Средства измерений используемых при радиоконтроле

Бесплатно!

Лекция №8 «Обзор средств измерений используемых при радиоконтроле»

1. Измерительные приемники

В максимальной степени  рассмотренным ранее  требованиям МСЭ удовлетворяют измерительные приемники фирмы  Rohde & Shwarz ESIB (ESMI) и ESPI.  В табл.1 приведены характеристики измерительных приемников ESIB 7 (диапазон 20 Гц – 7 ГГц), ESIB 26 (20 Гц – 26.5 ГГц) и  ESIB 40 (20 Гц – 40 ГГц), которые могут использоваться при радиоконтроле в диапазоне от 20 Гц до 40 ГГц.

Измерительные приёмники ESIB объединяют в себе лучшие качества приёмников для измерений параметров внутренних и внешних электромагнитных помех (EMI и RFI измерений) и скоростные качества спектроанализаторов. Их функции, обеспечивающие проведение интегральных измерений и анализа, упрощают и ускоряют все измерения, проводимые в соответствии с коммерческими и военными стандартами, такими как CISPR, VDE, FCC, EN, VCCI, MIL-STD, VG, DEF-STD, BS, DO160, GAM-EGB. И,  кроме того, они могут использоваться как анализаторы спектра высшего класса в лабораторных измерениях самого общего характера. С помощью этих приемников можно проводить измерения и во временной области с разрешением до 50 нс.

Эти  приёмники также  полностью удовлетворяют требованиям стандарта CISPR 16-1 (08. 93). В соответствии с требованиями этого стандарта  имеются фильтры с полосами 200 Гц, 9 кГц и 120 кГц (по уровню 6 дБ). Кроме того, в режиме анализатора можно использовать фильтры с регулируемыми полосами от 10 Гц до 10 МГц с шагом, кратным 1/2/3/5. Обработка сигналов в приемники может проводиться параллельно четырьмя детекторами: пиковым, среднего значения, квазипиковым и среднеквадратического значения.

Таблица 1.

Параметр Значение
Полосы фильтров ПЧ по уровню 6 дБ (режим приемника) 10 Гц, 100 Гц, 200 Гц, 1 кГц, 9 кГц, 10 кГц, 100 кГц, 120 кГц, 1 МГц, 10 МГц.
Антенный вход 50 Ом
КСВ не более:

F < 1 ГГц

1 ≤ F < 3,5 ГГц

3,5 ≤ F < 7 ГГц

7 ≤ F < 26,5 ГГц

26,5 ≤ F < 40 ГГц

 

2

1,5

2

3

2,5

Полосы фильтров по уровню 3 дБ  (режим анализатора) От 1 ГЦ до 10 МГц с шагом 1/2/3/5
Коэффициент прямоугольности фильтров (60/3 дБ) < 7/1
Полосы цифровых фильтров на основе БПФ по уровню 3 дБ От 1 Гц до 1 кГц с шагом 1/2/3/5
Погрешность ширины полосы, номинальная 2%
Коэффициент прямоугольности цифровых фильтров (60/3 дБ) 2,5:1
Диапазон отображения уровней сигналов не менее 137 дБ
Предельная погрешность измерения уровня сигнала в режиме приемника (предусилитель выключен), дБ:
   <1 ГГц <1,0
   1 – 4,5 ГГц <2,0
   4,5 – 7 ГГц < 2,5
   7 – 18 ГГц < 2,5
   18-26,5 ГГц < 3,0
   26,5-40 ГГц < 3,5
Предельная погрешность измерения уровня сигнала в режиме анализатора, дБ:
   <1 ГГц <1,0
   1 – 4,5 ГГц <1,5
   4,5 – 7 ГГц < 2,0
   7 – 18 ГГц < 2,5
   18-26,5 ГГц < 3,0
   26,5-40 ГГц < 3,5
Дополнительная погрешность предусилителя, дБ < 0,5
Точка пересечения по интермодуляции 3 порядка (IP3), дБм

– Режим анализатора, Δf > 10 кГц не менее

– Режим приемника (без доп. предусилителя) не менее

– Режим приемника (с доп. Предусилителем ) не менее

 

12

2

– 18

Суммарная погрешность частоты опорного генератора (за год) 2,5*10-7
Разрешение по частоте, Гц

в режиме приемника

в режиме спектроанализатора

 

0,1

0,1 – 10

Динамический диапазон: точка компрессии на 1 дБ/отображаемый уровень собственных шумов,  дБ 162 (ESIB7), 160 (ESIB26 , ESIB40)

 

Подавление зеркального канала, дБ > 80
Подавление канала прямого прохождения > 75 (> 80 ESIB40)
Аттенюатор 0-70 дБ с шагом 5 дБ
Встроенные демодуляторы AM/FM
Дисковые накопители Дисковод 1,44 Мбайта, жесткий диск

Для измерения сигналов очень малого уровня приемники ESIB имеют предусилитель с коэффициентом усиления 20 дБ в полосе от 9 кГц до 7 МГц. Они  могут дооснащаться трекинг генератором с возможностями измерения АЧХ радиотехнических устройств и выполнения векторного анализа, а также аппаратным и программным обеспечением для измерения параметров базовых и мобильных станций систем сотовой связи GSM в полном соответствии со стандартом ETSI.

В табл.2 приводятся технические характеристики тестовых приемников для предварительной оценки ЭМС ESPI 3 (диапазон 9 кГц – 3 ГГц) и  ESPI 7 (диапазон 9 кГц – 7 ГГц). Эти приемники обладают достаточно хорошими  характеристиками по измерению энергетических параметров радиоизлучений и, кроме того, могут использоваться как современные спектроанализаторы.

Таблица 2

Параметр Значение
Полосы фильтров ПЧ по уровню 6 дБ (режим приемника) 200 Гц, 1 кГц, 9 кГц, 120 кГц, 1 МГц.
Предельное разрешение по частоте, Гц 0,1
Полосы фильтров по уровню 3 дБ  (режим анализатора) От 10 Гц до 10 МГц с шагом 1/3/10
Коэффициент прямоугольности цифровых фильтров (60/3 дБ) 2,5:1
Диапазон отображения уровней сигналов От уровня собственных шумов до 137 дБ(мкВ)
Максимальный уровень входного сигнала, дБ(мкВ):

-постоянное напряжение;

-переменное напряжение.

 

154

137

Предельная погрешность измерения уровня сигнала в режиме приемника, дБ: 1,5
Предельная погрешность измерения уровня сигнала в режиме анализатора (без преселектора), дБ: 0,5
Дополнительная погрешность предусилителя, дБ < 0,5
Точка пересечения по интермодуляции 3 порядка (IP3), дБм

– 20 МГц – 200 МГц;

-200 МГц – 3 ГГц;

– 3 ГГц – 7 ГГц.

 

5

7

10

Антенный вход, Ом

КСВН до 3 ГГц/ до 7 ГГц

50

1,5/2,0

Суммарная погрешность частоты опорного генератора (за год) 1*10-6
Подавление зеркального канала, дБ > 70
Подавление канала прямого прохождения > 70
Аттенюатор, дБ 0-70  с шагом 10
Встроенные демодуляторы AM/FM
Дисковые накопители Дисковод 1,44 Мбайта, жесткий диск
Рабочий диапазон температур (5 – 40) Сº
Масса, кг 10,5/11,3

Приемники ESIB имеют сертификат об утверждении типа средств измерений. В настоящее время этими приемниками оснащены большинство территориальных управлений Россвязьнадзора России.

Большинству рекомендаций МСЭ удовлетворяет и  измерительный приемник Minilock 6910A фирма Deutsche Aerospace  (DASA). Основные метрологические характеристики этого приемника приведены в табл.3.

Приемник Minilock 6910A обеспечивает высокую точность измерений в широком от -125 до +27 дБ динамическом диапазоне. Прибор обладает большим ослаблением интермодуляционных помех и низким уровнем собственных шумов. Наличие встроенного интерфейса (RS-232 или IEEE-488) обеспечивает возможность дистанционного управления всеми функциями прибора.

При прослушивании радиоэфира Minilock 6910A обеспечивает определение частот сканирования, контроль в просматриваемом диапазоне всех или предварительно заданных каналов и определение статистических данных занятия канала. Наличие панорамного дисплея значительно расширяет область применения Minilock 6910A, так как позволяет проводить детальный анализ контролируемой полосы частот и упрощает обнаружение неизвестных сигналов.

Поэтому приемник Minilock 6910A может самостоятельно использоваться для целей измерения параметров радиоизлучений на постах радиоконтроля. Кроме того,  фирма DASA на основе приемника  Minilock 6910A и сканирующих приемников E 1800, E 1900 производит станции радиоконтроля, которые функционируют с 1980 г. на постах радиоконтроля Москвы и Санкт-Петербурга.

Таблица 3

Параметры Значения
Диапазон частот 10 кГц – 1,89 ГГц
Погрешность настройки 0,1×10-6
Вход внешнего эталона 10  МГц
Антенный вход 50 Ом
КСВН <1,35 при ослаблении ≥ 10 дБ

<2 при нулевом ослаблении

Точка пересечения по интермодуляции 3 порядка на частотах:

> 20 МГц

< 20 МГц

20 дБм

16 дБм

Коэффициент шума с предусилителем  на частотах:

2-20 МГц

> 20 МГц

£ 15 дБ

£ 2 дБ

Подавление зерк. канала 80  дБ
Диапазон измерения уровня -125 – + 27 дБм
Погрешность измерения уровня сигнала < 1,5 дБ
Ширина полосы фильтра ПЧ по уровню -6 дБ 25, 100, 500, 2000 МГц
Виды детектирования АМ, ЧМ
Выход – ПЧ 10,7 МГц
Дистанционное управление RS-232C,  IEEE 488
Рабочий диапазон температур от +5° до 45°С

2. Сканирующие приемники

На многих постах радиоконтроля со времен ГИЭ используются недорогие  сканирующие  приемники японских фирм Icom и AOR: IC R8500, IC 9000, AR 3000,  AR 5000 и др. Поскольку эти приемники не относятся к классу измерительных, то метрологические характеристики, определяющие качество измерений параметров радиосигналов,  для них  не задаются. Результаты обмеров   приемника IC-8500, проведенные в СПбГУТ,  показали, что его точка пересечения 3 порядка составляет (-5) дБм, а КСВН не превосходит 3. Аналогичные измерения  для приемников AR-5000 дали следующие результаты: точка пересечения 3 порядка – (-5) дБм, а КСВН на некоторых частотах доходит до 11.

Несмотря на то, что эти приемники не измерительные, с их помощью можно проводить оценку загрузки диапазонов и частот и идентифицировать на слух источники аналоговых радиоизлучений с использованием AM/FM  демодуляторов. Имеющийся в этих приемниках набор фильтров основной селекции сигналов позволяет принимать радиоизлучения практически  всех существующих не широкополосных систем радиосвязи.

Кроме того, приемники  имеют широкие возможности  управления с помощью компьютеров, что позволяет использовать их в автоматизированном и автоматическом режимах.

Среди сканирующих приемников, которые активно используется для  радиоконтроля,  отметим сканирующий приемник Miniport EB 200фирмы R&Sch. Этот приемник также не является измерительным. Он  перекрывает частотный диапазон от 10 кГц до 3 ГГц. Имеется 12 фильтров основной селекции  с полосами от 150 Гц до 150 кГц. Большинство из них  реализовано с помощью процессора цифровой обработки сигналов. Используемый внутренний синтезатор частот обеспечивает малый уровень фазового шума и малое время переключения с частоты на частоту, порядка 3 мс. Для сравнения, в сканирующих приемниках фирм ICOM и AOR  время переключения не менее 50 мс. EB 200 имеет малые размеры и небольшой вес, что делает возможным его  использование   в качестве носимого комплекса радиоконтроля. К приемнику прилагается набор направленных антенн, позволяющих не только принимать радиоизлучения в широком диапазоне частот, но и определять направления на их источники. Некоторые технические характеристики рассмотренных сканирующих приемников приведены в табл.4

Таблица 4

Общие
характеристики
Тип приемника
IC-R8500 AR-3000A AR-5000 EB200
Фирма ICOM AOR AOR Rohde&Scharz
1 Диапазон
частот МГц
0,1¸1999,999 0,1¸2036 0,01¸3000 0,01-3000
2 Чувствительность AM     2.5¸13мкВ

AMN 2.0¸2.5мкВ

AMW       3.2мкВ

FM   0.5мкВ

WFM 1.4¸2.0мкВ

SSB/CW  0.32¸2.0мкВ

AM     0.63¸4.46мкВ (40кГц¸2.6ГГц)

63мкВ (10¸40кГц)

SSB/CW       0.3¸1.25мкВ (40кГц¸2.6ГГц)

17.7мкВ (10¸40кГц)

FM  0.36¸0.56мкВ (Bпч=15кГц)

0.89¸1.58мкВ (Bпч=220кГц)

3 Коэффициент шума не более, дБ 20-650 МГц – 14

650-1500 МГц – 15,5

1,5 – 2,7 ГГц – 14

2,7 – 3 ГГц – 15

4 Стандартные фильтры

(полоса/на уровне)

·       AM узк/SSB/CW 2,2кГц/-6дБ

·       FM узк/AM 5,5кГц/-6дБ

·       WFM 150кГц/-6дБ

·       FM/AM шир. 12кГц/-6дБ

·       CW узк (с доп.FL-52A) 500Гц/-6дБ

·       USB/LSB/CW

2,4кГц/-6дБ

4,5кГц/-60дБ

·       AM,NFM

12кГц/-6дБ

15кГц/-70дБ

·       WFM

180кГц/-6дБ

800кГц/-50дБ

0,5кГц

2,5кГц

3кГц

5,5кГц

6кГц

15кГц

30кГц

110кГц

220кГц

150 Гц

300 Гц

600 Гц

1,5/2,5/6/9/15 кГц

30/50/120/150/ кГц

 

5 Нестабильность частоты 100 Гц (ниже 30 МГц)

3 10-6 (выше 30 МГц)

2 10-6
6 Виды модуляции ·       FM (нормальная /узкополосная)

·       WFM

·       AM (нормальная/ широкополосная)

·       SSB (LSB, USB)

·       CW (нормальная /узкополосная с дополнительным FL-52А)

·       NFM

·       WFM

·       LSB

·       USB

·       CW

·       FM

·       AM

·       LSB

·       USB

·       CW

·       FM

·       AM

·       LSB

·       USB

·       CW

 

7 Антенный вход 50 Ом 50 Ом 50 Ом 50 Ом
8 Аттенюаторы 10; 20; 30дБ 20дБ 10; 20дБ 30 дБ

В настоящее время фирма AOR Ltd освоила  выпуск сканирующего приемника AOR-ONE с диапазоном частот 0,01-3000 МГц. Данный приемник имеет более высокие технические характеристики, чем AR5000 (см. табл.5). Прежде всего, это касается параметра IP3 (+2дБм) и долговременной нестабильности частоты (0,1*10-6). Но стоимость этого приемника примерно в два раза превышает стоимость AOR-5000 и IC-R8500.

Общие характеристики Тип приемника AR-ONE
1. Диапазон
частот МГц
0,01¸3300
2. Чувствительность

10кГц – 40 кГц

40кГц – 100 кГц

100 кГц – 40 МГц

40 МГц – 1 ГГц

1 ГГц – 2,5 ГГц

2,5 ГГц – 3,3 ГГц

АМ – 10 дБ S/N, NFM – 12 дБ SINAD, CW/SSB – 10 дБ S/N

СW 22,3 мкВ

AM     4.5мкВ , CW 1,5 мкВ

AM  2,5мкВ, SSB/CW 0,7 мкВ, NFM 0,89мкВ

AM  0,89 мкВ, SSB/CW 0,4 мкВ, NFM 0,5 мкВ, WFM 1,5 мкВ

AM  0,7 мкВ, SSB/CW 0,32 мкВ, NFM 0,4 мкВ, WFM 1,5 мкВ

AM  0,9 мкВ, SSB/CW 0,35 мкВ, NFM 0,5 мкВ, WFM 1,5 мкВ

3. Динамический диапазон 90 дБ
4. Точка пересечения по интермодуляции 3 порядка +2 дБм (-1 дБм выше 2,5 ГГц)
5. Промежуточные частоты 1 – 754 МГц/265 МГц

2 – 10,7 МГц

3 – 455 МГц

6. Стандартные фильтры

(ширина полосы на уровне -6 дБ)

0,5 кГц

3 кГц

6 кГц

9 кГц

15 кГц

30 кГц

110 кГц

220 кГц

300 кГц

7. Нестабильность частоты 0,1·10-6
8. Виды модуляции ·       FM

·       AM

·       LSB

·       USB

·       CW

9. Антенный вход 50 Ом
10. Управление RS-232
11. Диапазон температур -10º – 50 º С
12. Вес 2,2 кГ
13. Габариты 157 х 58 х 270 мм

Результаты анализа технических характеристик различных приемников, рассмотренных выше, показывают, что рекомендациям МСЭ и требованиям РД по оборудованию категории «А» отвечают только профессиональные измерительные приемники известных зарубежных фирм. С другой стороны, в подразделениях радиоконтроля, функционирующих в интересах радиочастотных и надзорных органов Минсвязи России, часто используются связные приемники, характеристики которых существенно уступают характеристикам измерительных приемников и соответствуют требованиям РД, относящимся только к оборудованию категорий «Б» и «В». В результате, при работе с такими   приемниками на постах радиоконтроля в сложной сигнально-помеховой обстановке    повышается вероятность возникновения нелинейных эффектов, таких как интермодуляция, блокирование сигналов и т.д.   Вследствие этих эффектов может существенно искажаться принимаемая из эфира  информацию об  электромагнитной обстановке (ЭМО) и   снижаться достоверность результатов радиоконтроля.

Поэтому там, где используются для проведения радиоконтроля обычные сканирующие приемники, операторы вынуждены принимать специальные меры для того, чтобы ослабить влияние отмеченных выше нежелательных эффектов. К числу таких мер можно отнести предварительное определение «пораженных» частот, использование аттенюаторов,  выполнение пространственной  селекции радиоизлучений  с помощью направленных антенн и др.

3. Спектроанализаторы (анализаторы спектра)

Анализаторы спектра (спектроанализаторы) позволяют проводить частотный анализ электрических сигналов в широком диапазоне частот. Большинство современных анализаторов спектра проводят такой анализ путем последовательного перемещения по оси частот спектра исследуемого сигнала. Такое перемещение обеспечивается с помощью генератора качающейся частоты, напряжение которого поступает на смеситель одновременно с напряжением сигнала. Преобразованный по частоте сигнал поступает на вход узкополосного фильтра, на выходе которого находится детектор. Уровень напряжения на выходе детектора отображается на экране спектроанализатора. Таким образом, разрешающая  способность анализатора (RBW) определяется характеристиками  узкополосного (анализирующего) фильтра, а общая полоса обзора (span) – девиацией частоты генератора качающейся частоты.

К основным метрологическим характеристикам анализаторов спектра относятся диапазон частот, ширина полосы обзора, чувствительность, погрешность измерения частоты входного синусоидального сигнала, погрешность измерения уровня сигнала, попадающего в анализирующий фильтр,  и др.

Современные анализаторы спектра имеют большой набор функциональных возможностей. К ним относятся:

–      сканирование диапазонов частот с высокой скоростью перестройки;

–      измерение спектральных параметров сигнала с высокой точностью;

–      сохранение результатов измерений на гибком диске и подключение к компьютеру для передачи данных с последующей их обработкой и архивированием;

–      автоматизированное проведение измерений и работа в автоматизированных измерительных системах;

–      работа в режиме удаленного управления;

Анализаторы спектра можно использовать в режиме настройки на одну частоту (нулевая полоса обзора) и осуществлять измерение параметров сигнала во временной области, подобно осциллографу.

Некоторые анализаторы спектра имеют возможности для расширения функций путем добавления плат со специальными измерительными процедурами, например тестирования современных систем связи GSM,  CDMA и т.п.

Несмотря на все вышеперечисленные достоинства анализаторов, их использование при выполнении радиоконтрольных работ не всегда удобно, поскольку управление анализатором и установка требуемых значений его  параметров для проведения конкретных измерений требует многочисленных осмысленных манипуляций с клавиатурой управления. Правда, современные анализаторы позволяют запоминать базовые настройки на жестком диске и использовать их в последующей работе.

В табл.6 представлены характеристики некоторых спектроанализаторов ведущих зарубежных фирм. Почти все представленные анализаторы имеют возможность расширения частотного диапазона до 40 ГГц. Кроме того, можно уменьшать их погрешность измерения частоты, заказывая более точный опорный генератор при покупке анализатора или подключая внешний стандарт частоты.

Таблица 6

п.п

 

Характеристики

Agilent technologies (Hewlett-Packard) Rhode & Schwarz
E4407B HP 8563ЕС E4440А FSB30
1. Диапазон частот, МГц 0,009 – 26500 0,009 – 26500 3Гц – 26500 МГц 0,009 – 30000
2 Отображаемый средний уровень шумов, дБм менее   -106

(полоса 1 Гц)

-140

(полоса 1 Гц)

-147

(полоса 1 Гц)

-155

(полоса 1 Гц)

3 Точка компрессии усиления на 1 дБ, дБм 0 (до 6,7 ГГц)

-3 (6,7 – 13,2 ГГц)

-5 (13,2 – 26,5 ГГц)

-5 (до 2,9 ГГц)

0 (2,9-6,46 ГГц)

-3 (6,46-26,5 ГГц)

3 (до 6,6 ГГц)

-2 (6,6-26.5 ГГц)

0
4 Полоса обзора 0 Гц, от 100 Гц

до 26,5 ГГц

0 Гц, от 100 Гц до 26,5 ГГц 0 Гц, от 10 Гц   до 26,5 ГГц 0 Гц, от 10 Гц   до 30 ГГц
5

 

Полоса фильтров ПЧ на уровне -3дБ

Полоса цифровых фильтров ПЧ на уровне -3дБ

от 1 кГц до 5 МГц (шаг 1 – 3 – 10)

10; 30; 100; 300 Гц

от 1 Гц до 1 МГц (шаг 1 – 3 – 10) от 1 Гц до 3 МГц (шаг 10%),

4, 5, 6, 8 МГц

от 10 Гц до 100 кГц (шаг 1 –  3 – 10),

от 300 кГц до 10 МГц (шаг 1 –  3 – 10)

7 Коэффициент прямоугольности фильтров ПЧ

(- 60 дБ / -3 дБ)

15:1

(от 1 кГц до 5 МГц)

15:1

(полоса ³ 300Гц)

4,1:1
5:1

(10; 30; 100; 300 Гц)

5:1

(полоса £ 100 Гц)

8 Погрешность измерения уровня сигнала, дБ ± 1,0 (до 3 ГГц)

± 2,5 (более 3 ГГц)

± 0,85 ±0,38 (до 3 ГГц)

±1,5 (3-6,6 ГГц)

±2,5 (6,6-26,6 ГГц)

± 1,0 (до 3 ГГц)

± 2,0(более 3 ГГц)

9 Нестабильность  частоты опорного генератора 1,2х10-7(за год) 1,0х10-7(за год) 1,1х10-7(за год) 1х10-6(за год)
10 Масса, кг 17,1 20 23 23

4. Селективные вольтметры

Селективные вольтметры  позволяют  измерять уровень сигналов на выходе антенного тракта с известной  погрешностью в широком диапазоне частот. Наиболее распространенными селективными вольтметрами, используемыми на постах и станциях радиоконтроля, являются вольтметры типа SMV-8.5 и  SMV-11 производства ГДР. Диапазон рабочих частот SMV-8.5 составляет 27–1000 МГц, а SMV-11 – 0,01-30 МГц. Эти вольтметры  являются основой измерителя напряженности поля типа FSM, в котором имеются измерительные антенны DP-1, DP-3 и др. Селективный вольтметр SMV-41 начал выпускаться существенно позднее чем SMV-8.5 и  SMV-11, примерно в 80-е годы прошлого века.  Поэтому этот вольтметр уже имеет коммуникационный интерфейс для соединения со средствами вычислительной техники и создания на основе прибора измерительных систем. Некоторые  технические характеристики вольтметров указанных типов приведены в табл.6.

Таблица 6

Диапазон

частот,

МГц

Диапазон

измерения

напряжения

Погрешность,

дБ

Ширина

полосы,

кГц

SMV-11 0,01-30 0,3 мкВ – 0,6 В 1,5 0,2; 1,7 и 9,0
SMV-8.5 27-1000 1мкВ – 0,6 В 0,8 1, 20 и 120
SMV-41 0,009-1000 1 мкВ – 0,1 В 1,5 0,2; 9,0 и 120
В6-10 0,1-30 1 мкВ – 10мВ +1,2;-1,4 1, 9

Из современных отечественных приборов данного типа  можно отметить селективный вольтметр В6-10, который измеряет уровень сигнала в диапазоне 0,1-30 МГц с предельно допустимой погрешностью  15% (+1,2дБ; -1,4дБ). Диапазон измеряемых  напряжений 1 мкВ – 10 мВ в полосе частот 1кГц,  и 3 мкВ- 10 мВ в полосе частот 9 кГц. С делителем напряжения 1:100 возможно измерение уровня до 1 В.

Среди несомненных достоинств селективных вольтметров надо отметить возможность проводить измерения уровня сигнала с относительно малой погрешностью. Добавление к селективным вольтметрам измерительных антенн позволяет измерять напряженность электрического поля. Вольтметры типа SMV имеют демодуляторы AM/FM сигналов.

Отметим и ограничения в использовании селективных вольтметров, которые вызваны, в первую очередь, небольшим  частотным диапазоном, до 1000 МГц,   диапазоном измерения уровней напряжения, до 1 В,  и фиксированным набором фильтров основной селекции радиосигналов. Кроме того, селективные вольтметры не позволяют  измерять никакие другие параметры радиоизлучений, кроме уровня и напряженности поля. Отсутствует также возможность сканирования диапазонов и частот.

5. Сравнение и анализ современных средств приема радиоизлучений в целях радиоконтроля

Проведенный выше обзор технических и измерительных средств позволяет сделать следующие выводы по их использованию в качестве радиоконтрольного оборудования, способного измерять параметры ЭМО (см.раздел 1).

1.  Селективные вольтметры могут использоваться на постах радиоконтроля для измерения с малой погрешностью уровней сигналов на входе (напряженности электрического поля в месте установки измерительной антенны) и прослушивать радиоизлучения с целью идентификации их источников, относящихся, в основном,   к передатчикам аналоговых систем связи. При этом частотный диапазон селективных вольтметров не превышает  1 ГГц. Для измерения напряженности электрического поля могут использоваться эти же вольтметры с комплектом измерительных антенн и калиброванными фидерами.

2.  С помощью измерительных приемников известных зарубежных фирм для целей радиоконтроля можно измерять  уровень сигнала на входе, среднею или характерную частоту в спектре сигнала, ширину занимаемой полосы частот, ширину по уровню Х дБ и параметры  модуляции (девиацию частоты, коэффициент АМ и разнос частот) в широком диапазоне частот до десятков гигагерц.  Они также могут  измерять уровни помех в полном соответствии с международными стандартами. При этом высокие метрологические и хорошие технические характеристики таких приемников позволяют обеспечить получение с их помощью достоверной информации об ЭМО, даже в тех тяжелых условиях (с точки зрения большого количества излучений), в которых используется оборудование радиоконтроля в крупных городах.

3.  Связные приемники общего применения без дополнительного оборудования  могут использоваться на постах радиоконтроля только для прослушивания передаваемых сообщений (передач) с последующей идентификацией источников этих сообщений (передатчиков). Кроме того, с помощью таких приемников можно производить оценку относительных уровней сигналов, принимаемых приемником и грубо определять загрузку частот и частотных каналов. Рабочий частотный диапазон приемников  общего применения ограничен, как правило, 2 ГГц.

При этом следует иметь ввиду, что  работа с такими   приемниками в сложной сигнально-помеховой обстановке    может привести к возникновению в них нелинейных эффектов, таких как интермодуляция, блокирование сигналов и т.д.   Вследствие этих эффектов может существенно искажаться принимаемая из эфира  информация об  ЭМО и, тем самым,    снижаться достоверность результатов радиоконтроля.

Поэтому там, где используются для проведения радиоконтроля обычные сканирующие приемники, операторы должны  принимать специальные меры для того, чтобы ослабить или , хотя бы, учесть влияние отмеченных выше нежелательных эффектов. К числу таких мер можно отнести предварительное определение «пораженных» частот, использование аттенюаторов,  выполнение пространственной  селекции радиоизлучений  с помощью направленных антенн и др.

4.   Современные анализаторы спектра известных зарубежных фирм, как и профессиональные измерительные приемники,  также имеют очень высокие метрологические и технические характеристики в диапазоне частот от единиц килогерц  до десятков гигагерц. Причем погрешность измерения уровней отдельных спектральных составляющих у этих спектроанализаторов даже несколько меньше чем у профессиональных приемников. Кроме уровней напряжения c помощью  спектроанализаторов  можно   измерять среднюю и характерные частоты спектра сигналов, ширину занимаемой полосы частот и ширину полосы на уровне Х дБ,  а также уровень внеполосных излучений. Параметры модуляции спектроанализаторы, как правило, не измеряют, хотя имеют встроенный FM/АМ демодулятор и позволяют прослушивать аналоговые сообщения для идентификации их источников.

Для целей радиоконтроля современные спектроанализаторы, также как и профессиональные измерительные приемники,  являются незаменимыми в диапазоне частот выше 3 ГГц. Кроме того, учитывая небольшие массогабаритные параметры современных приборов и возможность автономной работы  от аккумуляторов (в большей степени касается спектроанализаторов), их часто используют в носимом варианте для поиска, обнаружения излучений и  определения  направления на  их источники. В большинстве случаев  только с помощью таких носимых средств можно  проводить радиоконтроль РЭС  систем радиодоступа.

Отметим, что в последнее время наблюдается тенденция сближения функциональных возможностей и основных технических характеристик спектроанализаторов и измерительных приемников. Так, например, ранее спектроанализаторы не имели предварительных усилителей, поэтому  их чувствительность, была хуже, чем у приемников. Они также  не имели демодуляторов и не могли проводить измерения помех в соответствии с требованиями международных стандартов.  А измерительные приемники не имели возможности построения спектра и проведения спектральных измерений.

В настоящее время у хороших современных спектранализаторов  имеется встроенный преселектор и   набор фильтров, обеспечивающий измерения помех в соответствии с международными стандартами.  Измерительные же приемники строят и отображают спектр принимаемых сигналов, как правило на основе БПФ,  и проводят измерения спектральных параметров.

Отметим также, что на сегодняшний день лучшие образцы современных анализаторов спектра имеют худшие технические  характеристики, касающиеся двух- и многосигнальной избирательности, чем лучшие образцы современных измерительных приемников, но выигрывают у последних в более богатом наборе функциональных возможностей по измерению параметров современных систем связи, удобстве работы и стоимости.

При оснащении измерительными антеннами и калиброванными фидерами измерительные приемники, также как и спектроанализаторы, позволяют проводить измерения напряженности электрического поля на  стационарных станций,  мобильных и носимых (возимых) станциях радиоконтроля.

Детали:

Тип работы: Конспект, Лекции

Предмет: Физика

Svg Vector Icons : http://www.onlinewebfonts.com/icon Из сборника: Лекции по мобильной связи

Год написания: 2010

Добавить комментарий

Ваш email не будет показан.

Получать новые комментарии по электронной почте. Вы можете подписаться без комментирования.