何晶1 胡晓将1 熊小丽2
1.贵州航天风华精密设备有限公司,贵阳 550009；2.空装成都局驻贵阳地区第一军代表室,贵阳 550009
摘要：射频接收机作为某设备的核心部件，其性能的好坏直接关系到射频设备能否正常使用，而接收机对射频信号的检测精度作为反映接收机性能的核心技术指标，除受到接收机本身性能的影响外，还受外部信号强度、信号源与接收机距离、对正角度、信号反射等因素的影响。本文从接收机处理信号的基本原理、理论影响因素、外部环境等角度出发，分析相关因素的主要影响，明确在接收机测试过程中应当注意的相关控制因素及后续测试过程中应当采取的措施。
关键词：收机；精度；测试
1 引言
射频接收机作为射频设备的核心部件，用于接收发射机发射的射频信号，或由物体反射的射频信号，通过计算，实现对射频发射机或者反射物的位置、运动速度、距离等信息的提取，确定其方位、距离等参数，建立射频设备与发射机发射、反射物的位置关系。
在射频设备生产过程中，由于生产场地限制，无法进行长距离、物体之间运动的模拟。因此，通常采取静态模拟的方式，设置模拟发射源以模拟发射机或反射物，通过发射模拟信号，实现对接收机的性能检测，接收机对模拟信号的检测精度作为核心参数，是判断接收机功能性能正常与否的核心关键。但由于模拟源、工装设备、接收机自身等多重因素的影响，同一接收机不同时间段的稳定性，同一时间段不同接收机的一致性存在一定差异，因此为保证测试的稳定性和一致性，需对影响参数进行分析，制定相应控制措施。
2 接收机工作与测试原理
如图1所示，对接收机进行测试时，将接收机前端的接收天线置于微波暗箱内，并正对微波暗箱的射频信号接入口，接收机及相关设备加电后，测试设备通过微波暗箱的射频信号接入口，向微波暗箱辐射射频信号，接收机前端的接收天线接收到射频信号后，将射频信号进行放大，转发给接收机，接收机将接收到的射频信号与射频源发送的本振信号进行混频、解调等处理后，交由处理器进行处理，处理器将处理结果发送给测试设备进行分析，确定接收机的功能是否正常，其中主要对接收机对射频信号的检测精度进行考核，主要考核方式为：在射频信号接入口位置不动的情况下，检测在一段时间内接收机采集的射频信号采集结果的系统误差和起伏误差。
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上式中t为动态响应时间，该时间仅与天线相对于射频信号的理论距离相关，信号检测速度精度测试时，相对距离为定值，对应动态响应时间t也为定值，即信号检测速度和为误差WGD和WFW按比例转换后的值给出。
根据上述信号检测速度产生机理可知，信号检测速度和由误差和按比例计算，而误差和由接收机和差比幅测角给出，接收机在进行和差比幅测角时的起伏误差受接收机接收到的射频信号能量强度影响，具体表现为接收机接收到的射频信号能量越弱，比幅测角的起伏误差越大，射频信号能量越强，比幅测角的起伏误差越小。
但接收机实际测试过程中，发现影响精度的不仅有信号能量，还有其他外部因素。这其中包括射频信号的品质、暗箱对射频信号的吸收效能、暗箱内部的信号反射与衍射、天线近场效应等，最终集中表现为对接收机性能的综合影响。
3 接收机测试精度的影响因素及控制措施
3.1 射频信号品质影响
射频信号品质的影响因素最终体现为射频信号的频率、功率。
信号频率主要影响因素为频率稳定度，包括年、月、日频率稳定度三项指标，反映射频信号实际频率与标称值的偏差。受接收机接收带宽的限制，要求测试设备射频信号的频率稳定度优于标称值，以保证射频信号能够可靠模拟发射机、反射物的频率特性，确保对接收机频率处理性能进行准确考核，但测试设备随着使用年限的延长，受使用环境、振动、运输、湿度、长期通电等因素的影响，频率稳定度将逐渐变差。若信号频率偏移严重，将导致接收机接收到的射频信号不是射频信号的主峰，而是旁瓣信号，甚至接收不到射频信号，造成偏差。
信号功率主要影响因素为功率平坦度和输出功率误差。功率平坦度为测试设备在接收机接收带宽范围内的射频信号的起伏量；输出功率误差为测试设备输出射频信号功率与设置功率值的偏差。在接收机性能考核的同时，需对测试设备在设定的射频信号功率下对接收机性能进行考核，若测试设备输出的信号功率与设定值存在严重偏差，将导致测试设备对接收机性能误判失真，或高或低。
为对射频信号进行有效控制，除从设计上进行保证外，定期对测试设备进行检测、计量、标校是主要措施。
3.2 暗箱吸收效能影响
射频接入口为矩形波导，其内部安装振子对外辐射射频信号，其并不能保证射频信号绝对定向发射给接收天线，存在一定散射，散射信号经过微波暗箱内壁将发射发射、多路径等效应，导致进入接收天线的信号存在大量多径信号，为此，在微波暗箱设计过程中内壁粘贴吸波材料，但通由于空间限制，暗箱通常体积较小，虽不能保证对多径信号完全吸收，但吸波效能依然可以达到一定比例。微波暗箱内部采用的材料为海绵结构，随着时间推移，海绵表面的吸波涂料将逐步老化脱落，使得吸波效能降低，因此，定期对暗箱进行维护，对吸波材料进行更换，能够保证吸波效能，并对微波暗箱进行计量，对测试设备射频信号输出值、微波暗箱衰减值值和抵达接收天线口面的功率三个参数进行综合校准，保证到达接收天线口面的值真实有效。
3.3 射频信号反射与衍射影响
如图1所示，接收机进行测试时，需将接收机的接收天线伸入微波暗箱中，由于接收天线及其支撑机构均为金属结构，波导辐射出的射频信号有一部分会在接收天线表面及机构表面产生反射，反射信号会从天线背部进入天线，造成影响，特别是由于波导与接收天线距离较近，这种影响较为明显，从而造成不可消除的测试误差。因此，在测试过程中要保证射频信号波导与接收天线的中心绝对正对，尽量减少因中心偏差而导致的进入接收天线的射频信号偏移，及所造成的接收机的信号检测误差。
3.4 天线近场效应影响
接收天线在进行射频信号接收时，由于接收天线为阵列结构，当多个阵列单元的信号合成后，会造成合成信号的等相位畸变，导致接收机对信号的定位产生误差，不利于准确评估接收机的性能，在实际工作中需要尽可能考虑这种影响。受安装尺寸、接收机工作频段的影响，接收天线尺寸受到一定限制，经计算接收天线的辐射近场距离为D，在此区域内天线形成电磁波实际为一个球面波，天线在此区域内的方向图与到射频信号波导的距离密切相关，并且在此区域内天线的能流密度与到波导的距离关系复杂，导致实际进入接收机的射频能量与设定值存在偏差，因此，在对接收进行测试过程中，需严格控制接收天线到波导之间的距离。
4 结论
综上所述，为保证接收机的测试精度，在测试设备、微波暗箱使用前需定期对测试设备、微波暗箱进行维护、计量、校准，保证测试设备输出的设备信号功率、频率稳定，微波暗箱的吸波效能；在对接收机进行测试过程中，应当尽可能保证微波暗箱波导与接收天线正对，严格控制两者间的距离，保证距离大于接收天线的辐射近场。