入電平大于靈敏度時(shí)，會(huì)由于調(diào)制壓縮的存在，調(diào)制度變化率大幅減小，不在明顯變化。標(biāo)準(zhǔn)要求調(diào)制靈敏度測試需調(diào)制度達(dá)到85%，實(shí)際部分設(shè)備無法達(dá)到85%，此時(shí)可通過觀察調(diào)制度變化率確定調(diào)制靈敏度。

6.8 插入損耗和選擇性的關(guān)系

6.8.1 相關(guān)定義

插入損耗指在傳輸系統(tǒng)的某處由于元件或器件的插入而發(fā)生的負(fù)載功率的損耗，它表示為該元件或器件插入前負(fù)載上所接收到的功率與插入后同一負(fù)載上所接收到的功率以分貝為單位的比值。濾波器在某一頻段對信號的衰減很小，而其余頻段衰減很大。衰減小的這一頻段稱為通帶，衰減大的頻段稱為阻帶。阻帶衰減損耗選擇性指對電路或器件，僅讓某一頻率的信號通過而阻止其他頻率的信號的能力。

6.8.2 特 性

一般情況下濾波器的插入損耗越小則阻帶衰減損耗越小。標(biāo)準(zhǔn)值為插入損耗1 dB，阻帶衰減損耗15 dB。相關(guān)元器件對于插入損耗都有影響，具體衰減值如下：

定向耦合器衰減值0.7 dB，單向?qū)ㄆ魉p值0.7 dB，濾波器衰減值在0.4～1.2 dB之間。

7 結(jié) 語

本文通過系統(tǒng)的認(rèn)識能夠基本掌握甚高頻測試所需具備的知識，是對于目前甚高頻測試進(jìn)行規(guī)范化標(biāo)準(zhǔn)的建議，通過對ETSI測試標(biāo)準(zhǔn)的學(xué)習(xí)，將其融入到實(shí)際工作中去，完善平時(shí)的甚高頻測試的方法和指標(biāo)定義，其次對測試工作中遇到的各種問題進(jìn)行探討和分析，了解測試中的各種現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，以及相關(guān)操作的影響。

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