便携式在用对讲机设备检测系统的研究设计

2020-07-03姚红超

数字通信世界 2020年6期

常山，姚红超

（国家无线电监测中心检测中心，北京 100041）

0 引言

对讲机市场虽然只占移动通信市场很小的份额，但由于目前我国国民经济中，各个行业已广泛而大量地使用对讲机通信，因此，对讲机实际上已成为各个行业重要的无线通信装备，从而显示出对讲机在国民经济中的重要地位。

随着数字技术的发展，数字对讲设备以其频率利用率高、通话质量好、业务拓展功能丰富以及易于联网互通等一系列优势，已取得了快速的发展。同时国家在2009年开启了对讲机设备的“模转数”时代，2017年为对讲机产业“模转数”的最后一年。因此，保障数字对讲机的正常使用和在用监管，维护对讲机频段的无线通信秩序，对于数字对讲机的检测显得尤为重要。

因此，研发一套便携式，高精度，自动化程度高、环境适应性强的现场测试设备迫在眉睫。本文将重点介绍便携式在用对讲机设备检测系统的研究设计，并利用我中心自研测试仪表设计一套现场测试系统，为在用对讲机检测验证提供一种便携式的解决方案。

1 便携式在用对讲机设备检测系统研究设计

为满足对在用对讲机设备的性能指标检测的要求，需要设计对讲机射频信号切换单元，以满足各项射频指标测试。该便携式射频链路切换单元需要具备在用对讲机设备检测所有指标链路切换功能，且在精度和稳定性上要求极高。所以本设计采用组合滤波技术搭载FR4与罗杰斯4350B 混合板材，结合MCU 控制协议，完成便携式射频链路切换单元的设计。利用我中心自研集监测检测于一体的测试仪表，结合便携式射频链路切换单元，以及必要的射频电缆，通过软件设计集成，完成在用对讲机设备测试任务。

1.1 便携式射频链路切换单元的硬件设计

1.1.1 对讲机通信频段及测试指标

目前，主要的对讲机通信频段如表1所示，同时由于电网通信频段的发展，我们也将LTE_230MHz 考虑进来，以便于后期升级能够满足电网在用设备的检测需求。在检测过程中，对讲机设备的杂散发射测试项主要关注2次谐波和3次谐波射频指标，我们也在表中将相对应的电网频段罗列出来。

表1 对讲机和电网通信频段及2、3次谐波

在用对讲机设备检测除杂散测试外，还需要搭建常规项扫描测试路径以完成所有指标的测试。常规项测试主要包括频率误差测试、占用带宽测试、FSK 眼图、呼叫号匹配测试等，并将测试结果与台站数据库进行比对，完成在用对讲机所有测试项目。

1.1.2 便携式射频链路切换单元的硬件方案设计

图1 便携式射频链路切换单元硬件设计方案

便携式射频链路切换单元需要满足对讲机的常规项测试及杂散测试项，因此，需要根据测试项对切换单元进行硬件的方案评估、设计、验证以及调试等一系列工作。图1为便携式射频链路切换单元的硬件设计方案。在对讲机设备检测过程中，为完成对所有指标的测试项测试，测试仪表主机需要对不同对讲机、不同测试项进行链路切换，通USB 接口协议完成对切换单元的链路校准及操作控制。整体测试过程中无需使用人员进行频繁的链路搭建和切换工作，所有切换及控制均可由软件自动完成，减少了人为引入误差的风险，大大提高了检测效率。

1.1.3 便携式射频链路切换单元的性能指标

便携式射频链路切换单元的性能指标需要满足对讲机测试的指标要求，并在测试过程中能够保持稳定的射频通路，以保证对讲机信号能够顺利的进入检测仪表。图2–图4为切换单元硬件的S 参数实测值，由于设备可调衰减器及固有链路衰减均可由检测仪表控制和后期补偿，故测试结果主要着重关注链路的稳定性能及平坦度。

1.2 便携式在用对讲机设备检测系统设计

在用设备检测系统的基本组成如图5所示。在用设备检测系统主要由便携式切换单元与在用设备检测仪表两大模块组成。便携式切换单元与被检测设备通过线缆直连，在信号到达检测仪表之前起到滤波与衰减的作用，可以提高在用检测仪表的动态范围。在用检测仪表主要完成信号的自动检测，包括基本功能测试与协议功能两大项测试。对于测试结果可以提供丰富的数据图表展示，自动生成测试报告，大大提高了测试的效率。

图2 137-167 MHz S参数

图3 351-389 MHz S参数

图4 直连链路S参数

图5 在用设备检测整体方案

1.3 系统软件设计架构

在用设备检测仪表的软件各模块主要作用如下：

（1）自动测试软件支持用户简单操作便可完成指定测试项目的测试，并在测试结束后自动出具满足标准要求的检测报告，并且报告模版可以编辑、更改。

（2）数据呈现模块负责在仪表界面上显示测试结果，包括解调信息、协议数据、杂散和谐波、带宽、频率误差等，并展现眼图、星座图、频谱图，对于未通过测试的测试例以不同的颜色进行区分。

（3）数据存储模块负责将相关测试数据包括测试信息、报告信息等存储在本地设备中，并支持数据导出。

（4）解调信息显示模块负责显示解调模块解析出的相关信息，包括解调协议类型等。

（5）协议数据显示模块负责显示解码模块解析出的相关信息，包括时隙功率、色码和信道码、呼叫号和组号等。

（6）杂散和谐波测量模块、带宽测量模块分别支持杂散和谐波信号、占用带宽的自动测量，主要依据频谱模块传输的相关频谱信息。

（7）信息采集模块也就是射频前端，主要负责宽带接收。

2 系统测试应用

图7为在用对讲机设备检测系统的应用连接场景。

图7 对讲机设备检测应用场景

以dPMR 对讲机为例，利用便携式在用设备检测仪PTA1000对其进行现场测试。首先将对讲机通过便携式射频链路切换单元与仪表进行连接，然后点击仪表的“开始测试”按钮，仪表开始进行自动检测，可以观察到界面上实时显示了关键指标数据、信号频谱、眼图、谐波和杂散扫描频谱，分别如图8–图11所示。整个测试过程占时20 s 左右，测试完成后可选择保存测试结果。将本测试系统的检测结果与原有检测仪表N9020B 进行对比，发现各参数测试结果基本一致。通过现场测试以及与原有检测仪表进行对比，进一步验证了本检测仪的精确性与可靠性。本测试系统解决了现有仪表功能不完善和自动化程度低等问题，并极大地提高了测试效率。