浅谈超短波监测站技术性能要求

随着无线电管理事业在国民经济发展中作用和地位的不断提高，无线电监测网基础设施建设步伐不断加快，全国超短波无线电监测网的格局正在逐步形成。如何围绕超短波监测站的任务职责和建设目标，科学论证超短波监测站技术性能要求和功能设置，提高基础设施建设的针对性和有效性，是无线电监测网设施建设的重要研究课题。本文着眼于超短波监测站的作用和用途，对超短波监测站技术性能要求及监测接收机选型原则进行了分析讨论。

1 超短波监测站主要作用

超短波监测站是指固定架设或临时开设于某个制高点，对附近一定区域内存在的各种VHF/UHF频段无线电台站信号进行监测和测向的无线电信号接收站。其主要作用是承担VHF/UHF频段无线电台站频谱参数质量监测、空间无线电频谱利用率监测、指定类别调制信号的解调和指定信号的无线电测向定位等任务。它是无线电频谱管理部门掌握指定区域无线电频谱使用情况的基本手段，是为频谱管理系统提供电磁环境实测数据的主要方式，是提高无线电管理技术水平的重要基础。

2 超短波监测站技术性能要求

超短波监测站建设的基本目标是系统功能要实用、系统性能要真实、测量结果准确无误、测量搜索快捷有效、系统运行稳定可靠。依据监测任务和建设目标要求，要深化技术性能的需求论证，强化功能实用性，研究确定超短波监测站测量任务、技术性能指标和具体测量功能。超短波监测站技术性能可分为基本技术性能和特殊技术性能要求两类。

2.1 基本技术性能要求

超短波监测站基本技术性能要求主要有：

(1)固定频率监测。开展指定信号射频参数测量，提供频率误差、信号电平、场强、占用带宽、时间占用度、调制度等参数测量结果；指定信号频谱测量、显示和存储，提供"marker"显示功能，在频谱测试图上显示多个"marker"频率和电平，具备频谱测试图的扩展和缩小功能；AM、FM及部分数字调制制式信号的解调和监听测量，提供被监听信号的多媒体录音和存储。

(2)频段扫描监测。开展某个频段及多个频段的无线信号电平的扫描测量，可通过分段设置、个别抑制等多种灵活设置方式对感兴趣频段进行扫描测量；实时显示测量频段内各频率的时间占用瀑布图，提供以指定电平门限进行频率占用度的实时统计测量，定时提供测量置信度；可参照台站数据库识别测量频段内的合法已知信号与非法未知信号。

（3）频率表监测。开展指定频率表信号的扫描监测和射频参数测量，实时显示各测量频率的时间占用瀑布图，提供各测量频率的信号电平、频率误差、场强、占用带宽、时间占用度、调制度等参数测量结果；提供各测量频率的频谱测量、显示和存储，以及频谱测试图的扩展和缩小功能。

（4）指定信号频率测向。指定连续稳定信号的示向度、质量因子、电平、频谱测量，指定瞬时信号示向度、质量因子、电平的实时测量和存贮；参与多站联网交汇定位，提供交汇椭圆，交汇测向定位结果需在电子地图上显示，并提供定位点地理坐标、定位质量和距离；提供测向交汇轨迹滤波、重放和查询功能。

（5）测量数据处理。测量数据主要包括信号频谱数据、录音数据、占用度、信号电平、场强、频率误差、占用带宽、调制度、被测信号示向度及测向质量因子等，所有测量数据均可用图形、报表、文字形式进行存储、查询及再现。相关数据均需建立相应监测数据库，按标准基础数据库（已指配台站的名称、类别、位置、指配频率、发射功率、占用带宽等台站基础数据库，已知多种信号的频谱图、主要射频参数特征及解调声音等相对稳定的信号标准参考数据库）、原始采集数据库（监测设备直接采集的信号频谱、测量电平、频率误差、占用带宽、测向示向度等原始数据）、结果处理数据库（占用度、电平分布等统计结果，占用带宽、频偏等计算结果及标准谱图等属性识别结果）方式建立多层次监测数据库，既可对照性地开展监测工作，又方便结果传输和查询。

（6）测量结果统计分析。提供频率占用度（单频率时间占用率、指定频段频率使用占用率、非法未知频率占用率）、电平分布（电平时间分布曲线、算术平均值、标准偏差、最大值、最小值）、背景噪声分布等统计结果；提供主要射频参数特征变化、测量频谱变异等告警信息；提供多种互调干扰分析模式，既可在指定频段上按电平幅度由高到低的次序进行三阶互调分析计算，亦可以被干扰台站为中心在指定区域内对所有发射台站进行三阶互调分析计算，并能提供互调干扰的实测验证和对比分析。

（7）联网及远程监控。有良好的入网接口和协议，提供有线/无线入网等多种接口协议，提供远程环境监控及开关机功能，并具有自动报警、信号回传等功能。可按监测任务计划表完成测量及结果回传，具备针对主要监测设备的故障诊断功能。

2.2 特殊技术性能要求

超短波监测站特殊技术性能要求是提升监测站性能和扩展监测功能相关的技术能力，是常规监测站普遍缺乏的技术性能和功能，其中有些性能需要配置高性能的数字化监测接收机。主要有：

（1）超标信号预警监测。超标信号预警是日常监测工作经常化的主要表现形式，是实现无线电管理由被动管理向主动管理转变的技术基础。它主要依托和比照标准基础数据库（台站基础数据库、信号标准参考数据库），采用模糊数学相关和比对的分析方法实现对监测频段（频率）无线电信号的自动预警测量，主要通过频率比对、信号电平比对、信号频谱比对、示向度比对、时间占用度比对等方式预先告知监测信号的异常变化。

（2）多模式和互转换监测。依据无线电监测任务及内容的不同，新型自动化监测站应至少提供交互模式、预设自动模式和预警监测三种典型监测模式，并实现相互转换。交互模式是实现对各基本监测功能的直接转换，由用户在客户工作站终端通过虚拟控制面板完成多任务监测，如频段扫描监测和单频率信号参数监测的直接转换、信号参数监测和测向定位测量的直接转换等；预设自动模式是预先确定监测任务，监测系统可以立即或在某个指定时间按预设任务及设置条件开展测量；预警监测模式主要适用于频率占用度测量和自动预警超标信号监测等情况，通常需要长时间收集监测数据。

（3）虚假信号自动识别监测。任何体制的接收机都可能产生虚假响应，现代监测接收机普遍采用的超外差接收机由于引入一个或多个本振信号而使其虚假响应更为普遍。同时随着电磁环境恶化和宽中频数字接收机的应用，超短波监测站产生虚假响应的现象更为严重，鉴于此种情况，超短波监测站应具有虚假信号自动识别监测性能。对于接收机虚假信号，其响应电平大小变化同射频前端衰减量值变化是不一致的，通常以高于2倍程衰减（对数量程）量值进行变化。利用监测接收机前端衰减器对真实无线电信号和虚假响应的不同变化规律可以开展虚假信号的识别监测。选择具有程控多量程射频衰减器的监测接收机，在交替扫描中自动插入固定已知的射频衰减量值，自动剔除所有大幅度衰减信号，这样接收机产生的虚假互调信号就能够被自动识别和剔除。

（4）数字信号监测和分析解调。数字通信信号监测和分析解调已成为无线电监测的重要内容。开展数字信号监测和分析解调，首先要选用数字化监测设备，其次要加强对数字信号特征参数监测和分析的性能研究和开发。主要有两方面的工作：一是数字信号特征参数的监测分析，包括对数字信号的调制特性（如调制类别、符号速率、频移、调制星座图）、时间特性（瞬时突变、时分复用）及频谱特性（窄/宽带、单/多载波信号）的测量分析，多种数字信号的解调解码分析；二是利用宽带中频输出和数字信号处理技术提高监测时效，增大瞬时接收带宽和采用实时FFT数字监测技术，提高对跳频信号、突发信号等瞬时信号的快速监测和截获能力。

（5）宽带多信号扫描测向。宽带多信号扫描测向就是利用宽带数字接收机同时接收多个窄带信号，采用FFT变换技术把宽频带正交变换成多个子频带分别处理，计算宽带内每个窄带信号谱线幅度和相位，求出各信号的来波示向度。现代数字监测接收机能提供非常宽的瞬时中频带宽及满足要求的动态范围，既能实现快速扫描监测，亦能实现多信号扫描测向。

（6）同区域多监测站监测结果相关性处理分析。随着超短波监测站设施的不断增加，同区域设置多个监测站的现象非常普遍，应加强开展同区域多监测站监测结果相关性处理分析工作，提高监测成效。相关工作有：结合测向交汇定位及信号电平测试结果（区域的相关性），推断目标发射源的信号功率；利用频率及时间的相关性，进行发射机互调干扰信号源的测量和验证；对相同频率信号的不同监测站测试结果进行比对分析，提高测试结果可信度。

3 监测接收机选型原则

超短波监测站的主体设备是监测接收机，监测接收机的性能直接决定着监测测向系统的性能，在超短波监测站建设中监测接收机选型至关重要。随着数字通信技术和数字无线电监测技术的高速发展，数字化监测接收机已成为监测接收机发展的主流。监测接收机选型要综合考虑多种因素，既要参照接收机的几个主要指标性能，还要结合实际应用中的电磁环境情况和具体用途，综合权衡完成接收机选型。如监测站使用区域的电磁环境复杂，就要优先考虑射频选择性、线性动态范围等关键指标；如要求能快速搜索截获瞬时触发信号，则要优先考虑宽中频瞬时带宽、实时FFT数字处理等指标要求。依据无线电监测业务职责需要，结合无线电监测技术手段现状，对监测接收机选型提如下原则和建议。

（1）射频前端选择性好、线性动态范围大。射频前端是接收机的重要组成部分，接收机的噪声性能、动态范围、1dB压缩点和三阶互调截点等参数指标都取决于射频前端的性能。适应复杂电磁环境，减少虚假响应影响，要优先选用射频前端选择性好、线性动态范围大的监测接收机。在实际应用中，一是要使接收机工作于线性状态，避免互调虚假响应，要优先考虑1dB压缩点和三阶互调截点指标好的接收机，增加接收机线性动态范围；二是要减少多信号同时进入接收机的概率，采用预选器控制减少射频前端带宽，以及采用亚倍频滤波器、电调滤波器或开槽滤波器提高接收机射频前端选择性。

（2）拥有多通道监测和测向射频模块相互转换硬件结构。模块化、总线型多通道数字接收机是监测接收机发展的主流，相关干涉仪测向体制亦需要多通道接收机测量不同天线间的相位差来确定入射波方向，选择拥有多通道监测和测向射频模块相互转换硬件结构的数字接收机，既适合实际应用的需要，又可优化提高设备资源使用率。常规无线电监测更多的是无线电信号超标预警的自动监测，在发现不明信号或干扰申诉时启动无线电测向设备，单独设置的测向接收机利用率低。选择拥有多通道监测和测向射频模块相互转换硬件结构数字接收机，在没有测向任务时，可采用多通道接收机开展常规无线电监测任务，提高监测工作效率和设备资源利用率。

（3）具有宽、窄带中频滤波及分析测量能力。通过采用性能先进的数字信号处理（DSP）和大动态范围数模转换电路，数字化接收机能够实现更多的中频带宽、解调模式及其它功能，提供宽、窄带中频滤波及分析测量能力，适应更宽的测量应用范围和更好的测量时效。数字化接收机可以各配置一个宽中频和窄中频的数字测量分析系统，宽带中频分析系统对宽带CDMA信号、跳频信号及瞬时突发信号等进行实时接收和分析测量，亦可以采用FFT变换等频谱滤波方式对指定频段内的多个窄带信号同时进行频谱测量和参数分析；窄带中频分析系统在测量窄带信号频谱和参数分析时具有更高的测量精度，在信号密集情况下，窄带测量还能更好地避免虚假响应。如果根据监测业务实际需要，数字化监测接收机仅提供一个传统的窄带中频测量分析模式，则需要提供宽带中频及I/Q中频输出接口，为进行宽带中频测量分析提供接口。