CN104837009A - 城市环境下模拟电视台站发射功率辐射测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明是一种城市环境下模拟电视台站发射功率的辐射测试系统，属于无线电发射系统性能指标测试领域。测试系统包括定向接收天线、功率测量设备、测距及定位装置和控制装置；定向接收天线用于接收模拟电视台站发射的电磁波并转换为电信号，传送给功率测量设备；功率测量设备根据该电信号计算入射到接收天线的峰值功率P_r；测距及定位装置用于测量收发天线之间的距离L；控制装置包括等效全向辐射功率估算模块，等效全向辐射功率估算模块计算被测台站的等效全向辐射功率EIRP：EIRP＝P_r-G_r+L_r+L_prop，G_r为接收天线的增益，L_r为接收馈线及连接器的损耗；L_prop为空间传播损耗。本发明能对包括发射机、天馈系统在内的台站无线电发射系统更加全面、准确的监测，工作的灵活性和自主性大大提高。

Description

城市环境下模拟电视台站发射功率辐射测试系统

技术领域

本发明提供一种城市环境下模拟电视台站发射功率的辐射测试系统，属于无线电发射系统性能指标测试领域。

背景技术

现有技术中对模拟电视台站发射功率的测试主要是通过传导方式进行的。台站发射机通过耦合端口将射频功率输出到测试设备的输入端，根据测试设备接收到的耦合功率和耦合系数就可以推算发射机的发射功率。这种传统的传导测试方式不仅无法考察天馈系统对台站实际辐射特性的影响，而且也常常因为台站的发射机不具备耦合口或者耦合口耦合参数缺失而无法进行。另外，从无线电监测的实际效果上来看，因为传统的传导测试方式需要测试机构和台站等多个部门的提前协调和配合，所以监测工作的适时性、灵活性和自主性也会受到影响。

发明内容

为克服现有技术中存在的缺点，本发明的发明目的是提供一种城市环境下模拟电视台站发射功率的辐射测试系统。本发明的测试系统能实现对包括发射机、天馈系统在内的台站无线电发射系统更加全面、准确的监测。不仅如此，采用本发明的辐射测试系统在实际测试过程中无需台站部门参与，也无需连接发射机的耦合端口，所以无线电监测工作的适时性、灵活性和自主性也能得到相应的提高。

本发明的一种城市环境下模拟电视台站发射功率的辐射测试系统，包括：定向接收天线、功率测量设备、测距及定位装置和控制装置；其中，定向接收天线用于接收城市环境下模拟电视台站发射的电磁波并转换为电信号，传送给功率测量设备；功率测量设备根据该电信号计算入射到接收天线的峰值功率P_r；设置功率测量设备的中心频率f＝f₀+3，f₀代表模拟电视台站登记的载波频率；测距及定位装置用于测量收发天线之间的距离L；控制装置包括台站等效全向辐射功率估算模块，所述的台站等效全向辐射功率估算模块根据下式计算被测台站的等效全向辐射功率EIRP：

EIRP＝P_r-G_r+L_r+L_propb，式中，G_r为接收天线的增益，L_r为接收馈线及连接器的损耗；L_prop为空间传播损耗。

优选地，控制装置还包括空间传播损耗分析模块，用于计算空间传播损耗L_prop；空间传播损耗L_prop根据测量频率f和收发天线之间的距离L拟合得到，如下式：

L_prop＝A+Blog₁₀(f)+Clog₁₀(L/1000)

A、B、C为三个经验常数。

优选地，25≤A≤40，15≤B≤25，15≤C≤25。

优选地，A＝37.95，B＝20，C＝20。

与现有技术相比，本发明提供的系统能实现对包括发射机、天馈系统在内的台站无线电发射系统更加全面、准确的监测，工作的灵活性和自主性也得到了大大提高。

附图说明

图1是本发明提供的城市环境下模拟电视台站发射功率的辐射测试系统的组成框图；

图2是本发明提供的城市环境下模拟电视台站发射功率的辐射测试方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明。

图1是本发明提供的城市环境下模拟电视台站发射功率的辐射测试系统的组成框图。如图1所示，本发明提供的城市环境下模拟电视台站发射功率的辐射测试系统包括：定向接收天线1、功率测量设备2、测距及定位装置3和控制装置4。定向接收天线1例如是对数周期天线，功率测量设备2例如是频谱仪或功率计等，测距及定位装置3可采用激光测距仪或GPS接收机等；控制装置4例如是计算机、手持移动终端等。

定向接收天线1用于在城市环境下接收模拟电视台站发射的电磁波并将其转换为电信号，传送给功率测量设备2。本发明实施例中，定向接收天线1采用对数周期天线，覆盖从300MHz到1GHz的频率范围。天线增益G_r随频率变化的情况可以在天线暗室或者全电波暗室内校准获得，接收馈线及连接器的损耗L_r随频率变化的情况可以在屏蔽室内校准获得。

功率测量设备2根据输入的电信号计算出入射到接收天线的峰值功率P_r。本发明中，功率测量设备2采用能够覆盖待测频率范围的、具备峰值功率自动测量功能的频谱仪。频谱仪的测试中心频率和频率扫描范围须可调，其动态范围也须满足测试要求，即可配合衰减器和放大器满足测试动态范围要求。另外，为保证测试系统的灵活性，功率测量设备2在重量和尺寸方面须满足便携的要求。

测距及定位装置3用于测量收发天线之间的距离L。本发明实施例中，测距及定位装置3采用激光测距仪或GPS接收机，其中测距仪的测量范围覆盖从1米到5000米的范围，为避免晃动对测量结果准确性的影响，可配置三角支架用于固定激光测距仪。另外，GPS接收机的定位功能会在更大范围内实现相关参数的测量。

控制装置4包括：空间传播损耗分析模块41、台站等效全向辐射功率估算模块42和数据综合模块43。其中，空间传播损耗分析模块41会根据测量频率f和距离L的情况，完成对空间传播损耗L_prop的估算；台站等效全向辐射功率估算模块42会根据测量、分析结果计算单次全向辐射功率EIRP_i；数据综合模块43通过自动化程序实现对整个测试系统的控制，完成“多次测量，取平均值”的操作，获取平均等效全向辐射功率EIRP，并存储、输出测试结果，形成测试报告。

图2是本发明提供的城市环境下模拟电视台站发射功率的辐射测试方法的流程图。如图2所示，本发明提供的城市环境下模拟电视台站发射功率的辐射测试方法包括：

S01：在外出测试之前，需要搜集所测台站的基本信息，即业务类型，频率，功率，开关机及维护时间安排，发射天线高度、极化方式、类型、增益、方向图等；根据时间、天气、人员和其他需要，确定外出测试的具体时间；

S02：针对城市环境的特点，在市区高楼楼顶选择合适的测试地点。要求该地点可以目视发射天线、周围尽可能空旷，尤其是在来波方向及其两侧不能有明显的障碍物；

S03：在确定测试地点和时间后，提前在全电波暗室(天线暗室)或屏蔽室内，对测试系统要采用的接收天线、接收馈线及连接器进行校准，记录接收天线的增益G_r和接收馈线及连接器的损耗L_r；

S04：到测试现场连接测试系统，开机预热；

S05：设置功率测量设备2的中心频率和频率扫描范围：中心频率f＝f₀+3，频率下限f_low＝f₀-2，频率上限f_up＝f₀+8，单位为MHz，其中f₀代表模拟电视台站登记的载波频率；

S06：设置功率测量设备2的分辨率带宽和视频带宽：分辨率带宽为100kHz，视频带宽为1kHz；

S07：设置功率测量设备2的检波方式为平均值检波；

S08：调整接收天线的极化方向和俯仰方向，找到信号最大值后，固定接收天线；

S09：架设激光测距仪或者GPS接收机，测量(计算)并记录收发天线之间的距离L，单位为米；

S10：根据测量设备的中心频率f和收发天线之间的距离L计算空间传播损耗L_prop，优选地，空间传播损耗L_prop根据如下公式计算：

L_prop＝A+Blog₁₀(f)+Clog₁₀(L/1000)。

式中，A、B、C为经验常数，通过试验数据拟合得到，优选，25≤A≤40，15≤B≤25，15≤C≤25，最佳地，A＝37.95，B＝20，C＝20；频率f的单位为MHz，距离L的单位为米。大量典型测试试验结果表明，本发明提供的经验常数，能够比较好的配合本发明所提出的测试方法、测试系统和测试环境；相对于通常的自由空间传播损耗计算方式而言，本发明能够更加准确的计算出城市环境下的空间传播损耗。

在实际操作中，进行多次测试，最后求取平均值来获得更为准确的等效全向辐射功率。

S11：测量计数器初始化，即i＝1；

S12：启动功率测量设备2，完成单次测量扫描，获得峰值功率P_ri；

S13：根据第i次测量获得的峰值功率P_ri计算等效全向辐射功率EIRP_i如下：

EIRP_i＝P_ri-G_r+L_r+L_prop，其中EIRP_i的单位为dBm。

S14：测量计数器加1，将i+1赋值给i，而后判断i是否不大于总计数N，如果i不大于N，本发明实施例中设置N＝20，返回到S12执行；如果i大于N，进入S15执行；

S15：根据N次的测量结果，按照如下公式计算平均等效全向辐射功率EIRP：

$\mathrm{EIRP}=10{\log }_{10}\left(\frac{1}{N}\underset{i=1}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{10}^{\frac{{\mathrm{EIRP}}_i}{10}}\right),$ 其中EIRP的单位为dBm。

S16：存储和输出测试结果，形成测试报告。

以上结合附图详细说明了本发明，但是本领域的普通技术人员应当明白说明书仅是用于解释权利要求书。但本发明的保护范围并不局限于说明书。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明批露的技术范围内，可轻易想到的变化或者替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (7)

1.一种城市环境下模拟电视台站发射功率的辐射测试系统，其特征在于，包括：定向接收天线、功率测量设备、测距及定位装置和控制装置；所述的定向接收天线用于接收城市环境下模拟电视台站发射的电磁波并转换为电信号，传送给功率测量设备；所述的功率测量设备根据该电信号计算入射到接收天线的峰值功率P_r，设置功率测量设备的中心频率f＝f₀+3，f₀代表模拟电视台站登记的载波频率；所述的测距及定位装置用于测量收发天线之间的距离L；所述的控制装置包括台站等效全向辐射功率估算模块，所述台站等效全向辐射功率估算模块根据下式计算被测台站的等效全向辐射功率EIRP：

EIRP＝P_r-G_r+L_r+L_propb，式中，G_r为接收天线的增益，L_r为接收馈线及连接器的损耗；L_prop为空间传播损耗。

2.根据权利要求1所述的城市环境下模拟电视台站发射功率的辐射测试系统，其特征在于，所述的控制装置还包括空间传播损耗分析模块。

3.根据权利要求2所述的城市环境下模拟电视台站发射功率的辐射测试系统，其特征在于，所述的空间传播损耗分析模块，根据测量频率f和收发天线之间的距离L拟合得到空间传播损耗L_prop，如下式：

L_prop＝A+Blog₁₀(f)+Clog₁₀(L/1000)

其中，A、B和C为三个经验常数。

4.根据权利要求3所述的城市环境下模拟电视台站发射功率的辐射测试系统，其特征在于，所述的三个经验常数设置范围为：25≤A≤40，15≤B≤25，15≤C≤25。

5.根据权利要求3所述的城市环境下模拟电视台站发射功率的辐射测试系统，其特征在于，所述的三个经验常数设置为：A＝37.95，B＝20，C＝20。

6.根据权利要求1所述的城市环境下模拟电视台站发射功率的辐射测试系统，其特征在于，所述的功率测量设备，设置的频率扫描范围为：下限f_low＝f₀-2，上限f_up＝f₀+8。

7.根据权利要求6所述的城市环境下模拟电视台站发射功率的辐射测试系统，其特征在于，所述的功率测量设备，设置其分辨率带宽为100kHz，视频带宽为1kHz。