GB T 4958.17-1992 地面无线电接力系统所用设备的测量方法 第2部分 分系统的测量 第6节 分集、双路和热备用设备.pdf

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1、中华人民共和国国家标准地面无线电接力系统所用设备的测量方法第二部分分系统测量第六节分集双路和热备用设备发布实施国家技术监督局发布中华人民共和国国家标准地面无线电接力系统所用设备的测量方法第二部分分系统测量第六节分集双路和热备用设备国家技术监督局批准实施本标准为地面无线电接力系统所用设备的测量方法系列标准之一本标准等效采用国际标准地面无线电接力系统所用设备的测量方法第二部分分系统测量第六节分集双路和热备用设备主题内容与适用范围本标准适用于模拟系统主要论述在一个无线电接力站上使用两个或多个收信机的分集接收设备测量为此我们假设分集设备构成倒换和或合成的分集通道电路尽管除了分集通道设备本身外发信机收信

2、机调制器及解调器等也可能包括在测量范围之内除分集设备测量外在本系列标准地面无线电接力系统所用设备的测量方法第二部分分系统测量第九节备用通道倒换设备中没被论述的双路和热备用设备测量考虑在本标准中测量要涉及到开关特性和倒换过程特性应等同适用于备用通道倒换设备测试及分集双路和热备用设备测量该内容可在本系列标准中查阅引用标准地面无线电接力系统所用设备的测量方法第二部分分系统测量第九节备用通道倒换设备地面无线电接力系统所用设备的测量方法第一部分分系统和仿真系统通用的测量第三节中频范围的测量地面无线电接力系统所用设备的测量方法第三部分仿真系统的测量第四节频分复用传输的测量地面无线电接力系统所用设备的测量方

3、法第一部分分系统和仿真无线电接力系统通用的测量第二节射频范围的测量引言影响一个无线电接力电路可用性的主要因素是传播条件和设备本身的可靠性前者论述在条中后者在条中分集系统分集接收以无线电信号跨越不同路径和或使用不同频率到达接收地点具有局部不相关电平和相位为依据采用适当的倒换或合成方法使衰落的影响减少双路和或不同频率广泛用于视距系统中分集通道同时馈送同一基带信号在分集部分的终端完成选择在收信终端可得到两个不同信噪比的信号使用自动开关在两信号之间选取信噪比较好的一个作为输出或使用一个合成器将两个输出信号合成以改善信噪比常用的分集系统类型如下频率分集系统该分集装置使用不同射频通道和收发共用天线在微波频

4、段频率差别大于或通道衰落特性大体上不相关频率分集主要用于减少多径传播引起衰落的影响空间分集和射角分集系统如果场强在很大程度上依赖于电波反射首先要采用单个发信天线和多个接收天线的空间分集因此收信天线的放置是一个在另一个的上方射角分集可应用在对流层散射接收将各接收天线的指向轻微移动不同方向达到分集效果这里不予考虑路由分集系统分集路由为不同地形的路径每一段路径包括两个或多个无线电接力段在不同路由上电波传播条件不同故可起到分集作用为减少雨衰对信噪比的影响该系统主要应用于以上频段双路和热备用系统与分集系统不同双路和热备用系统是指为了减小设备失效的影响而不是衰落影响用开关倒换到备用设备然而在双路系统中频率

5、差别可低至在热备用系统中两通道采用同一频率在后一系统中倒换不仅仅是在收信终端而是在无线电接力电路上的每一个收发信机上开关分集双路和热备用设备一般考虑图示出基带倒换设备简化框图它应用于分集系统和热备用系统中的收信部分倒换由导频检测器和噪声检测器或电压驱动图示出中频倒换设备简化框图它应用于分集系统双路系统和热备用系统中的收信机部分在中频倒换设备中除导频和噪声检测器外还使用一个快速响应的中频检波器图中分支用虚线表示可根据情况选用噪声检测器可用射频接收机的检波器代替采用去驱动开关中频倒换装置总是与射频接收机联接在一起图示出射频倒换设备的简化框图它应用于热备用系统发信部分倒换由射频检波器电压驱动在所有的

6、倒换设备中检波电压被馈送到逻辑电路在这里从输入的电压中产生一个开关驱动信号所有的检测器一般装有指示从正常到异常情况变化的告警灯倒换两种状态通常用灯指示注在多数两通道倒换设备中为避免不必要的倒换即使原故障通道的情况已经恢复开关还保持它上一次的状态下面测量方法适用于那种互为备用类型系统依据导频电平噪声电平或电平变化开关从一个通道倒换到另一通道这些电平测量使用的框图如图图和图所示其中包括被测倒换设备及附加导频中频和射频电平衰减器来模拟传播条件或设备失效所要求的导频中频或射频电平通过调整这些衰减器获得噪声电平测量是使用一个接至倒换设备输出端的白噪声接收机若是基带设备便可直接测量若是中频设备可经过一个测

7、量解调器进行测量如需阻断工作导频可采用串接导频带阻滤波器采用外部导频发生器给两个通道提供一个标准电平的导频信号注所有的测量应增加几个设备控制的特殊调整以提供开关转换电平的调节为避免信号的瞬时中断不得使用步进制衰减器图使用在分集系统双路和热备用系统收信部分的基带倒换设备的简化框图解调器射频收信机基带分支导频检测器噪声检测器逻辑基带开关图使用在分集系统双路和热备用系统收信部分的基带倒换设备功能测量框图衰减器测量调制器射频发信机射频收信机解调器被测基带倒换设备白噪声接收机外部导频振荡器图使用在分集双路系统和热备用系统收信部分的中频倒换设备的简化框图射频收信机中频分支中频检测器解调器导频检测器噪声检测

8、器逻辑中频开关图使用在分集双路系统和热备用系统收信部分的中频倒换设备功能测量框图衰减器测量调制器外部导频振荡器射频发信机射频收信机被测中频倒换设备测量解调器白噪声接收机图热设备用系统发信部分的射频倒换设备的简化框图射频发信机基带或中频分支耦合器射频检波器逻辑射频开关图热备用系统发信部分的射频倒换设备功能测量框图射频发信机射频分支衰减器被测射频倒换设备由于导频电平变化引起的倒换如图和图的基带和中频倒换设备中导频变化由导频检测器检出能使倒换启动和复原的两个规定电平需要进行测量这些电平测量的定义及方法见本系列标准所述每个通道中的导频检测器的测量应分别进行叙述当完成这些测量时启动与复原电平得到核实倒换

9、便能正确地工作由于中频或射频电平变化引起的倒换定义及一般考虑如图和图所示用于中频射频倒换设备中的中频射频电平变化由中频射频检测器检测能使倒换启动及复原的两个规定电平需要进行测量一个中频或射频检测器的启动电平是检测器动作并表示从正常状态变到异常状态时的中频射频输入信号电平这个电平通常可调节为超出指定范围恢复电平是指中频射频检测器从异常状态变到正常状态时中频射频输入信号电平这个电平指定为高于启动电平在某些情况下是可调节的测量方法在中频射频倒换设备中中频射频检测器电平测量框图如图和图所示在中频电平测量图和射频电平测量图中在收信机输入端见图或倒换装置输入端见图都是靠调节衰减器和获得标称射频电平在中频电

10、平变化引起倒换的情况中见图首先调节衰减器和为零衰减相当于将两通道中的标称中频电平送入倒换装置这些中频电平测试方法在本系列标准中叙述在射频电平变化引起倒换情况中倒换装置输入端的电平测量方法在本系列标准中叙述以上所用和衰减器必须进行校准通道检测器电平可用增加衰减对中频电平变化倒换图或衰减对射频电平变化倒换图直至检测器动作然后减少衰减直至检测器再次指示正常位置的方法进行测量用上述相关衰耗器的测量值与初始值进行比较获得测量结果然后重复同样步骤对通道检测器进行测量完成这些测量后当抵达的启动与复原电平得到核实时倒换便能正确地工作注在许多情况中如图所示的射频倒换设备的耦合器和检测器包括在发信机中此时将发信机

11、作为被测试装置构成部分是必要的测量结果的表示测出的启动与复原电平应制表表示要规定的细节在详细的设备规范中如果需要应规定下列项目要求的启动电平范围例如相对于标称电平要求的复原电平范围例如高于启动电平由于噪声电平变化引起的倒换一般考虑在基带中频倒换设备中用噪声检测器检测噪声电平变化如图和图所示在通道和通道中的噪声检测器启动与复原电平以及在通道和通道之间的噪声电平差可用作倒换标准对于启动与复原电平的测量方法和定义见本系列标准对两通道的噪声检测器测量的描述应分别进行完成这些测量后当抵达的启动与复原电平得到核实时倒换便能正确地工作当两通道噪声电平不同时便启动倒换倒换的测量采用下列方法测量方法两通道之间噪

12、声电平不同而启动倒换的测量框图如图和图所示首先调节衰减器及以使接收机获得标称输入电平并记录此值假定此时开关位置在通道然后采用增加的衰减使通道中的噪声电平升高直到开关转向到通道下一步是增加的衰减使通道中的噪声电平升高直至开关转回到通道在初始和每次倒换之后都应该相应记录白噪声接收机噪声电平读数连续交替增加和的衰减直至达到分集工作所指定的最高噪声电平测量结果的表示初始的噪声功率值和每次转换后噪声功率的差值应依次以分贝数填入表格要规定的细节在详细的设备规范中如果需要应规定下列项目分集工作所需的噪声输出功率电平范围例如启动倒换所需的最小噪声功率电平差值范围例如白噪声接收机测量频率加重特性由于电平变化引起

13、的倒换测量方法中频分集倒换设备前面的射频收信机中的检测器检测出电平变化如图所示如果检测器是用来控制中频分集倒换设备必须测量倒换启动时两通道间射频输入电平差值测量框图如图所示首先调节衰减器和以使收信机获得标称输入电平并记录此值假定此时开关位置在通道然后用增加的衰减使通道中的射频输入电平减小直至开关转向通道下一步用增加的衰减使通道中的射频输入电平减小直至开关转回通道记录衰减器初始及每次转换之后的读数连续交替增加和的衰减直至达到分集启动所指定的收信机最低输入电平测量结果的表示初始电平值和每次转换后相对于收信机标称输入的电平值以及相邻测量之间的差值均应以分贝数一道制表表示要规定的细节在详细的设备规范中

14、如果需要应规定下列项目收信机的标称输入电平例如启动分集所需要的收信机输入电平范围例如相对于标称电平值启动倒换需要的收信机最小输入电平差的范围例如开关端口之间的隔离度见本系列标准合成分集设备一般考虑对于接着两个微波收信机的任一分集系统合成工作不是在中频就是在基带进行在两信号为同一射频频率的空间分集系统中合成可在射频进行而且射频合成器后面是单个收信机合成设备包括合成器本身及为中频和射频合成器输入端口提供同相位信号的几种相位控制电路图示出用于分集系统中的合成设备简化框图如图所示的射频合成设备中采用伺服电动机驱动射频移相器和一个插入射频通路中并由一个低频振荡器所调制的调相器来达到对射频相位的控制合成后

15、中频输出信号的调幅度取决于两射频信号之间的相位差用中频包络检波器为伺服电机提供相位控制信号如图和图所示的中频合成设备中将一个射频移相器插入本地振荡器和其中一个混频器之间或将一个中频移相器插入其中一路中频输出与鉴相器输入之间或用压控本地振荡器以达到对中频相位的控制这个控制是采用将合成器输入信号进行比较的中频鉴相器输出如图所示的基带合成设备中一般来说仅使用基带合成器本身而没有相位控制但是需要一些相位均衡三种类型的合成器可用来改善信噪比有时也称为分集增益如图所示其功能如下在主要用于基带的等信号电平合成器中信号是以相等信号电平合成因此提供的信噪比改善度仅限于信噪比之差范围内所以当信噪比之差大于约时信噪

16、比较低的通道被关闭在主要用于射频或中频等增益合成的线性加法合成器中信号在它们的固有电平差上合成即上述的电路因此提供一个比等信号电平类型较高的信噪比但是再改善也只能达到限于信噪比之差范围之内尽管在大于的信噪比之差内信噪比有较小的损失当信噪比之差大于此值时不关闭信噪比较低的通道其原因是倒换设备的复杂性与其可获得的改善限度在主要用于中频或基带的比值平方器或最大比值合成器中信号依据它们各自信噪比大小按比例合成该种合成器对具有任何信噪比之差的信噪比进行改善因此这种合成方式无须去转换通道注对于中频和基带合成器为使无用通道失效通常采用导频检皮器启动倒换这种倒换功能测量依据条这种倒换发生同时必须保持基带信号输

17、出电平对于任一合成分集设备要测量的最重要特性是当一通道中的信噪比保持常量另一通道信噪比对合成器输出端信噪比的作用对于射频中频合成设备要测量射频输入电平及相位对中频输出电平的作用而且也应测量输入相位突变时的中频瞬态响应尽管信噪比函数是合成器最重要的特性在仿真电路传输质量上评价合成器插入的影响也是重要的见条在该连接中传输质量的评价在各种工作条件下进行例如各通道处于正常工作或一通道从合成器上断开图射频合成器的简化框图调制振荡器带通滤波器射频相位调制器射频移相器伺服电机射频合成器射频收信机图中频合成器公用本地振荡器空间分集的简化框图本地振荡器混频器射频分支中频放大器射频移相器中频移相器中频鉴相器中频合

18、成器图中频合成器独立本地振荡器的简化框图混频器本地振荡器中频放大器中频鉴相器中频合成器图基带合成器的简化框图射频收信机解调器基带合成器图理想分集合成器的信噪比函数比值平方或最大比值合成器等增益或线性加法合成器等信号电平合成器信噪比函数测量方法分集合成设备的信噪比函数测量框图如图所示在射频发信机装有中频代振器的情况中不需要中频发生器对应于基础噪声的信噪比即无噪声负载用白噪声接收机测量信噪比的定标直接采用分贝如本系列标准所述由下列信噪比测试评价合成器特性合成器两输入均有效时的信噪比排除通道通道的信噪比排除通道通道的信噪比在中频或基带合成器下为了排除其中的一个通道通常需要一个开关在射频合成器情况下断

19、开一个射频端口并接上匹配负载调节衰减器和使收信机输入电平位于范围中间在此范围中三角形噪声是主要的当等于时记录这个输入电平的初始比值首先用增加的衰减使减小对应于几个值测试和然后复位到它原来衰减值下一步是增加衰减使减小对应几个值对与进行测试最后复位到它原来的衰减值在等信号电平合成器中通道随输入电平变化在上述步骤期间自动地关闭与复原在通道关闭与复原时应对信噪比作记录注除上述步骤中对和进行调整使每个收信机获得射频输入电平外在近似于和条件下检验和应满足当或增加时或下降这个条件图射频合成设备信噪比函数测量框图中频发生器射频发生器衰减器射频分支被测收信设备射频合成器测量解调器白噪声接收机图中频合成设备信噪比

20、函数测量框图中频发生器射频发信机衰减器射频分支被测收信设备中频合成器测量解调器白噪声接收机图基带合成设备信噪比函数测量框图中频发生器射频发信机衰减器射频分支被测接收设备基带合成器白噪声接收机测量结果的表示结果应用下列定标的两条标绘曲线表示水平坐标当变化时用分贝标度当变化时用分贝标度垂直坐标用分贝标度对于等信号电平合成器关闭和复原点应在水平坐标上作标记在垂直坐标上标绘的数值有时称为分集增益要规定的细节在详细的设备规范中如果需要应规定下列项目作为两通道之间信噪比之差的函数的最小分集增益用分贝表示分集启动所要求的较小噪声通道的噪声输出功率电平范围例如通道关闭时两通道之间的信噪比之差用分贝表示白噪声接

21、收机测量频率加重特性中频输出电平函数仅对中频或射频合成器测量方法某一通道中作为射频输入电平与输入相位的函数的中频输出电平的测量框图如图所示输出电平用选频电平表测量以避免在收信机输入电平低时噪声对测量的影响如果使用电路在测量期间应将其封闭先调整衰减器和使收信机获得标称输入电平作为射频输入电平函数的中频输出电平的测量是用调节衰减器为指定范围内几个值的方法进行然后对另一通道重复这种测量作为两通道间射频输入相位差函数的中频输出电平的测量是在两通道均为标称输入电平时用调节移相器到指定范围内的几个值进行图射频中频分集合成设备的中频输出电平函数测量框图外部射频发生器射频混合衰减器移相器被测收信设备射频或中频

22、合成器中频选频电表测量结果的表示上述三种测量结果应分别以曲线表示要规定的细节在详细的设备规范中如果需要应规定下列项目收信机标称输入电平例如收信机输入电平范围例如相对于标称电平值两射频输入相位差范围例如按照条中给出的电平变化中频输出电平偏离指定特性的容差例如按照条中给出的相位差范围内容许的中频输出电平变化值例如中频瞬态响应仅对中频或射频合成器测量方法在一个通道中由于输入射频相位突变引起的中频输出信号包络时间函数和变化其测量框图如图所示显示在存贮示波器上的中频输出信号如图所示任一射频信号的相位变化是由脉冲信号发生器控制相位阶跃器来实现的脉冲信号发生器是用人工操作按键产生一个单一脉冲信号脉冲信号发生

23、器同时触发存贮示波器的水平偏转在图所示的例子中相位阶跃器由一个微波二极管开关一个可调移相器一个可变衰减器和一个同相混合耦合器组成二极管开关所需要的转移时间要比被测分集合成设备的自动相位控制的响应时间小得多调节衰减器使两支路中的输出电平相等调节移相器用以满足所需要的相位阶跃中频瞬态响应的测量是采用启动脉冲信号发生器按钮并观察存贮示波器上的中频包络测量分两次作第一次在支路中使用相位阶跃器如图所示第二次在支路中使用相位阶跃器并调节衰减器和以获得规定输入电平如果使用电路在测量期间应将其封闭注在射频合成设备情况中射频移相器的瞬态响应可用对中频瞬态响应的测量代替测量框图图用图中射频中频分集合成设备测量的中

24、频瞬态响应射频发生器射频混合脉冲发生器开关衰减器移相器存贮示波器被测收信设备射频或中频合成器典型的中频输出信号续图测量结果的表示测量的结果应用带有恰当的水平和垂直定标的存贮示波器的照片表示要规定的细节在详细的设备规范中如果需要应规定下列项目两支路的射频输入电平例如相位阶跃幅度例如在图中和允许的最大值例如和传输特性仅对中频或射频合成器一般考虑测量分集合成设备的传输特性用以确定两射频通道输入电平在指定范围内合成器的幅度及群时延特性的变化特性测量是在仿真电路的所有射频部分的中频终端之间进行的仿真电路包括分集合成设备于是测量通路不仅包括合成器本身也包括两支路的所有电路和对应于工作条件的均衡器测量是在两

25、通道均处于正常合成器两输入均有效及其中一支路断开的三种情况下完成测量方法传输特性测量框图如图所示有关幅度和群时延特性测量设备的细节在本系列标准中给出为使作用不致影响显示特性两通道的应停止使用而采用人工增益控制同理两通道的自动相位控制也应停止使用而采用人工控制在射频合成情况中图相位控制电压从伺服电机中产生在中频合成情况中图和图相位控制电压来自中频鉴相器首先调节衰减器和以获得标称射频输入电平然后置于几个不同值测量传输特性再把复位到它的原始值重复同样步骤对置几个不同值测量传输特性除按图进行测量外还应去掉其中一支路进行测量无用的支路应从合成器输入端断开接上匹配负载图分集合成设备的传输特性测量框图射频发信机射频分支衰减器线路分析仪被测收信设备射频或中频合成器测量结果的表示幅度和群时延特性表示法应与本系列标准一致而且两个特性应同时显示要规定的细节在详细的设备规范中如果需要应规定下列项目各收信机标称输入电平例如在测量传输特性中收信机输入电平范围例如相对于标称电平描频带宽例如群时延的测量频率例如合成器两输入端均接上和一支路断开时允许的幅度频率特性和群时延频率特性的偏差例如和附加说明本标准由中华人民共和国邮电部提出本标准由邮电部电信传输研究所归口本标准由邮电部北京通信设备厂负责起草本标准主要起草人李宝柱朱伦耀