无线电测向系统设备性能测试
毕浩云;秦夏臻;马欣
【摘要】阐述无线电测向系统的测向灵敏度、测向准确度、测向扫描速度和最小
测向时间等关键性能指标的测试方法。

在测试中使用了天线模拟器来替代真实天线。

介绍天线模拟器的设计方法。

【期刊名称】《上海计量测试》
【年(卷),期】2013(000)002
【总页数】3页(P13-14,21)
【关键词】无线电测向;天线模拟器
【作者】毕浩云;秦夏臻;马欣
【作者单位】广州市无线电监测计算站;上海市计量测试技术研究院上海市电磁兼
容检测重点实验室;上海市计量测试技术研究院上海市电磁兼容检测重点实验室【正文语种】中文
0 引言
无线电测向主要用于测量无线发射源的方向，在无线电监测部门用于查找干扰源和定位非法电台。

无线电测向系统由测向天线和测向系统设备（接收机、测向处理器和控制单元）组成。

为了解无线电测向系统的性能是否达到设计的要求，需要就测向系统的测向准确度、测向灵敏度、最小测向时间和测向速度对该系统进行测试。

测试分为设备测
试和场地测试。

场地测试要求在没有传播和环境干扰的标准测试场地架设测向天线进行。

本文以五单元双通道相关干涉测向系统为例，研究除天线以外的测向系统设备的性能测试。

1 测向天线模拟器
测试采用天线模拟器来代替测向天线。

测向天线模拟器将信号发生器产生的信号经输出相位一致的多路功分器，通过特定长度的馈线调整相位后送到天线开关单元，从而模拟了某一入射信号在测向天线的5个振子中产生的相位差。

其结构如图1所示。

3组馈线对应了3层测向天线。

图2是某层测向天线模拟器的示意图。

该测向天线模拟器模拟了72°入射角，即正对着2号天线振子入射。

图1 测向天线模拟器
图2 模拟72°入射角
其中L1至L5为天线振子对应的5条馈线长度，该层测向天线的直径为D。

假设信号入射角为72°，即正对2号天线振子入射，从上图的三角几何关系不难得出：
设定L2 = 50 cm 代入式（1）、（2）可得出各馈线组的馈线长度，见表1。

天线模拟器必须用网络分析仪作校准才能使用。

使用天线模拟器时测向处理器中应装入根据模拟天线尺寸计算生成的相位作为原始相位样本。

表1 72°天线模拟器的馈线长度单位：cm第三层天线D=25 cm 58.6 L2 50 50 50 L3 153.6 105.3 58.6 L4 321.3 194. 7 72,6 L5 321.3 194.7 72.6
2 自动测试系统
测试系统的结构如图3，由测试计算机通过GPIB接口控制信号发生器，产生相应频率和幅度的射频信号在天线模拟器上模拟与1号天线振子72°夹角的入射信号，测向处理器的测向结果通过TCP/IP网络接口传回测试计算机。

从而实现了对测向
系统的自动测试。

图3 自动测试系统
3 测试指标和方法
3.1 测向灵敏度
测向灵敏度是指保证测向示向度读数偏差容限所需信号的最小电场强度。

由于采用了天线模拟器，可根据实际天线的天线因子计算出实际天线在各频率上相应的最大输入电平Pe，即灵敏度要求。

测试方法：先测得足够强输入电平下的示向度θv，再测出在输入电平Pe下的示
向度θm，并连续记录10次有效测向（误差不大于指标要求且测向有效），计算标准误差δ
测试时由信号发生器产生无调制连续波射频信号，测向机的信号捕获时间需设至最长，接收机工作在高灵敏模式，并开启天线开关单元中的射频放大器以达最大系统增益。

3.2 测向准确度
测向系统的准确度是指测向机所测得的示向度与真实方向角之间的误差。

测试方法：由天线模拟器产生测向系统工作频段内，合适步长的射频信号，并确保测向机的输入电平信噪比大于20 dB。

天线模拟器模拟的信号入射角（如72°），测向系统实际测得的示向度θmes，经对M个不同频率的信号分别测试N次后，根据测试数据通过以下公式计算测向误差。

同时要求对测向有效率（误差不大于指标要求且测向有效）进行统计。

若设计要求达到ITU R SM.1269建议的测向准确度A类，95%置信区间内测向误差需小于1°。

3.3 测向扫描速度
测向扫描速度是指在FFT带宽内用最大分辨力带宽完成一次测向的速度。

测试方法：由信号发生器产生某一频率足够强的无调制信号，测向系统设定为频率扫描测向模式，扫描带宽为扫描终止频率和起始频率之差，扫描分辨力带宽设至最大，捕获时间设成最短。

连续测向一段时间后，记录在测向纪录中两次连续测得同一频率的测向时间。

由下式计算扫描速度：
3.4 最小测向时间
最小测向时间反映了测向系统对猝发信号的测向能力。

测试方法：由射频信号源产生以指标要求的最小测向时间为脉宽，以最小测向时间的100倍为周期,足够强的脉冲调制信号。

测向系统的分辨力带宽设为最大，捕获
时间设成最短。

观察测向准确度是否达到要求。

4 结语
利用测向天线模拟器替代测向天线，使无线电测向系统设备性能指标测试更加便捷，而且可以有效避免场地测试时环境因素的影响。

利用文中的天线模拟器和自动测试系统已成功对多套Thales的ESMERALDA测向系统设备进行测试。

而针对五单
元双通道相关干涉测向原理及方法也适用于九单元多通道相关干涉测向体系。

【相关文献】
[1]周鸿顺. VHF/UHF无线电测向设备主要技术指标和测试方法[J].中国无线电管理，1995(5)：18-20.
[2]ITU Radiocommunication Bureau.Handbook on Spectrum Monitoring[S]. Geneve, Edition，2002.。