CN111953432B - 一种大功率空载短波电台发射宽带噪声测试装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种大功率空载短波电台发射宽带噪声测试装置和方法。所述测试装置包括音频信号发生器、数字式功率计、大功率吸收式滤波器、调谐带通滤波器、PXA信号分析仪和计算机。本发明方法利用现有的高精度测量仪器，结合特制的大功率吸收式滤波器，可测试大功率空载短波电台在100MHz以上频率的发射宽带噪声指标，用于全面衡量短波电台的电磁兼容性能，从而提高飞机上整个通信***的协同工作能力。
Description
技术领域
本发明属于短波通信设备领域，特别涉及了短波电台发射宽带噪声测试技术。
背景技术
大功率空载短波电台作为军用特种系列飞机的一种重要的中、远距离通信手段，由于其在飞机任务通信***中其工作频率(2MHz～30MHz)相对较低，且发射功率(最高可达500W)相对最大，发射时产生的射频辐射干扰会严重影响机上其他电子装备的正常工作。军用设备和分***电磁兼容性试验的依据是GJB 151B-2013《军用设备和分***电磁发射和敏感度要求与测量》，其中的传导发射项目只是规定设备发射机天线端口的谐波发射、乱真发射与基波电平的相对限值及测试方法，不适用于测试设备发射机乱真发射(寄生、噪声等)的绝对值，也就不能完全反映出大功率短波发射机的电磁兼容性能，尤其对于空载通信电子设备来说，能否与飞机上其他电子装备协同工作至关重要。发射宽带噪声作为衡量空载大功率短波电台电磁兼容性能的一项重要指标，目前一直未有合适的方法对其发射宽带噪声绝对值进行定量测试与分析，无法全面地评价短波电台的发射电性能。
发明内容
为了解决上述背景技术提到的技术问题，本发明提出了一种大功率空载短波电台发射宽带噪声测试装置和方法，可测试大功率空载短波电台在100MHz以上频率的发射宽带噪声指标，解决了现有无合适的测试方法对大信号的宽带噪声进行定量测试与分析的难题。
为了实现上述技术目的，本发明的技术方案为：
一种大功率空载短波电台发射宽带噪声测试装置，包括音频信号发生器、数字式功率计、大功率吸收式滤波器、调谐带通滤波器、PXA信号分析仪和计算机；所述音频信号发生器的信号输出端与被测的大功率空载短波电台的信号输入端连接，所述数字式功率计的信号输入端与被测的大功率空载短波电台的信号输出端连接，所述大功率吸收式滤波器的信号输入端与数字式功率计的信号输出端连接，所述调谐带通滤波器的信号输入端与大功率吸收式滤波器的信号输出端连接，所述PXA信号分析仪的信号输入端与调谐带通滤波器的信号输出端连接，所述计算机的信号输入端与PXA信号分析仪的信号输出端连接，被测的大功率空载短波电台、音频信号发生器、调谐带通滤波器以及PXA信号分析仪的控制端分别与计算机的信号输出端连接。
进一步地，所述大功率吸收式滤波器用于电台工作频率与宽带噪声的分离，采用双工器的形式，包括大功率高通滤波器、大功率低通滤波器和大功率负载，所述大功率高通滤波器和大功率低通滤波器的信号输入端分别接收滤波器的输入信号，大功率高通滤波器的信号输出端输出滤波器的输出信号，大功率低通滤波器的信号输出端与大功率负载连接。
进一步地，所述调谐带通滤波器为频率可调的5阶切比雪夫滤波器，用于滤除电台发射时在宽带频率处的高次谐波含量。
进一步地，所述计算机通过USB接口、网口或者串口与其他器件进行数据传输。
基于上述大功率空载短波电台发射宽带噪声测试装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)计算机控制音频信号发生器向被测电台送入单音调制信号；
(2)计算机控制被测电台为上边带或下边带以及被测电台的功率等级和工作频率；
(3)设置PXA信号分析仪的起始频率、终止频率、参考幅度、分辨率带宽和视频带宽，打开标记噪声功能，调整带宽，启用前置放大器和本底噪声扩展；
(4)计算机控制被测电台进入发射状态，观察数字式功率计上显示的功率值是否为设定的电台额定输出功率值；若是，则进入下一步骤；若否，则检查被测电台的工作状态；
(5)根据所需测量的宽带频率，从起始频率开始调整调谐带通滤波器的中心频率，同步测量并读取PXA信号分析仪上显示的在该宽带频率处的噪声值，直至获得在PXA信号分析仪起始频率至终止频率范围内的最大宽带噪声值；
(6)计算被测电台在工作频率处的发射宽带噪声值等于步骤(5)获得的最大宽带噪声值+大功率吸收式滤波器的插损值+调谐带通滤波器的插损值；
(7)计算机设置被测电台的工作频率间隔，测试被测电台在整个工作频率范围内的发射宽带噪声值，并由计算机绘制出电台工作频率与发射宽带噪声值对应的幅频曲线图。
采用上述技术方案带来的有益效果：
本发明利用现有的高精度测量仪器，结合特制的大功率吸收式滤波器，可测试大功率空载短波电台在100MHz以上频率的发射宽带噪声指标，可以更全面地评价短波电台的发射电性能，为电台的设计研制提供了一种重要的测量手段，确保电台发射机具有更优的电磁兼容性能，提高飞机上整个通信***的协同工作能力。
附图说明
图1为本发明的测试装置结构示意图；
图2为本发明中大功率吸收式滤波器的结构示意图。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的技术方案进行详细说明。
本发明设计了一种大功率空载短波电台发射宽带噪声测试装置，如图1所示，包括音频信号发生器、大功率吸收式滤波器、调谐带通滤波器、PXA信号分析仪和计算机。
大功率空载短波电台是工作在2MHz～30MHz频段的单边带短波电台，包含音频输入接口、射频输出接口和航空总线控制接口，其发射机可输出高达500W的射频大功率信号。大功率吸收式滤波器用于实现电台工作频率与宽带噪声的分离，最高可抑制30MHz频率以下500W等幅报功率的射频信号，且100MHz以上频段的***损耗不超过0.5dB。PXA信号分析仪是一种高性能的实时频谱分析仪器，其内置了本地噪声扩展技术，可精确测量到接近理论“kTB”本底噪声的平均噪声电平。调谐带通滤波器是一种频率可调的5阶切比雪夫滤波器，用于滤除电台发射时在宽带频率处的高次谐波含量，其输入功率大于1W，***损耗不超过1dB，3dB带宽5％以内。
本发明设计的大功率吸收式滤波器包括大功率高通滤波器、大功率低通滤波器和大功率负载，如图2所示。该大功率吸收式滤波器采用双工器的形式组合成导纳互补的滤波器，输入端在通带和阻带内的任意频率点均有较高的驻波比，通带内100MHz频率以上的信号几乎可以无损耗的通过滤波器，而阻带内30MHz以下的信号则被滤波器中的有耗吸收负载吸收。
计算机通过USB接口、网口或串口分别与被测电台、PXA信号分析仪、调谐带通滤波器和音频信号发生器连接，可设置被测电台的工作参数(工作方式、工作频率、功率等级等)、音频发生器的参数(频率、幅度)和信号分析仪的参数和读取测试数据等。
基于图1所示测试装置的测试方法，其步骤如下：
(1)计算机控制音频信号发生器向被测电台送入单音调制信号；
(2)计算机控制被测电台为上边带或下边带以及被测电台的功率等级和工作频率；
(3)设置PXA信号分析仪的起始频率、终止频率、参考幅度、分辨率带宽和视频带宽，打开标记噪声功能，调整带宽，启用前置放大器和本底噪声扩展(NFE)；
(4)计算机控制被测电台进入发射状态，观察数字式功率计上显示的功率值是否为设定的电台额定输出功率值；若是，则进入下一步骤；若否，则检查被测电台的工作状态；
(5)根据所需测量的宽带频率，从起始频率开始调整调谐带通滤波器的中心频率，同步测量并读取PXA信号分析仪上显示的在该宽带频率处的噪声值，直至获得在PXA信号分析仪起始频率至终止频率范围内的最大宽带噪声值；
(6)计算被测电台在工作频率处的发射宽带噪声值等于步骤(5)获得的最大宽带噪声值+大功率吸收式滤波器的插损值+调谐带通滤波器的插损值；
(7)计算机设置被测电台的工作频率间隔，测试被测电台在整个工作频率范围内的发射宽带噪声值，并由计算机绘制出电台工作频率与发射宽带噪声值对应的幅频曲线图。
实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。
Claims (4)
1.一种大功率空载短波电台发射宽带噪声测试装置，其特征在于：包括音频信号发生器、数字式功率计、大功率吸收式滤波器、调谐带通滤波器、PXA信号分析仪和计算机；所述音频信号发生器的信号输出端与被测的大功率空载短波电台的信号输入端连接，所述数字式功率计的信号输入端与被测的大功率空载短波电台的信号输出端连接，所述大功率吸收式滤波器的信号输入端与数字式功率计的信号输出端连接，所述调谐带通滤波器的信号输入端与大功率吸收式滤波器的信号输出端连接，所述PXA信号分析仪的信号输入端与调谐带通滤波器的信号输出端连接，所述计算机的信号输入端与PXA信号分析仪的信号输出端连接，被测的大功率空载短波电台、音频信号发生器、调谐带通滤波器以及PXA信号分析仪的控制端分别与计算机的信号输出端连接；
所述大功率吸收式滤波器用于电台工作频率与宽带噪声的分离，采用双工器的形式，包括大功率高通滤波器、大功率低通滤波器和大功率负载，所述大功率高通滤波器和大功率低通滤波器的信号输入端分别接收滤波器的输入信号，大功率高通滤波器的信号输出端输出滤波器的输出信号，大功率低通滤波器的信号输出端与大功率负载连接。
2.根据权利要求1所述大功率空载短波电台发射宽带噪声测试装置，其特征在于：所述调谐带通滤波器为频率可调的5阶切比雪夫滤波器，用于滤除电台发射时在宽带频率处的高次谐波含量。
3.根据权利要求1所述大功率空载短波电台发射宽带噪声测试装置，其特征在于：所述计算机通过USB接口、网口或者串口与其他器件进行数据传输。
4.基于权利要求1所述大功率空载短波电台发射宽带噪声测试装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)计算机控制音频信号发生器向被测电台送入单音调制信号；
(2)计算机控制被测电台为上边带或下边带以及被测电台的功率等级和工作频率；
(3)设置PXA信号分析仪的起始频率、终止频率、参考幅度、分辨率带宽和视频带宽，打开标记噪声功能，调整带宽，启用前置放大器和本底噪声扩展；
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