1、ITU-R SM.1753-2 建議書(09/2012)無線電噪聲測量方法 SM 系列頻譜管理前言無線電通信部門的職責是確保衛星業務等所有無線電通信業務合理、平等、有效、經濟地使用無線電頻譜，不受頻率范圍限制地開展研究并在此基礎上通過建議書。無線電通信部門的規則和政策職能由世界或區域無線電通信大會以及無線電通信全會在研究組的支持下履行。知識產權政策（IPR）ITU-R的IPR政策述于ITU-R第1號決議的附件1中所參引的ITU-T/ITU-R/ISO/IEC的通用專利政策。專利持有人用于提交專利聲明和許可聲明的表格可從獲得，在此處也可獲取ITU-T/ITU-R/ISO/IEC的通用專利政策實施

2、指南和ITU-R專利信息數據庫。ITU-R 系列建議書（也可在線查詢 ）系列標題BO衛星傳送BR用于制作、存檔和播出的錄制；電視電影BS廣播業務（聲音）BT廣播業務（電視）F固定業務M移動、無線電定位、業余和相關衛星業務P無線電波傳播RA射電天文RS遙感系統S衛星固定業務SA空間應用和氣象SF衛星固定業務和固定業務系統間的頻率共用和協調SM頻譜管理SNG衛星新聞采集TF時間信號和頻率標準發射V詞匯和相關問題說明：該ITU-R建議書的英文版本根據ITU-R第1號決議詳述的程序予以批準。電子出版2013年，日內瓦ã 國際電聯 2013版權所有。未經國際電聯書面許可，不得以任何手段復制本出

3、版物的任何部分。2 建議書無線電噪聲測量方法（2006-2010-2012年）范圍對于無線電噪聲的測量而言，不同測量系統之間有必要存在一種統一的與頻率無關的方法，以以產生可比的、準確的和可再現的結果。本建議書提出了在形成此類可比結果的測量程序中有必要加以綜合的一整套過程或步驟。國際電聯無線通信全會，考慮到a)因為采用了新的（產生無線電噪聲的）電氣和電子設備以及無線電通信系統（例如超寬帶（UWB）、電力線通信（PLC）和計算機），建議書中規定的無線電噪聲電平可能會提高；b)為了有效地進行頻譜管理，主管部門需要知道確切的噪聲電平；c)為了獲得能夠相互比對的可再現結果，有必要統一測量方法；d)對于噪

4、聲測量而言，需要某些最小設備規范，建議1應按照附件1所述的要求開展無線電噪聲測量。附件1無線電噪聲測量方法1引言本附件描述了在實際無線電應用中測量和評估無線電噪聲的方法。2無線電噪聲的源頭雷電放電引起的輻射（由雷電引起的大氣噪聲）；來自用電機械、電氣與電子設備、電力傳輸線或來自內燃機點火的非欲收輻射的總和(人為噪聲)；大氣氣體和水汽凝結體形成的發射；天線波束內的地面障礙物或其他障礙物；來自宇宙射電源的輻射。由大自然引起的噪聲在長時間內不太可能發生顯著變化，而隨著新型設備的引入和改善電磁兼容性的措施發生的變化，人為噪聲（MMN）則常常在無線電頻譜的某些部分占主導地位，且噪聲強度也隨著越來越多地使

5、用電氣電子設備而有所變化。因此在開展無線電噪聲測量時，人為噪聲成為主要的關注類型。表1各頻率范圍內相關的無線電噪聲源噪聲源頻率范圍由雷電引起的大氣噪聲9 kHz至30 MHz宇宙噪聲4 MHz至100 MHz人為噪聲9 kHz至1 GHz來自大氣氣體等的發射超過10 GHz3無線電噪聲的組成部分根據建議書中的定義，無線電噪聲是來自于多個發射源的無線電發射總和，并且這些發射不是來自無線電通信發射機。在給定測量地點，如果沒有單一的噪聲源占主導，那么無線電噪聲在幅值上服從正態分布，此時無線電噪聲可以看做高斯白噪聲。但由于城市和居民區的噪聲發射設備的密度尤其高，幾乎找不到一塊地方不是由單一源頭的噪聲或

6、發射占主導，哪怕是片刻時間。這些源頭常常發射脈沖或單載波。由于無線電通信設備必須在這種環境下工作，在無線電噪聲測量中把這些組成部分排除在外恐怕不現實。表2無線電噪聲的組成部分噪聲組成部分屬性源頭（示例）高斯白噪聲(1) （WGN）不相關的電磁矢量帶寬等于或大于接收機帶寬頻譜功率電平隨帶寬線性增加計算機，電力線通信網，有線計算機網，宇宙噪聲脈沖噪聲（IN）相關的電磁矢量帶寬大于接收機帶寬頻譜功率電平隨帶寬的平方增加點火火花，雷電，汽燈點火器，計算機，超寬帶設備單載波噪聲（SCN）一條或多條不同譜線帶寬小于接收機帶寬頻譜功率電平與帶寬無關有線計算機網，計算機，開關電源式供電設備(1)在ITU-R

7、建議書的這一附件內，高斯白噪聲被認為代表了在測量帶寬附近的頻率范圍內具有近平坦功率譜密度的連續噪聲信號。高斯白噪聲分量完全可以由均方根值來表征，但脈沖噪聲分量則要難得多。現代數字通信服務幾乎總會采用糾錯技術，對脈沖干擾尤其有更強的抵抗力。但在達到某種脈沖時長和重復頻率時，脈沖噪聲也會對此類服務的運行產生顯著干擾。因此在測量無線電噪聲時，宜應在給出脈沖噪聲電平的同時，還給出脈沖參數的統計分布信息。單載波噪聲（SCN）只能在噪聲來自靠近測量地點的單一源頭的情況下才能檢測到。發射單載波的多個源頭會隨著其數目的增多而迅速疊加到一段類噪聲頻譜。建議書將無線電噪聲規定為各種來源的非欲收輻射的總和，且專門排

8、除了來自單一的可識別源頭的發射。因此有必要選擇未由此類單一源頭占主導的測量地點和/或頻率，這樣就沒有必要在人為噪聲測量的背景下再進一步考慮單載波噪聲了。4關鍵參數本文所述的測量程序將給出下列無線電噪聲參數的測量結果：高斯白噪聲（WGN）：均方根電平，表示為一天內的單一值或小時均值脈沖噪聲（IN）：峰值電平，表示為某種分布脈沖/突發時長，表示為某種分布；脈沖/突發周期，表示為某種分布。5測量原則高斯白噪聲分量（WGN）可用均方根檢波器來測量。下文將該測量方法稱為“均方根法”。采用第節所述的20%縮減，就有可能直接從頻率測量中得到均方根噪聲值，即便其中一些頻率被有用信號占用。但是脈沖噪聲（IN）則

9、只能通過對瞬時射頻幅值進行快速抽樣來測量。將這些值存儲下來進行脫機評估，以獲得脈沖參數，測量最好在不存在有用信號和連續載波的單一頻率上進行。兩個連續樣本之間的最大時間間隔為：(1)其中：Ts：兩個連續樣本之間的時間間隔RBW：測量所用的濾波器帶寬。下文將該測量方法稱為“原始數據抽樣法”。6測量類型在整個頻率范圍內確定人為噪聲的真實電平和特性，包括脈沖噪聲的特性，是一項相當耗時復雜的測量任務。但在只關注高斯白噪聲分量或只有某些頻率范圍需要調研的情況下，測量可以大大簡化，而又不丟失重要信息或降低準確度?？紤]到這個原因，在開展無線電噪聲測量時推薦采用下列3種類型的方法：A型：僅高斯白噪聲。A型方法僅

10、給出高斯白噪聲電平，不考慮脈沖噪聲。它僅需要測量某一“空閑”頻率上余下的均方根電平。均方根法和原始數據抽樣法都適用。數據評估也比較簡單。B型：高斯白噪聲和脈沖噪聲。B型方法給出高斯白噪聲電平并給出無線電噪聲中主要脈沖噪聲參數的特性。它需要快速的數據抽樣（原始數據抽樣法）。數據評估要復雜得多，需要大量后期處理，其中大部分只能由計算機完成。C型：高斯白噪聲、脈沖噪聲和分離人為噪聲。除給出高斯白噪聲電平和脈沖噪聲特性外，C型方法還從大氣噪聲中分離出人為噪聲、脈沖噪聲，這種分離在HF頻率范圍內具有相當程度的重要性。測量過程等同于B型測量，區別在于C型測量必須在兩個不同的地點進行，兩個地點的設備在時間上

11、必須同步。恰當的測試類型的選擇取決于各項要求、環境類別和頻率范圍。如果測試結果是通用的，則重點選擇表3推薦的類型。表3推薦的測試類型頻率范圍戶外測量室內測量9 kHz-300 kHz (LF)A, BA, B300 kHz-3 MHz (MF)A, B, CA, B3 MHz-30 MHz (HF)A, B, CA, B30 MHz-300 MHz (VHF)A, BA, B300 MHz-3 GHz (UHF)A, BA, B> 3 GHz (SHF)AA7設備的規格接收機和前置放大器測量接收機應為標準的可搬運測量接收機或頻譜分析儀，以及噪聲系數低、增益穩定性高的任何附加前置放大部分，

12、例如低噪聲放大器（LNA）。如果采用均方根檢波器，為了保證獲得可接受的測量準確度，要求設備的本底噪聲保持在比被測噪聲至少低10 dB。外接低噪聲放大器有助于達到這一目標。頻率> 20 MHz時低噪聲放大器是必不可少的。應慎重采用帶有內置糾錯裝置的測量接收機，因為在低S/N比情況下測量時將對結果產生影響。如果噪聲修正是帶開關的，可以把開關打開。不過在這種情況下，第節所述的附加修正不適用。表4給出了對測量系統的要求。表4并未提出一套新的測量接收機或低噪聲放大器的規格，僅指出了噪聲測量中所用的某種接收機和低噪聲放大器必備的附加或特定要求。頻段的叫法以某種實際采用的噪聲測量系統為基礎，并非指某一

13、具體的接收系統。表4噪聲測量系統（接收機/LNA）的要求功能頻率范圍頻率范圍9 kHz-30 MHz30-500 MHz0.5-3 GHz輸入駐波比（天線輸入端）50 , 標稱值 < 1.5三階交調截取點³ 20 dBm (> 3 MHz)³ 10 dBm³ 0 dBm二階交調截取點³ 60 dBm (> 3 MHz)³ 50 dBm³ 40 dBm預選器一套亞倍頻程帶通濾波器或者跟蹤濾波器跟蹤或者固定濾波器低通/高通濾波器總噪聲系數 15 dB (> 2 MHz) 2 dB(1) (> 20 MHz)

14、2 dB(1)表4（續） 功能頻率范圍中頻抑制> 80 dB> 90 dB> 100 dB鏡頻抑制> 80 dB> 90 dB> 100 dBLNA增益 18 dB 25 dB 25 dBLNA增益穩定性20-30°C時 0.7 dB在所關注的頻率范圍內LNA增益的平坦度< 0.4 dB< 0.4 dB< 0.5 dBAGC（自動增益控制）測量輸出應不使用AGC包括計算機和接口在內的測量設備的電磁兼容性測量設備產生和接收到的所有干擾信號應低于待測噪聲平均值10 dB以上(1)該噪聲系數適用于LNA。如果使用低噪聲放大器，則接收機和

15、低噪聲放大器的各種組合均須滿足表4中的要求。組合系統的噪聲系數主要取決于低噪聲放大器的噪聲系數。應謹防接收機或低噪聲放大器過載。必須采用外接帶通濾波器，以防止過載。在30 MHz以下，輸入電平最高的信號是由廣播電臺產生的。在整個廣播頻段內，帶通濾波器的衰減至少應達到20 dB。為了計算等效噪聲帶寬，應準確知道接收機的中頻選擇性（6至60 dB），這樣才能比較不同中頻濾波器條件下的測量結果。噪聲帶寬可按接收機規格選取，如果做了這種規定的話。這一帶寬就是與接收機或頻譜儀的濾波器通過的噪聲功率相同的某種(理論上的)矩形濾波器的帶寬。天線按照ITU-R 建議書，噪聲電平用噪聲系數（高出熱噪聲的dB數）

16、表示，不用場強表示。這一噪聲系數是以一個“無損”天線為基準來規定的。在噪聲源均勻分布在水平面內或在比較小的垂直角度上接收的情況下，最常用的天線是垂直調諧偶極子。因此對于30 MHz以上的噪聲測量，最好采用調諧地面天線和套筒偶極天線，避免同軸電纜和金屬天線桿對輻射的各向同性產生影響。低于30 MHz時，垂直偶極子因尺寸變得過大而不再適用。另外，這樣的偶極子距地面要有相當高度才能獲得理想效果，這也難于實現。因此，對低于30 MHz頻率的測量，建議書推薦在傳導良好的地面上采用一種短垂直單極天線作為基準天線。建議采用高度小于波長十分之一的短垂直單極天線作為測量天線。但這種短單極天線在電性能方面要與接收

17、機的輸入阻抗（通常為50 ）匹配。這種匹配通常由有源器件完成。重要的是不要在天線中產生額外的放大，因為這會讓天線在強廣播信號情況下出現過載。采用從所有角度均勻收到噪聲源的模型，就不必修正測量天線有可能出現的方向性。實際上八木天線等方向性極強的天線只在其預定方向獲取其增益，其他方向的信號則相應被抑制，因此噪聲環境的平均增益為零。這樣就有可能在預計噪聲均勻分布的環境中采用定向天線進行測量，只要其阻抗匹配。對于外來噪聲的計算而言，有必要了解可用于從被測天線電壓計算場強的天線因子。該系數常常由制造商提供，但下列情況仍需仔細考慮：如果天線是定向的，則制造商提供的天線因子只能用于主瓣方向。不過對于噪聲場強

18、的計算而言，必須采用來自任何方向的各信號的平均在噪聲源均勻分布的情況下，定向測量天線收到的噪聲功率與理論全向天線相同。在這種情況下，對特定方向的天線增益進行適當修正，就可得出平均天線因子。天線因子。在頻率較低的情況下，尤為重要的是要滿足制造商提出天線因子時所設的那些條件。天線距地面高度、天線周圍的障礙物和接地等因素會顯著改變天線因子。如果不知道天線因子，也可以用已知天線因子的基準天線來測量，但上文的考慮因素總是適用的。確定天線因子的一種實際方法是，對來自隨機方向的大量發射，比較測得電平與基準天線的電平，并對每一頻段的結果進行平均。對于建議書中的基準天線以及對于與實際接收臺的匹配而言，測量天線的

19、饋入點在60 MHz以下應位于地面或接近地面，在更高頻率上則應距離地面至少5 m。8不定性分析噪聲測量的最終結果應反映真實量值，如果使用其他的測量設備，這個真實量值也應該能夠再現。除了平均準確度，還需要了解測量值變化的上下限。對于每次噪聲測量都要進行不定性余量分析，且這種不定性應包含所有構成因素。以上信息可以在，比如說，國際標準化組織（ISO）的“測量中不定性的表述指南”中找到。9測量程序測量地點的選擇即便一個頻率上，特別是在人為噪聲為主的情況下，無線電噪聲電平也會隨時間和地點而變化。在低于30 MHz的頻段，因傳播條件的關系，噪聲電平主要隨時間而變。因此，一般情況下必須在不同的地點進行多次測

20、量。為了反映人為噪聲電平測量結果的差別，建議書規定了4種不同的地點類別，應按照這些類別選擇測量地點。但為了有益于更詳細的評估，建議按照下列類別對噪聲測量進行分類：表5戶外測量地點的選擇標準類別定義偏遠農村5 km內沒有沒有明顯的人類活動跡象，沒有建筑，沒有交通，沒有電力設施農村有大規模農業活動的農村開放地帶，建筑物密度< 1/公頃，沒有主要道路，沒有電氣化鐵路居民區鄉村或沒有工商業活動的純粹居住區。1 km內沒有電氣化鐵路，沒有主要道路，沒有架空高壓輸電線或輸電設施城郊高密度人居建筑，有少量工商業活動和商店。500 m內沒有電氣化鐵路，沒有主要道路，沒有架空高壓輸電線或輸電設施城市高密度

21、工商業建筑或辦公室。會出現主要道路和鐵路，但應不占主導地位工業區高密度廠區和重工業區鐵路以電氣化鐵路為主的地點道路以道路交通為主的地點，例如公路對于每一地點類別，應分別評估測量結果。為了給出合理的無線電噪聲電平的統計說明，每個類別應至少測量10個地點。上述所有測量地點應均在戶外。為了估計來自室內多個噪聲源的無線電噪聲電平，可由戶外測量得到的結果減去各自頻率上預計的建筑物衰減。不過經驗表明，室內噪聲電平有可能比戶外測量值還高。這是因為在進行測量的建筑物內以若干單獨的噪聲源為主。如果要研究的是這種環境，表5中的地點類別就不適用了，因為此時建筑物是在城市、居民區還是在農村環境已經不重要了。這時建議采

22、用表6中的不同建筑物類別。應注意，室內測量總是對各單一干擾源的噪聲和干擾之和進行測量。在大多數情況下，建筑物內以來自單一噪聲源的發射為主。按照目前建議書中的定義，這些發射不是人為噪聲。但無線電通信業務要正常運行，必須應對各種無用信號，不管是噪聲還是干擾。因此出于現實原因，最好測量二者之和。表6室內測量地點的選擇標準類別定義家庭單獨的建筑物或單一樓層，有典型的家用電子和電氣設備辦公室辦公用電子和電氣設備、IT和電信設備，例如計算機、打印機、局域網購物中心商店和超市所在地點火車站位于封頂站臺區內的大火車站機場候機樓大機場的候機樓內工廠以用電機械為主的工廠建筑物內醫院以醫療設備為主的地點頻率的選擇在

23、進行噪聲測量時可以對單個頻率（頻道）進行測量，也可以對某一頻段（例如100 kHz）進行測量。這些觀測可以自動進行，數據結果也可以按照預定的協議進行處理。在HF頻段，實際上在整個24小時測量周期內都無法找到不存在有用發射的頻率。找出合適頻率或頻段的最簡單方式是利用測試測量的信息或利用歷史數據。但這樣做也無法保證所有測量樣本都可用，因為在實際調研過程中可能會出現預料不到的占用。因此最好不選某一固定的頻率或頻段，而是對所研究的頻段進行掃描以確定高斯白噪聲電平。然后應在掃描頻段內電平最低的頻率上按照單頻方式測量至少秒，以確定脈沖噪聲電平。特別是在一天之內占用情況變來變去的低于30 MHz的頻率范圍內

24、，建議在每一測量之前重選這一頻率。在高于30 MHz的頻率范圍內，有用發射通常來自占用情況已知的國家設施。此時，或可使用某一不存在有效指配的頻率。圖1顯示的是142MHz周圍的頻譜，存在幾個在用頻率的發射，用兩種不同的分辨帶寬（上面軌跡：300 kHz；下面軌跡：10 kHz）記錄MaxHold（最大值保持）。選出做了記號的頻率進行噪聲測量，因為可以看出該頻率不存在發射且遠離在用頻道。特別是在進行無人值守的自動調研和頻率選擇時，并非總能看出選定的頻率只含噪聲。選擇以高斯幅值分布的背景噪聲為主的一段頻率，提高了噪聲功率電平測量的準確度。要確認某一頻率（頻段）是否只存在高斯白噪聲，最可靠的方法是采

25、用奇異值分解（SVD）的數學概念。該方法包括根據接收信號構建一個估計的自相關矩陣，然后對這一估計的自相關矩陣經奇異值分解后所得出的結果進行評估。圖1單頻選擇要選擇一個恰當的頻率（頻段），最實用的方式是首先通過掃描所需的頻率范圍找出一個候選頻段，然后確定電平最低的頻率（頻段）?？捎肧VD過程驗證該頻率的可用性。如果SVD過程顯示掃描中主要含有高斯白噪聲，則該頻率可用于測量。如果情況并非如此，則必須另選頻率（頻段）。SVD法的詳情在附錄1中說明。據預測，即使是在VHF/UHF范圍內，所選最低電平的頻率在實際測量期間亦可包括有用信號，因此針對各目標頻段宜應測量最多五個緊密相連的頻率。這些頻率的WGN

26、電平的測量結果如果超出最低.電平的門限值（例如2 dB），則應將其放棄（另見第節）。頻譜儀/接收機設置表7給出了推薦的設備設置：表7頻譜儀/接收機設置測量時間每10至30秒產生一次結果是可行的。對于采用均方根檢波器的WGN測量，可用的掃描時間為10至20秒。對于原始數據抽樣，每10至30秒運行一次至少秒長的掃描是可行的。掃描期間，必須以非常快的速率抽取樣本的幅值（抽樣頻率至少為1/RBW）。頻率范圍觀測頻率范圍完全取決于被選頻段的使用情況；該頻段甚至可以視頻段的具體情況分成若干子頻段或者若干頻率。分辨帶寬如果采用頻段掃描的方法，所用濾波器帶寬取決于頻率跨度除以所需分辨率。原始數據抽樣原則決定了

27、分辨帶寬應為抽樣頻率的一半。濾波器的形狀因子應根據使不同接收機的測量結果可以比較的原則進行選擇。分辨帶寬的推薦值見表8。VBW如有可能，請關閉所有視頻濾波器。如果使用頻譜分析儀，則VBW應設置為RBW的10倍或更高。如果VBW過小，則APD圖表的形狀在概率高于37%的情況下可能是不正確的。如果無法將VBW設置為10*RBW，則應采用有白噪聲源的測量，以判定恰當的修正方式。檢波器對于WGN測量，必須采用真正的均方根檢波器，其他類型的檢波器都不適用。有些制造商還標明這種檢波器是平均值（均方根）檢波器。重要的是，檢波器要對功率而不是電壓進行平均。這類檢波器通常以一個抽樣器為基礎，其抽樣頻率由濾波器帶

28、寬決定。采用在規定的時間周期內獲得的這些樣本算出均方根功率。該時間周期即測量周期。在采用非抽樣器型均方根檢波器時，若要到達1%的不定性，該檢波器的積分時間只能是10/2BN (kHz)。因此，如果噪聲帶寬BN為500 Hz，最小積分時間須為10秒。使用舊型接收機時這一點尤其要注意。當測量值高于設備本底噪聲不足10 dB時，檢波器通常需要自行校準。原始數據抽樣原則要求使用抽樣檢波器，因為這種方法在后期處理過程中會使用均方根計算。衰減器3 dB建議將接收機與低噪聲放大器之間所接的附加衰減器設置為接收機/低噪聲放大器的規定輸入阻抗，以減小測量的不定性。如果能確認天線與低噪聲放大器的輸入阻抗完全匹配，

29、就不需要附加衰減器了。預選器打開（如果是可開關的話）表8測量帶寬頻率范圍A型測量的分辨帶寬（僅高斯白噪聲）B型和C型測量的分辨帶寬（高斯白噪聲和脈沖噪聲）300 kHz 30 MHz100 Hz10 kHz30 MHz 450 MHz1 kHz100 kHz450 MHz 1 GHz1 kHz300 kHz1 GHz 3 GHz10 kHz5 MHz> 3 GHz10 kHz10 MHz在本附件范圍內，分辨帶寬就是標稱3 dB帶寬的等效噪聲帶寬。采用表8示出的更寬的分辨帶寬會產生數量更大的數據，因為需要的抽樣速度也更高。但脈沖噪聲也會看得更清楚。如果進行的是B型和C型測量，建議對高斯白噪

30、聲測量仍采用窄帶，而僅對脈沖噪聲測量采用更寬的帶寬。測量周期測量周期應當選擇那些預計被測噪聲不會發生顯著變化的時間段。例如，為了能反映HF傳播和臨時使用的設備在白天和晚上的差別，標準測量周期應為24小時。為了能反映不同季節之間的差異，HF測量每年都會重復做好幾次。對于30 MHz以上頻率，建議在白天工作時間內采用最短10小時的調研周期。人為噪聲和大氣噪聲的分離（僅對C型測量）在30 MHz以下，脈沖噪聲成分的主要部分可能來自大氣噪聲，比如雷電。如果測量僅是為確定人為噪聲，則要從測量結果中扣除大氣噪聲。不過這只對脈沖噪聲才能做到。要確定脈沖噪聲的來源，至少要同時在兩個不同的地點測量：測量地點；和

31、基準地點。在采用同樣天波傳播條件的情況下，兩個地點之間的距離應大于但非常接近典型的人為噪聲發射的范圍（建議：500 m至10 km）。兩個地點的測量設備在時間上必須嚴格同步（最大偏移：100 ms）。舉例來說，嚴格達到時間同步的做法包括：定期將測量接收機切換到標準時間信號（例如DCF77）；采用來自外接GPS接收機的時間信號。可以采用發射的時間信號來調整內部處理器的時鐘，或者可以算出處理器時鐘與發射的實際時間信號之間的偏差以便用于校正時戳，該時戳是每次測量掃描必須存儲的。借助于這種時戳，每次掃描都可以在日后與其他地點的相應掃描相比較。一個信號如果在兩個測量地點都出現，就可以假定是大氣噪聲或是通

32、過天波收到的無用發射，因此在進一步處理前要從結果中去除。僅在測量地點才收到的信號可假定是來自附近源頭的人為噪聲。數據的收集和后期處理用均方根檢測器進行高斯白噪聲測量（A型測量）頻譜分析儀分若干步驟（頻率步長）對頻段進行掃描?，F代頻譜儀的頻率步長數目通常在500到10 000之間。以10秒的掃描時間為例，測量結果將會是一個每天500 ´ 8 600到10 000 ´ 8 600個測量樣本的數據庫（矩陣）。為了能去除某些部分的測量結果和采用不同的統計方法，該數據庫事后應采用專用軟件進行處理。采用原始數據抽樣的高斯白噪聲 + 脈沖噪聲測量（A型、B型和C型測量）為了完整地評估脈沖

33、，有必要進行快速抽樣，速度要達到每個脈沖至少被捕獲一次。不過這樣做的結果是要存儲的數據量相當大。對于統計評估而言，沒必要對頻率范圍連續觀測?？蓪?（一個頻率或一個頻段的）調查分為個別的掃描。每次掃描至少延續秒，其間盡快（Ts 1/RBW）捕獲瞬時信號電平。然后在下一次掃描之前可以引入幾秒的停頓，其間不做任何測量。這一方法仍然會產生每次調查幾百萬個樣本的數據量，必須用專用軟件進行統計評估。10數據處理概述表9給出了不同測量原則的不同處理步驟。表9處理步驟處理步驟均方根高斯白噪聲測量原始數據抽樣設備噪聲的修正xx采用“20%法”確定高斯白噪聲電平x20%截止值的驗證x將 MMN 與有用發射分隔開可

34、選繪制原始樣本的幅值概率分布（APD）x計算Faxx從高斯白噪聲中分離出脈沖樣本可選將脈沖串組合成突發可選從大氣噪聲中分離出人為噪聲脈沖可選計算脈沖參數分布可選設備噪聲的修正所測量的信號實際上是疊加在設備噪聲之上的信號。為了確定外來噪聲與設備噪聲之間的差值，可按下面步驟進行人工測量，決定修正量：a)在當時“空閑”的某一頻率上采用均方根檢波器測量高斯白噪聲電平；b)用50 負載代替天線，采用跟以前一樣的設置測量系統噪聲與負載熱噪聲之和。如果上述a)與b)測量的結果相差K dB或更高，則設備噪聲無需進一步修正。若小于該值，則要從所有外部噪聲值中線性減去由b)的測量得到的設備噪聲：(2)其中：pa

35、:測量a)得到的線性單位的噪聲電平pa :測量b)得到的線性單位的噪聲電平f :設備噪聲因子。系數K可由下式計算得出：(3)設備規范通常會給出噪聲系數F。由于該噪聲系數是以分貝為單位的，所以可用下式算出噪聲因子f：(4)圖2為算出的K值，是噪聲系數的函數。圖2設備噪聲修正值的門限采用“20%法”確定高斯白噪聲電平（僅用于均方根高斯白噪聲測量）尤其是在30 MHz以下，不能認為在整個測量周期內測量頻率（或頻率范圍）都是空閑的。因此建議在一個不大的頻率范圍內掃描，而不僅僅是在單一頻率上測量。只采用電平最低的20%的樣本而舍棄另外80%的樣本，就可從結果中消除無用占用。但這樣做也會消除一些含有噪聲的

36、樣本，因此若不加修正就會導致過低的噪聲電平。將一個白噪聲源連至接收機，抽取一些測量樣本并從所有（100%）樣本決定平均均方根電平，即可確定所需的修正量。然后去除上部的80%，從下部的20%樣本算出平均均方根電平。所用的修正值為兩個平均均方根電平（100%和20%）的差值。附錄2對此進行了詳細描述。20%截止值的驗證（僅用于均方根高斯白噪聲測量）對于HF，20%的最低值是確定噪聲電平的實用值。對于其他頻率范圍，可能要檢查這一20%值是否正確或是否應換成另一個值。附錄2對驗證截止值的一些方法做了說明。將人為噪聲從有用發射中分離（測量類型B和C）必須在存在有用發射的頻率范圍內測量無線電噪聲，并將有用

37、發射的影響從測量數據中去除。應用SVD法，能夠判定測量的無線電噪聲是否為高斯噪聲。采用下述兩種方式對數據加以分析，能夠排除發射的影響。判定連續時間段數據抽樣的中值。然后，將在相關時間段內中值大于整體數據抽樣r.m.s.一定量（例如6 dB）的數據抽樣排除。在相關頻段內的兩個或多個頻率，測量無線電噪聲。然后，在各測量頻率判定r.m.s.值。接下來排除所有超過最低r.m.s.值規定量（例如2 dB ）的數據抽樣。附錄3詳細介紹了將測量噪聲從主動發射中分離出來的做法。10.6幅值概率分布的圖示（僅用于原始數據抽樣）如果采用原始數據抽樣確定高斯白噪聲，則均方根電平理論上可由在某段（積分）時間

38、內所有樣本功率電平的線性平均確定。不過這一點僅在測試期間只存在高斯白噪聲的情況下才正確。特別是對于HF，這一點常常不可用。在這些情況下，高斯白噪聲的均方根電平可由繪制原始數據的所謂“幅值概率分布”圖得出：該圖表示超出某一幅值的測量樣本的百分比（見圖3）。圖3典型的幅值概率分布脈沖噪聲高斯噪聲單載波噪聲超出坐標的%高于Kt0b的dB數幅值概率分布圖的x軸采用瑞利尺度。用這種尺度可很容易地區分各類噪聲：白高斯噪聲表示為傾斜的直線。從數學角度上看，如果把兩個尺度都換成線性的，則斜率為10。這意味著直線在0.1%、37%、90%和99%之間會降低10 dB。左側邊緣上升表明存在脈沖噪聲。當單載波噪聲和

39、/或有用發射包括在測量數據內時，APD圖有關WGN部分的斜率將大于10，如圖3紅色虛線所示圖中曲線升高。 如果不存在單載波噪聲或窄帶有用信號，則總的均方根電平為曲線與橫軸的37%相交處的值。當APD如圖4所示時，可看出APD受到了單載波噪聲或有用發射的影響。在此情況下，無法通過本圖表輕松的判斷出WGN。圖4存在載波和/或有用信號情況下的幅值概率分布圖理想高斯噪聲高斯白噪聲電平 kTB超出坐標的%高于Kt0b的dB數為提高準確度，可采用傅里葉變換將時域內的測量值變換為頻域值。從得出的頻域值構建第二個幅值概率分布圖，并也用一條切線與圖的中間部分擬合。均方根高斯白噪聲電平同樣是頻域幅值概率分布的37

40、%處的值。如果在測試期間存在有用信號或單載波，兩個幅值概率分布圖中只有一個會提升，這取決于信號的性質?？偟母咚拱自肼暤拇_切值為兩個37%值中較小的一個。當在有用信號占用的頻段內進行噪聲測量時，尤其需要這種評估方法。如果按照不存在占主導的載波和有用發射的方式選擇頻率，則傅里葉變換通常就不需要了。10.7Fa的計算按照建議書，噪聲電平表示為比熱噪聲高出Fa dB的外部噪聲形成的無損天線的噪聲系數。熱噪聲可按下式計算：(5)其中：K：波爾茲曼常數1.38*1023 （J/K）t：環境溫度（K）b：測量濾波器的等效噪聲帶寬（Hz）。溫度t0為290 K （17°C）的基準溫度時，P0變為1

41、Hz帶寬內的174 dBm。測得噪聲電平是外部噪聲與源于測量系統的噪聲之和，測量系統的噪聲主要是接收機噪聲，如果使用了低噪聲放大器，還包括低噪聲放大器的噪聲。外部噪聲因子fa可以用建議書中的公式計算。在實際測量環境中，實用的方法是假設測量系統各部分的溫度相同。另外，也可以把溫度設置為17°C的基準溫度t0而不致引起明顯的誤差，除非是出現極端溫度的特殊情況。按照這些假設，可用于計算fa的關鍵公式為：(6)其中：f：以線性單位測得的總噪聲因子（p中值/p0）fc：與天線有關的噪聲因子（天線輸出/可用輸入功率）ft：與傳輸線路有關的噪聲因子（線纜輸入/輸出功率）fr：接收系統的噪聲系數（接

42、收機和低噪聲放大器，如果使用了低噪聲放大器的話）。以小寫字母表示的參數用線性單位給出，不是以dB為單位。在用更為常用的對數單位表示時，應注意所有參數都是功率電平，所以轉換時要用到下列規則：(7)在一些實際測量環境中，可以做出下列假設：天線可視為無損的（fc = 1），特別是在采用匹配天線的情況下（例如對于30 MHz以上頻率采用調諧偶極子）。傳輸線路損耗可以忽略（ft = 1），特別是當頻率低于30 MHz時。在測得噪聲至少比接收機噪聲高10 dB的情況下，接收機噪聲可以忽略（fr = 1）（見第1節）。在這些情況下，測得噪聲功率實際上等于外部無線電噪聲功率。若以dBm為單位進行測量，以dB為

43、單位表示的噪聲系數Fa可按下式計算：(8)其中：P0：熱噪聲功率（dBm）Pn：外部噪聲功率（dBm）。對60 MHz以上的頻率范圍，如果采用垂直調諧偶極子，Fa的確可以按上面所述計算。不過對于更低的頻率，通常不可能采用無損天線。在這種情況下，可以在采用平均天線因子的情況下計算外部噪聲系數（見第7.2節）： dB（mV/m）(9)其中：E：場強dB（µV/m）U：天線終端電壓dB（µV）AF：天線因子（dB） 天線因子通常簡單地用dB數給出，并通常以dB為單位。人們認識到這種量綱雖然不對，但反映了實際的工程實踐。在AF已知時，Fa可按下式由測得噪聲電平算出：(10)其中：F

44、a：由外部噪聲引起的天線噪聲系數（dB）P：均方根高斯白噪聲電平（dBm）AF：天線因子（dB）f：測量頻率（MHz）b：測量帶寬（Hz）。上述公式由建議書中以短垂直單極天線為基準天線的公式（7）和上述公式（9）形成的，并采用P (dBm) = U (dB(µV) 107 dB的50 測量系統。10.8從高斯白噪聲中分離出脈沖噪聲樣本（僅用于B型和C型測量）經驗表明，從人為噪聲中分離出的脈沖噪聲無法與其中的一種數學描述模型正確擬合。在抽樣足夠快時，高斯白噪聲也會存在遠超過平均電平的短峰值。要分離出完全由脈沖噪聲產生的樣本，采用的門限必須遠超出高斯白噪聲峰

45、值。該門限設定為均方根高斯白噪聲電平之上13 dB，因為這是高斯白噪聲通常的“波峰”因子（均方根值與峰值之差）。高于門限的所有測量樣本都視為脈沖噪聲。圖5脈沖噪聲與高斯白噪聲的分離13 dB脈沖噪聲高斯白噪聲At門限均方根高斯白噪聲電平10.9將脈沖串組合成突發（僅用于B型和C型測量）在檢查實際脈沖的射頻幅值與時間的關系時可以看出，大部分脈沖實際上是一系列短峰值或“脈沖串”。由于測量人為噪聲的脈沖電平側重于某個脈沖的潛在干擾，所以有必要對脈沖串的峰值積分，使之成為一個噪聲，稱為“突發”。在至少有50%的樣本超過門限的情況下就要進行該積分。在某項記錄中，每一突發的長度按下列方式計算：1)首先，所

46、有超出門限值的后續抽樣均被合并（此后稱為“脈沖”）。2)在第一個脈沖的中心，將（按時間）判定C0。當脈沖抽樣數量為奇數時，后者應被判定為C0。滿足這些條件的結果是，不規則脈沖序列中的一些峰值被組合成一個單獨的長突發。下面幾個圖給出了一些例子。3)開始從脈沖中心C0至右側（時間）超出門限值（N）的抽樣被計算在內。數量相關于脈沖數量的一半。4)從脈沖結尾處(E0)（從中間開始向右加N個抽樣）開始，檢查是否存在其它超出門限值的抽樣。如果在N抽樣前檢測到此類抽樣，則應將額外的脈沖納入原脈沖，并由此得到一個新突發。5)新突發的中心(C1)，被（按時間）確定。6)在新突發的右側（按時間），將找出門限值（N

47、a）以上和以下的抽樣數，并將其減除：Ni = Na-Nb.7)自突發新的右邊緣(E1)開始至Ni個抽樣截止，將對超出門限值的額外抽樣進行搜索。如果發現，其亦被納入并形成新的突發。這些便可判定新突發的中心 (C2)。重復第5至第7步。如未發現，則突發的最右端為最終結果。8) 針對脈沖（或突發）左端重復第5至7步。9)對此后的脈沖重復第2至8步等。此程序確保各突發內的抽樣中有50%以上超出門限值，且此條件在脈沖的“增長”過程中將始終得到滿足。因此，不規則脈沖串內的某些峰值將合并成一個長突發。10.10人為噪聲脈沖與大氣噪聲的分離（僅用于C型測量）如上文所述，只有采用方法3在兩個地點進行的時間同步測

48、量才可能進行這種分離。來自大氣噪聲（主要是雷暴）的脈沖噪聲在測量地點和基準地點都會收到，因此，分離的目的是檢測測量結果中的這類信號。由于測量設備的時間同步不可能準確到一個樣本，所以必須先確定兩個地點之間確切的時間偏移。這項工作可通過一一比較測量地點和基準地點所有脈沖/突發樣本的開始和結束時間，并算出一個相關值來完成。然后將測量地點得到的所有樣本移動一個樣本的時間，再次計算相關值，依次類推。相關性最強的點決定了兩個測量地點之間確切的時間偏移。下文的評估步驟僅適用于在兩個地點都測量過的那些樣本（可用結果時長）。示例：在基準地點采用+100 ms的偏移可達到極大相關。測量（掃描）時間為1秒?？捎媒Y果

49、時長在基準地點為0.1秒至秒，在測量地點則為0秒至秒（見圖6）。在可用結果長度內，對脈沖/突發開始點樣本進行研究：對于每一脈沖/突發，如果它們在基準地點和測量地點都在脈沖/突發長度的50%容限內出現，則從記錄中檢出脈沖/突發，認為它們是從天波接收的，因此很可能具有大氣噪聲的性質。如果脈沖/突發開始點只在測量地點出現，則當做脈沖噪聲處理。圖8測量地點之間時間偏移的確定可用結果時長偏移測量地點AA基準地點tt1脈沖參數分布的計算（僅用于B型和C型測量）如前所述，為了充分表征脈沖噪聲，需要下列參數：脈沖/突發電平脈沖/突發時長脈沖/突發重復頻率或周期總的脈沖/突發時間。前三個參數是隨機變化的，所以它

50、們的值必須用分布圖來表示。1.1脈沖/突發電平只有在脈沖/突發時長至少為分辨帶寬的倒數（1/RBW）時才能準確測量總的脈沖/突發電平（脈沖噪聲電平）。由于一個脈沖/突發只在其時長至少為一個符號的時長時才會干擾現代數字通信系統，所以按照表8選擇一個分辨帶寬已經能夠產生代表真實干擾可能性的測量值。不過脈沖噪聲電平仍然取決于分辨帶寬。因此，在表示脈沖噪聲電平時必須說明所用的分辨帶寬。要獨立于測量帶寬，建議將測得值歸一化至所用的分辨帶寬，并將脈沖噪聲電平表示為電平密度。脈沖噪聲幅值概率發布（IN APD）的y軸則用dB（µV/MHz）標明。為了將測得脈沖噪聲值轉換為脈沖噪聲電平密度，采用下列

51、公式： dB（mV/MHz）(11)其中：Wg：譜密度 dB（µV/MHz）U：由無損天線測得的噪聲電壓 dB（µV）b：噪聲帶寬（MHz）。如果天線不能看做無損的，則必須按照第10.7節所述對測得噪聲電壓進行適當修正。對每一頻率和表5、表6中列出的每一地點類別，都將有一個脈沖噪聲分布圖。所有IN突發的瞬時電平都進行了測量。這些均為隨機電平，可能遠低于峰值。這樣做的目的是確保IN的潛在干擾不被高估。圖7是對IN突發的解釋。頂部是真實的振幅與時間記錄，下面部分是對抽樣結果的解釋：圖 7抽樣電平的解釋用于展示振幅分布的APD圖源自對測量數據結果的解釋（圖7的下半部分）。所有抽樣

52、均會影響APD。假設在突發期間瞬時電平隨機分布，最終的APD將正確地反映出超過某些特定電平的次數。 1.2脈沖/突發時長和周期脈沖/突發開始點和結束點樣本一旦確定，可按下式計算每一脈沖/突發的時長：(12)其中：N1：脈沖/突發開始點與結束點之間的樣本數fs：抽樣頻率。脈沖/突發周期按下式計算：(13)其中：N2：相連脈沖/突發開始點之間的樣本數fs：抽樣頻率。1.3總的脈沖/突發時間總的脈沖/突發時間表示為總的研究時間的百分比：(14)其中：Ni：高于脈沖噪聲門限的樣本數N：測量樣本的總數。11結果的表示高斯白噪聲測量除了用Fa表示噪聲電平外，用場強表示噪聲電平也很常見，特別是在30 MHz

53、以下頻率。對于這類表示方法，有必要采用建議書中的下列公式對測得噪聲功率加以轉換：(15)其中：Fa：外部噪聲引起的噪聲系數（Fa = 10 log（fa）f：測量頻率（MHz）B：對數形式的等效噪聲測量帶寬（B = 10 log（b）。公式（15）對短垂直單極子有效。對于匹配偶極子，必須用9一值代替9一值。在30 MHz以下頻段，無線電噪聲隨著一天中時間的不同而顯著變化，因此計算的結果應表示成24小時的結果。圖8示出了5 MHz頻段（ MHz）測量結果的一個例子。24小時的最大值、平均值和最小值如左圖所示，包含24小時內所有掃描結果的光譜圖如右圖所示。圖824小時的平均值、最大值和最小值以及光

54、譜圖日期：2004-07-17©TSO Nera光譜圖，日期：2004-07-17時間00-24小時 頻率范圍(MHz)(dB(µV/m)平均最大最小場強(dB(V)時間00-24 小時©TSO Nera 噪聲電平值，頻段：4.9-5.1 MHz 也可以對結果進行時長為1小時的積分，并用表格形式表示（每小時一個值）。還有一種表示高斯白噪聲結果的方法，就是所謂的箱線圖。算出每小時的最大值、90%以上值、中值、10%以下值和最小值，并在框中表明。圖9箱線圖原理最大/最高值所有樣本中有90%低于該電平50%/中值所有樣本中有10%低于該電平最小/最低值在用一幅圖表示多次測量所得的結果時，箱線圖特別有用。圖10示出的箱線圖歸納了在農村地區開展的23次測量。圖10用箱線圖表示的均方根高斯白噪聲結果 時間農村地區5 MHz測量的箱線圖高于Kt0b的dB數脈沖噪聲測量脈沖/突發電平統計值最好表示為圖3那樣的幅值概率分布圖。如果將所有測量樣本（脈沖噪聲和高斯白噪聲樣本）都概括在幅值概率分布中，則脈沖的相對量可從圖上推導出，方法是讀出圖中線條左側偏離直線處的值。以圖3為例，該值為0.1%。不過，單獨由脈沖噪聲樣本形成的幅值概率分布