实时频谱分析仪VHF无线电话发射瞬态测试

赵丹华

（中国电子科技集团公司第三十六研究所，浙江嘉兴314033）

实时频谱分析仪VHF无线电话发射瞬态测试

赵丹华

（中国电子科技集团公司第三十六研究所，浙江嘉兴314033）

为有效测量无线对讲机的信号发射瞬态指标，在分析IEC61097-12——1996《全球海事遇险与安全制度.第12部分：救生船用便携式双向VHF无线电话操作与性能要求.检验方法和预期检验结果》标准的基础上，提出利用实时频谱分析仪测试发射瞬态的方法。实际测试表明：该方法可满足VHF无线电话发射瞬态的测试，具有操作方便、利于存储、数据处理快捷等优点。

实时频谱分析仪；VHF无线电话；发射瞬态测试；IEC61097-12——1996标准

1 救生船用便携式双向VHF无线电话

救生船用便携式双向VHF无线电话（以下简称VHF无线电话）工作频段为156.80MHz以及至少一个附加频道，发射功率为0.25～1W，目前船只上广泛使用的VHF无线电话设备工作频道选用13，6，16频道，VHF无线电话是一台包括天线、原电池、开关控制器、麦克风和扬声器在内的组合发射机/接收机[3]。根据国际电工委员会制定的相关标准，VHF无线电话所需要测试的指标有很多，而发射瞬态测试是其中一项非常重要的指标，也是较为难测的一项指标。

2 发射瞬态测试方法分析

发射瞬态测试在于考察VHF无线电话在发射（或关闭）瞬间发射频率的偏差。该项指标是VHF无线电话非常重要的一项指标，因为如果VHF无线电话在发射（或关闭）瞬间的带宽占用过大，会影响其他通信产品的信道，对其他通信设备造成严重干扰，导致无法正常运行，这将会给海上遇险报警和搜救过程带来非常严重的危害。

按照IEC 61097-12——1996的标准，发射瞬态定义为发射器打开与关闭瞬间的发射频率与正常发射频率之间的偏差[4]。图1和图2为VHF无线电话发射瞬态要求。

测量t1和t3时段内的频率偏差要求不超过1个信道间隔，t2时段内的频率偏差要求不超过1/2个信道间隔。

实际测试过程根据IEC6 1097-12——1996提供的测试方法，见图3，可以看到测试的布置比较复杂，需要多种仪器配合搭建测试平台。仪器配置包括：信号源、50Ω衰减器、合路器、鉴频器和存储示波器，这给测试平台的搭建带来较大的困难。根据测试要求，信号源的调制频率1 kHz频偏25 kHz，存储示波器做相应的触发设置，根据幅度差值（ad）上升沿触发，扫描速率为1ms/division，在示波器上还需要同时显示1 kHz的测试信号（由信号源发出）和VHF无线电话的发射信号。而在实际的测试过程中发现由于发射和关闭的瞬间非常短暂，信号的捕获非常困难，而且两个瞬时信号需要分别捕捉然后再分析，因此这种测试方法难度大、费时费力、效率低下，平台本身仪器、电缆的较多连接对测试结果也存在较大的影响。该项测试标准的制定时间较早，但随着科技的进步，很多先进的仪器设备不断出现，因此可以用更为先进、使用方便的仪器来进行测试。

图1 发射器打开瞬态

图2 发射器关闭瞬态

图3 发射瞬态测试框图

3 实时频谱分析仪概述

通过对测试参数的分析，可以使用实时频谱分析仪测试。实时频谱分析仪（RTSA）是为捕获和分析射频信号而设计的，这种射频信号具有瞬时特性和动态特性。实时频谱分析仪是对射频信号的触发事件，无缝地捕获数字数据并送入存储器，然后对数据在多域中进行内置分析[5-6]。当前性能卓越的RTSA提供了强大的触发功能，可以在频域和时域中捕捉RF时间。这些触发能够把RF信号的无缝时间记录捕获到内存中，以进行深入分析。某些分析仪还提供功率触发，可以在分析跨度中所有信号的总功率越过用户定义的门限时捕获时间。图4为RTSA结构的简化图。射频前端可以在仪器的整个频率范围内进行调谐，并且将射频输入信号向下转换成固定的中频信号，而中频与RTSA的最大实时带宽有关。然后信号被过滤，通过ADC进行数字化，再通过DSP引擎处理信号（DSP引擎管理仪器的触发、存储和分析功能）。发射瞬态这项参数主要运用实时频谱分析仪的时域测量功能，频率-时间测量在垂直轴上显示频率，在水平轴上显示时间。频率-时间显示图具有更好的时间分辨率；时域测量对每一个时间点计算单个的平均频率值，在频率-时间显示图中都有一个抽样间隔的时间分辨率，频率-时间测量更容易详细地显示小或短的频率变化。当需要捕捉某一特定频率点的信号并对该信号进行分析时，频率-时间显示模式可以提供更有利的分析方法。

图4 实时频谱分析仪结构图

4 测试步骤及结果

以某型号的VHF无线电话为例，运用泰克公司生产的实时频谱分析仪RSA3408A对发射瞬态这项指标进行测试，该型号频谱仪的实时触发和捕获带宽为36MHz，测量频率范围DC-8GHz，可以有效分析功率和频率随时间的变化情况。

1）按图5进行测试连接，实时频谱分析仪一般允许的最大输入功率为30 dBm，该型号VHF对讲机的最大输出可达1W，因而中间增加衰减器起到保护仪器的作用。

图5 测试连接

2）打开实时频谱分析仪，首先设置需要测试的频率：156.8 MHz，在实时频谱仪的“Mode”选项中选择“time”，然后在“Timing”中选择分析长度。测试时间采样长度设置为800ms；Trig（触发电平）设置-35 dBfs。本次测试要求测试起始点为达到额定功率的0.1%即相差30 dB，可在“Mark Setup”中选“Mark1”至最大值然后选择“Delta”，将“Mark1”移动至“Delta1-R=-30 dB”，在“Timing”中选中“Analysis offset”通过仪器上的转轮将光标移至所需要观察的那一段并读取相应数据。对于该信号进行捕捉并分析的结果见图6～图9。

3）测试结果。该型号VHF无线电话的信道间隔为25 kHz，使用RSA 3408A实时频谱仪的测试结果如表1所示。

图6 发射信号捕捉

图7 t1时段频偏分析

图8 t2时段频偏分析

图9 t3时段频偏分析

4）测试小结。使用实时频谱分析仪可以很方便地将所需要的信号捕捉到，在对信号进行分析的同时也极大提高了测试的效率。RSA 3408A使用经验：选中时频窗口按下“Scale”就可以设置分析的起始位置，这样便于观察某一段的信号；如果需要将3个小窗口中的其中一个进行全屏观察，可以在“Define”中选择“Single”模式。

表1 实时频谱仪测试结果

5 结束语

随着科技的发展，现代通信设备面临的射频环境更加复杂，为了避免干扰、改进通信的安全性并提高通信能力，很多高端的射频技术如突发、调频、自适应的调制技术等都开始应用到相应的无线通信系统[7]。而这种瞬变的信号给测试带来了很大的难度，通过对VHF无线电话的发射瞬态的测试，可以看到利用实时频谱仪的时域分析功能对该项指标进行检测有很大的优势。实时频谱分析仪在频域、时域和调制域中建立信号特定时间关联，可以清楚便捷地查看很多复杂的信号。

[1]许晖，刘加山.解析GMDSS[J].中国船检，2002（7）：61-62.

[2]杨善利，于海源.析GMDSS系统误报警的发生于防范[J].航海技术，2000（1）：36-37.

[3]马媛.无线对讲机的硬件选型[J].信息系统工程，2010（6）：141-143.

[4]IEC 61097-12—1996全球海事遇险与安全制度.第12部分：救生船用便携式双向VHF无线电话操作与性能要求.检验方法和要求的检验结果[S].

[5]劳迪，爱尔兰，艾德兰德.信号完整性指南：实时测试、测量与设计仿真[M].阎照文，等译.北京：电子工业出版社，2010：109-114.

[6]代赛，钟章队，蒋文怡.实时频谱分析仪在同频干扰监测中的应用[J].铁道通信信号，2012（9）：60-63.

[7]代君利.实时频谱分析仪迎接RF测试挑战[J].中国电子商情：基础电子，2008（7）：75-76.

Launch transient test of VHF w ireless telephone based on real-time spectrum analyzer

ZHAO Danhua
（No.36 Research Institute of China Electronic Technology Group Corporation，Jiaxing 314033，China）

In order to test the index of the launch transient of VHF wireless telephone effectively，a way of using real-time spectrum analyzer to test launch transient was proposed by analyzing the standard IEC61097-12——1996 Global maritime distress and safety system.Part 12:Survival craft portable two-way VHF radiotelephone apparatus-Operation and performance requirements，methods of testing and required test results.The test results show this method can meet VHF wireless phone launch transient test using a real-time spectrum analyzer and has the advantages of convenient operation，conducive to the storage，fast data processing etc.

real-time spectrum analyzer；VHF radiotelephone；launch transient test；IEC 61097-12——1996

A文章编号：1674-5124（2015）08-0036-04

10.11857/j.issn.1674-5124.2015.08.008

0 引言

随着航海事业的不断发展，海上人身安全的保障也越来越受到各国的重视，为此国际海事组织也专门针对海上搜救和安全制定了相关标准，以保障船舶的正常行驶以及在遇到紧急情况能及时获得救助。其中，海上无线电通信则是遇险求助非常重要的环节。在全球海上遇险和安全系统（GMDSS）功能中，船对岸的报警是最重要的一项内容，船舶遇险时可借助多种通信设备向搜救协调中心（RCC）进行遇险报警，遇险报警一经RCC接收，将开展以RCC为中心的搜寻救助工作[1-2]。救生船用的便携式VHF无线电话是船舶遇险时现场搜救的重要通信工具，在全球海上遇险和安全系统中发挥着巨大的作用。

2014-08-04；

2014-10-17

赵丹华（1986-），男，浙江海宁市人，助理工程师，主要从事计量仪器及测试工作。