談無線電檢測技術(shù)應用

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摘要：本文主要論述無線電檢測技術(shù)的作用，并列舉了無線電發(fā)射設備實驗室檢測、發(fā)射臺站現(xiàn)場檢測以及大型活動保障無線電檢測等幾個方面檢測技術(shù)的應用。

關(guān)鍵詞：無線電檢測；無線電管理

前言

面對無線電技術(shù)應用的快速發(fā)展，無線電管理技術(shù)機構(gòu)需要及時完善技術(shù)手段，提升對無線電相關(guān)設備的測試能力。在日常的無線電管理工作中，無線電檢測技術(shù)被應用于各類無線電臺站和無線電設備的監(jiān)管、重大活動的無線電安全保障，以及協(xié)助司法機構(gòu)對各類非法臺站進行鑒定等工作之中。本文對無線電檢測技術(shù)進行了論述，從無線電發(fā)射設備實驗室檢測、無線電臺站現(xiàn)場檢測以及大型活動保障無線電檢測三方面，著手闡述了無線電檢測技術(shù)的應用。

1無線電檢測技術(shù)

測試技術(shù)是測量技術(shù)及試驗技術(shù)之總稱。定量地描述事物的狀態(tài)變化和特征總離不開測試，測試是依靠一定的科學技術(shù)手段定量地獲取某種研究對象原始信息的過程。這里所講的“信息”，是指事物的狀態(tài)或?qū)傩?。在無線電領域，無線電測試也稱之為無線電檢測，主要是利用各種技術(shù)手段和儀器儀表獲取各類無線電信號或無線電設備的相關(guān)信息。在工作過程中，需要對各種信息作出客觀、準確的描述。如無線電發(fā)射臺站的檢測，就需要對臺站的發(fā)射頻率、發(fā)射功率、調(diào)制參數(shù)等通過測試儀表以及輔助的設備、軟件等進行測試，并定量地輸出測試結(jié)果，將測試結(jié)果與相關(guān)的技術(shù)規(guī)范等進行比較，給出是否合格的判斷。以發(fā)射機的發(fā)射功率測量為例，根據(jù)發(fā)射類別或信號特征，發(fā)射功率可分為：峰包功率（調(diào)制包絡最高峰一個射頻周期內(nèi)的平均功率）；平均功率（發(fā)射機在調(diào)制中與所遇到的最低頻率周期相比足夠長的時間內(nèi)的功率）；載波功率（無調(diào)制時載波的平均功率）。測試方框圖如圖1所示。利用頻譜分析儀對發(fā)射機的發(fā)射功率進行測試時，為了防止設備過載造成的損壞，在測試過程中會使用衰減器，并在測試結(jié)果中對衰減器的衰減量進行補償。補償可以在結(jié)果中通過軟件進行后期計算，也可以將衰減量輸入頻譜儀，自動增加到測試結(jié)果中，通過頻譜直接讀取測試結(jié)果。還可以利用頻譜分析儀對鄰道干擾、諧雜波指標進行檢測。利用信號解調(diào)軟件，可以對發(fā)射機發(fā)射信號的調(diào)制指標，如調(diào)制精度、矢量星座圖、EVM（矢量幅度誤差）等指標進行測試（見圖2）。

2無線電檢測技術(shù)的應用

在日常的無線電管理工作中，和無線電檢測相關(guān)的工作包括無線電發(fā)射設備實驗室檢測、無線電發(fā)射臺站現(xiàn)場檢測、重大活動保障無線電檢測等。下文分別對上述工作的應用進行描述。

2.1無線電發(fā)射設備實驗室檢測

無線電發(fā)射設備的頻譜參數(shù)是否合格，會對后續(xù)無線電管理工作產(chǎn)生直接影響，應確保無線電設備所發(fā)射的信號不對其他合法無線電設備產(chǎn)生干擾。對無線電發(fā)射設備的檢測，是對其頻率技術(shù)指標的管理。通過對無線電發(fā)射設備的檢測，其目的在于有效利用無線電頻譜資源，維護空中電波秩序，保證無線電設備能夠在各自核定的頻段，按照界定的發(fā)射特性進行工作，確保各種無線電業(yè)務的正常開展。隨著無線電管理機構(gòu)職能的轉(zhuǎn)變，需要對市場上銷售的各類無線電發(fā)射設備進行市場監(jiān)督和事中事后監(jiān)管，也包括協(xié)助各級司法機關(guān)對非法無線電臺站進行司法鑒定等。這些都需要在實驗室內(nèi)對被測樣品進行檢測以提供翔實的有關(guān)數(shù)據(jù)，還要保證測試結(jié)果的有效性。這就需要技術(shù)人員針對各類無線電臺站進行射頻性能的檢測，確認其是否滿足相關(guān)技術(shù)指標以及國家相關(guān)文件、標準的要求。目前市場上需要進行檢測的設備包括：模擬無線電設備（AM/FM/SSB）、數(shù)傳設備、數(shù)字對講設備、集群類設備、藍牙設備（V1.0/V1.2/V2.0/V2.0+EDR/V3.0/V4.0/V5.0/V5.1版本）、WiFi設備（802.11a/b/g/n/ac/ax制式）、2G/3G/4G移動通信終端、5GNR移動通信終端等。以NB-IoT終端為例，其需要測試的項目如表1所示。對于上述指標，需要利用頻譜分析儀（信號分析儀）、信號源、無線綜測儀、功率計等設備搭建測試系統(tǒng)，針對不同的測試項目進行測試（見圖3）。對于NB-IoT終端，需要利用綜測儀和被測件建立通信連接，通過綜測儀控制被測件的功率輸出，然后利用頻譜分析儀對輸出功率、帶外雜散等指標進行測試。

2.2無線電發(fā)射臺站現(xiàn)場檢測

現(xiàn)場檢測就是在設備使用現(xiàn)場對發(fā)射設備的相關(guān)參數(shù)進行檢測，并對照該設備型號核準的指標進行核實，其目的是檢驗設備發(fā)射指標是否合格，以確保高質(zhì)量通信、避免干擾、減少有害影響等?，F(xiàn)場檢測一方面體現(xiàn)了無線電管理部門的事中事后監(jiān)管工作，在遇到干擾時能夠提供翔實的數(shù)據(jù)證據(jù)；另一方面可防患于未然，提前對各類大功率發(fā)射源進行檢測核查，可避免由于設備故障、誤操作等造成的無線電干擾。以常見的GSM基站為例，對于GSM基站發(fā)射機的檢測項目包括：相位誤差和頻率誤差、載波平均發(fā)射功率、載波發(fā)射功率時間包絡、調(diào)制頻譜與寬帶噪聲、切換頻譜以及雜散發(fā)射等。圖4為針對現(xiàn)場基站測試的連接示意圖。由于基站的發(fā)射功率已經(jīng)超過了測試儀表自身的最大可接收功率，需要通過信號處理單元對基站的發(fā)射信號進行衰減、濾波等處理。通過對基站的測試，無線電管理部門可以掌握各種基站的使用情況，核準基站的發(fā)射功率、發(fā)射頻率是否符合相關(guān)要求，并可從源頭減小移動基站的自身干擾和相關(guān)干擾，避免對電磁環(huán)境造成負面影響。同時，通過分析第一手檢測數(shù)據(jù)，可以有效地核對各類發(fā)射臺站的運行情況，在發(fā)現(xiàn)干擾時可以利用檢測數(shù)據(jù)和監(jiān)測數(shù)據(jù)進行對比，高效地查找和分析出可能的干擾源（見圖5）。隨著無線電技術(shù)的進步，新的物聯(lián)網(wǎng)基站以及5G基站等不斷建成。這對現(xiàn)場檢測技術(shù)的要求不斷提高，表現(xiàn)為對檢測設備要求的提高，如5G信號中Sub6GHz頻段的信號帶寬已經(jīng)達到100MHz，這就需要測試設備的相關(guān)測量帶寬覆蓋到對應的寬度，對此目前很多無線電機構(gòu)的現(xiàn)場檢測設備都需要升級。此外，如以NB-IoT技術(shù)為代表的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，其部署方式分為獨立部署、保護帶部署和帶內(nèi)部署，如圖6所示。（1）獨立部署（StandAloneOperation）適合用于重耕GSM頻段，GSM的信道帶寬為200kHz，這剛好為NB-IoT180kHz帶寬辟出空間，且兩邊還有10kHz的保護間隔。（2）保護帶部署（GuardBandOperation）利用LTE邊緣保護頻帶中未使用的180kHz帶寬的資源塊進行部署。（3）帶內(nèi)部署（In-bandOperation）利用LTE載波中間的任何資源塊進行部署。特別是帶內(nèi)部署方式，由于和LTE信號在一個頻帶內(nèi)，對于技術(shù)人員的現(xiàn)場測試也提出了更高的要求。隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，電磁環(huán)境愈加復雜，對無線電發(fā)射設備的管理也愈加嚴格。無線電管理部門必須強化對無線電發(fā)射設備的生產(chǎn)和銷售環(huán)節(jié)的監(jiān)管，這就更加凸顯了檢測工作的重要性。在無線電發(fā)射設備設臺審批、臺站核查、銷售市場監(jiān)管等工作中，現(xiàn)場檢測已經(jīng)成為無線電管理部門重要的監(jiān)管手段和技術(shù)支撐。無線電管理人員也需要不斷加強學習，提升檢測水平，以適應無線電管理工作的發(fā)展變化。

2.3重大活動現(xiàn)場保障中無線電檢測技術(shù)的應用

當前，我國正處于發(fā)展的重要戰(zhàn)略機遇期，經(jīng)濟全球化極大地促進了無線電技術(shù)的發(fā)展與無線電業(yè)務的廣泛應用，無線電技術(shù)已成為推動現(xiàn)代生產(chǎn)力發(fā)展的最活躍因素。隨著我國綜合國力的提高，“十三五”期間，在我國舉辦的重大體育賽事場次呈爆發(fā)式增長。2019年全國范圍內(nèi)共舉辦規(guī)模賽事1828場，同比增長15.62%，總規(guī)模人次達712.56萬，場均規(guī)模為3898人。同時，除了傳統(tǒng)的“兩會”、各種重大考試外，各類國際性質(zhì)的高峰論壇/會議、博覽會的舉辦也不斷增加，對于各類大型會議、賽事、活動的現(xiàn)場無線電安全保障已成為無線電管理部門的一項重要日常性工作。針對重大活動期間的無線電臺站監(jiān)管，如重大體育賽事、重要國際會議等，現(xiàn)場將有大量無線電通信設備投入使用。為了保障現(xiàn)場的無線電通信安全，需要無線電管理機構(gòu)派出大量的工作人員到現(xiàn)場進行無線電設備的核查測試與登記，核發(fā)標簽，檢測設備信息數(shù)據(jù)，對無線電設備發(fā)放入場許可。同時，通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計隨時查詢設備詳細技術(shù)信息、使用信息等。其目的是從源頭消除大型活動期間的無線電干擾，確保各類無線電設備正常使用。以大型賽事直播為例，在賽事中可能出現(xiàn)的無線設備包括無線麥克風、各類型的數(shù)字對講設備。此外，還有現(xiàn)場直播時攝影機信號的傳輸器和調(diào)度設備等。特別是隨著5G時代的來臨，利用5G信號高速率、低時延的特點，使用5G信號進行賽事直播的技術(shù)也開始正式商用。如此眾多的無線電信號在一個相對狹小的空間內(nèi)使用，必然會造成短時間活動場地內(nèi)電磁頻譜信號的復雜程度提高。特別是5G通信100MHz帶寬的寬頻譜信號會給無線電監(jiān)測工作帶來挑戰(zhàn)。通過無線電檢測技術(shù)，在入場設備使用前對其頻譜特征進行測試，并將數(shù)據(jù)共享，將大幅提高監(jiān)測工作的效率。有效地利用測試設備和自動化測試軟件，通過有效記錄有關(guān)檢測數(shù)據(jù)，實現(xiàn)相關(guān)數(shù)據(jù)的在線和離線分析，將會為大型活動的無線電保障工作帶來效率的提升。

3結(jié)束語

近年來，我國無線電事業(yè)進入了飛速發(fā)展的階段，各種新技術(shù)、新業(yè)務不斷涌現(xiàn)，這就要求無線電工作者不斷加強學習，提高無線電管理機構(gòu)的檢測技術(shù)水平和應用能力。加強對無線檢測技術(shù)的學習和在日常工作中的應用，合理利用儀表對無線電信號進行檢測和分析，可有效提高無線電監(jiān)管的效率和質(zhì)量，這也是無線電管理技術(shù)人員必備的基本素質(zhì)之一。

參考文獻：

[1]中華人民共和國無線電管理條例[2]馮碧鷗.現(xiàn)場檢測系統(tǒng)在無線電管理中的應用.中國無線電，2018年06期

[3]張艷麗，鄭濤.無線通信基站檢測在無線電管理中發(fā)揮的重要作用.中國無線電，2010年04期

作者：趙玲 單位：新疆維吾爾自治區(qū)無線電監(jiān)測中心