雷達站預(yù)選址電磁環(huán)境測試的技術(shù)研究

摘""要：選址對雷達站的正常運行至關(guān)重要，站址選擇需考慮電磁環(huán)境并進行測試。某市雷達站成為此次研究對象，通過確定技術(shù)參數(shù)、評估測試系統(tǒng)、準備設(shè)備、監(jiān)測電磁頻譜和分析干擾信號指標，確定干擾電平強度和測試系統(tǒng)的靈敏度是否符合要求。并比較信號功率與允許干擾電平來評估選址的適宜性，不僅為相關(guān)部門提供了技術(shù)依據(jù)，也為電磁環(huán)境測試領(lǐng)域的研究提供了新的視角和方法。

關(guān)鍵詞：雷達站""""預(yù)選址""""電磁環(huán)境測試""""電磁頻譜監(jiān)測""""干擾信號指標

中圖分類號：TN927.2

Technical"Research"on"Electromagnetic"Environment"Testing"for"Pre"Site"Selection"of"Radar"Stations

CAI"Xiansheng"""LIN"Xin2

1.Shantou"Energy"Conservation"Center，"Shantou，"Guangdong""Province，""515000""China;"2."Shantou"Radio"Monitoring"Station，"Shantou，"Guangdong""Province，""515000""China

Abstract："Site"selection"is"very"important"to"the"normal"operation"of"radar"stations，"and"the"electromagnetic"environment"should"be"considered"in"site"selection"and"testing."A"radar"station"in"a"certain"city"is"the"research"object."By"determining"the"technical"parameters，"evaluating"the"test"system，"preparing"the"equipment，"monitoring"the"electromagnetic"spectrum"and"analyzing"the"interference"signal"indicators，"it"determines"whether"the"interference"level"intensity"and"the"sensitivity"of"the"test"system"meet"the"requirements."It"also"compares"the"signal"power"with"the"allowable"interference"level"to"evaluate"the"suitability"of"site"selection，"which"not"only"provides"the"technical"basis"for"relevant"departments，"but"also"provides"a"new"perspective"and"method"for"the"research"of"electromagnetic"environment"testing.

Key"Words："Radar"station;"Pre"site"selection;"Electromagnetic"environment"testing;"Electromagnetic"spectrum"monitoring;"Interference"signal"indicators

雷達站關(guān)乎國家安全、航空管制和氣象監(jiān)測等領(lǐng)域[1]，站址選擇是重要基礎(chǔ)工作[2]。其電磁環(huán)境易受到多種因素影響，如其他無線電業(yè)務(wù)的干擾、自然環(huán)境變化等[3]。預(yù)選址的電磁環(huán)境測試和干擾分析必不可少，國內(nèi)外在這兩方面有諸多研究。劉佳等人[2]設(shè)計新型雷達功率密度模型監(jiān)測天氣雷達站對電磁環(huán)境的影響；李勇等人[4]對UHF頻段地球站進行電磁環(huán)境測試，為工程測量提供參考；楊文倩等人[5]研究雷達適應(yīng)性測試和評估技術(shù)，確認其對雷達系統(tǒng)[6]的可靠性和有效性；Mertin等人[7]驗證了不同延遲線在雷達測試中的特性和應(yīng)用；伊馮·利夫蘭等人[8]分析確定電磁頻譜指揮和控制與其他C2流程集成的重要性。合理準確的測試方案和數(shù)據(jù)分析能有效評估雷達站的電磁輻射兼容性，為選址提供科學(xué)依據(jù)。

本文以某市雷達站預(yù)選址為對象，依據(jù)《對空情報雷達站電磁環(huán)境防護要求》（GB"13618—1992）[9]標準，研究電磁環(huán)境測試技術(shù)方案，確定擬建站址的干擾電平強度是否符合建站要求。本研究旨在為相關(guān)部門提供技術(shù)依據(jù)，深化和擴展相關(guān)研究，為雷達站選址提供科學(xué)、準確的支持，確保雷達站在復(fù)雜電磁環(huán)境中穩(wěn)定運行。

1"""測試前準備

依據(jù)《通用雷達站設(shè)計標準》[10]，雷達站的主要技術(shù)參數(shù)包括設(shè)計探測距離、工作頻段、峰值輸出功率、調(diào)制方式、調(diào)制帶寬、天線技術(shù)參數(shù)、天饋線損耗等。以某海上雷達監(jiān)視系統(tǒng)為例，相關(guān)參數(shù)：其設(shè)計作用距離為120"km，跟蹤范圍70海里，工作頻率9"385～9"445"MHz，峰值輸出功率50"kW，調(diào)制方式PON，帶寬為1.5"MHz，天饋線損耗為2"dB。天線尺寸為10"ft（XN-5-A），天線轉(zhuǎn)速約20"r，天線增益GW"（dBi）"25，水平方向圖0.95°，垂直方向圖20°，極化方式為水平極化。

根據(jù)建站單位參數(shù)進行測試設(shè)備選型，并依據(jù)測試設(shè)備相關(guān)參數(shù)計算頻譜分析儀靈敏度，分析測試系統(tǒng)靈敏度及頻譜分析儀輸入端最大允許干擾電平，以判斷測試系統(tǒng)可行性，并選用符合測試參數(shù)要求的儀器設(shè)備，包括Agilent"ESA系列頻譜分析儀、有源測試天線、低噪聲放大器（Low"Noise"Amplifier，LNA）或低噪聲變頻器（Low"Noise"Block，LNB）"、低損耗饋線電纜和隔直器等。

測試人員在連接測試系統(tǒng)前應(yīng)放掉自身靜電；正式測試應(yīng)在頻譜分析儀預(yù)熱完成后開始。

2"""測試方法

2.1""""電磁頻譜監(jiān)測

監(jiān)測頻率范圍無線電信號的情況，測量無線電信號的頻率、帶寬、電平幅度，分析無線電信號的頻譜特性、分析頻譜占用度情況。電磁頻譜監(jiān)測[11-12]在軍事、航空航天、通信等領(lǐng)域也發(fā)揮著重要作用，有助于保障國家安全、維護通信秩序和促進科學(xué)技術(shù)的發(fā)展。

2.2""""干擾信號指標分析

參照《對空情報雷達站電磁環(huán)境防護要求》（"GB"13618—1992）標準[9]，雷達站電磁環(huán)境測試，著重測試調(diào)查在接收機通帶內(nèi)的信號對雷達站的干擾。雷達站在有源干擾不可避免的條件下，容許有不大于5%的探測距離的損失。需要針對白噪聲干擾，計算雷達接收機輸入輸?shù)淖畲笕菰S干擾電壓，雷達接收機通頻帶內(nèi)最大容許干擾電壓。

2.2.1""接收機輸入最大容許干擾電壓

由《對空情報雷達站電磁環(huán)境防護要求》（"GB13618—1992）[9]的附錄A可以得到對白噪聲干擾，雷達接收機輸入端的最大容許干擾電壓為：

式中：Ujfmax為接收機輸入端容許干擾電壓有效值；Unf為等效到接收機輸入端系統(tǒng)噪聲電壓有效值。取值見表1。

參照表1，白噪聲最大容許干擾電壓為：

式（2）中：U1為白噪聲最大容許干擾電壓。

雷達接收機端阻抗為50Ω，則接收機輸入端最大容許干擾功率：

式（3）中：PI為接收機輸入端最大容許干擾功率。

折算到雷達接收機天線端口的允許干擾功率為：

式（4）中：PR為雷達天線端口面最大容許干擾功率；GR為雷達天線的接收增益；LR為雷達天饋線損耗

計算結(jié)果：對白噪聲干擾，雷達接收機天線端口的允許干擾功率為-137.79"dBm。

2.2.2""接收機通頻帶內(nèi)最大容許干擾電壓

根據(jù)《對空情報雷達站電磁環(huán)境防護要求》（"GB13618—1992）[9]，雷達接收機通頻帶內(nèi)最大容許干擾電壓峰值Ujpmax取18.7"dBμV。

雷達接收機端阻抗為50Ω，則接收機輸入端最大容許干擾功率：

式（5）中：Pjpmax為接收機通頻帶內(nèi)最大容許干擾功率；Ujpmax為接收機通頻帶內(nèi)最大容許干擾電壓峰值。

折算到雷達接收機天線端口的允許干擾功率為：

計算結(jié)果：對接收機通頻帶內(nèi)最大容許干擾，雷達接收機天線端口的允許干擾功率為-111.3"dBm。

3""測試系統(tǒng)分析

3.1""測試系統(tǒng)靈敏度

在測試點按照測試系統(tǒng)方框圖連接好測試設(shè)備，進行加電自檢和校零，對預(yù)選的工作頻帶進行測試。頻譜儀掃描起始頻率設(shè)為9"385"MHz，終止頻率設(shè)為9"445"MHz，掃描帶寬為60"MHz，分辨率帶寬設(shè)為10"kHz。采用0.8"m的拋物面天線以水平極化方式進行水平旋轉(zhuǎn)測試，天線仰角調(diào)整為0°，水平旋轉(zhuǎn)步進為20°，記錄工作方位角±20°內(nèi)頻譜圖，并對干擾信號進行分析記錄，"圖1為其測試系統(tǒng)方框圖，測試系統(tǒng)主要參數(shù)、"測試系統(tǒng)靈敏度如表2、表3所示。

測試系統(tǒng)等效輸入噪聲功率：

式（7）中：K為玻爾茲曼常數(shù)，1.380"54×10-23"J/K；Te為LNA輸入端等效噪聲溫度；B為頻譜分析儀的中頻噪聲帶寬。

（1）對白噪聲干擾，折算到頻譜儀輸入端的允許干擾電平為

式（8）中：Ih為頻譜儀輸入端的允許干擾電平；PR為雷達天線端口面最大容許干擾功率；Gr為測試天線增益；GL為低噪放大器增益；LF為連接電纜損耗為3"dB；M為帶寬因子。

（2）對接收機通頻帶內(nèi)最大容許干擾電壓，折算到頻譜儀輸入端的允許干擾電平為

經(jīng)計算，折算到頻譜儀端口允許干擾電平為：對白噪聲干擾為-86.79"dBm/12"kHz；對接收機通頻帶內(nèi)最大容許干擾信號為-60.3"dBm/12kHz"；測試系統(tǒng)的靈敏度為-94.6"dBm/12"kHz"，該靈敏度低于以上干擾信號功率，符合要求。為了提高電磁環(huán)境測試結(jié)果準確性，采用統(tǒng)計分析方法對測試數(shù)據(jù)進行回歸分析，同時使用方差分析來評估不同測試條件下的信號差異，識別出干擾信號的來源和強度隨時間的變化趨勢。

4""""測試結(jié)果與討論

4.1"""預(yù)選站址

雷達預(yù)選站址的地理信息包括雷達站地理位置、經(jīng)緯度、海拔高度，天線距地面高度等。雷達站電磁環(huán)境測試分上午、下午、晚上三個時段進行。分別記錄三次測試的時間、溫度、溫度數(shù)據(jù)。根據(jù)相關(guān)信息確定測試地點。

4.2""測試記錄

測試天線離地高度一般不應(yīng)小于1.5"m，將測試天線置于0°仰角，以水平極化方式從0°開始順時針旋轉(zhuǎn)天線，步進為20°，直至旋轉(zhuǎn)360°，對每次旋轉(zhuǎn)步進的天線來波方向信號進行頻譜監(jiān)測記錄，對發(fā)現(xiàn)的干擾信息進行信號功率測量，并記錄頻譜圖，如表4所示。

4.3""干擾信號分析

安裝好測試系統(tǒng)后應(yīng)進行自測，若發(fā)現(xiàn)干擾信號很大應(yīng)加裝衰減器。測量小信號時，頻譜分析儀的輸入附加衰減應(yīng)取0。監(jiān)測發(fā)現(xiàn)頻段內(nèi)干擾信號之后，使用測試系統(tǒng)對干擾信號功率進行測量。

測試系統(tǒng)測量干擾信號功率時，需依次開展以下操作：先將被測干擾信號中心頻率置于頻譜分析儀顯示中心，設(shè)置好掃描帶寬、RBW"與nbsp;VBW；繼而調(diào)整頻譜分析儀輸入衰減器和參考電平，使信號接近顯示頂部；而后進入占用帶寬測量模式，設(shè)定檢波器工作方式等參數(shù)，測量信號占用帶寬；進入信道功率測量模式后，讀取干擾電平功率值并依實際情況處理；最后對比該功率值與允許干擾電平數(shù)據(jù)，以判斷選址是否符合技術(shù)要求。

4.4""""測試結(jié)論

測試結(jié)果分兩種情況：符合技術(shù)要求的選址可作為雷達站建設(shè)技術(shù)依據(jù)；不符合技術(shù)要求的選址可進行重新選址或通過申請頻率協(xié)調(diào)解決。在擬建雷達站站址9"385～9"445MHz頻段，測得的信號功率小于雷達接收機輸入端的最大容許干擾功率，符合國家標準《對空情報雷達站電磁環(huán)境防護要求》（"GB"13618—1992）[9]，達到雷達站電磁環(huán)境防護選址技術(shù)要求；反之，則不符合國家標準，不能作為雷達站選址。如不能重新選址的，可向主管部門申請無線電[13]協(xié)調(diào)解決。

5""結(jié)論與展望

本文詳細闡述某市雷達站預(yù)選址的電磁環(huán)境測試技術(shù)方案，驗證了某市雷達站預(yù)選址的適宜性。測試結(jié)果表明，該選址的電磁干擾水平低于國家標準規(guī)定的允許干擾電平，符合雷達站建設(shè)的技術(shù)要求。研究過程中采用的測試方法和分析技術(shù)為雷達站選址提供了科學(xué)依據(jù)，同時也為電磁環(huán)境測試技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新提供了參考。但隨著無線電通信技術(shù)的快速發(fā)展，新的頻段和無線服務(wù)的出現(xiàn)可能會對現(xiàn)有雷達站造成新的干擾，需不斷進行技術(shù)優(yōu)化和長期監(jiān)測管理，更新和完善相關(guān)的法規(guī)和政策支持電磁環(huán)境測試和雷達站建設(shè)的合法性和有效性，加強國際合作，以適應(yīng)這些挑戰(zhàn)。

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