ITU-R SM1753-2建议书 (09) - 无线电噪声测量方法.docx

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1、ITU-R国际电联无线电通信部门ITU-RSM17532建议书(09/2012)无线电噪声测量方法前言无线电通信部门的职责是确保卫星业务等所有无线电通信业务合理、平等、有效、经济地使用无线电频谱，不受频率范围限制地开展研究并在此基础上通过建议书。无线电通信部门的规则和政策职能由世界或区域无线电通信大会以及无线电通信全会在研究组的支持下履行。知识产权政策（IPR）FrU-R的IPR政策述于FrU-R第1号决议的附件1中所参引的ITU-T/ITU-R/ISO/IEC的通用专利政策。专利持有人用于提交专利声明和许可声明的表格可从获得，在此处也可获取仃517111；-1/60/正：的通用专利政策实施指

2、南和FrU-R专利信息数据库。ITU-R系列建议书（也可在线查询）系列标题BOBRBSBTFMPRARSS卫星传送用于制作、存档和播出的录制：电视电影广播业务（声音）广播业务（电视）固定业务移动、无线电定位、业余和相关卫星业务无线电波传播射电天文遥感系统卫星固定业务SASFSMSNGTFV空间应用和气象卫星固定业务和固定业务系统间的频率共用和协调频谱管理卫星新闻采集时间信号和频率标准发射词汇和相关问题说明：该ITU-R建议书的英文版本根据ITU-R第1号决议详述的程序予以批准。电子出版2013年，日内瓦国际电联2013版权所有。未经国际电联书面许可，不得以任何手段复制本出版物的任何部分。2建议

3、书无线电噪声测量方法（2006-2010-2012年）范围对于无线电噪声的测量而言，不同测量系统之间有必要存在一种统一的与频率无关的方法，以以产生可比的、准确的和可再现的结果。本建议书提出了在形成此类可比结果的测量程序中有必要加以综合的一整套过程或步骤。国际电联无线通信全会，考虑到a） 因为采用了新的（产生无线电噪声的）电气和电子设备以及无线电通信系统（例如超宽带（UWB）、电力线通信（PLC）和计算机），建议书中规定的无线电噪声电平可能会提r;b） 为了有效地进行频谱管理，主管部门需要知道确切的噪声电平；c） 为了获得能够相互比对的可再现结果，有必要统一测量方法；d） 对于噪声测量而言，需要

4、某些最小设备规范，建议1 应按照附件1所述的要求开展无线电噪声测量。附件1无线电噪声测量方法1 引言本附件描述了在实际无线电应用中测量和评估无线电噪声的方法。2 无线电噪声的源头雷电放电引起的辐射（由雷电引起的大气噪声）；来自用电机械、电气与电子设备、电力传输线或来自内燃机点火的非欲收辐射的总和（人为噪声）;- 大气气体和水汽凝结体形成的发射；- 天线波束内的地面障碍物或其他障碍物；- 来自宇宙射电源的辐射。由大自然引起的噪声在长时间内不太可能发生显著变化，而随着新型设备的引入和改善电磁兼容性的措施发生的变化，人为噪声（MMN）则常常在无线电频谱的某些部分占主导地位，且噪声强度也随着越来越多地

5、使用电气电子设备而有所变化。因此在开展无线电噪声测量时，人为噪声成为主要的关注类型。表1各频率范围内相关的无线电噪声源噪声源频率范围由雷电引起的大气噪声9kHz至30MHz宇宙噪声4MHz至100MHZ人为噪声9kHz三lGHz来自大气气体等的发射超过IoGHZ3 无线电噪声的组成部分根据建议书中的定义，无线电噪声是来自于多个发射源的无线电发射总和，并且这些发射不是来自无线电通信发射机。在给定测量地点，如果没有单一的噪声源占主导，那么无线电噪声在幅值上服从正态分布，此时无线电噪声可以看做高斯白噪声。但由于城市和居民区的噪声发射设备的密度尤其高，几乎找不到一块地方不是由单一源头的噪声或发射占主导

6、，哪怕是片刻时间。这些源头常常发射脉冲或单载波。由于无线电通信设备必须在这种环境下工作，在无线电噪声测量中把这些组成部分排除在外恐怕不现实。表2无线电噪声的组成部分噪声组成部分属性源头（示例）高斯白噪声（WGN）不相关的电磁矢量带宽等于或大于接收机带宽频谱功率电平随带宽线性增加计算机，电力线通信网，有线计算机网，宇宙噪声脉冲噪声（IN）相关的电磁矢量带宽大于接收机带宽频谱功率电平随带宽的平方增加点火火花，雷电，汽灯点火器，计算机，超宽带设备单载波噪声（SCN）一条或多条不同谱线带宽小于接收机带宽频谱功率电平与带宽无关有线计算机网，计算机，开关电源式供电设备在ITU-R建议书的这一附件内，高斯白

7、噪声被认为代表了在测量带宽附近的频率范围内具有近平坦功率谱密度的连续噪声信号。高斯白噪声分量完全可以由均方根值来表征，但脉冲噪声分量则要难得多。现代数字通信服务几乎总会采用纠错技术，对脉冲干扰尤其有更强的抵抗力。但在达到某种脉冲时长和重复频率时，脉冲噪声也会对此类服务的运行产生显著干扰。因此在测量无线电噪声时，宜应在给出脉冲噪声电平的同时，还给出脉冲参数的统计分布信息。单载波噪声（SCN）只能在噪声来自靠近测量地点的单一源头的情况下才能检测到。发射单载波的多个源头会随着其数目的增多而迅速叠加到一段类噪声频谱。建议书将无线电噪声规定为各种来源的非欲收辐射的总和，且专门排除了来自单一的可识别源头的

8、发射。因此有必要选择未由此类单一源头占主导的测量地点和/或频率，这样就没有必要在人为噪声测量的背景下再进一步考虑单载波噪声了。4 关键参数本文所述的测量程序将给出下列无线电噪声参数的测量结果:高斯白噪声（WGN）：- 均方根电平，表示为一天内的单一值或小时均值脉冲噪声（IN）：峰值电平，表示为某种分布脉冲/突发时长，表示为某种分布；- 脉冲/突发周期，表示为某种分布。5 测量原则高斯白噪声分量（WGN）可用均方根检波器来测量。下文将该测量方法称为“均方根法”。采用第节所述的20%缩减，就有可能直接从频率测量中得到均方根噪声值，即便其中一些频率被有用信号占用。但是脉冲噪声（IN）则只能通过对瞬时

9、射频幅值进行快速抽样来测量。将这些值存储下来进行脱机评估，以获得脉冲参数，测量最好在不存在有用信号和连续载波的单一频率上进行。两个连续样本之间的最大时间间隔为：Ts2*R8W其中：Ts：两个连续样本之间的时间间隔RBW：测量所用的滤波器带宽。下文将该测量方法称为“原始数据抽样法”。6 测量类型在整个频率范围内确定人为噪声的真实电平和特性，包括脉冲噪声的特性，是一项相当耗时复杂的测量任务。但在只关注高斯白噪声分量或只有某些频率范围需要调研的情况下，测量可以大大简化，而又不丢失重要信息或降低准确度。考虑到这个原因，在开展无线电噪声测量时推荐采用下列3种类型的方法：A型：仅高斯白噪声。A型方法仅给出

10、高斯白噪声电平，不考虑脉冲噪声。它仅需要测量某一“空闲”频率上余下的均方根电平。均方根法和原始数据抽样法都适用。数据评估也比较简单。B型：高斯白噪声和脉冲噪声。B型方法给出高斯白噪声电平并给出无线电噪声中主要脉冲噪声参数的特性。它需要快速的数据抽样（原始数据抽样法）。数据评估要复杂得多，需要大量后期处理，其中大部分只能由计算机完成。C型：高斯白噪声、脉冲噪声和分离人为噪声。除给出高斯白噪声电平和脉冲噪声特性外，C型方法还从大气噪声中分离出人为噪声、脉冲噪声，这种分离在HF频率范围内具有相当程度的重要性。测量过程等同于B型测量，区别在于C型测量必须在两个不同的地点进行，两个地点的设备在时间上必须

11、同步。恰当的测试类型的选择取决于各项要求、环境类别和频率范围。如果测试结果是通用的，则重点选择表3推荐的类型。表3推荐的测试类型频率范围户外测量室内测量9kHz-3()0kHz(LF)A,BA,B300kHz-3MHz(MF)A,B,CA,B3MHz-3()MHz(HF)A,B,CA,B30MHz-3(X)MHz(VHF)A,BA,B300MHz-3GHz(UHF)A,BA,B3GHz(SHF)AA7 设备的规格接收机和前置放大测量接收机应为标准的可搬运测量接收机或频谱分析仪，以及噪声系数低、增益稳定性高的任何附加前置放大部分，例如低噪声放大器（LNA）o如果采用均方根检波器，为了保证获得可接

12、受的测量准确度，要求设备的本底噪声保持在比被测噪声至少低IodBQ外接低噪声放大器有助于达到这一目标。频率20MHZ时低噪声放大器是必不可少的。应慎重采用带有内置纠错装置的测量接收机，因为在低S/N比情况下测量时将对结果产生影响。如果噪声修正是带开关的，可以把开关打开。不过在这种情况下，第节所述的附加修正不适用。表4给出了对测量系统的要求。表4并未提出一套新的测量接收机或低噪声放大器的规格，仅指出了噪声测量中所用的某种接收机和低噪声放大器必备的附加或特定要求。频段的叫法以某种实际采用的噪声测量系统为基础，并非指某一具体的接收系统。表4噪声测量系统（接收机/LNA）的要求功能频率范围频率范围9k

13、Hz-30MHz30-500MHz0.5-3GHz输入驻波比（天线输入端）50,标称值V1.5三阶交调截取点20dBm(3MHz)10dBm0dBm二阶交调截取点60dBm(3MHz)50dBm40dBm预选器一套亚倍频程带通滤波器或者跟踪滤波器跟踪或者固定滤波器低通/高通滤波器总噪声系数15dB(2MHz)2dB0,(20MHz)2dB表4（续）功能频率范围中频抑制80dB90dB100dB镜频抑制80dB90dB100dBLNA增益18dB25dB25dBLNA增益稳定性20-30。C时0.7dB在所关注的频率范围内LNA增益的平坦度0.4dB0.4dB0.5dBAGC（自动增益控制）测量

14、输出应不使用AGC包括计算机和接口在内的测量设备的电磁兼容性测量设备产生和接收到的所有干扰信号应低于待测噪声平均值IodB以上该噪声系数适用于LNA。如果使用低噪声放大器，则接收机和低噪声放大器的各种组合均须满足表4中的要求。组合系统的噪声系数主要取决于低噪声放大器的噪声系数。应谨防接收机或低噪声放大器过载。必须采用外接带通滤波器，以防止过载。在30MHZ以下，输入电平最高的信号是由广播电台产生的。在整个广播频段内，带通滤波器的衰减至少应达到20dBo为了计算等效噪声带宽，应准确知道接收机的中频选择性（6至60dB）,这样才能比较不同中频滤波器条件下的测量结果。噪声带宽可按接收机规格选取，如果做了这种规定的话。这一带宽就是与接收机或频谱仪的滤波器通过的噪声功率相同的某种（理论上的）矩形滤波器的带宽。天线按照ITU-R建议书，噪声电平用噪声系数（高出热噪声的dB数）表示，不用场强表示。这一噪声系数是以一个“无损”天线为基准来规定的。在噪声源均匀分布在水平面内或在比较小的垂直角度上接收的情况下，最常用的天线是垂直调谐偶极子。因此对于30MHZ以上的噪声测量，最好采用调谐地面天线和套筒偶极天线，避免同轴电缆和金属天线杆对辐射的各向同性产生影响。低于30MHZ时，垂直偶极子因尺寸变得过