维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年第３期 通 信 对 抗 Ｎｏ．３ ２００７ 总第９８期 ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮ ＣＯＵＮＴＥＲＭＥＡＳＵＲＥＳ Ｓｕｍ．９８ 提高无线电信号场强测量准确度的方法 白春惠 （９１４０４，河北秦皇岛０６６００１） 摘要：首先介绍了场强测量的原理和方法以及影响场强测量精度的因素，然后从场强测量仪器选择、 场强测量仪器校准、场强测量方法三个方面给出了提高无线电信号场强测量准确度的方法。 关键词：无线电信号；场强；准确度 Ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ Ｅｎｈａｎｃｅ Ｖｅｒａｃｉｔｙ ｏｆ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｒａｄｉｏ Ｓｉｇｎａｌ。Ｓ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｆｉｅｌｄ Ｉ ｎｔｅｎｓｉｔｙ ＢＡＩ Ｃｈｕｎ—ｈｕｉ （Ｕｎｉｔ ９１４０４ ｏｆＰＬＡ，Ｑｉｎｈｕａｎｇｄａｏ，Ｈｅｂｅｉ ０６６００１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｉｒｓｔｌｙ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｍｅａｓｕｒｅ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ，ｔｈｅｎ ｇｉｖｅｓ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｔｏ ｅｎｈａｎｃｅ ｔｈｅ ｖｅｒａｃｉｔｙ ｏｆ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｉｒｃ ｆｉｅｌｄ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｃｈｏｉｃｅ ｏｆ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ， ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｓｔｕｒｍｅｎｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｍｅａｓｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒａｄｉｏ ｓｉｇｎａｌ；ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ；ｖｅｒａｃｉｔｙ １ 引言 最大感应信号，通过电缆传到电平表输入端口，根据电 平表读出之电平值就可计算出场强值Ｅ。 场强测量是无线电工作的一项重要组成部分。通过 准确的场强测量可了解电磁环境的真实状况，可以掌握 信号覆盖的实际范围，为无线电工作提供有效的技术数 据支持。场强测量目的不同，对场强值准确度的要求也 不同，有些场合场强测量需要比较高的准确度。如何提 高无线电信号场强测量的准确度，一直是从事无线电信 号场强测量的工作者关注的问题。 图１ 电场强度测量示意图 ２ 场强测量 当线路匹配良好时，仪表读取的电平值是仪表输入 场强是指单位长度的天线在空中某点处感应电信 端口（一般５０１１或７５１１）所取得的射频电压Ｅ （ａＢ Ｖ）。 号的大小，其单位是微伏／米（ Ｖ／ｍ）。通常我们采用 Ｅ 可用下式表示…： 标准天线法进行场强测量，如图１所示，测量天线在空 Ｅ＝Ｅ＋Ｇａ＋２Ｏｌｇ１．一 ６ （１） 中某点处与被测信号极化匹配和最大指向相同时，取得 其中，Ｅ 为仪表输入口的读取电平（ｄＢ Ｖ）；Ｅ为电场 收稿日期：２００７—０５—２５ 维普资讯 http://www.cqvip.com 总第９８期 白春惠：提高无线电信号场强测量准确度的方法 Ｅ＝Ｅ ｒ＋Ｌｆ＋Ｋ＋８恕和 ・６３・ （４） 强度（ｄＢ Ｗｍ）；Ｇ 为接收天线增益（ｄＢ）；ｌ。为接收天 线有效长度（ ／订）；Ｌｆ为连接馈线损耗（ｄＢ）；６为从终 其中 总和为所有不确定度的总和。 接值换算开放口的校正值（ｄＢ）。 电场强度Ｅ（ｄＢ Ｗｍ）可从（１）式求出，即： Ｅ＝Ｅ—Ｇ。一２０ ＋ ｒ＋６ （２） ４提高场强测量准确度的方法 场强测量目的不同，对场强值准确度的要求也不 同，有些测量对准确度要求比较高。如何才能得到较高 的场强测量准确度呢？通过前面的分析，笔者认为可以 由（２）式可知，场强测量时必须考虑天线类型、馈线 损耗、测量频率等因素。因为测量天线的参数都是已知 的，所以（２）式可以表示为： Ｅ＝Ｅ＋ ＋ ｆ （３） 其中，Ｋ为天线因子（ｄＢ／ｍ）。 ３影响场强测量精度的因素 虽然测量场强的方法非常简单，但影响场强测量精 度的因素却很多。通常我们采用测量不确定度表示测量 结果的准确度，实际上测量不确定度与准确度之间的关 系难以量化，但是测量不确定度越小，准确度就越高是 不容质疑的。在场强测量中需要使用经校准的天线、耦 合网络和（或）传输线、测试接收机或频谱分析仪，为了 提高灵敏度，还可能加上低噪声放大器等。我们把场强 测量中影响不确定度的因素归结如下： １）电缆损耗值的测量不完全精确； ２）标准天线给定的是天线在主方向上自由空间天 线因子；测量时天线的高度、入射角等的偏差会给测量 带来偏差； ３）接收机对正弦波电压测量的准确度； ４）当接收机或频谱仪的分辨率带宽小于信号占用 带宽而需要修正时，就需要使用带宽修正因子进行修 正； ５）当信号电平比较低的时候会受到接收机底部噪 声的影响； ６）天线接口与电缆和接收机之间不是完全匹配 的，会带来失配损耗；当同轴电缆与平衡馈电的天线振 子连接时，天线需要进行平衡到非平衡变换，这对测量 会产生一定的影响； ７）天线校准值只给出离散参考频率点上的天线因 子，其余频率点上的天线因子采用插值法得出； ８）实际测量中天线离地面和其它相互耦合物的位 置变化会引起的天线因子变化； ９）单偶极天线的交叉极化响应通常可忽略，而对 数周期天线的交叉极化就不能忽略了； ｌｏ）在测量时还需要考虑到场地上障碍物引起的多 径效应等。 所以场强值应该表示为： 采取以下几个方面的措施： １）选择高精度的场强测量仪器 目前，国内场强测量领域主要使用的场强测量仪器 有场强仪、测量接收机（配测量天线）和频谱仪（配测量 天线）。场强仪顾名思义是测量场强的仪器，由电平表和 天线组成，场强仪的量值以 Ｖ／ｍ作单位。从原理上来 说测量接收机和频谱仪与场强仪（主机）基本原理是一 样的，可以测量一定带宽内的信号电平，配上标准测试 天线就能测量场强。现在常用测量接收机来测量场强， 这是因为测量接收机具有较高的精度和灵敏度。无论是 用场强仪还是频谱仪或测量接收机，由于测量精度与天 线密切相关，如果要求一定的测量精度，应根据不同的 频段选取相应的测量天线。场强测量产生的误差是设备 测量误差、天线因子误差以及环境影响的综合，所以要 得到比较高的测量准确度，需要选择测量误差小的测量 仪器。 ２）定期对场强测量仪器进行校准 从（２）式可知，场强测量值与测量频率有关，而场强 测量值本身又是一个幅度量，场强测量仪器使用一段时 间后，频率特性和幅度特性会发生一些变化，会导致产 生较大的测量误差，因此需要定期进行校准，以保证场 强测量仪器具有要求的测量精度。场强测量仪器的校准 一般包括测量设备和含传输电缆在内的测量天线的各 自校准。对于自动场强测量设备，可以在整个频段和电 平范围内进行自动校准；而对于天线，主要是校准天线 因子，校准的方法可采用标准场法、标准天线法和标准 距离法。 ３）采用正确的场强测量方法 虽然场强测量的准确度与场强测量仪器的精度有 关，但实际上与测量方法也有很大关系，使用合理的测 量方法会大大提高场强测量的准确度。 ①选择比较理想的架设场地，尽量减小场地周围 环境引起的阴影效应和多径效应，降低阴影效应和多径 效应对场强测量的影响。在无线信道中，因为存在有多 径传播效应而产生瑞利衰落，架设场地条件不理想时， 会加重这种影响，架设场地存在的建筑等障碍物还会产 维普资讯 http://www.cqvip.com ・６４・ 通 信 对 抗 ２００７年第３期 生阴影效应，这些都会对场强测量的准确度产生影响。 果有其它信号相邻，就要根据具体情况适当调整中频带 选择比较理想的架设场地可以减小阴影效应和多径效 宽，减小相邻信号影响带来的测量误差；如果要测量较 应引起的场强测量误差。 弱信号，就要减小中频带宽，使噪声电平低于被测信号 ②测量天线应按照天线校准报告上的架设高度架 电平，减小噪声对场强测量准确度的影响，还可以采用 设，这样可以减小因测量天线高度变化带来的测量误 低噪声放大器来提高测试仪器的灵敏度。 差。场强是用天线在空间某点处单位长度感应电信号的 ⑥除此之外还必须注意极化要与发射天线匹配、 大小来表征的，天线的天线因子中已包含了高度的影响， 接收信号的信噪比必须足够大（通常在１２ｄＢ以上）、信 天线离地面的高度变化会引起天线因子变化，从而会使 号差的时候采用多次平均的方法等。 场强测量值产生偏差。如果能避免因高度变化而引起的 天线系数变化，就会大大减小由此带来的测量误差。 ５ 结束语 ③进行场强测量时，将测量天线的主方向对准要 场强测量是无线电工作的一项重要内容，如何提高 测量的辐射源，这样可以减小因测量天线方向变化带来 无线电信号场强测量的准确度，是从事无线电信号场强 的测量误差。很多测量天线具有方向性，而校准报告一 测量的工作者非常关注的问题。为了提高无线电信号场 般只给出天线在主方向上的天线系数，天线方向不同会 强测量的准确度，本文从场强测量仪器选择、场强测量 使场强测量值产生偏差，如果测量天线的主方向对准辐 仪器校准、场强测量方法三个方面进行了考虑，特别是 射源，就会减小由此引起的测量误差。 从场强测量操作实施的角度，总结出了一些比较实用的 ④进行场强测量时，如能保持与校准时的仪器设 提高无线电信号场强测量准确度的方法。 置状态一样，就可使误差减至最小。一般可采用中频替 代法，在不改变中频带宽及显示刻度的情况下，通过改 变参考电平，使校准信号电平与被测信号电平等于相应 参考文献： 的参考电平时，则被测信号电平值等于校准信号电平值 【１】 向天明．场强测量与场强仪Ⅱ】．无线电工程，２００２，３２（６） 加上参考电平的改变量。 ５９－６０． ⑤选择最佳的参数设置，减小因操作不当对测量 结果产生的影响。对孤立信号进行场强测量时，保持与 作者简介： 校准时一样的仪器设置状态，就可减小测量误差，但如 白春惠（１９６６一），男，硕士，主要研究方向为通信设备测试。 （上接第３９页） 参考文献： 的分簇协议、簇内及簇问路由协议、节点休眠调度协议【３】。 【１】冯万鼎．网络化的电子战武器——狼群系统”Ｕ】．通信对 ４）供电技术 抗，２００５（２）：１８～２１． 体系的应用环境要求信息对抗智能体必须具备长 【２】王永林．网络中心战概述【ｃ】／／”信息化战争与通信”学术 效工作能力，采用传统电池供电寿命受限必然制约它的 研讨会论文集。２００４：１－５． 电子战功能。因此必须寻找新型电池替代目前的现有电 【３】于宏毅．无线自组织网【Ｍ】．北京：人民邮电出版社，２００４． 池，或者根据智能体使用环境采用复合供电方式。 作者简介： ５结束语 刘宏华（１９７８一），男，硕士，２００５年毕业于西安电子科技 基于信息对抗智能体的作战体系作为一种新型的 大学信号与系统专业，主要从事特种通信研究工作。 徐天顺（１９６４一），男，１９８９年毕业于理工大学，主 电子对抗系统，具有逼近、智能、协同工作等诸多传统电 要从事电子对抗工作。 子对抗系统不具备的优势。软件无线电技术以及智能电 席献光（１９６６一），男，研究员，２００７年获西安电子科技大 子对抗理论的发展，为实现该作战体系提供了较好的理 学通信工程硕士学位，主要从事信息对抗与战术研究工作。 论、技术基础。相信基于信息对抗智能体的智能化电子对 蒋辉（１９８０一），男，２００２年毕业于西安理工大学通信工 抗系统将在未来信息化、智能化战场上发挥独特的作用。 程专业，主要从事特种通信与微波技术研究工作。
