浅谈无线电信号占用带宽开场测试方法

李应斌，周忠超，张晓云

（国家无线电监测中心云南监测站，昆明 650031）

无线电信号占用带宽开场测试主要通过移动监测站或便携式监测设备完成，移动监测站的主要任务之一是对无线电信号的基本参数进行测量，测量的准确性对于无线电频谱管理具有重要意义。显然，这些参数的测量通过闭路（直接连接发射机）进行测量将得到更加准确的结果，然而，在实际的监测工作中很难做到闭路测试，所以本文将介绍移动监测站对无线电信号占用带宽的开路测量方法，重点介绍测量方法、设备、地点、天线等的最佳选择。

1 占用带宽测量方法

2018版《中华人民共和国无线电频率划分规定》对“占用带宽”的定义是：“指这样一种带宽，在此频段的频率下限之下和频率上限之上所发射的平均功率分别等于某一给定发射的总平均功率的规定百分数β/2。”[1]除非ITU-R对部分发射类别另有规定，β/2通常取值为0.5%。根据定义我们可以知道几个关键点：第一是频率下限之下f1，就是信号占用带宽的下限频率以下的频率部分；第二是频率上限之上f2，就是信号占用带宽上限频率以上部分的频率部分；第三是占用带宽，它是整个测量频段范围（SPAN）内占用总平均功率（100-β）%对应的频率范围，一般情况就是指占用功率99%的对应带宽。如图1所示。

图1 占用带宽定义

1.1 β%功率测量方法（直接测量法）

此方法可以允许带宽测量独立于信号的调制，是一种较好的带宽测量方法。适用于绝大多数情况下的占用带宽测量。但是在被测信号有干扰的情况下会产生较大误差。

β%功率测量方法原理：在整个测量跨距（SPAN）中将存储的每条频率线的功率相加得到100%总功率；计算下限频率，从测量跨距的最低频率开始，逐步向上顺序相加每条频率线的功率，直到获得的功率达到总功率的0.5%，这时的频率就是下限频率f1；计算上限频率，从测量跨距的最高频率开始，逐步向下顺序相加每条频率线的功率，直到获得的功率达到总功率的0.5%，这时的频率就是上限频率f2；计算占用带宽，f2-f1的差值就是该信号的占用带宽。

1.2 xdB 估计方法（间接测量法）

此方法主要用于估计占用带宽，不是一种最好的占用带宽测量方法，但是在测量设备不具有β%测量方法的情况下xdB 估计方法是不错的选择，此外在被测信号存在干扰的情况也是较好的选择。

xdB 估计方法步骤：估计信号信噪比，应该大于30dB 以上；设置信号峰值电平作为0dB 参考电平；根据信号性质确定x 的取值，例如发射类别为A1A、A1B 的信号x 取30，A3E 信号x 取35，参照ITU-R SM.443-4建议书[2]；在比峰值电平低xdB 处会得到两个或多个频率，这些频率之间的最大差值就是估计占用带宽。

图2 xdB法占用带宽估计[2]

2 移动监测站占用带宽测量

2.1 测量方法选择

除下列两种情况采用xdB 估计法外，均应选择β%功率测量法来测量占用带宽。

（1）测量设备不具有β%占用带宽测量功能。

（2）被测量信号存在明显干扰。这种情况下应该尽量避开干扰采用β%功率法测试占用带宽，确实不能避开干扰时采用xdB 估计法估计占用带宽。

2.2 测量地点选择

在实地测试工作中，移动监测可以灵活选择地点（不像固定监测站测试那样，测试设备与发射源位置基本是固定的），所以我们应该充分利用测试地点的选择来获得更好的测试条件。

测试地点应选择距离发射源较近且开阔无明显遮挡的位置。一是确保测试接收机收到的信号具有所要求的信噪比。二是避免干扰、多径效应对测量结果造成影响。

2.3 测量设备选择

测量天线选择高方向性和高前后比的定向天线。测量设备选择具有β%功率测量功能的接收设备，若选择的设备没有β%功率测量功能，也必须具有频谱标记功能，否则无法完成占用带宽测试。假设待测信号的必要带宽为a（Hz），则所选设备的最小RBW 应该低于0.045a（Hz），否则不能满足ITU-R SM.443-4建议书中RBW 设置低于跨度3%的要求。所选设备的检波方式至少包含峰值检波和样值检波两种检波方式。所选设备具有跟踪功能且包含最大保持功能。通常使用的频谱分析仪和数字监测接收机均能满足测量要求。

2.4 测量时间要求

通常，数字信号的占用带宽不随时间变化而变化，占用带宽测量时间保持在3分钟以上就能得到稳定、准确的结果。

一般，模拟信号特别是A3E、F3E、J3E 等类型信号占用带宽随时间快速变化，占用带宽测量时间需保持10分钟以上，观察测量结果的最大占用带宽值是否仍然增加，如果继续增加，则应该继续测量直到最大值无变化为止。

除满足上述最低测量时间要求外，还需观察测量结果的变化情况，如仪器测量结果的最大值仍然在增加，则需延长测量时间直到最大读数不再变化为止。

3 设备参数设置要求

在占用带宽测试中，设备各项参数的设置将对测试结果有较大影响，我们应该注意以下几个主要参数的设置，且在记录占用带宽时需记下相关的参数设置情况。

设备中心频率应该设置为待测信号的中心频率。扫宽（SPAN）应该设置为待测信号必要带宽的1.5 至2 倍。RBW 应该设置为SPAN 的3%以下，VBW 设置为RBW 的3倍或更高。检波方式通常设置为峰值检波。设备跟踪（TRACE）设置为最大保持（MAX HOLD）。衰减设置通常设置为自动，因为我们开场测试通常距离信号源较近，为了确保设备安全应设置为自动。

4 结束语

无线电信号占用带宽是频谱管理中的一个重要指标，准确测量占用带宽意义重大。然而，由于测试技术不完善和测试环境的影响，被测量的实际“真值” 是不可知的，我们仅能得到一个不确定度更小的、与“真值”更加接近的一个合理值。本文通过介绍目前常用的两种占用带宽测量方法，分析两种方法的优缺点，进而给出我们占用带宽测量的一般要求，着重说明了测试地点和方法的选择、设备的设置及测试时间要求。尽量减小由测试方法、设备及测试地点等引起的不确定度，使测量值更加接近真实值。