用EK895数字接收机开路监测中短波广播频率.doc

用E K895 数字接收机开路监测中短波广播频率肖武陈德泽国家广电总局五五三台 国家广电总局监测中心【提要】本文简介监测台现行人工测频方法 , 详细介绍用 E K895 数字接收机开路测量中短波广播载波频率原理以及应注意的问题 。【关键词】数字接收机中频带宽频率测量李沙育图形射机发射的载波频率的容差要求是很严格的 ,特别是中波同步广 播 载 波 频 率 容 差 值 要 01075 Hz , 这就要求测量的精确 度要高 。测量工作的价值完全取决于 测量的精度 , 当测量误差超过一 定范围限定 , 测量工作和测量结果不但变得毫无意义 , 甚至会给 工作带来很大危害 。测量误差就是测量结果与被 测量真值的差别 。通常可分为绝 对误差和相对误差两种 。绝对误 差是被测量的测得值与被测量的真值之差值 ,它可以表示为表 1 调幅广播发射机运行技术指标等级标准前言1监测台进行的频率测量是遥感测量 。因此 , 在测量过程中必 须用接收机或其它辅助设备才能 进行测量 。中短波广播载波频率的测量 在实际测量中是测量载波频率容差值 , 即测量发射机发射的载波 频率的最高或最低值与指定频率 之间的偏差值 , 以 Hz 表示 。在 G Y32 - 84调幅广播发射机运行 技术指标等级 标准中规定载波 频率容差如表1所示 。不难看出 ,对中短波广播发X = X - X 0式中 : X 被测量的测得值 X 0 被测量的真值 绝对误差往往不能确切地反映测量的精确程度 , 而用相对误 差来反映测量精确度 , 相对误差 是绝对误差与真值的比值 ,通常响也不可忽视 , 按测量点校准水平后测出的远处目标标高比实际 要低 , 一般20k m 的距离就要误 差20多米 ,所以必须要进行修正 。微波电路中引入无源中继装 置后 ,开通时要调整的东西太多 , 且互相牵制 ,如用通常边看信号 边调整的办法 ,将会变得相当困 难 。我们的体会是在测量和施工 时化较多的精力 ,天线和反射装 置安装一件就测量调整一件 ,开 通时不再调整 ,通电即成 。( 3 ) 极化扭转要注意 。微波信号通过平板反射后 , 如果偏 转角度既有水平方向 , 又有垂直 方向 , 则必然产生极化方向的偏 转 , 可按反射板的组成形式推导 计算或在开通调试时边看信号边 调天线馈源偏转角 。我们这个反 射装置对信号转发的水平角为 13 0 , 垂直角为 1 0 , 经计算 极化偏转为 2 , 所以对天线馈 源不再进行调整 。结束语5在微波电路建设中引入无源中断技术 ,其优点不仅仅体现在 大幅度降低工程投资上 ,更在于 提供了一种寻找最佳传输路径 , 保证信号稳定可靠传输的可能 , 而且 ,后者的效益往往大于前者 。 当然 ,在工程勘察设计中要比通 常投入多得多的时间和精力 。( 收稿日期 : 1999209212) 136Ra dio& TV Bro a dc a st En gine e ring /NOV . 1999类别等级标准中波广播甲 级 乙 级 丙 级1 Hz3 Hz10 Hz中波同步广播0 . 075 Hz短波广播10 Hz频率监测方法因 此 两 频 之 差 保持不变 。这种方法 对 接 收 机 的 要 求 不高 ,采用一般接 收 机 即 可 , 如 N RD - 515 接 收 机 。频率合成器的 输 出 频 率 比 接 收独 有 的I F / A F 信 号 D S PProce sso r 数 字(Di gi t al Si g nal信号处理) 方式可对模拟信号进行数字化处理 ,具有比普通接收 机更多的模拟信号处理能力和多 种操作功能 , 如多种 A GC 控制 方式 、多种中频输出方式 、多级菜 单显示和方便的操作功能 。经过 反复实验和对比测试 ,将 E K895 的 D S P 处理方式应用于中 、短波 广播载波频率的开路测量具有明 显的优点 。3 . 1 E K895数字接收机的工作原 理E K895 接收机原理方框图 如图2所示 。接收天线收到的欲收 信号 ,经过射频低通滤波器滤波 , 与频率分辨率为1 Hz 、频率范围 为41 . 4471 . 44M Hz 的第一本 振信号混频 , 获得第一中频41 .44M Hz ; 通过带宽为10k Hz 的晶 体 滤 波 器 滤 波 , 与 第 二 本 振40M Hz 混频 ,产生第二中频频率1144M Hz ; 与 5166M Hz 经 四 分 频的第三本振信号11415M Hz 混 频 ,产生25k Hz 的第三中频信号 , 如图3所示 。与普通接收机不同的 是 , 第三中频信号经过 16 位 A / D 转换器对中频模拟信号进行量 化取样 ,获得中频数字信号 。I F / A F 处理器原理方框图如图 3 所 示 。对该数字信号进行多种处理 ( D S P) ,可以得到以下功能 :自动 、遥控和人工控制 A GC 、D GC (数字 A GC) 、M GC (人工控制 A GC) 。测量接收信号电平 。多种解调方式 、多种通带 调谐方式及双路陷波工作方式 。噪声抑制和镇噪 。用百分数表示 。频率低1k Hz 。设发射机的发射指= X 100 %定频率为f 1 , 实际频率为 f 1 +X 0X 绝对误差X 0 被测值真值 中短波调幅广播载波频率开路测量比较准确而又简单的一种 方法 , 是利用示 波 器 的 李 沙 育(L i ssajo us) 图形比较测频法 。将 未知频率正弦信号送入垂直输入端 ,已知频率正弦信号送入水平 输入端来实现 。由于水平扫描发生器置于断开位置 ,如果两个输 入的频率相同 ,则在荧光屏上将 出现椭圆形 ( 李沙育图形) 。如果 两个信号的频率比和初相不同 , 李沙育图形的形状亦不同 。这种测量频率的方法和已知频率一样 准确 ,即利用比较法测量频率 ,其 测量精确度主要取决于标准频率( 已知频率) 的精确度 。这是一种 人工测量方法 ,既简便 ,测量设备又价格低廉 ,特别适合对微弱信 号和干扰信号的测量 ,此时自动 系统常常无法进行测量 。f , 频率合成器的频率设置为1k Hz ,接收机混频检波后音f 1 -频输出端产生f + 1k Hz 差叫信号 。要确保差叫信号明显 ,频率合 成器的输出信号幅度应接近接收 信号的强度 。接收机输出信号接示波器的 Y 轴输入端 ,与加在 X轴输入端的音频振荡器输出的1k Hz 的标准信号频率进行比较 。当 f= 0时 ,示波器上的李沙育图形为一个稳定的椭圆形 ( X 、Y输入幅度相等) 。当 f 0或 f 0或 f 0时 , 要使示波器上的李沙育图形为一个稳定的椭圆 形 , 可 调 节 E K895 的 本 振 频 率 , 使中频输出频率为 I F , 此时f 1 + f接 收 机 本 振 频 率 为+I F , 接收机的显示频率为f 1 +f , 则只要调节接收机的频率( 分辨率1 Hz) , 使示波器上的图 形为一个稳定的椭圆形 , 此时接收机的频率即为发射机的实际频 率 。138Ra dio& TV Bro a dc a st En gine e ring /NOV . 1999图 4 E K895 数字接收机测频原理方框图图 3 E K895 接收机 IF / A F 处理原理方框图图 2 E K895 接收机原理方框图频率监测方法量它的频率稳定度 。EX895接收机内部晶振的频 率稳定度为5 10 - 7 ,即各混频器 的本振频率源的频率稳定度也是5 10 - 7 ,这是不能保证1 Hz 的测 频精度要求的 ( 中波甲级载波频 率容差值) 。因为 ,内部晶振的频 率稳定度会使 EX895 三个本振 频率绝对误差分别为 :第一本振 : ( 41 . 4471 . 44) M Hz 5 10 - 7 = ( 20172 35172) Hz ;第 二 本 振 : 40M Hz 5 10 - 7 = 20 Hz ;第三本振 : 11415M Hz 5 10 - 7 = 017075 Hz 。当 采 用 频 率 稳 定 度 为 1 10 - 9 的外接标频替代晶振时 ,三 个 本 振 的 绝 对 误 差 分 别 为0104144 0107144 Hz 、0104 Hz 和01001415 Hz , 那么 , 三个混频 器输出的中频信号频率绝对误差 值分别与三个本振频率绝对误差 值一样 , 而示波器 X 轴输入的( 1) 减少了测量设备 ,不再需要频率合成器 、音频振荡器 。( 2) 操作简便 。现在测量频率 时要操作频率合成器 、接收机 、音 频振荡器及多次倒换天线 ,以使 差叫信号和接收信号强度大致相 同 ,产生的差叫声影响信号的辨 别 ; 而用 E K895 接收机测频时 , 只需要操作接收机 ,测频时没有 差叫信号 ,可选择最强的接收信 号 。( 3) 速度快 , 效率高 。可 用计算机控制 E K895 接收机 , 自动设置上次测量频率 , 快速完 成测量 , 测量结果可自动录入数 据库中 , 以进行统计 、分析和打 印报表 。( 4) 对频率偏差较大的频率 更容易测量 。E K895接收机可设 置为F 显示功能 ,自动显示接 收频率的偏差 ,F 显示的范围 为 1k Hz ,对频率偏差较大的频 率能直接显示其偏离的方向 。现 行测频的方法在测量频偏较大的 频率时 ,只能凭值班员的经验和 听差拍声 ,非常麻烦 。( 5) 直接读数 ,不需要进行频 率的加减 ,减少计算差错 。( 6) 可靠性提高 。由于省去了故障率较高的频率合成器和音频 振荡器 ,可靠性大为提高 。5 频率测量操作方法将示波器和标频接好后 ,通 过 R S2232 串 行 接 口 , 控 制 E K895接收机 ,选择最佳接收天 线 , 就 可 完 成 频 率 的 测 量 。对 E K895 的控制主要包括解调方 式 、中频带宽 、接收频率和自动增 益方式 、读取接收机的频率和信 号电平 。操作界面可调用欲测频 率数据库 ,自动列出待测频率 ,显 示测量结果 。可自动设置接收机 的频率为上次测量的频率 , 快速 测量 。频率测量控制和操作界面 如图 5 所示 。10k Hz 标 频 绝 对 误 差10k Hz 10 - 9 = 1 10 - 5 Hz ,为可以保证测量精度 。但是 , 由于EX895 接收机本振频率分辨度 为 1 Hz , 因此 , 测频精度只能达 到 1 Hz 。EX895 有1 、5 、10M Hz 三种 标 频 输 入 可 选 , 幅 度 为 012 1Vrm s , 我 们 选 用 的 是 5M Hz 、0125V 左右的标频 。测量中要注意的问题由于 E K895 接收机具有多 种中频带宽可选 , 在实际测量中 应注意以下问题 :( 1) E K895 接收机中频带 宽分别为 011k Hz 、013k Hz 、016k Hz 、110 k Hz 、115 k Hz 、211 k Hz 、214 k Hz 、217 k Hz 、311 k Hz 、6现行测频方法与4E K895测频法比较现行测频方法需配置接收 机 、频率合成器 、音频振荡器和标 频 。用 E K895接收机测量频率具 有如下优点 :139广播与电视技术 1999 年第 11 期图 5 频率测量操作界面频率监测方法出现得不明显 。用频谱分析仪观 察 , E K895 在不 同的中频带宽下 中频输出信号的 频谱 , 在接收到 信号时 , 中频输 出信号的幅度比 较大 。在接收较 宽的中频带宽时( 如 6k Hz),在频谱分析仪上除 有 10k Hz 的 中频信号外 , 其 附近还有较强的 音频信号 。随着 中频带宽的逐渐 减小 , 音频信号 频 谱 也 逐 渐 变 窄 , 其频谱波形 如图 6 、图 7 所 示 。图 6 的中频 带 宽 为 6k Hz , 图 7 的中频带宽 为 011k Hz 。当断开接收 机的天线时 , 相 当 于 无 信 号 输入 。用频谱分析 仪观察中频输出410k Hz 、 418k Hz 、610k Hz 、定 的 李 沙 育 图 形 。特 别 是 在5M Hz 、10M Hz 及 15M Hz 时更 加明显 , 但随着中频带宽的增 加 , 图形稳定性和清晰度急剧变 差 。中频带宽增加到 410k Hz 时 基本消失 。用现行测频方法对比 实验发现 , 用 N RD - 525 接收 机 测 频 , 当 中 频 带 宽 设 置 为214k Hz 窄带时 , 同样也会出现 类似的情况 , 只是由于此接收机 的中频带宽不能再减小 , 使问题信号 , 在 6k Hz 的中频带宽下 , 频谱分析仪上显示出频段较宽的杂 波信号 。随着中频带宽的逐渐减 小 , 10k Hz 的信号就越来越清 晰 , 杂波信号越来越少 。直至011k Hz 的中频带宽时 , 信号最 明显 , 但其幅度明显小于有天线 时的幅度 , 且在一定的范围内波 动 。此信号会在示波器上显示出 椭圆 。不论接收机的接收频率如 何变化 , 该信号的幅度基本保持810k Hz 共 13 种 。优越的中频滤波特性 ,使得测量微弱信号 、同邻 频串扰及其它各种干扰中的电台 的频率能力加强 。多年实践证明 , 利用李沙育图形法测量频率 ,接 收机中频带宽选用 6k Hz 为宜 , 用 E K895 测频时也一样 。在用3k Hz 以下的中频带宽测量欲收 载波频率偏差为 3k Hz 时 , 示 波器上也能显示出一个相对较稳140Ra dio& TV Bro a dc a st En gine e ring /NOV . 1999图 7 接收机有信号输入时的中频信号频谱 (中频带宽 0. 1k Hz )图 6 接收机有信号输入时的中频信号频谱 (中频带宽 6k Hz )频率监测方法时 ,若接收机的频率设置与实际发射机的频率有明显差异时 ( 如 大于1k Hz) ,接收机会有差叫声 。当接收频率不正确时 ,接收机在 f显示方式 ,随中频带宽的增加 ,指针会偏移 。( 3) E K895接收机工作在外 接标频时 ,测频中发现以下问题 。当接收机的接收频率偏离 电台实际频率3k Hz 时 ,在多个频 率点均能接收到上海中波频率11422M Hz 的信号 。用频谱分析仪观察 ,发现标频频谱低波段混 进了整个中波频段的信号 。由于1. 422M Hz 的信号与接收机的第 二中频接近 ,在接收端未完全滤 除所致 。解决方法可采用加滤波电容和缩短标频的传输距离 ,确 保标频信号在传输过程中良好屏 蔽 。外接标频信号幅度缓慢变 化 ,导致接收机有时不能正常工作 。用频谱分析仪观察 ,发现标频 信 号 的 幅 度 从 750mV 下 降 到15mV 左右再逐渐增加 , 变化的 周期为9分钟左右 。经过反复查 找 ,其原因是两台标频仪同在一个电缆沟中传输 ,相互干扰 ,产生 信号的变化 。去除一路标频后 ,信 号稳定 ,接收机工作正常 。不变 。这是由于中频带宽变窄时 , 将其它杂波滤除 ,该信号实 际是一个10k Hz 的杂波信号 。采 用外标频与内标频相比 ,外标频 工作方式时 , 10k Hz 的杂波信号更稳定一