浅谈无线电监测系统中接收机的选择

浅谈无线电监测系统中接收机的选择北京中星世通电子科技有限公司谭涛

现代无线电监测系统是由天线、接收机、测向机、记录设备及软件和控制系统等基本单元组成。其中接收机是监测系统的核心。系统的性能主要是由接收机决定。选择专业、高性能的接收机，能有效保证监测系统的各项指标，实现各种功能。因此，在建设一个无线电监测系统时，如何选择接收机是至关重要的。

不同类型的接收机，它们的用途不同，其设计中重点、生产要求也就不同。通信接收机、测量接收机和干扰测量接收机，虽然从结构上都是三级超外差式，但其指标却有很大差别，价格也相差几倍至几十倍。

ITU对用于无线电监测的接收机性能有明确的要求。这些要求既有理论依据，也是对监测工作实践的科学总结。我们在选择接收机时，应认真遵循这些要求。否则，会出现意想不到的问题。例如，在90年代初，有厂家利用通信接收机（如R7000）设计生产监测测向系统。该系统在理想的标准场地进行测试时，都能达到指标要求。但在实际工作环境中，遇到密集的无线寻呼信号时，就无法正常工作。问题就出在这种接收机的动态范围不能适应无线电监测实际工作的要求。

当前，有人看到某些实验室仪器的几个高性能指标（如高的频率稳定度和高的功率测量精度），想利用这些仪器代替接收机，组成无

线电监测系统，这是有很大风险的。的确，在早期无线电监测系统组成方案中，有过以接收机为核心和以频谱仪为核心的两种模式。但经过实践应用的验证，现在都选择以接收机为核心设备组建监测系统了。我们应全面遵循ITU的要求，而不是偏重某些指标而忽视了应用环境。应该看到，测量接收机和频谱仪虽然在结构上有相似之处，但却有本质上的区别，他们各自都为适应特定的工作环境和克服各自遇到的难点，进行了长期的研究和攻关，都体现了各自领域的科技成果。

为了进一步说明这个问题，我们选择一种RF信号分析仪（NI PXI5660）和典型的监测接收机（RS EM050），从以下几方面进行比较。

一、 根据应用定位，它们是用途不同、使用环境不同、设计理念不同及制造要求也不相同的两种不同类型的产品。它们在各自的应用领域具有各自的优势

1. EM050是德国R/S公司专门针对无线电监测业务需求设计、生产的，专业级的无线电监测接收机，具有以下显著特征： （1）该产品是根据国际电联（ITU）对监测接收机的基本要求，应用软件无线电技术设计、开发的专业级数字式接收机；

（2）作为专业级接收机，在其设计理念上，充分考虑了复杂的电磁环境和要对大小悬殊（差别达100dB，即10万倍）的各类无线电信号进行搜索、测量和监听的实际应用要求，从整机总体设计上，兼顾了高灵敏度和高抗扰度特性，通过苛刻设计的频率合成器（频率转换时间1ms，10kHz处相位噪声≤120dBc/Hz等）实现快速搜索（扫

描）测量，并提供多种可选中频带宽，有效地解决了大信号压小信号等矛盾。这一设计思想，是无线电监测测向工作中实现频带扫描监测测量和频率表扫描监测测量实时性要求的重要保障

2. PXI5660是美国NI公司专门针对射频部件和商用电子设备实验室检验业务需求设计的中档（低于安捷伦公司E3238S/N6820E 和泰克公司的同类设备）测量仪器，在其所属应用领域，也具有鲜明的特征：

（1）结构上是由控制器、下变频器和数字化仪三大部分构成的结构紧凑的数字化仪器，该仪器提供了分析应用软件包，给完成各项测试提供了支持和方便；

（2）在设计理念上，主要考虑的是针对设定的已知信号在有线闭环条件下进行测试，因而把频率分析精度放到重要位置，其频率稳定度可达50×10-9，电平（功率）测量精度达到0.5dB，分析精度达0.015Hz，分析带宽达20MHz等。

综上所述，它们虽然都是由模拟变换和数字化处理两大部分组成，它们在某些功能和技术参数也有类似或相近之处，但从其应用定位、设计理念、适应环境和技术要求等方面看，作为专业级的设备，两者在实际应用中是不可以彼此替代的。如果说实际工作中有替代的案例，那也是有条件和应用范围等限制的个案，不具备普遍的指导意义，更不足以说明问题。

二、如用射频信号分析仪在无线电监测测向系统中替代专业级接收机应用，其固有的指标缺陷，将严重影响系统的性能和

品质，甚至在实际中无法使用。

1、射频信号分析仪的接收灵敏度与专业级接收机相比有很大差距，难以满足监测实际需要。

接收灵敏度由变频器噪声数字、内部杂散辐射和频率合成器相位噪声等确定。射频信号分析仪给出的噪声功率密度为-138dBm/Hz，换算成噪声数字为36dB。内部杂散辐射和频率合成器相位噪声指标也都远低于专业的监测接收机（详见下表比较）。

专业监测接收机 射频信号分析仪

噪声系数 12～15dB 36～40dB

杂散波

等效电平

－107dBm －87dBm

相位噪声 －120dBc/Hz －90dBc/Hz VHF/UHF宽带信号通常具有信噪比较低的特征（也就是说宽带的无线电信号通常会在本机噪声附近），在接收这样的信号时，就更需要接收机具有高的灵敏度。如果设备本身的噪声系数很高（NF=36dB），那么多数宽带信号就可能因被淹没在接收机本机噪声之下而无法截获，更谈不上进一步进行数据分析了。

2、射频信号分析仪的抗干扰能力明显差，替代接收机使用，难以满足城区复杂电磁环境的应用要求（详见下表比较）。

专业监测接收机射频信号分析仪

输入截点 IP

2

>43dBm

IP

3

>20dBm

IP

2

>50dBm

IP

3

>10dBm

射频预选器 跟踪/固定 无

可选模拟

中频带宽

0.12/0.8/3/10MHz 20MHz

在城区进行无线电监测遇到的干扰主要有两类：一是交互调干扰，二是大信号压制频率靠近的小信号。这就要求接收机除具有高输入截点外，还必须有射频预选器和能够提供多种可选的中频带宽。

3、射频信号分析仪扫描测量速度低（详见下表比较）。

专业监测接收机射频信号分析仪频率转换时间 1ms 10~30ms

快速扫描中 实时测量 700CH/s，同时测量出频

率、频偏、调制度、26dB

带宽、场强等

无

快速数字扫描 3000MHz/s 无

射频信号分析仪本机通常不具备频段扫描或频率表扫描功能，一般是通过外部计算机运行的“扫描”软件来实现。这样，扫描速度就受到了极大的限制，从而降低了对跳频通信信号的截获概率。

4、射频信号分析仪的软件解调实时性差（详见下表比较）。

专业监测接收机射频信号分析仪解调种类

AM、FM、CW、LSB、USB、

ISB、PuLse、IQ

AM、FM 解调实时性 固化。快 软件。慢

快速数字扫描 3000MHz/s 无