GB/T 15658-2012 无线电噪声测量方法

　　ICS 33. 100 M 04

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 15658—2012代替 GB/T 15658—1995

　　无线电噪声测量方法

　　Method formeasurementsofradio noise

　　2012-12-31发布 2013-06-01实施

　　中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中 国 国 家 标 准 化 管 理 委 员 会

　　

　　发

　　

　　布

　　GB/T 15658—2012

　　前 言

　　本标准按照 GB/T 1. 1—2009给出的规则起草 。

　　本标准代替 GB/T 15658—1995《城市无线电噪声测量方法》。 为适应现代测量技术的发展和电磁环境的变化 ,本标准作了如下的修改 :

　　— 原标准名称《城市无线电噪声测量方法》更改为《无线电噪声测量方法》。

　　— 原标准第 1 章标题 “主题内容与使用范围 ”更改为 “范围 ”, 内容更改为 “本标准规定了无线电应用中无线电噪声的分类和不同种类噪声特性的通用测量方法和数据处理方法 。 同时规定了测量仪器 设 备 应 满 足 的 性 能 指 标 。 本 标 准 适 用 于 9 kHz~ 18 GHz 频 段 无 线 电 噪 声 特 性 的测量 。”

　　— 原标准第 2 章标题 “引用标准 ”更改为 “规范性引用文件 ”, 内容更改为 “下列文件对于本文件的应用是必不可少的 。凡是注日期的引用文件 ,仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注 日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 。”并增加 4篇规范性引用文件 。

　　— 原标准第 3 章标题 “术语 ”更改为 “术语和定义 ”,增加高斯白噪声定义 ,对脉冲噪声定义作了修改 。

　　— 原标准第 4章标题 “表征无线电噪声场强的参数 ”更改为 “测量参数 ”。原标准中的 4. 1、4. 2 变为新标准中的 4. 1. 1 和 4. 1. 2,新增关于脉冲噪声测量参数的 4. 2。

　　— 原标准 4. 1标题 “等效天线噪声系数 ”更改为 “高斯白噪声的测量参数 ”。

　　— 原标准 4. 1 内容更改为 “本标准采用等效天线噪声系数来表征高斯白噪声电平 ”。

　　— 原标准第 5 章 “等效天线噪声系数的测量 ”删除 ,更改为 “测量设备 ”。增加了 “APD测量接收机 ”。

　　— 原标准第 6章 “选点与数据处理 ”删除 ,更改为 “测量方法 ”, 内容进行了重新编排和修改 。

　　— 原标准第 7章 “测量时间 ”删除 ,更改为 “数据采集和数据处理 ”。增加了数据采集和数据处理的具体内容 。

　　— 删除了原标准中的附录 A、附录 B、附录 C。

　　— 增加了 2篇 ITU-R参考文献 。

　　本标准由中华人民共和国工业和信息化部提出 。

　　本标准由中国通信标准化协会归 口 。

　　本标准起草单位 : 国家无线电监测中心 、北京交通大学 。

　　本标准主要起草人 :李景春 、闻映红 、黄嘉 、陈嵩 、郑娜 、张晓燕 。

　　本标准于 1995年首次发布 ,本次为第一次修订 。

　　Ⅰ

　　GB/T 15658—2012

　　无线电噪声测量方法

　　1 范围

　　本标准规定了无线电应用中无线电噪声的分类和不同种类噪声特性的通用测量方法和数据处理方法 。 同时规定了测量仪器设备应满足的性能指标 。

　　本标准适用于 9 kHz~ 18GHz频段无线电噪声特性的测量 。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件对于本文件的应用是必不可少的 。凡是注 日期的引用文件 ,仅注 日期的版本适用于本文件 。凡是不注日期的引用文件 ,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件 。

　　GB 4824—2004 工业 、科学和医疗(ISM)射频设备 电磁骚扰特性 限值和测量方法

　　GB/T 6113. 101—2008 无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范 第 1-1部分 :无线电骚扰和抗扰度测量设备 测量设备

　　GB/T 7349—2002 高压架空送电线 、变电站无线电干扰测量方法

　　GB/T 15709—1995 交流电气化铁道接触网无线电辐射干扰测量方法

　　3 术语和定义

　　下列术语和定义适用于本文件 。

　　3. 1

　　高斯白噪声 whiteGaussian noise

　　在测量带宽周 围 的 整 个 频 率 范 围 内 , 具 有 平 坦 功 率 谱 密 度 的 连 续 噪 声 信 号 (参 见 ITU-R 建 议SM. 1753—2010) 。高斯白噪声源通常有有线计算机网 、电力线和宇宙噪声 。高斯白噪声的电磁场量为非相关矢量 ,带宽等于或大于接收机带宽 ,功率谱电平随测量带宽线性增加 。

　　高斯白噪声一维概率密度函数可表示为 :

　　式中 :

　　a — 高斯白噪声的均值 ;

　　σ2 — 高斯白噪声的方差 。

　　D,通[n信(tE(中){高[n斯(t-噪E声(n的(t均))值]2 }a=0。此时 ,噪声的方差为 :

　　=E{[n2 (t)} -[E(n(t))] 2

　　=R(0) -a2

　　而声(R)(的(0))平均功率为 :

　　1

　　GB/T 15658—2012

　　3. 2

　　脉冲噪声 impulsivenoise

　　由持续时间短 、幅度大 的 不 规 则 脉 冲 所 组 成 的 非 连 续 噪 声 信 号(参 见 ITU-R 建 议 书 SM. 1753— 2010) 。脉冲噪声源通常有点火火花 、闪电 、计算机和超宽带器件 。脉冲噪声的电磁场量为相关矢量 ,带宽大于接收机带宽 ,功率谱电平随测量带宽的平方而增加 。

　　大部分脉冲噪声服从 Weibull分布 ,其概率密度为 :

　　式中 :

　　a— 曲线尺度参数 ;

　　b— 曲线形状参数 。

　　相应的概率分布函数为 :

　　注 : 改写 GB/T 14733. 7—2008,定义 702-08-07。

　　4 测量参数

　　4. 1 高斯白噪声的测量参数

　　4. 1. 1 等效天线噪声系数的定义

　　本标准直接采用等效天线噪声系数来表征高斯白噪声电平 ,等效天线噪声系数定义为 :

　　式中 :

　　Fa — 等效天线噪声系数 ,单位为分贝(dB) ;

　　pn — 当带宽为 bm 时 ,从一等效无耗天线得到的噪声功率 ,单位为瓦(W) ;

　　t0 — 参考温度 ,通常可取 288K(15 ℃) ,单位为开(K) ;

　　k — 波尔兹曼常数 ,k= 1. 38×10-23 ,单位为焦耳每开(J/K) ;

　　brn — 噪声测量设备等效噪声功率带宽 ,单位为赫兹(Hz) 。

　　4. 1. 2 等效天线噪声系数与高斯白噪声电平均方根值的关系

　　Fa =Vrms + Ka - 10lgbrn -20lgf+ 95. 5

　　式中 :

　　Vrms— 噪声测量设备输入端被测电平的均方根值 ,单位为分贝微伏(dB · μV)

　　f — 频率 ,单位为兆赫兹(MHz) ;

　　Ka — 总的天线校正系数 ,单位为分贝(dB) ,可由下式计算 :

　　Ka = K′a + Lc +Li

　　式中 :

　　K′a — 天线校正系数 ,单位为分贝(dB) ;

　　Lc — 天线馈线损耗 ,单位为分贝(dB) ;

　　Li — 天线插入损耗 ,包括阻抗失配误差等 ,单位为分贝(dB) 。

　　当天线与噪声测量设备匹配时 ,Lc 与 Li 均包含在总的天线校正系数 Ka 内 , 即 Ka=K′a; 当天线与

　　2

　　GB/T 15658—2012

　　噪声测量设备不匹配时 ,Lc 按两端口网络测量得到;Li 根据天线以及测量仪的输入端电压驻波比近似估算 。

　　4. 2 脉冲噪声的测量参数

　　本标准规定以幅度概率分布(APD)来表征测量脉冲噪声的特性 。

　　APD定义为 “干扰幅度超过某个规定电平的时间概率 ”。如图 1所示 ,测量时间 T 内脉冲噪声的中频输出包络 ,Ai 为规定的电平 。

　　图 1 被测随机信号的干扰包络

　　APD 的值为 :

　　式中 :

　　τi— 噪声幅度超过电平 Ai 的脉冲持续时间 。

　　5 测量设备

　　5. 1 测量接收机

　　用于噪声测量的接收机及 频 谱 分 析 仪 应 满 足 GB/T 6113. 101—2008 的 要 求 , 性 能 指 标 典 型 值 如表 1所示 。

　　表 1 测量接收机的性能指标

　　性能

　　频率范围

　　9 kHz~ 3 MHz

　　3 MHz~ 30 MHz

　　(含 3 MHz和

　　30 MHz)

　　30 MHz~ 500 MHz (含 500 MHz)

　　0. 5 GHz~ 3 GHz (含 3 GHz)

　　3 GHz~ 18GHz

　　电压驻波比/

　　(输入阻抗为 50 Ω)/dB

　　<1. 5

　　三阶截点/dBm

　　—

　　≥20

　　≥10

　　≥0

　　≥0

　　二阶截点/dBm

　　—

　　≥60

　　≥50

　　≥40

　　≥40

　　预选器

　　亚倍频带宽滤波器或跟踪滤波器

　　跟踪滤波器或固定滤波器低通/高通滤波器

　　—

　　检波器

　　均方根检波器

　　3

　　GB/T 15658—2012

　　表 1 (续)

　　性能

　　频率范围

　　9 kHz~ 3 MHz

　　3 MHz~ 30 MHz

　　(含 3 MHz和

　　30 MHz)

　　30 MHz~ 500 MHz (含 500 MHz)

　　0. 5 GHz~ 3 GHz (含 3 GHz)

　　3 GHz~ 18GHz

　　噪声系数/dB

　　—

　　≤15

　　≤25

　　本振源相位噪声(信道间隔 10 kHz)/(dBc/Hz)

　　-120

　　-120

　　-100

　　-100

　　-90

　　中频抑制/dB

　　>80

　　>80

　　>90

　　>100

　　>70

　　镜像抑制/dB

　　>80

　　>80

　　>90

　　>100

　　>70

　　5. 2 APD测量仪

　　APD测量可以通过接收机内置的 APD测量功能 ,或使用独立的 APD测量装置配合测量接收机或频谱仪共同完成 。APD测量装置的输入端应接入测量装置的包络检波(或其后级电路)输出端 口 。

　　用于脉冲噪声测量的 APD测量仪性能指标要求如下 :

　　— 幅度动态范围 :>60dB;

　　— 幅度精度(包括阈值电平设置误差) :优于 ±2. 7 dB;

　　— 最大测量时间 :≥2 min,测量中断时间小于总测量时间的 1% ;

　　— 最小可测概率 :10- 7 ;

　　—APD测量功能可分配至少两级电平 ,并同时测量所有预设电平的概率 ,预设电平的分辨率优于 0. 25 dB;

　　— 采样率 :≥10×B6 或 ≥12. 5×B3 。

　　注 : B6 指接收机电平幅值等于最大值的 1/2时对应的频 带 宽 度 ,B3 指 电 平 幅 值 等 于 最 大 值 的 2/2时 对 应 的 频 带

　　宽度 。 当采用测量接收机或频谱仪作为 APD测量的射频处理环节时 , 由于对分辨率带 宽(RBW) 的 不 同 定 义 ,

　　而容易使采样率的选择产生混淆 。为 保 证 不 大 于 1%的 幅 度 测 量 不 确 定 度 ,应 当 要 求 采 样 率 ≥10×B6 。 由 于

　　B3 与 B6 的实际关系取决于滤波电路的矩形系数 ,故本标准以临界耦合的双调谐 回 路 考 虑 有 B6 = 1. 247 6B3 ,

　　从而要求采样率 ≥12. 5×B3 。

　　5. 3 低噪声放大器

　　当被测噪声电平不高于接收机本底噪声电平 10 dB 时应使用低噪声放大器(LNA) 。低噪声放大器应安装于接收机和天线之间 。为防止接收机过载 ,宜外加带通滤波器 。 当测量频率低于 20 MHz时不宜使用低噪声放大器 。低噪声放大器典型参数如表 2所示 。

　　表 2 低噪声放大器典型参数

　　性 能

　　频率范围

　　20 MHz~ 50 MHz

　　50 MHz~ 500 MHz (含 50 MHz)

　　0. 5 GHz~ 3 GHz

　　(含 0. 5 GHz和 3 GHz)

　　3 GHz~ 18GHz

　　输入端电压驻波比

　　(输入阻抗为 50 Ω)/dB

　　<1. 5

　　<2. 5

　　增益/dB

　　≤18

　　≤25

　　≤25

　　≤40

　　4

　　GB/T 15658—2012

　　表 2 (续)

　　性 能

　　频率范围

　　20 MHz~ 50 MHz

　　50 MHz~ 500 MHz (含 50 MHz)

　　0. 5 GHz~ 3 GHz

　　(含 0. 5 GHz和 3 GHz)

　　3 GHz~ 18GHz

　　增益稳定性/dB

　　≤0. 7(20 ℃ ~ 30 ℃)

　　噪声系数/dB

　　≤2

　　≤3

　　增益平坦度/dB

　　<0. 4

　　<0. 4

　　<0. 5

　　≤2

　　6 测量方法

　　6. 1 测量点选择

　　6. 1. 1 环境无线电噪声普查

　　环境无线电噪声普查的目的是测量无线电噪声特性用于评估无线电业务与现有电磁环境兼容性的基础数据 。普查的数据按功能区进行处理 。测量环境功能分区定义如表 3所示 。

　　表 3 功能分区定义

　　分类

　　定义

　　偏远地区

　　没有明显的建筑物和交通设施 ,5 km 内没有电力装置

　　农村

　　具有大片农作物的开阔地区 ,建筑物密度<1栋/hm2 ,周边无公路和电气化铁路

　　住宅区

　　村庄和住宅区 。1 km 范围内无高速公路 、城市主干道 、电气化铁路和高压线路

　　城镇区

　　包含小型商业 、轻工业和商店的密集住 宅 区 。 500 m 范 围 内 无 高 速 公 路 、城 市 主 干 道 、电气化铁路和高压线路

　　商务区

　　密集的商业及写字楼区域

　　工业区

　　重工业和工厂密集地区

　　铁路

　　铁路及周边

　　公路

　　公路 、城市道路及周边

　　应根据测量环境的特性 ,在每类功能区选取不少于 10个具有代表性的测量点进行测试 ,测量点不应选择在大功率干扰源附近 。

　　6. 1. 2 重点区域调查

　　针对某一个保护对象或某一保护地域研究其周围的无线电噪声环境 ,此类测量不再划分功能区 。

　　对某一保护对象在其四周东西南北四个方向上设点各点距该保护对象的边界外的距离应为(30± 10) m。

　　对某一保护地域 ,指该地域面积大于 0. 5 km × 0. 5 km 的情况 。 在该地域内每 0. 5 km × 0. 5 km选一点 ,地域边界外(30±10) m 的东 、西 、南 、北方向各选一点 。

　　5

　　GB/T 15658—2012

　　6. 1. 3 重点干扰源调查

　　目的是研究某个重点干扰源对当地无线电噪声电平的贡献 。对高压架空送电线变电站 、电气化铁路内 、燃机点火系统以及工业科学医疗射频设备等重点干扰源按有关国家标准执行 。 高压架空送电线变电站按 GB/T 7349—2002执行 , 电气化铁道按 GB/T 15709—1995执行 , 内燃机点火系统和工业科学医疗射频设备按 GB 4824—2004执行 。

　　对交通干线的无线电辐射噪声的测量 ,测量点选在距最外侧一条机动车道中心线外 10 m 处 。 如该点不能架设天线 ,允许变化 ±5 m ,选点时应考虑到高架桥与高架线路的测量 。测量点应避开有源或无源干扰(例如高压架空送电线 、电气化铁路 、高大建筑等) 。

　　6. 2 天线的选择和架设

　　在选择和架设天线时应满足以下要求 :

　　— 9 kHz~ 30 MHz使用架设在理想导电平面上的垂直短单极天线测量垂直电场强度 。 固定点测量时 ,应保证天线接地电极的良好接地 ,带有地网的垂直天线可直接置于地面 ;其余单极接地天线底端距地面高 1 m。移动测量时 ,天线置于车顶 。

　　— 30 MHz以上使用水平面无方向性的垂直极化天线测量垂直电场强度 。无论车载或固定 , 天线中心距地面高度(3±0. 5) m。

　　— 在环境场强很弱的条件下 ,在 30 MHz以上固定点测量时允许使用水平面有方向性的垂直极化天线 ,此时天线指向干扰最强方向 。

　　6. 3 频率选择

　　频率选择应满足以下要求 :

　　— 脉冲噪声测量 : 采 用 点 频 测 量 。 必 要 时 , 针 对 具 体 干 扰 源 的 主 辐 射 频 率 或 其 谐 波 频 率 进 行APD测量 。

　　— 高斯白噪声测量 :30 MHz以下宜采用扫频测量 ,30 MHz以上可采用点频测量或扫频测量 。

　　6. 4 测量接收机、频谱仪 RBW 设置

　　RBW 设置见表 4。

　　表 4 RBW 设置

　　频率范围

　　分辨率带宽(高斯白噪声)

　　分辨率带宽(脉冲噪声)

　　9 kHz~ 30 MHz(含 30 MHz)

　　100 Hz

　　10 kHz

　　30 MHz~ 450 MHz(含 450 MHz)

　　1 kHz

　　100 kHz

　　450 MHz~ 1 GHz(含 1 GHz)

　　1 kHz

　　300 kHz

　　1 GHz~ 3 GHz(含 3 GHz)

　　10 kHz

　　5 MHz

　　>3GHza

　　10 kHz

　　—

　　a 当频率高于 3 GHz时 ,不再测量脉冲噪声 。

　　6. 5 测量时间

　　应进行 24h连续监测 ,根据 24h监测数据绘制全天噪声电平值及标准差曲线 ,各电平点之间用直线连接 。对于繁忙时间和非繁忙时间应分别进行处理 ,给出结果曲线 。对于高斯白噪声 ,测量回扫时间宜取 10 s~ 20 s。对于脉冲噪声 ,每次 APD测量的时间应大于 2 min。

　　6

　　GB/T 15658—2012

　　7 数据采集和数据处理

　　7. 1 数据采集

　　7. 1. 1 高斯白噪声数据采集

　　应采用专用软件完成数据采集 。

　　数据采集点数= 每次扫描点数 ×测量时间/单次扫描时间

　　7. 1. 2 APD数据采集

　　APD测量是基于对信号幅度时域采样的统计测量 ,故每次测量的数据采集直接由 APD测量仪完成 。每次测量完成后的统计数据表 ,应采用专用的软件从 APD测量仪进行采集 。

　　数据表采集数=测量时间/单次测量时间

　　7. 2 数据处理

　　7. 2. 1 30MHz以下高斯白噪声数据处理方法

　　在 30 MHz以下频段 ,难以找到 24h都未被占用的频点 。 因此应在较窄的频率范围内进行频段扫描并采用“20%”数据处理方法 , 即是对于扫描结果只选择最低 20%电平值的样本 ,利用以下公式求出该样本对应的有效值电平 Vrms。

　　式中 :

　　N — 样本数 ;

　　vi — 样本的包络电平 ,单位为微伏(μV) 。

　　测量结束后 ,应进行试验 , 以此对上述结果进行校正 。其方法是保持相同的测量设置 ,将白噪声源接到接收器 ,采集测量样本 。分别对于所有样本和最低 20%样本计算平均值 ,平均值之差为校正值 。

　　7. 2. 2 30MHz以上频段高斯白噪声数据处理方法

　　在该频率范围应使用“x%”方法 。应首先绘制样本幅度图(如图 2 所示) , 在图中选择具有稳定倾斜度的区间 ,在该区间内选择一个样本点数 ,利用以下公式计算 x值 :

　　x= 100× (1-选择样本点数 / 总样本点数)

　　图 2 样本幅度图

　　7

　　GB/T 15658—2012

　　确定 x值后 ,采用 7. 2. 1 中的方法进行数据处理 。

　　7. 2. 3 系统噪声剔除

　　如测量无线电噪声电平不大于接收系统自身噪声电平 K(dB) ,则应按以下方法从被测值中消除本机噪声的影响 。

　　式中 :

　　f— 接收系统噪声因子线性值(接收系统包括从天线输出端到测量设备的所有设备和馈线) 。

　　校正时 ,应在天线输出端用匹配负载替换测量天线 ,保持原有设置 ,测量噪声电平 。

　　校正公式为 :

　　式中 :

　　pa — 包括本机噪声在内的无线电噪声测量值 ,单位为微伏(μV) ;

　　pb — 使用匹配负载时本机噪声测量值 ,单位为微伏(μV) 。

　　7. 2. 4 APD测量结果处理

　　APD测量结果使用对数笛卡尔坐标系下的数值曲线来表示 。 坐标系的横轴(X 轴) 表示幅度电平(dB · μV/m) ,纵轴(Y 轴)表示 APD 累积概率(10-n) 。

　　APD测量结果曲线的幅度分辨率取决于测量装置的动态范围和 A/D转换器的分辨率 。 例如 , 当动态范围为 60 dB,使用 8位 A/D转换器时 , 曲线分辨率小于 0. 25 dB。

　　APD测量结果表示的例子如图 3所示 。

　　图 3 APD测量结果曲线示意图

　　8

　　GB/T 15658—2012

　　参 考 文 献

　　[1] GB/T 4365—2003 电工术语 电磁兼容

　　[2] GB/T 14733. 7—2008 电信术语 振荡 、信号和相关器件

　　[3] ITU-R建议 SM. 1753—2010 无线电噪声测量方法

　　[4] ITU-R报告 SM. 2055—2006 无线电噪声测量

　　9

　　GB T 15658 2012

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