GB T 9377-1988 中波和短波广播发射机测量方法.pdf

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1、中华人民共和国国家标准中波和短波广播发射机测量方法发布实施中华人民共和国电子工业部发布中华人民共和国国家标准中波和短波广播发射机测量方法中华人民共和国电子工业部批准实施引言本标准为 中波和短波调幅广播发射机基本参数 或产品标准中规定的主要电性能指标提供测量方法本标准参照国际电工委员会推荐标准 无线电发射机的测试方法 中的有关内容 结合我国的实际情况编制而成适用范围本标准适用于额定输出功率为 以上 含 并由第 条所定义的广播发射机目的编制本标准的目的 是使测定广播发射机电性能指标的各种测量方法和测量条件标准化 以便能对不同的操作者所测得的结果进行比较在对发射机进行定型试验 验收试验或制定产品标准

2、时 均应采用本标准规定的测量方法名词术语和定义广播发射机产生发射类别为 的射频能量 供无线电广播的设备不平等 平衡转换器属于发射机 但在测量过程中不与发射机连接 评价不平衡 平衡转换器性能的测试 可在广播电台现场进行注 广播发射机简称发射机 在意义十分明白的前提下 有时用名词 产品 和 设备 代替见 年世界无线电行政大会 最后法案 的附录输入信号系指从外部送入发射机输入端的音频信号 或称调制信号 输入信号的频率简称调制频率 输入信号的电压均方根值 简称输入电压就本标准而言 供测量用的输入信号 一般采用音频范围内的正弦振荡输出信号系指从发射机输出端输出的射频信号 或指其供测量用的取样测量条件对发

3、射机 特别是对其中的电子管或半导体器件有损坏可能的一切条件 均应注意避免如发射机制造厂没有特别规定 则在测量期间发射机内所用的各个电子管及半导体器件的实际特性 应在该电子管或半导体器件制造厂所规定的正常平均数据的范围内在一般的情况下 均应按第 条规定的标准工作条件 以及按产品标准规定的 规定输出功率 和调制条件进行测量 对本标准第 章规定的某些测量项目 如用户提出要求 经同生产厂商定后 可在广播电台的现场用天线作为发射机的输出负载进行测试当发射机按产品标准规定的典型工作状态作最后调定后 在整个测量过程中应保持不变 但在某一规定的测量周期前或测量周期中必须调整者除外标准工作条件电源条件供发射机用

4、的电源 应符合产品标准的规定 在对某一发射机进行一系列的测量中 电源电压和频率的实际值对标称值的偏差 不应超过产品标准规定的容差 而且稳定 当电源参数在容差范围内发生变化时 受测发射机的性能不应发生明显的变化 但是 受电源参数影响较大 并在产品标准中规定的测量项目除外鉴于发射机几乎无例外地采用三相交流电源供电 还须满足下述条件波形和阻抗发射机应接内阻甚低的正弦交流电源 如图 上的曲线的任何部位电压波形的瞬时值与基波瞬时值的最大偏差不超过基波振幅的 则可认为是真正的正弦波图 交流电源电压波形电压瞬时值 基波瞬时值 基波振幅当发射机在正常的最大功率消耗条件下工作或切断电源的两种情况 都能满足上述的

5、波形条件 就可以认为电源具有很低的内阻三相电源的对称性当发射机处于正常工作状态时 就基波而言 如逆相序分量或零序分量都不超过正相序分量的或最大相电压与最小相电压之差不超过最小相电压的 且电压的相角偏离其标称值 不超过 就可认为此三相电源的电压是对称的注 本标准所指的 电源 均系指从发射机及其必要的辅助设备的外部输入的一次电源图 不对称的三相电源大气条件除非在产品标准中有更严格的要求 通常可按 电工电子产品基本环境试验规程 总则中规定的下列数值范围内的温度 相对湿度及气压的任何组合的环境中进行测量温度相对湿度气压当不能在上述大气条件下对发射机进行测量时 应在记录测量结果的文件中 说明实际的大气条

6、件输出负载发射机的输出端应接一试验负载 试验负载在一定频率范围内的功率容量 阻抗大小及容差应符合产品标准的要求测量过程中 试验负载的性能应保持稳定把试验负载与发射机连接起来的装置 属于试验负载测量设备测量设备应有足够高的性能指标 使得在测量结果中 由测量设备引入的误差可以忽略不计发射机与测量设备之间应有合适的耦合装置 经耦合装置提取的输出信号送到测量设备后 不应产生会影响测量结果的失真 除非耦合装置的传输特性是已知的 能够通过计算对测量结果予以校正测量设备之间 测量设备与发射机以及耦合装置之间的连接 应注意阻抗匹配测量设备应避免在较强的电 磁场环境中工作 并应注意屏蔽和接地发射机电性能指标的测

7、量载波频率偏差定义关于频率偏差定义的说明见图图 频率偏差定义的说明瞬时频率偏差 在 内的频率变化在 内的频率变化 频率变化的起始时间初始频率偏差 初始频率变化由于老化而产生的每日频率漂移 频率容限载波频率偏差是指某一瞬时载波频率的实际值 特征频率 与标称值 指配频率 的差值载波频率容限是指载波频率的最大容许偏差 由产品标准规定测量条件 设备和步骤测量载波频率偏差 应在产品标准规定的预热时间之后进行测量设备按图 连接 测量设备推荐用具有打印输出的数字频率计在产品标准规定的时间内 按一定的时间间隔 逐点测量 打印 载波频率的实际值载波频率偏差决定于发射机的激励器部分 允许只在激励器工作 并按产品标

8、准规定的最恶劣的组合条件下进行测量注 单独测量激励器时 应按虚线连续 而将图中的 及 与线路脱离图 测量频率偏差的方框图激励器 发射机 试验负载 耦合装置数字频率计 打印机测量结果的表示将测量结果按定义算出载波频率的偏差 并绘制出如图 所示的图表输出功率定义正常工作状态下 发射机在与调制中所遇到的最低频率的周期相比足够长的时间内供给试验负载的平均功率无调制时的输出功率称为载波功率 是发射机在一个射频周期内供给试验负载的平均功率产品标准中规定的载波功率称为额定输出功率测量条件和方法输出功率应在电源电压为标称值时测量 如果电源电压与标称值不符 应将测量结果予以修正 并注明实际电压值调制条件按产品标

9、准的规定根据试验负载采用的冷却方式和发射机输出功率的大小 选择下列测量方法量热法 一试验负载中吸收功率的耗散体 例如电阻器 用流动的水或其他液体作为冷却剂对耗散体进行冷却 或者冷却剂本身就是耗散体 使射频功率转换成冷却剂中的热量采用这种方法时 试验负载还必须具备能测量流动冷却液体入口温度和出口温度的温度计能测量流动冷却液体流量的流量表从测得的温升 出口温度与入口温度之差 液体流量 根据式 计算耗散功率式中 耗散功率密度 水在 时的密度为比热容 水在 时的比热容为流量温升量热法 二试验负载中吸收功率的耗散体 例如电阻器 用水或其他液体作为冷却剂进行冷却 或者冷却剂本身就是耗散体 当冷却剂达到沸点

10、后蒸发成蒸汽把热量带走 然后又将蒸汽冷凝成液体 进行循环 利用这种形式的能量转换 达到测量输出功率的目的采用这种方法 试验负载还必须具备能测量冷凝后的冷却液体流量的流量表能测量冷却液入口温度的温度计从测量得到的由蒸汽冷凝后冷却液的流量和冷却液在试验负载的入口温度 根据式 计算耗散功率式中 耗散功率汽化热 水在标准大气压 时的汽化热为密度 水在 时的密度为比热容 水在 时的比热容为流量冷却液的沸点温度 水在标准大气压 时的沸点温度为冷却液的入口温度注 采用量热法时应采取措施 尽量减小由于热辐射和对流损耗所产生的误差应避免测量仪器暴露在强的射频电场中 例如 水银温度计处于强的射频电场时 会使水银柱

11、产生涡流而发热 这种情况与冷却液变热截然无关比较法这种方法实际上是量热法的变形 可分两步进行 第一步 将受测发射机的输出功率馈送到试验负载 记下试验负载上用以量度耗散功率的各测量设备 如温度计 流量表等 的读数 第二步 保持环境和试验负载的冷却条件不变 将比较电源 工频或直流 馈送至试验负载 调节比较电源的电压 使试验负载上各测量设备的读数与上一次相同 用普通的电工测量仪器测出这个时候比较电源的电压和电流 二者的乘积就代表了发射机的输出功率注 如比较电源是直流 那么当试验负载用水冷却时 应注意防止电解与第 条的注 相同直读法用合适的射频功率计 直接测量输出功率测量结果的表示按产品标准的规定 将

12、不同载波频率 不同调制系数时测得的输出功率制成表格表示 除了具有功率自动稳定装置的发射机外 如果测量时电源电压的实际值与标称值不符 测量结果应用修正系数修正修正系数 的使用条件是 发射机的射频功率输出级采用丙类或丁类高电平调制方式 且电源电压的实际值对标称值的偏差在规定的容差之内式中 修正后的输出功率实测的输出功率修正系数 为电源线电压的标称值与实际值之比功率消耗总功率因数和总效率定义为保证发射机在规定的工作及调制条件下正常运行 发射机及其必要的辅助设备从电源取得的输入功率称为功率消耗关于功率消耗 有两个概念应予以区别 输入有功功率 实际消耗功率 和输入视在功率在同一规定的工作和调制条件下 输

13、入有功功率与输入视在功率之比称为总功率因数在同一规定的工作和调制条件下 输出功率与输入有功功率之比称为总效率测量条件由于总效率与电源电压有关 发射机应在标称电源电压的条件下工作 当不能满足时 应在电源电压的实际值与标称值比较接近时测量 并在测量结果中注明实际的电压值调制系数按第 条的方法确定测量方法和步骤凡符合电工测量原理或规定的方法均可采用 本标准不作具体规定如发射机用两路电源供电 则应分别在两路电源都接入电工测量仪表 然后按下列步骤测量按产品标准 将发射机调整在 规定输出功率 状态 用第 条中的任一种方法测出输出功率与此同时记下各电工测量仪表上的读数用 音频信号调制发射机 使调制系数达到产

14、品标准的规定 测出不同调制系数时的输出功率 并记下各电工测量仪表上相应的读数测量结果的表示在电工测量仪表中 功率表的读数代表有功功率 所有功率表读数之和 即为发射机的功率消耗 电压表上的读数与对应的电流表读数之积为视在功率 各相电源视在功率之和即为发射机的输入视在功率根据定义计算发射机的总效率和总功率因数 如发射机用两路电源供电 则总功率因数可用式计算式中 第一路电源提供的视在功率第二路电源提供的视在功率第一路电源的功率因数第二路电源的功率因数按 条测得 规定输出功率 状态的数据 如在不同的载波频率 用同样的方法测得相应的数据 就可得到以频率为横坐标 对数标度 总效率 载波功率为纵坐标 线性标

15、度 的曲线按 条测得有调制时的数据 由此可以得到载波频率和调制频率一定时 以调制系数为横坐标 总效率为纵坐标的曲线杂散发射定义必要带宽对给定的发射类别而言 在规定的条件下恰足以保证传输信息能满足所要求的速率和质量的频带宽度注 对 发射类别为 而言 必要带宽为最高调制频率的两倍带外发射由于调制过程而产生的 刚超出必要带宽的一个或多个频率的发射 但杂散发射除外杂散发射必要带宽之外的一个或多个频率的发射 其发射电平可以降低而不致影响相应信息的传递 杂散发射包括谐波发射 寄生发射 互调产物及变频产物 但带外发射除外测量条件杂散振荡的频谱很宽 频率上限比载波的基波频率高得多 功率电平又比基波功率低得多

16、因此 耦合装置和测量设备之间的连接和阻抗匹配 测量设备的屏蔽和接地变得更加重要 测量设备如用市电电源供电 最好通过射频滤波器和隔离变压器终端负载由于杂散发射不仅取决于发射机在这些频率上的电动热和源阻抗 而且还取决于试验负载在这些频率上的阻抗 因此 第 条规定的对试验负载的要求 不仅是对基波频率的 在被测的杂散发射频率上也应得到满足在发射机的输出端向试验负载及其连接导体看 如果电压驻波比不大于 则由此产生的测量误差可以忽略不计耦合装置要求耦合装置在很宽的频带内具有平坦的传输特性 是比较困难的 因此允许采用比较简单 但传输特性为已知的耦合装置测量设备推荐采用频谱分析仪 也可采用场强仪测量仪器的输入

17、电平 任何时候都不能超过仪器说明书上所规定的极限 否则 即使不损坏仪器也可能使仪器本身产生谐波或互调产物 从而影响测量结果测量方法测量设备按图 连接受测发射机工作于 规定输出功率 状态按仪器使用说明书介绍的方法 测出基波分量和各杂散分量的相对电平图 测量杂散发射方框图受测发射机 试验负载 耦合装置隔离衰减器 频谱分析仪或场强仪测量结果的表示如果耦合装置的传输特性 在所测频率范围内不是平坦的 但确是已知的 则应根据已知的传输特性对测量结果予以校正 然后将校正后的结果用表格表示 或绘制成以频率为横坐标 对数标度 分贝数为纵坐标的图表 在表格或图表上应注明载波频率和额定输出功率调制系数定义有关调制系

18、数定义的说明见图用一给定的周期信号对发射机进行调制时 其调制系数是射频包络的振幅偏差与调制期间的载波振幅之比 通常用百分数表示图 调制系数定义的说明调制期间的载波振幅 正振幅偏差负振幅偏差 最大射频振幅 最小射频振幅正调制系数负调制系数如果包络失真很小 则调制系数注 如无说明 凡测量过程要用调制系数作参数时 均以正调制系数为准测量方法测量设备按图 连接图 测量调制系数方框图音频信号发生器 电压表 试验负载 受测发射机耦合装置 调幅度表 示波器用音频正弦信号调制发射机用调幅度表直接测出正调制系数 和负调制系数用示波器观察波形 射频输出信号接垂直放大端或直接接垂直偏转板 水平扫描与时间成比例与调制

19、信号同步 在荧光屏上显示的波形如图 所示 用这种方法能看到包络波形 但难以确定 和在包络非线性失真不大时 例如小于 可以确定调制系数满调制输入电压定义用 正弦信号调制发射机 调制系数恰为 时的输入电压称为满调制输入电压测量方法测量设备按图 连接送 音频信号调制发射机 使调制系数达到电压表 上的读数 称为满调制输入电压 若用电平表示得满调制输入电平式中 标称输入阻抗功率所测得的满调制输入电压应在产品标准规定的 输入电压范围 之中点注 限制器 削波器均不包含在内调制引起的载波振幅变化定义发射机在恒定的电源电压条件下 用 正弦振荡调制 达到 调制系数时 其载波振幅相对于无调制时的变化 简称载波振幅变

20、化 通常用百分比表示测量方法要使电源的线电压保持恒定是困难的 对大功率发射机尤其如此 如果电源电压的变化幅度比较小 则可近似地认为载波振幅正比于电源的线电压 因此可以用修正系数在测量结果中予以校正 修正系数 的定义为无调制时的电源线电压调制时的电源线电压包络非线性失真对本项目的测量有较大的影响 应在音频非线性失真指标符合产品标准的要求后再进行测量用调幅度表测量设备按图 连接将发射机调整到 规定输出功率 状态 记下电源线电压用 正弦信号调制发射机 使调制系数达到 设此时调幅度表上指示载波电平的载波表的读数为 一般校准到 并记下此时的电源线电压撤除调制信号 设此时载波表的读数为 再核对电源线电压是

21、否与 项的记录相符 如果相符或相差极小 则可由式 计算载波振幅变化载波振幅变化式中 修正系数如在 和 项二次得到的电源线电压相差较大 说明基准状态已经改变 应重复 项的过程通过测量输出功率计算载波振幅变化用第 条的量热法 测量发射机在 规定输出状态 下的输出功率 并记下电源线电压用 正弦信号调制发射机 使调制系数达到 测出输出功率 并再次记下电源线电压撤除调制信号 用与第 条相同的方法核对电源线电压 以及决定是否要重新测量 从测得的数据算出修正系数 然后用式 计算载波振幅变化载波振幅变化注 如发射机用二路电源供电 应根据发射机具体电路选择其中的修正系数调制能力调制能力包含两个项目 是与发射机的

22、可靠性联系在一起的指标规定调制系数时的最大持续时间定义在规定的调制系数和调制频率的条件下 一般说 规定的调制系数是调制频率的函数 发射机所能承受的持续时间一般可采用下述方法之一一次性的连续调制周期性地使发射机从无调制状态变到有调制状态 有调制时的时间就是持续时间 可用分每小时 表示工作条件可按第 条或产品标准中规定的范围内恶劣条件的组合测试方法用第 条的方法 按产品标准规定的调制系数 调制频率和持续时间 如采用 的方式 还须规定次数 进行测试在整个测试过程中 发射机不应发生诸如打火 元件击穿 过载或保险装置经常动作等现象 此外部件 电子管 半导体器件及其他元件的温升必须严格保持在有关产品标准规

23、定的范围之内短时间的最大输入电压定义用规定的调制信号 在规定的持续时间 一般比较短 内 发射机所能承受的最大输入电压工作条件发射机所包含的限制器 削波器等辅助设备均应投入工作测试方法测试设备按图 连接将 的正弦输入电压置于 满调制输入电压 的三倍按产品标准规定的持续时间和间隙时间 周期性地闭合与断开图 中的 并监视示波器显示的波形在规定的开关操作次数内 发射机不应发生诸如打火 元件击穿 过载或保险装置动作等现象 监视输出信号的荧光屏上 不应出现异常的波形图 最大输入电压测试方框图音频信号发生器 电压表 试验负载 受测发射机耦合装置 示波器 调幅度表振幅调制频率特性定义调制系数和恒定电平的正弦调

24、制信号频率的关系测量方法测量设备按图 连接用 正弦信号调制发射机 使调制系数达到产品标准规定的参考调制系数 记下输入电压保持输入电压不变 在规定的频带内改变调制频率 得到与每一调制频率相对应的一组调制系数如产品标准中规定的参考调制系数不止一个 则再用 正弦信号取另一个参考调制系数重复 的步骤测量结果表示用式 算出与各调制频率对应的调制系数 对参考调制系数 的偏差 用分贝表示将计算结果列出表格或绘制成以调制频率为横坐标 对数标度 调制系数为纵坐标 线性标度 的图表 产品标准规定的容差也应画在图表上 并注明载波频率注 不要选用与电源频率相同或其倍频的频率作为调制频率如发射机用天线作输出负载 可能对

25、高音频产生衰减调幅噪声电平定义系指在没有任何外加调制信号的情况下 由异步调幅引起的 在线性包络检波器输出端出现的均方根值交流电压 以相对于 调制时作为参考电平的分贝数表示测量方法测量设备按图 连接用 正弦信号调制发射机 使其调制系数达到 记下电压表上的读数 记作撤除调制信号 从电压表上又可读得另一个读数 记作 根据式 计算调幅噪声电平考虑到由调制引起的载波振幅变化可能产生的测量误差 建议取 则注 如电压表上有分贝刻度 则可直接读数 不必通过计算三相电源不对称 对本测量项目可能有较大的影响 如不符合第 条的规定 应在记录测量结果的文件上注明对图 中低通滤器的要求 与第 条项相同图 测量调幅噪声电

26、平方框图音频信号发生器 受测发射机 试验负载耦合装置 调幅度表 线性包络测器低通滤波器 电压表音频非线性失真音频非线性失真包括谐波失真和互调 是由射频包络与输入电压的非线性关系所产生音频谐波失真定义谐波分量 对输出信号经解调后的音频信号而言系指频率与正弦调制信号的频率相等或成整数倍关系的正弦振荡 其中与调制信号的频率相同的正弦分量称为基波或一次谐波音频谐波失真系数对于将一频率和振幅给定的正弦信号调制发射机 在解调器的音频输出信号中 除基波以外的各次谐波的均方根值和与全部谐波的均方根值之和 即解调器的音频输出信号 的比值称为音频谐波失真系数 通常用百分数表示式中 音频谐波失真系数各次谐波振幅注

27、由式 给出的音频谐波失真系数 又称总谐波失真测量条件在接受测量的调制系数范围内 发射机所包含的某些辅助设备如限制器 削波器等 均应失去其特定的作用 评价这些辅助设备性能的测试 可单独进行除非使用自身带有解调器和低通滤波器的专用测量仪器 否则解调器的输出频带应有低通滤波器加以限制 滤波器的截止频率约为最高调制频率的三位 然后至少以 倍频程的斜率衰减建议在调幅噪声电平符合产品标准的规定以后 再对本项目进行测量测量方法测量设备按图 连接根据产品标准规定的调制系数和调制频率 按照仪器说明书叙述的使用方法测量谐波失真系数注 不要选用与电源频率相同或为其二倍频的频率作为调制频率图 测量谐波失真方框图音频信

28、号发生器 受测发射机 试验负载耦合装置 调幅度表 解调器 低通滤波器 谐波失真测试仪测量结果的表示测量结果可以用表格表示 或绘制成以谐波失真系数为纵坐标 线性标度 调制频率为横坐标 对数标度 而以调制系数为参变量的曲线族 并注明载波频率音频互调定义发射机输出信号经解调后的互调分量是一种正弦振荡 它们的频率为二个正弦调制频率的和或差 或是这二个调制频率各乘以不同的正整数后的和或差如果频率由式 给出 则称为 阶互调分量式中 都是正整数二个正弦调制频率总互调系数发射机的输入信号是二个恒定振幅的正弦振荡 它们的振幅之比为给定值 它们的频率 和分别处于调制频带的高音频及低音频部分仅考虑式 中 时的互调分

29、量 也就是这些互调分量的频率等于第 阶互调系数由式 给出式中 第 阶互调系数有关分量的振幅总互调系数是由式 给出的各阶分量的均方根值和注 振幅比采用 时 称为 法测量条件与第 条相同测量方法测量设备按图 连接调制频率按产品标准的规定调节衰减器 使发射机的调制系数达到产品标准的规定按测量仪器说明书介绍的使用方法 测量总互调系数注 图 点划线内所示为 标准的成品仪器构成梗概与第 条的注相同图 测量音频互调方框图音频信号发生器 混合网络 可调衰减器受测发射机 试验负载 耦合装置 调幅度表解调器 低通滤波器 高通滤波器振幅检波器 直流分量表 校准 低通滤波器电压表测量结果的表示将测量结果制成表格 并注明调制频率 和 的值及振幅比 调制系数和载波频率附加说明本标准由电子工业部第七六一厂等负责起草本标准主要起草人朱继骅