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浅谈场强测量中的不确定度

12月10日 编辑 39baobao.com

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场强测量是无线电监测工作的重要组成部分,在无线电管理工作中起着重要作用。通过准确的场强测量可了解电磁环境的真实状况,为频率划分和分配提供有效的技术数据。

通过长期的测量和数据分析比较,能够及时发现和反映电磁环境的异常变化,改变原来只有通过用户申诉才能发现无线电干扰的被动局面,变被动监测为主动监测,适应保障安全生产的需要。

场强测量的四种模式

(1)使用便携式或移动设备进行测量,在一点或多点获取相关的瞬时数据或短时数据。如用便携式接收机利用比较场强大小的方式来查找干扰源。

(2)使用移动设备进行测量,获取移动无线电覆盖区域的统计参数。如运营商对GSM网络覆盖情况的测量。

(3)在固定点进行的短期测量,一般用于支持其他监测业务。如用固定站对信号进行测向时读出信号的场强值。

(4)长期测量,包括场强记录和曲线记录分析,用计算机分别存储和分析所测得的数据。如在固定监测站长期对某频点或频段的场强进行测量。

场强测量目的不同,对场强值准确度的要求也不同。在场强值接近标准值时,要判断场强值是否符合标准要求,就要求较高的准确度。一般可用测量不确定度表示测量结果的准确度,虽然测量不确定度与准确度之间的关系难以量化,但可以肯定的是,测量不确定度越小,准确度就越高。所以,在某些情况下,测量结果除了要给出场强值外,还要给出其测量的不确定度。

要详细了解测量不确定度,可参考JJF1059《测量不确定度评定与表示》,这里只简单介绍“误差”、“准确度”和“测量不确定度”的基本概念。每次测量都会得出一个测量值,这个测量值往往与被测量的真值不同,误差就等于测量值与真值之差。由于真值无法得到,所以误差也就无法算出,只能用测量不确定度表示测量值的可靠程度。在JJF1059中,测量不确定度被定义为“表征合理地赋予被测量之值的分散性,与测量结果相联系的参数”。

根据测量不确定度判定场强测量值 Vmeas是否符合标准要求的两种途径

(1)测量不确定度Ums尽可能小

对通信用户来说,如果Vmeas+Ums小于等于标准值,可判定信号符合标准要求。如用户测量某频点信号电平,看在该地点建接收站是否会受到干扰。

对管理部门来说,如果Vmeas-Ums大于标准值,可判定信号不符合标准。如管理部门测量某频点信号电平,看某发射机信号是否会干扰其它接收机。

(2)测量不确定度Ums小于等于建议的不确定度值URec

如果所有测量值均小于等于标准值,可判定信号符合标准;

如果任一测量值大于标准值,则判定信号不符合标准。

除非受接收机底部噪声、大气噪声或者外部干扰的限制,否则URec应满足以下要求:测量频率小于30 MHz时,URec=2 dB;测量频率大于30 MHz时,URec=3dB.要满足上述要求,场强测量系统必须按照一定的要求进行安装和使用,具体要求参考ITU建议ITU-R SM.378《监测站中的场强测量》附件1.

对通信用户来说,当Ums大于URec时:如果所有测量值加上(Ums-URec)均小于等于标准值,可判定信号符合标准;如果任一测量值加上(Ums-URec)大于标准值,则判定信号不符合标准。

对管理部门来说,当Ums大于URec时:如果所有测量值减去(Ums-URec)均小于等于标准值,可判定信号符合标准;如果任一测量值减去(Ums-URec)大于标准值,则判定信号不符合标准。

如何合理地评定场强测量的不确定度

场强测量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,还可加上低噪声放大器(LNA)。可见,场强测量与发射设备传导测量的不同之处是使用了经校准的天线,天线的特性是在评定场强测量的不确定度中特别需要注意的因素。

场强测量中影响不确定度的分量如下:

接收机读数。天线与接收机间的衰减。天线因子。接收机正弦波电压准确度。相对于信号占用带宽的接收机选择性。接收机底部噪声。天线接口与接收机之间的失配。天线因子的频率插值偏差。因天线离地面和其它相互耦合物的高度变化而引起的天线因子变化。天线方向性。天线交叉极化。天线平衡。障碍物引起的阴影效应(也叫慢速衰落)和反射

下面给出一个计算场强测量不确定度的例子,该例子适合于在固定站或移动站测量30 MHz~3000 MHz之间频率的场强值。

场强值E=Vr+Lc+AF+δVsw+δVsel+δVnf+δM+δAFf +δAFh+δAdir+δAcp+δAbal+δSR

具体到某个特定的监测站,输入量的不确定度可能与表中的不同。评定场强测量值的扩展不确定度Ums时,必须考虑其测量系统中的所有已知因素,包括设备特性、校准数据的质量和量值传递性、已知或最接近的分布函数、测量过程等。当合成标准不确定度中的主要输入量随频率而显著变化时,应该为不同的频段计算不确定度。

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