基于HP8920A的对讲机检测方法

齐斌

（中国船舶重工集团公司七五○试验场昆明650051）

基于HP8920A的对讲机检测方法

齐斌

（中国船舶重工集团公司七五○试验场昆明650051）

论文针对湖上试验时对讲机频繁使用有时会出现问题的情况，设计了通过无线电综合测试仪HP8920A对对讲机进行检测的方案。文中对对讲机检测过程中测量不确定度的来源进行了分析，并总结了对讲机检测过程中测量不确定度评定的基本方法。

对讲机；检测；计量

Class NumberTP391

1 引言

当前，无线电技术与微电子技术的发展日新月异，通信领域不断扩大。手机已经成为人们生活中不可缺少的一部分，而在工作过程中对讲机、车载台等的应用则十分广泛。因此，对对讲机进行检测是十分有必要的。对讲机采用的是无线通信的方式，因此若对对讲机进行检测，则无线性能指标的检测是其中最主要的内容。无线性能指标的检测容易受到外部环境、测试设备等的干扰，过去对对讲机进行测试涉及到频率计、频谱分析仪、高频信号发生器、射频信号发生器、调制度计、信纳表和场强仪等［1］。所用的测试仪器较多，对对讲机性能的发挥影响较大，测试工作复杂且不能达到很好的效果［2］。本文采用了以无线电综合测试仪HP8920A作为主标准对对讲机进行检测的方案。

2 对讲机检测方案设计

2.1HP8920A简介

HP8920A是美国惠普公司研发生产的一种射频通信测试仪器，该仪器适用于各种模拟无线通讯设备电性能的测试，具有功能齐全、性能优良、使用方便、测试直观和易于开发的等优点［3］。本文只需一台HP8920A射频通信测试仪通过窗口操作就能完成对无线通讯设备主要性能指标的测试，极大地方便了测试人员的操作，且检测效果较为理想。无线通讯设备一般具有发射机和接收机两个部分［4］，下面以对讲机为例分别介绍这两个部分的测试方法。

2.2 对讲机发射机部分检测

1）频率误差

载波频率是指发射机不调制时的频率。在未加调制的情况下，测得的载波频率与相应的标称载波频率之差为频率误差［5］。在规定的电源电压范围和环境温度范围之内，任何发射载频的频率误差不得超过表1给出的数值。

表1 每个频段的频率误差

将设备按图1所示进行连接：发射机的TX端口连接到HP8920A的RF IN接口，如果功率大于60W，必须先通过衰减器后再连接到HP8920A（其他测试指标一样，后文不再赘述）。

发射机不调制，开启发射机。HP8920A上显示出在没有调制情况下的载频频率，记录HP8920A上显示的频率数值与标称频率的差值，即为频率误差。

2）载波功率

载波功率是指发射机不调制时送到标准负载（天线）去的功率［6］。按产品指标数值±1dB（≤5W或≤25W）。将设备按图1所示进行连接：发射机的TX端口连接到HP8920A的RF IN接口。

发射机不调制，开启发射机。记录HP8920A上显示的功率数值，即为发射机的输出载波功率。如果通过衰减器，此时HP8920A上显示的功率数值转换成衰减器输入端前的功率数值才是发射机的输出载波功率。

2.3 对讲机接收机部分检测

1）参考灵敏度

参考灵敏度定义为在规定的频率和调制下，使接收机输出端产生标准信噪比的输入信号电平［7］。25MHz～300MHz参考灵敏度为0.4uV，300MHz～1000MHz参考灵敏度为0.6uV。将设备按图2所示进行连接：HP8920A的RF OUT端口连接到接收机的RX端口，接收机的音频输出端（SPEAKER）连接HP8920A的音频输入端（AUDIO IN）。

设置HP8920A射频信号发生器频率为标称频率（25kHz间隔：调制频率1kHz，频偏3kHz；12.5kHz间隔：调制频率1kHz，频偏1.5kHz）；调整接收机的音频输出功率，使其不小于50%的额定功率；调整射频信号发生器输出射频电平，使信纳比指示为12dB；读出并记录射频信号发生器输出射频电平，即为接收机的参考灵敏度。

2）音频响应

当调制频率在300Hz～3kHz之间变化，频偏保持不变，输出的音频信号幅度变化限制在+1dB～-3dB范围之内。将设备按图2所示进行连接：HP8920A的RF OUT端口连接到接收机的RX端口，接收机的音频输出端（SPEAKER）连接HP8920A的音频输入端（AUDIO IN）。

设置HP8920A射频信号源频率为标称频率，调制频率为1kHz，频偏为3kHz，电平比参考灵敏度高60dB；减少频偏到1kHz，并设置输出音频电平数值为0dB；频偏保持不变，调制频率在300Hz至3kHz之间变化，记录此时HP8920A上显示的输出音频电平数值相对值。

3）音频失真

音频失真应小于等于10%。将设备按图2所示进行连接：HP8920A的RF OUT端口连接到接收机的RX端口，接收机的音频输出端（SPEAKER）连接HP8920A的音频输入端（AUDIO IN）。

设置HP8920A射频信号源频率为标称频率，电平比参考灵敏度高60dB，调制频率为1kHz，频偏为3kHz；记录此时HP8920A上显示的失真数值，即为音频失真。

3 对讲机检测中不确定度的评定

3.1 对讲机检测中不确定度的来源

在对讲机检测中不确定度的来源主要有以下三类：

1）系统不确定度：这是测量仪器和检测方法所固有的，不能消除，但可通过一些方法来减少［8］。如：测量仪器、耦合器、连接线等系统结构组成部分的固有误差产生的不确定度，系统组成部分失配造成的不确定度等。

如测量频率时需要考虑：

（1）时基造成的测量不确定度

（2）测量设备的分辨率造成的测量不确定度

测量载波功率时则需要考虑：

（1）测量设备的功率电平造成的不确定度

（2）连接线的损耗造成的测量不确定度

（3）仪器失配造成的测量不确定度

2）随机不确定度：这种不确定度是由随机效应导致的，是偶然发生的，查找困难不易控制［9］。随机不确定度受测量配置情况和检测方法的影响，无法获得某种通用评估值。在实际操作中一般采用重复测量的方法来减小。

3）与影响参量有关的测量不确定度：这类测量不确定度的大小受被测仪器的某些特殊参数影响［10］。如环境温湿度的变化、电源电压不稳定等。

如测量频率时需要考虑：

环境温度改变造成的测量不确定度

测量载波功率时则需要考虑：

（1）环境温度改变造成的测量不确定度

（2）电源电压不稳定带来的测量不确定度

3.2 无线通信设备检测中不确定度的评定方法

测量不确定度的评定方法一般可分为两种：

A类评定是用对样本的观测值的统计分析进行不确定度评定的方法［11］。

B类评定是用不同于统计分析的其他方法进行不确定度评定的方法，一般通过经验或其它信息的概率分布而进行估计［12］。

1）系统不确定度（由时基造成的测量不确定度、测量设备的分辨率和功率电平造成的不确定度、连接线的损耗造成的不确定度、仪器失配造成的不确定度等）在对讲机检测中可采用B类评定方法。

以上这些成分带来的不确定度量值可以通过以下两种途径得到：

（1）通过仪器设备生产厂商提供的技术参数计算获得

如仪器设备生产厂商提供时基的温度漂移参数，时基造成的不确定度服从均匀分布，由此可计算出时基造成的标准不确定度。

仪器设备生产厂商提供频率分辨率参数，它造成的不确定度也服从均匀分布，由此可计算出测量设备分辨率造成的标准不确定度。

（2）通过仪器设备生产厂商提供的技术参数和测量得到的有关参数计算获得

如仪器设备生产厂商提供测量仪器、连接线和被测设备的驻波比或者反射系数，就能通过公式计算由仪器失配造成的测量不确定度。

2）随机不确定度（由随机分量使测量结果产生随机变化的测量不确定度分量）在对讲机检测中可采用A类评定方法。

3）与影响参量（环境温湿度、电源电压等）有关的测量不确定度在对讲机检测中可采用B类评定方法，可通过影响参量变化量的标准差，采用经验公式来计算标准不确定度。如果不确定度计算所需的某些参数仪器设备生产厂商没有提供，可以通过表2中的经验参数计算。

表2 被测设备影响参量相关数据选择表

在实际测试当中，环境温度和电源电压的变化等因素都会对测量结果产生影响，这类影响引起的不确定度可认为服从均匀分布，通过计算得到实验标准偏差Uj后，可以结合影响参量对应的平均值A和标准偏差Uja，通过下式计算该影响参量引起的标准不确定度Ujc。

4 对讲机检测中不确定度评定的应用分析

4.1 对讲机检测时不确定度数据来源分析

表3是对对讲机频率误差指标进行检测时，测量不确定度计算的数据来源进行分析。

表3 频率误差测量不确定度数据来源分析

表4是对对讲机载波功率指标进行检测时，测量不确定度计算的数据来源进行分析。

表4 载波功率测量不确定度数据来源分析

4.2 对讲机频率误差指标检测时测量不确定度的计算

下面将以对调频对讲机频率误差指标进行检测时测量不确定度的计算为例，介绍对讲机检测中的测量不确定度的评定方法。

调频对讲机频率误差的检测方法是将对讲机与无线电综合测试仪HP8920A通过电缆相连，从无线电综合测试仪上读出频率数值与标称频率进行比较即为频率误差。

假设调频对讲机发射的标称载波频率为450MHz，环境温度为（25±1）℃。标准时基修正频率漂移后的精度为2×10-7。则测量不确定度的评定方法如下：

1）标准不确定度

（1）由时基造成的测量不确定度为：450×106× 2×10-7=90Hz。

（2）无线电综合测试仪HP8920A测频率的最后一位有效数字为1Hz，则对应的不确定度为：3× 1Hz=3Hz。

（3）环境温度变化带来的测量不确定度为：

由被测设备影响参量相关数据选择表（表2）中查得：

平均值A=0.02ppm/℃，

标准偏差Ujz=0.01ppm/℃，

温度变化引起的不确定度为：±1℃，

则温度变化引起的测量不确定度换算为频率测量不确定度，根据式（1），有：

2）合成标准不确定度

则合成标准不确定度为：

3）扩展不确定度

则扩展不确定度为：

U=kUc=2×52.3Hz=104.6Hz其中k=2，置信概率为95%。

4）测量不确定度报告

扩展不确定度U=104.6Hz，k=2。

5 结语

本文针对对讲机频繁使用的情况，设计了通过无线电综合测试仪HP8920A对对讲机进行检测的技术方案，并对对讲机检测中测量不确定度的评定方法进行了分析研究。本文所设计的方案操作简便、系统结构简单，可以方便地对对讲机的频率误差、载波功率、音频响应和失真、参考灵敏度等技术指标进行检测，希望能为各位对对讲机检测有兴趣的读者提供参考。

［1］蔡型，张思全.短距离无线通信技术综述［J］.现代电子技术，2004，13（5）：65-67.

［2］张和平.浅析短距离无线通信技术［J］.天津科技，2012，24（2）：53-54.

［3］王英洲，方旭明.短距离无线通信主要技术与应用［J］.数据通信，2004，14（8）：53-56.

［4］张方奎，张春业.短距离无线通信技术及其融合发展研究［J］.电测与仪表，2004，21（7）：53-56.

［5］李兆宏，刘恒.无线电测量中测量不确定度的评定方法［J］.中国无线电，2004，7（8）：14-16.

［6］任玉文.电子产品检验实验室对测量不确定度的评定探讨［J］.山东电子，2003，1（5）：8-10.

［7］叶德培.无线电测量中不确定度的评定［J］.中国计量，2008，8（7）：8-9.

［8］刘智敏.不确定度与分布合成［J］.物理实验，2009，5（8）：16-17.

［9］叶雪兵，汤洪波.EMC测量系统测量不确定度的评定［J］.计量与测试技术，2007，10（6）：21-22.

［10］马国富，许任君，刘洁.检测实验室如何做好测量不确定度的评定［J］.检验方法，2008，2（6）：18-19.

［11］郭宏贵，刘咏华.射频信号源检定装置测量不确定度的评定［J］.工兵装备研究，2004，8（9）：25-26.

［12］张立毅，刘婷，沙定国.误差和不确定度分析［J］.电子测量和仪器学报，2002，3（6）：4-5.

Intercom Detection Method Based on the HP8920A

QI Bin
（750 Testing Ground，CSIC，Kunming650051）

The intercom is used frequently in the experiment on the lake，and it doesn't work sometimes.A detection scheme for the intercom is designed by the HP8920A.In this report，the sources of uncertainty in the measurement of the intercom are analyzed，and the basic method of measurement uncertainty evaluation in the process of the intercom is summarized.

intercom，detection，metrology

TP391

10.3969/j.issn.1672-9730.2017.06.028

2016年12月22日，

2017年1月27日

齐斌，男，硕士，助理工程师，研究方向：计量。