【资料】无线电磁环境监测与分析

1．2．3系统噪声濉度
    监测系统的噪声温度直接影响监测的精度，因此对系统噪声温度的要求应根据监测精度要求而确定。系统的噪声媪度(TR)应在天线端口测量，因而包括了放大器(LNA)、外接滤波器和电缆损耗。通常的成品接收机或频谱分析仪的噪声温度都超过2000 K。因此，监测系统中需要加装低噪声放大器(LNA)和采用低损耗连接电缆，系统内部产生的虚假信号、谐波分量等要足够低。
    系统噪声温度按式①计算(见图1)：

1．2．4监测系统的校准
    为保证监测结果的准确度，监测前和监测后须进行系统校准，以便及时掌握系统的指标变化，并确定测量系统的灵敏度。天线的校准，可以利用生产厂家技术说明书提供的增益、方向性和效率值计算天线的噪声温度进行。
    监测系统的校准测量可以通过观测噪声源实现，在天线所处的环境温度已知的情况下，用环境温度匹配负载替代天线，在设备安装后、采集数据前校验一次，在数据采集后重复这种校验，所需的测量最好能每24小时进行一次。值得注意的是，即使对设备进行了校准，由于来自地面和周围地形的多途径干扰、干扰方向未知的天线增益和与安装结构相互作用产生的天线增益变化等引起的误差，也仍然影响测量的精度。
    我们在SKA(射电天文望远镜)台址无线电干扰监测系统中，采用了宽带噪声源，通过射频转换开关，在软件程序控制下，在测量之前和每完成一项测试任务后均进行一次系统校验。通过控制噪声源的开、关，在前端放大器输入已知的宽带噪声来对系统噪声温度进行校验，以得出系统实际噪声温度和增益，从而较准确地标定系统性能。

    需要指出的是，在干扰测量时对系统的线性(特别是对强信号的响应)要给予关注，特别是在有强干扰信号的较低频段更需要监测系统有良好的线性特性，否则由于系统工作在非线性区产生虚假信号和造成不平坦的噪声谱基线，导致无法区别干扰信号。当监测系统处在较强的信号区时建议在系统前端加装带通滤波器。
1．3测量方法
    在进行无线电磁环境测量时，对所要监测的频段的扫描相对于一天中的时间频率覆盖应尽可能均匀。所设置的测量范围根据监测系统的扫描速率、步进、分辨率带宽以
及测量的精度要求确定。为保障监测的精度要求，重要的是设备的稳定性、测量参数的正确选择和全过程监测数据(原始数据)的完整记录以及对监测数据处理方法的准确性。
无线电磁环境的监测通常采用专门的设备完成，也可以利用无线电监测与测向设备来完成，如何使处理结果贴近于定义意义上的电磁环境描述是必须要解决的问题。
    以成都华日有限通信公司研制生产的HP—12监测与测向设备为例，对无线电磁环境监测的测量方法进行说明。
    首先，启动新信号搜索功能模块，设置对应监测频段的设备参数和统计参数，主要是选取分辨率带宽、步进、灵敏度等参数。然后，根据所监测频段的精度要求和监测系统的噪声温度设定统计次数(或重复测量的时间)。实时记录全过程的监测数据，作为电磁环境分析的原始数据。最后，经过对原始数据的处理，得到我们所关心的电磁环境信息，如：背景噪声电平(电磁噪声)、存在的电台所使用的频率及频率占用情况、信号的场强分布情况(监测系统功能完备的可以直接转换为测定存在信号的参数、所处的方位等电台信息)等。
2电磁环境分析
    对监测地域电磁环境状况的分析是依据监测数据进行的，从中分析出所关心的信息，并以简洁、清晰的图表进行描述和记录。
    在进行分析时，要确定设备的参数，实时进行设备稳定性的校验，以便阅读处理结果时准确把握设备的性能。下面，对一些实际测试中的相关指标进行分析。
2．1场强及功率通量密度
    电场强度是长度为1米的天线所感应的电压，简称场强，习惯上以E表示。实际测试中，场强值的描述可用50％、80％和95％等场强值方式表征电磁噪声场强的参数。其定义为：在测量时间T内，有80％(或50％、95％)的时间无线电噪声超过某一给定值El的场强值，则有

    对无线电磁环境的结果分析也可用功率通量密度来表述，其表述的意义相同，但是采用了不同的计量单位。功率通量密度是电波入射到单位面积上的辐射功率，简称功
率密度，通常以S表示。平均功率密度是指电波入射到单位面积上的平均辐射功率。根据GB 12638—90，一般频率为30 MHz～300MHz超短波波段的电磁波测量单位不使用平均功率密度，而以平均电场强度表示。常用计量单位为伏／米(V／m)，按自由空间中的平面电磁波计算。电场强度与平均功率密度换算公式如下：

    将监测到的所有数据(包括两种极化方式的测量数据)进行排序，排序最靠前的为最大值，排序最靠后的为最小值，排序中间为中值。将所有测量次数的测量数据进行求和后，除以测量次数得到均值。测量结果以图形表示，水平轴为频率范围，垂直轴是以dB(Wm-2Hz-1)为单位的功率通量密度值。不同值的功率通量密度表示在同一图形 中，用不同颜色的曲线区分。处理后的功率通量密度图如图2、图3所示(也可表示为场强值曲线)。

功率通量密度图中出现的跳跃点是由于天线、前置放大器和接收机等设备频率特性不连续，以及不同的频率范围采用不同的带宽和测量时间等因素造成的。
2．2占用度
占用度是指在每个频段内所有信道测量的功率电平高于频段内中值功率xdB时信道数的百分比。占用度条形图所描述的是估算值(见图4)。
    把每一测试任务段内的所有测试次数(两种极化方式)的所有数据进行求和，除以测量次数和测量频点数得到均值，用此值绘出占用度门限曲线图，将此值加上x dB(通常为6 dB)作为占用度的门限。当某一频率的电平超过此门限值时，将占用度计数器加1，直至统计完所有的测量次数和测量频点，再除以次数和频点数得到占用度。将该值取对数得到占用度条形图。水平轴表示频率、垂直轴为占用度。