监测天线

监测天线（精选4篇）

监测天线 篇1

摘要：对短波发射天线系统进行必要的监测工作对于短波发射系统运行具有重要影响, 因而对其监测方法进行研究, 对于短波发射系统的发展具有重要参考作用。因此主要对短波发射系统的监测方法进行了分析, 并具体探讨了中常测试和环路校准方法, 以期能够为短波发射系统的监测提供参考。

关键词：短波发射,内监测,监测方法

天线是电台发射当中的重要设备, 尤其是架设在外面容易受到各类因素的影响, 尤其是对于短波发射天线而言, 由于其种类较多, 且建设成本高, 因而在日常运行过程中更应该加强对短波发射天线的监测, 以便及时发现天线系统中的问题, 保证电台的正常运行。

1 短波发射天线监测概述

天线系统监测是天线系统中的重要保护措施, 对天线系统进行监测, 能够及时了解发射天线状态, 并根据天线系统状态对其进行调整, 以保证电台的正常运行。对天线系统进行监测常用的方法有两种, 分别是外监测方法和内监测方法。对于传统天线系统, 采用外监测方法进行监测, 其容易受到外界电磁波的干扰, 影响监测设备的测试精度, 为了减少外界电磁波的影响, 监测员可以将天线系统放入暗室内进行精确测试, 但这一方法在短波发射天线上并不适用, 由于短波发射天线系统的占地体积一般比较大, 无法将其放入暗室内进行测试, 因而监测人员必须研究一种更为有效的监测方法对短波发射天线进行检测。

对短波发射天线进行监测主要是对其雷达进行检测, 雷达主要由发射馈电网络、雷达信号源、发射机、接收网络、辐射单元以及接收机等构成, 现代短波发射雷达还需要配备微波射频器件, 而从功能上看, 这些设备主要可以分为雷达的两个部分, 一个是发射通道, 另一个是接收通道。而对雷达进行监测的目的就是保证雷达发射通道以及接收通道的通畅, 监测的内容主要是对这两个通道的故障、相位误差和幅度误差进行测试, 并通过监测系统及时将监测数据反馈给波控系统, 由控制系统实施通道补偿, 以保证发射通道和接收通道之间的一致性。

2 短波发射天线的监测方法

对短波发射天线进行监测, 主要是对短波天线系统的阵列通道福相进行校正, 这里的监测方法同时也是校准方法, 常见的监测方法主要有以下两种:

2.1 环路校准方法

环路校准是在实施短波发射天线福相校准前对网络电缆进行校准, 以提高短波发射天线的校准精度, 使短波测试设备福相精度满足发射要求的同时, 射频通道和网络电缆的福相精度也符合相应的发射要求, 因而如何保证短波发射系统中的发射设备福相一致性就成为保证天线系统校准精度的关键。环路校准方法适用于大型的相控阵雷达监测, 由于大型雷达监测中, 其射频通道影响单位较广, 电缆长达较长, 使得电缆福相指标在长度增加后随着射频通道发生较大变化, 进而影响整个雷达的校准精度, 因而普通的监测手段并不能对这些长电缆进行福相测试, 需要借助环路校准方法。这种方法可以在不改变电缆在雷达中的铺设状态前提下对付项指标进行测试, 从而减小了工作量, 且不会影响发射雷达的正常运作。环路校准方法是借助于电缆树形网络和互联电缆进行校准工作。一般来说, 从发射中心机房到雷达发射机房之间电缆会形成一个树形网络, 在进行校准前可以对其进行处理, 将其树形网络变为等长的星形网络, 这样在对网络中的设备进行福相校准时就可以使用同一种电缆环路进行监测, 并将测试的幅度信号和相位信号传送会发射机房当中。另外, 雷达中的长电缆一般都集中连接在短波发射系统中的监校设备上, 而另一端则连载在不同位置的测试端口上, 这时在利用环路校准方法进行监测时, 就可以在每个测试端口之间连接环路电缆, 这样短波雷达中长电缆的一端就被这些环路电缆串联起来, 从而完成对电缆福相的测试校准工作。

2.2 中场测试方法

在完成对短波发射天线中电缆的校准工作后, 监测人员还需要利用其他监测方法对短波发射系统中的其他不确定福相进行测试校准, 以保证整个短波发射天线的精确校准。常用的监测方法有中场测试方法、互耦法等, 有时也可以将几种方法综合起来运用, 本文主要对中场测试法进行分析。在短波发射天线中, 天线可以分为一维和二维两种, 其中一维相控阵中, 每一行馈和每一列馈都会有一个T/R组件, 而在二维相控阵中, 则是在阵面的每个单元上都连接有一个T/R组件, 整个天线系统的相位分布和幅度都是通过这一组件中的移相器和衰减器来控制的, 当天线中的一个有源单元处于发射或者接收的状态时, 阵面上的其他单元通道就会处于关闭的状态, 这就为短波发射天线的幅度和相位校准提供了便利, 中场测试方法就是利用了短波发射天线的这一特点来进行校准的。在利用中场测试方法进行校准时, 监测人员可以讲一个参考天线设置在待测天线阵列的前方的特定位置上对天线阵列进行测量, 以便获得相应的幅度和相位指标, 并根据测量得到的福相指标进行校准, 这种方法较为适合于对排列较为均匀的天线系统进行监测, 在具体监测方法上可以分为两点法和三点法, 分别对应短波相控阵中的一维相扫及二维相扫。在理论上, 采用中场测试法进行监测, 需要参考天线对待测天线的阵列进行逼真模拟, 以便完成高精度的福相指标测量, 但在实际监测过程中, 对接收天线进行精确定位以实现对待测天线的逼真模拟照射是十分困难的, 并且需要借助机载辐射器设备以及传播路径数据, 而且在实施中场测试时, 为了保证对天线阵列福相指标的精确测量, 需要将参考天线与阵列之间拉开相当远的距离, 但这样就无法满足对波束驻留的实时校准要求, 而且距离过远也会使监测设备受到外部干扰。而如果参考天线与待测天线之间的距离过近, 则会出现照射场失真等问题, 影响天线监测的精度, 因而在实际监测过程中, 监测人员可以将中场测试与互耦测试、数据处理分析手段等结合起来应用, 以保证天线监测精度。

结束语

天线系统是电台系统中的重要组成部分, 对天线系统进行有效监测, 对于维持电台稳定运行, 延长天线系统使用寿命具有重要作用。本文对天线系统监测中的外监测和内监测方法均进行了介绍, 监测人员在选择监测方法时应该根据自己电台天线系统情况, 可以将环路校准和中场测试两种方法结合起来应用, 以减少外界对监测的影响, 提高天线系统监测效率。

参考文献

[1]高诚德, 王春光.短波发射天线系统维护方法探讨[J].中国科技信息, 2010 (4) .

[2]张军虎, 郑仕兵.大功率短波发射天线的偏向发射原理分析[J].广播电视信息, 2012 (6) .

[3]许国清, 刘迎利.浅析影响短波发射机功率模块输出电压的两个因素[J].黑龙江科技信息, 2013 (24) .

[4]孔德意, 周涛, 莫磊.用无线通信模块实现大功率短波发射机房环境监测[J].价值工程, 2013 (16) .

[5]郭四平.DF-100A短波发射机“反射功率切断”故障分析与处理[J].视听界 (广播电视技术) , 2012 (3) .

监测天线 篇2

关键词：超高塔,输电线,微变形,扩频,智能天线,信标

0 引言

在我国“北电南送”、“西电东送”的格局下,高电压、大容量输电线建设成为社会发展的必然。输电线系统中的超高输电塔的安全性和可靠性也受到关注。超高输电塔是一种柔性的高耸结构,由于风致振动、负载牵引,超高输电塔在使用中会发生变形,这种变形情况在灾害环境下显得尤为突出[1]。超出正常范围的变形将危及塔构件的健康,甚至倒塌,引起电力、通信中断,从而造成巨大的经济损失。变形测量,特别是变形曲线的动态测量是评估输电塔结构健康运行的重要依据,也是对其自身危险状况报警的主要监测手段。

在风速模型下的塔构件的振动研究为输电塔的设计提供了依据[2]。但由于地域差异和风力模型的非完全真实性,输电线路风荷载调整系数(风振系数)的大小与结构本身与自然条件有关[3],其变形估计值的大小,相对于实际变形测量的结果并不可靠。基于摄影的视觉测量技术[4]或光学测量技术[5],在能见度好的时候可测出变形曲线,但在雾、雨、雪,特别是灾害天气下,这种测量方案实用性严重下降。这种技术也并不适合长期实时观察,而且大量的图像存储、传输不便。目前用于桥梁监测的传统GPS及改进的双频差分GPS的测量技术精度也并不理想[6,7]。文献[8-9]提出了针对大坝边坡位移测量的一种微位移测量技术,其测量精度可达0.02λ(λ为载波波长),但大跨越、特高压超高输电塔变形曲线测量需测量输电塔上许多点的微位移,而密集分布的多无源角反射器的反射电磁波信号很难分离,故该技术也不适用于超高输电塔的变形曲线测量。

本文针对现有大尺度物体微变形测量技术的局限性,在现有微位移测量技术工作基础上,结合先进的智能天线信号处理技术、扩频技术,提出了一种可在全天候、特别是在灾害天气条件下对超高输电塔的变形进行准确、实时测量的方案。

1 系统设计

超高输电塔的微变形基本测量系统框图见图1。

首先,在超高输电塔上安装P个无线电信标机,在塔底部选择一合适的位置安装参考信标(设参考信标为图中信标1,且认为信标1所安装位置的形变可以忽略)。P个信标的信号采用同一载波发射,但每个信标分别用不同的彼此正交的伪随机码(PN码)调制,不同的PN码就作为不同信标身份辨识码;其次,用于接收的天线阵列收到P个信标机的信号后进行载波分离、解扩。一方面,利用智能天线技术中的波达方向估计算法将解扩后的数据用于进行各个信标的俯仰方位信息(以天线阵为参考)估计;另一方面,解扩后的数据利用微波比相[7,8]技术测得其他信标与参考信标之间的距离关系。在参考信标1距监测天线阵距离已知时,就可得到各信标距监测点的距离;最后,结合已经测量得到的各信标的方位和距离信息,以监测天线阵列为坐标原点,就可实时得到各信标的空间位置[xtytzt]T。通过与信标在超高塔的静态位置[x0y0z0]T比较,从而得到超高塔的实时形变信息Δd,表示为

2 信标的方位信息估计

为了实现对超高输电塔变形的精确测量,各信标的方位信息的精确估计和信标距监测点的距离精确测量是关键。

一方面,利用现有工作基础的微波比相技术可以实现0.02λ精度的距离测量。以载波频率采用ISM频段的f=5.8 GHz为例,其估计精度可为1 mm,较传统GPS及改进的双频差分GPS的测量技术精度有显著提高。相对于超高输电塔在风、负载牵引等因素下几厘米、几十厘米的形变、摆动,微波比相技术测距是精确的。

另一方面,超高输电塔的变形是一个动态的过程,安装在超高输电塔不同位置上的信标的方位角也是动态变化的,因此实时准确地对各信标的方位角进行估计也是超高塔变形测量的关键。空间目标的方位信息估计技术,也称为波达方向DOA(Direction of Arrival)估计技术,广泛应用于雷达、声呐、地质信息处理等领域,是相关领域研究的热点[10]。其中最有代表性的超分辨率波达方向估计算法-多重信号分类MUSIC(Multiple Signal Classification)算法自提出以来,得到了广泛而深入的研究[11,12,13]。本节将结合超高输电塔变形测量中对多信标方位信息估计的应用,给出了基于面阵的扩频MUSIC算法的信标方位信息估计方法。

2.1信号模型

假设在测控站引入M×N元均匀平面天线阵列,相邻天线阵元的间距为载波半波长,天线阵列如图2所示。设信息比特周期为T,扩频码的码片周期为TC,则扩频增益G=T/TC。考虑到本系统中信号带宽相对于载波频率而言很小,信号属于窄带模型。平面阵第(m,n)个阵元接收到的信号矢量可以表示为[14,15]

其中,ap、bp(t)、cp(t)、φp分别为第p信标信号的幅度、信息流、扩频码以及初始相位信息;N(t)为加性高斯白噪声。

式(2)可以简化为

天线阵元(m,n)接收到的信号经过信标j的对应PN码的匹配滤波器解扩之后的信号可表示为[16]

其中,G是扩频处理增益。

从式(4)可以看出,其他信标信号及噪声的强度弱化为原来的1/G。因此在解扩之后只剩期望信标的方位信息。

不失一般性,假设M、N为奇数,平面阵的阵列矢量定义为

定义:

Vx、Vy中心共轭对称,满足ΠMVx=Vx*,ΠNVy=Vy*,

把M×N维平面阵导向矢量写成MN×1维的列导向矢量形式,表示为vec(ψ)=vec(V(μ,v))。vec(ψ)也是中心共轭对称的。同理,也可把天线阵列的第k个M×N样本数据矩阵Yk写为MN×1矢量vec(Y(k)),可以简单表示为

因此,样本数据的空间谱矩阵为

通过在二维空间谱进行搜索,寻找P个峰值,就可准确得到P个信标对应的方位信息。

3 仿真分析

以200 m超高输电塔为例,分别在距塔底高度(H)为200、180、160、140、120、100、60、20 m处安装8个信标,各信标辐射相同功率,信号采用BPSK调制方式。在距离超高塔底L=100 m处选一位置放置16×16阵元均匀方阵作为接收阵列,并使超高塔在方位角=45°方向,以接收天线为坐标参考原点,则各信标的空间位置信息如表1所示。天线各相邻阵元的间距为载波半波长,PN码周期为215-1,扩频处理增益G=128,快拍数为200,进行50次独立蒙特卡罗实验。以其均值作为估计值,表1列出了文中提出的基于平面阵的二维扩频MUSIC算法在SNR=10 d B时对各个信标方位角的估计值。

注:表中,赞、θ赞分别为方位角、俯仰角θ的估计值。

从表1中可以看出,文中提出二维扩频MUSIC算法可以对所安装的8个信标精确地进行方位估计。图3是算法进行50次估计实验的估计结果分布图,图中数字1~8指信标号。从图3中的方位角估计细节及表1中估计均值再一次可以看出,算法可以较精确地对信标的空间角进行估计。

上式中,abs指绝对值。从上述计算结果可以看出,在满足一定的信噪比及载波频率的条件下,系统的误差范围可控制在毫米级。若进一步采取改善信号质量、增加阵元数目、使用更高频的载波等措施,都可提高估计精度。

算法对各信标的空间角估计的均方误差δ可以表示为。以信标3为例,改变入射信号的信噪比,其他条件及试验方法类似,对算法的估计性能与入射信号的信噪比的关系进行仿真分析。

图4给出了文中提出的波达方向估计算法在不同信噪比条件下得到的俯仰角、方位角估计的标准方差性能曲线。从图中可以看出,在信噪比大于10 d B时,算法估计方差小于0.001°,因此,所提出的算法可以较精确地对俯仰、方位角进行估计。

图5是所提出的二维扩频MUSIC算法与传统MUSIC算法估计均方误差性能比较曲线(图中均方误差取对数值)。从图中可见,所提出的结合扩频技术的MUSIC波达方向估计算法较传统MUSIC算法性能有显著的提高。

综上,超高输电塔在使用过程中发生的变形,可通过在超高输电塔不同位置安装多个信标,发射一定能量的信号,天线阵列在接收信号满足一定SNR条件下可精确测量各个信标的距离dp和方位信息(θp,p),从而得到各信标在卡氏坐标系的空间信息。通过与各信标的静态位置比较,经过简单计算,利用式(1)就可得到超高输电塔变形的实时信息。

4 结论

监测天线 篇3

GPS系统是美国于1994年全面建成的卫星导航定位系统。GPS系统具有测量精度高、操作简便、仪器体积小、便于携带、全天候操作、观测点之间无须通视等优点。我国测绘行业最初主要将GPS系统用于高精度大地测量和控制测量, 建立各种类型和等级的测量控制网, 经过多年的研究和应用, 现在GPS技术已经在其他测量领域如工程测量、变形观测、航空摄影测量、海洋测量和地理信息系统中地理数据的采集等方面得到了充分的应用。

一机多天线GPS变形监测技术是利用GPS一机多天线控制器, 使一台GPS接收机能够同时连接多台天线。这样在每个监测点上只需安装天线, 不再安装接收机, 10个乃至20多个监测点共用1台接收机, 整个监测系统的成本将大幅度下降, 工作效率却得到了大幅提升。

2基本原理与定义

GPS一机多天线监测系统是采用一台GPS接收机与若干个天线构成GPS监测系统的方式进行实时监测。系统主要由以下部分组成:GPS多天线控制器、天线阵列组、基站、数据处理、控制中心、传输系统 (含信号放大器) 、供电系统等。工作过程:GPS信号经天线阵列经低噪声信号放大器进入多天线控制器, 通过多天线控制器实现多路信号的无干扰接收。数据可通过不同的通讯方式传输到数据处理控制中心进行处理解算, 根据处理解算的数据监测实体建模分析、数据库管理并形成监测报告。

3主要技术内容及特点

3.1 GPS多天线控制器由硬件控制器和软件控制器控两部分组成, 是实现一机多天线监测系统的基础。GPS多天线控制器是以嵌入式工业控制计算机作为核心, 并配有LCD液晶显示器同时将双频GPSOEM板、控制电路板集成在一起而组成的功能单元。它将无线电通信中的微波开关技术、计算机实时控制技术等有机结合, 从而实现了1个GPS接收机就可以互不干扰地接收许多个GPS天线传输来的信号。

3.2 GPS一机多天线监测系统存在的主要问题就是GPS信号在传输过程中衰减过大。这是由于监测系统控制的区域一般比较大, 地形比较复杂, 测点之间的距离遥远, 而远距离传输会造成GPS信号不断衰减, 距离越远衰减越大。为了解决这个问题一方面要提高传输介质的性能 (如采用低损耗电缆或光线传输) , 从而减少因传输介质本身因素造成的衰减, 另一方面也可采用相关设备进行适当的信号增强, 以弥补在传输过程中的能量衰减, 从而保证GPS信号的有效传输。

3.3技术指标与技术措施

3.3.1 GPS一机多天线控制器不但能使一台GPS接收机能接收并处理多个GPS天线传来的互不干扰的信号, 而且确保多天线控制器中微波开关各通道的高隔离度和最大限度地减少GPS信号衰减。

3.3.2信号经过滤波技术和定位算法, 可实现平面观测中误差2mm~3mm, 高程小于5mm的定位精度。

3.3.3基站的位置选择要遵守GPS参考站网技术规范, 同时也要考虑服务的对象的具体需求。各监测点的选择也必须遵守GPS测量规范的相关要求, 同时也要考虑监测的任务、监测区域的位置、环境, 而且每一个监测区域必须做GPS信号测试。

3.3.4由于自动化变形监测系统一般都是长期自动连续工作, 所以要求所采用的GPS接收机和其他电子设备具有较高的稳定性能, 能够长时间、稳定、可靠的工作, 使监测系统更加安全高效进行实时监测, 并提供可靠的监测数据。

3.3.5数据通信和供电系统可采用无线传输及太阳能供电的方式, 无线传输要能够远程控制、双向通信、不依靠第三方传输媒介, 供电方式要能够保证连续供电一个以上的阴雨天, 而且蓄电池要能够在低温的情况下连续工作。

3.3.6对各监测点的响应时间, 系统可根据需要进行设置。

3.3.7良好的GPS信号解算软件和监测数据管理系统。系统完全是自动运行, 如数据自动传输、数据自动处理及自动网平差, 数据自动分析、自动报警及自动生成报表等。

3.3.8系统能够预防直接雷与感应雷的袭击, 不受天气环境的影响, 避雷方式采用多重防护。

3.3.9满足《全球定位系统GPS测量规范》GB/T18314—2009;《混凝土大坝安全监测技术规程》DL5178中的有关技术要求。

3.4适用范围与应用前景

GPS一机多天线实时监测系统既能够满足边坡、危险区域实现实时全天候监测的需要, 又能满足监测精度要求, 同时与一机一天线系统等比较大大降低了成本。在水电站工程、桥梁、大坝以及其他建构筑物安全监测中可得到广泛的应用。

3.4.1根据上述特点一机多天线GPS随着GPS技术的发展, 监测精度不断提高, 监测成本逐渐降低, 不仅在水电站的边坡工程上, 特别是在大坝表面的变形监测实现自动化方面, 会得到进一步的完善。

3.4.2应用于露天煤矿监测系统中的监测专用接收机, 通过高频无线传输终端的方式实现传输GPS原始数据到控制中心, 控制中心准实时 (解算周期为3h一次) 解算出各监测点三维坐标, 数据分析软件结合GPS监测数据进行实时分析, 并有效、及时做到警报。

3.4.3在尾矿库及渣场的堆积坝和边坡的位移监测中, 采用GPS监测专用接收机及一机多天线技术, 可以实现实时监测而自动解算功能能24h不间断准实时解算出各监测点三维坐标。同时系统自动分析出坝体及边坡的变化规律, 从而做到了及时预警, 消除事故隐患。

3.4.4应用于大桥GPS自动化监测系统中, 系统可由基站和监测站组成。基站设在附近稳定的基岩上, 监测点则布置在大桥的各关键位置。数据传输采用先进的光纤数据传输方式。控制中心配备服务器, 用于设备控制和实时对数据进行分析和图形处理。

摘要：GPS一机多天线技术可以实现高度自动化测量, 即降低了监测系统的成本, 又能够快速得到高效、可靠的点位监测数据。本文对GPS一机多天线技术的特点和在工程测量中的应用进行了分析。

关键词：GPS,变形监测,应用

参考文献

[1]DL/T5178-2003, 混凝土大坝安全监测技术规程[S].

监测天线 篇4

无线电电磁环境的优劣直接影响无线电设备的工作质量, 也会影响无线电监测站接收系统的灵敏度[1,2], 进而影响监测数据的准确性。为保证无线电监测站的监测效果, 定期对监测场地周围的电磁环境进行全面、系统的监测显得十分必要。

福建监测站测向天线场建设于福建省某地, 安装了德国某公司的测向天线阵ADD011和短波测向系统DDF01E。但近年来随着区域经济发展, 测向天线场周边陆续建成或拟建高速公路、铁路等工程项目, 与天线场的距离均不满足国标要求[3,4]。国标GB13614-1992规定各种无线电干扰源和障碍物与短波无线电测向台站之间的保护间距如表1所示。

2 测试方法

2.1 测试方案

传统的电磁环境采集多使用频谱仪作为监测设备, 但因频谱仪存在扫描速度偏慢、频率分辨率较低、互调干扰较大及只有单一峰值检波方式等问题[5], 目前电磁环境采集多采用接收机进行, 并通过远程控制软件自动存储监测数据, 大大提升了自动化程度。其中, R&S EM510全数字式HF接收机, 覆盖9k H z-32 M H z频段, 且不包含混频器和本振, 由天线接收的信号经过高/低通滤波器的预选后直接进入A/D转换器, 具有出色的RF特性、宽动态范围、极高的扫描速度及强大的数字信号处理能力, 非常符合本测试的要求。

2.2 测试系统

本文搭建的电磁环境采集的设备如表2所示, 系统框图如图1所示。信号由电源模块IN600驱动的测试天线R&S HE010 (如图1) 接收并进入EM510接收机进行处理, 最后由笔记本的远控软件采集存储接收机处理后的数据 (如中心频率、电平等) 。

2.3 测试步骤

为保证测试的精度要求, 测量参数的正确设置、测试数据的采集和处理都很重要。根据相关国标及ITU建议书, 对测量参数设置如表3所示。

本文进行的测试主要分六个步骤: (1) 在待测场地选择在天线仰角3°范围内无遮挡的区域为测试点; (2) 在测试点按照测试系统框图连接好测试设备并加电, 设备和控制软件自检正常; (3) 根据对接收机工作参数进行设置; (4) 在测试频段中选择无明显信号特征的频段, 以1MHz的频段间隔读取背景噪声数值; (5) 进行24小时不间断测试, 分别记录不同时段的测试结果; (6) 根据背景噪声计算公式进行计算。

式中, E为电磁环境噪声场强;U为接收机测得的环境电平值;K为天线系数, 这里取HE010天线的天线系数16.7d Buv/m (见图2) 。

3 实验结果

通过24小时连续监测, 我们初步掌握了福建监测站将口测向天线场背景噪声情况。从监测结果上看, 福建监测站测向天线场不同频段的背景噪声差别较大, 其中低频段背景噪声较高, 高频段背景噪声较低。由于不同频段的业务类型不同, 导致背景噪声的场强在不同频段有所差异, 例如广播业务背景噪声相对有规律, 而水上业务频段的电磁环境统计规律性不明显。此外, 通过监测发现, 福建监测站测向天线场在短波频段经常出现各种无线电干扰。

3.1 电磁环境监测结果

福建监测站将口测向天线场背景噪声强度 (d Buv/m) 在固定时段随频率 (MHz) 的变化情况 (如图3上所示) , 随着频率增高, 背景噪声整体上呈下降趋势。此外, 短波低频段的背景噪声电平整体偏高, 势必导致监测工作中监测到的小信号信噪比降低, 给监测工作带来困难, 这与福建监测站2014年对6MHz-7MHz频段的监测情况相符。

考虑到短波监测站的测向天线场选址时应选择电磁环境良好、短波频段背景噪声较低的偏远地区进行建设, 因此, 其他监测站的测试结果也具有参考价值。我们进一步比对了2011年深圳监测站相同时段相同频段的背景噪声监测数据 (如图3下所示, 福建监测站该时刻短波频段的背景噪声 (35d Buv/m) 高于深圳监测站金水湾站区的背景噪声监测结果 (29.9d Buv/m) 。通过从福建监测站监测/测向定位数据库调取2009年与2014年福建监测站利用DDF01E测向设备对国家授时中心10MHz信号的监测情况对比 (如图4所示) , 2 014年该信号附近背景噪声 (-10 d Buv/m) 相较于2009年 (-20d Buv/m) 高出10d B。

本文还对各个频段背景噪声的24小时变化情况进行统计, 以福建监测站2014年重点监测的1516MHz频段的背景噪声变化为例 (如图5上所示) , 该频段背景噪声随时间变化不显著, 这也与深圳监测站测试的情况相符。进一步参考ITU无线电规则可知, 15MHz-16MHz频段主要用于广播业务使用, 该段其他业务用户为了确保自身设备使用效果也有意识地使用其他可用频段, 避开大功率的广播业务频段, 从而导致了相同时间段内福建监测站与深圳监测站背景噪声测量结果接近。

3.2 干扰情况

通过监测发现, 福建监测站测向天线场背景噪声经常出现各种的干扰以短时突发干扰 (如图6所示) 和等间隔脉冲干扰 (如图7所示) 居多。

经过持续监测和统计分析, 天线场短波频段的干扰情况统计表 (如表4所示) , 其中干扰1表示短时突发干扰, 干扰2表示等间隔脉冲干扰的情况。由此可知, 福建监测站测向天线场短波频段的电磁环境恶化显著。

对于地面测向机而言, 二次辐射体对测向准确度的影响是不容忽视的。桅杆、树木、导线、烟囱、各种金属物体、房屋及其他具有一定导电性的建筑物, 都可能成为二次辐射体。它们在被测辐射源电磁场作用下, 在其上产生感应电动势, 从而产生高频电流。这个高频电流就形成了二次辐射电磁场, 它与主电磁场同时作用的结果, 使得到达测向天线处的电磁场波前发生变化, 因而产生测向误差[1]。福建监测站测向天线场周边高速公路、铁路过往车辆等导电体, 造成的电磁辐射往往会引起短时突发干扰, 而国标规定的电气化铁路接触网电压达到27.5 k V, 属于高压电, 则是造成等间隔脉冲干扰的主要原因。参考相关国标在福建监测站测向天线场周围未发现其他干扰源, 由以上测试结果可推断路桥工程对福建监测站测向天线场的影响很大。考虑到福建监测站测向天线场周边大量路桥工程项目与天线场的距离不满足国标要求, 而电气化铁路形成的电磁干扰与机车受电弓的性能、接触网的质量、机车走行速度、牵引电流以及天气好坏等多种因素有关, 因此, 路桥工程项目对测向天线场电磁干扰的定量计算仍有待进一步确定。

4 结束语

短波电磁环境状况良好是确保各短波监测站稳定开展各项监测工作的前提。本文首先介绍了福建监测站测向天线场受干扰现状, 然后利用设计的实验链路对福建监测站短波测向天线场进行了24小时持续监测, 得到天线场周边电磁环境测试数据, 并根据监测结果定性分析了干扰类型及规律。由监测结果可见, 福建监测站测向天线场的电磁环境出现了一定程度的恶化, 与天线场周边路桥工程的建设有较大关系。

摘要：无线电电磁环境的优劣会影响无线电监测站接收系统的灵敏度, 因此, 定期对监测场地周围的电磁环境进行全面、系统的监测显得十分必要。本文针对这个问题搭建了实验链路, 设计了实验步骤完成了监测场地电磁环境采集测试。测试结果显示, 福建监测站测向天线场受周边不符合国标规定的路桥工程影响, 出现短时干扰和等间隔脉冲干扰, 电磁环境出现恶化。

关键词：电磁环境,EM510短波接收机,测向天线场,电磁干扰

参考文献

[1]周鸿顺等.频谱监测手册[M].北京:人民邮电出版社, 2006

[2]鲁道夫·格拉鲍主编.平良子译.无线电测向技术[M].成都:西南电子电信技术研究所, 1993

[3]GB13614-2012短波无线电测向台 (站) 电磁环境要求[S]

[4]GB13617-1992短波无线电收信台 (站) 电磁环境要求[S]