SJ Z 9094.7-1987 地面无线电接力系统所用设备的测量方法 第二部分：分系统的测量 第六章 分集、双通道和热备用设备.pdf

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1、中华人民共和国电子工业推荐性部标准飞面无线电接力系统所用设备的第二部分分系统的测方法SJjZ9阳.787 IEC487-2-6 (1984) 1 . 第六分集、双和热备用设备:M ethods of measurement for equipment used ill terrestrial radio-relay systems Part 2: Measurements for sub-systems Section Six一Diversi ty , twin-path and hot stand-by equipment .拖本I在主要规寇在无线电接力站中，使际j台或两台以上接收机能适用于

2、分集接收的设备的测量。因此，虽然测量可能涉及到分集通道设备即发射机、接收机、调制器、解调器等.但本章假设分集设备仅包括倒换和/或合并分集通道的电路，而不包括分集通道设备本身。由于本系列标准第二部分第二章备用通道倒换设备中没有叙述双通道和热备用设备的测量，所以本章将与分集设备一起考虑。然而，有关倒换设备特性和倒换过程特性的测量，同样适用于备用通道倒换设备以及分集设备、双通道和热备用设备(参考第二部分第二章)。2.引一条无线电接力线路的可利用度会受到某些因素包括传播条件和设备本身的可靠性的影响。前者由2.1条予以叙述，而后者叶12.2条予以叙述。2.1 分集系统分集接收是基于这样的事实:即:无线电

3、信号经过不同的路径和/或频率而到达接收点可能有不完全相关的电平和相位;因此，通过适当的信号倒换和合并方法，可以减小衰落效应。在视距系统的许多应用中，都采用两个通道和/或频率。在分集通道上同时馈送相同的基带信号，在分集段的另一端进行选择。这样在接收端存在两个具有不同信噪比的信号，可以用自动开关选择信噪比较好的输出信号或用合并器来合并这两个输出信号，以达到改善信噪比的目的。通常使用的分集系统有下列类型:率分集系统z这种分集设备使用不同的射频通道，发射与接收采沼共用天线;在做中华人民共和国电子工业部1987一11-28批准1 5J/Z 9094.7.87 披范围内，IiP使频率之差小到1%或2%，通

4、道之间的衰落特性仍基本相关。频率分集主要用来减少由于多径传输引起的衰落效应。空间分集和角分集系统2使用一个单独的发射天线和两个或两个以上的接收天线，空间分集主要用于当反射使得场强随高度而变化时，因而设置的接收天线一面应高于另一面。角度分集也可用于对流层散射接收，这时，这几面接收天线指向略有不同，但此处不予考虑。线路分集系统、分集通道沿着不同的地理路线，一条路线包括两个或两个以上的无线电接力站。为了减少大雨对信噪比产生的影响，这种系统主要用于大于10GHz的频率范围。J .2 双通过和热备用设备系统与分集系统不同，双边远和热备用系统是以倒换到空间设备的办法来减少设备战陆的影响而不是衰落的居响。它

5、使用了与频率分集系统同样数量独立的发射和接设备。然而在双通过系统中，两个通道上的频率差可以小于1伪，在热备用系统中，两个通道上可用相同的频卒。对于热备用系统，不仅在接收终端，而且在无线电接力线路上的每台发射机和接收机都远行倒换。3. 开英分主辑、3i遇i草幸22各备用设备3.1 一般考虑图la是可用于分集系统、双遥远系统和热备用系统接收部分的基带倒换设备简化方框图。倒换是由导频检波器和噪声检波器.或者自动增益控制(AGC)电压来启动的。i可却是可用于分集系统，双通道系统和热备用系统中接收部分的中频倒换设备简化方框图。除导频检波器和噪声检波器外，具有快速响应时间的中频检波器也可用于中颇倒换设备。

6、虚线表示的支路是可以选择的。噪声检波器可以用射频接收机的AGC检波器代替。对于自动增益控制的倒换设备、中频倒换设备是与射频接收机连用的。图3a可用于热备用系统发射部分的射频倒换设备简化方框图。倒换是由射频检波器电压启动的。在所有倒涣设备中，检波器电压均馈送到从来到的电压产生开夫一启动信号的逻辑电路。i介技器通常都装有报警灯，指示出由正常到非正常的情况变化。双掷开夫通筒比去有控示开夫位置的指示灯。注:在大多数双通道倒换设备中，为了避免不必要的创换，不论有故降的通过是否恢复到正常状态，开夭总是保持其最后一种位置。下述测量方法适用于不倪因n型的系统。从寸、通道倒换到另一通过导频电平、噪声电平、中频电

7、平、射频电平或AGC电平的变化启动的。上述电平用图陀、2b以及3b中所示的装置进行测量。这些国中示出了被测倒换设备以及为了仿真传播条件或设备故障而附加的导频电平、中频衰减器和射频衰减器。所需的导频、中频或射频电平通过调整这些衰减器获得噪声电平。使用与倒换设备输出端相连的自l噪声接收机测量(如果它是基带设备就可直接测量，如果是中频设备则应经过中频测量解调器)。如果有导频发生器在工作.则应使其中止。如果使用了导2 SJjZ 9094.7 87 带阻滤波器，则应将其旁路，而用外部导频发生器向两个通道提供标称导频电平。注.为了调整倒换电平，所有测量都应在设备控制的几种规定状态下进行。 为了避免信号的瞬

8、时中断.不要使用步进衰减器。3.2 导频电平变化引起的倒换导频电平的变化是通过图la和图2a所示的基带和中频倒换设备中的检波器检测出来的，因此需要测出可以启动倒换的两个规定电平一一工作电平和恢复电平。这些电平的;主义和测量方法见本系列标准第二部分第二章。测量;时应该用每个通道上的导频检波器分别进行测量。进行这些测量过程中，当达到工作电平和恢复电平时，应证实操作己正确无。口严、咛.，3.3 中额和射频电平变化引起的倒换3.3. 1 定义和一般考虑囹2a和国的所示的中颇/射频倒换设备中，中频/射频电平的变化是由中频/射频检法器检测出来的。需要测出启动倒换的规定电平一一工作电平和恢复电平。中频/射频

9、检j皮器的工作电平是检波器检测并指示出由正常到非正常的状态变化时的中频/射频入，信号电平。这个电平可以在一个规定范围内调整。恢复电平是中频/射频检波器指示出从非正常到正常的情况时的电平。规定恢复电平比工作电平高XdB，X在某些情况下是可以调整的。3.3.2 测量方法图2b和国3b示出测量中频/射频倒换设备中的中频/射频检波器电平的设备|配置。在测中频电平(图2b)和测量:射频电平(图3b)时，调整射频衰减器1和射频衰减器2，使接收机的输入端见图2吟，或者倒换装置的输入端(见图3b)达到标称射频电平。在中频电平变化启动倒换的情况下(图2b)，首先将中频衰减器1和中频衰减器2调到零衰减，这相当于两

10、个输入通道中的标称电平传送给倒换装营。这些中频电平采用本系列标准第一部分第三章描述的方法测量。在射频电平变化启动倒换的情况下，用本系列标准第一部分第三章描述的方法测量倒换装置输入端的电平。测量通道1检波器电平的方法是增加中频衰减器1的衰减量(用于中频电平变化引起的倒换(图2b)J，或射击页哀减器l的衰减量用于射频电平变化引起的倒换(图3b) J ，直到检波器启动为止，然后减少衰减量直到检披斟再指示到正常的位置。在上述削量前，)i 对有关的衰减器运标。通道2检波器的测量以同样步骤进行。在选行上边测量中，当达到工作电平和恢复电平时，应确认倒换操作正确无识。注:在很多情况下，图3a所示作为射颜倒换设

11、备一部分的精合器和检议器是包括在友刻机内的。这时，友射机必须作为测试装翠的一部分。3.3 .3 结果表示法应将工作电平和恢复电平列成表格，必须确定倒换是否正确。3 .3.4 要规寇的细节下列项目应按照要求包括在设备技术条件中za. 要求的工作电平范围(例如相对于标称电平8-4dB). 3 SJjZ 9094.7 87 一b. 要求的恢复电平范围(例如高于工作电平1-3dB)。3.4 噪声电平变化引起的倒换3 . 4.1 一般考虑噪声电平变化是用图la和图2a所示的基带/中频倒换设备中的噪声检波器来检测的。通道1和通道2中噪声检波器的工作电平和恢复电平，以及两个通道之间噪声电平的差别，可用作通道

12、倒换的依据。工作电平和恢复电平的起义和测量方法见本系列标准第二部分第二章。应对两个通道的噪声检波器分别进行上述测量。测量中，必须确认当达到工作电平和恢复电平时的倒换动作正确无误。当两个通道之间噪声电平之差用于启动通道倒换时，噪声电平之差是采用下述方法测。3.4.2 测量方法测量两个温道之间噪声电平之差启动通道倒换的配置如图1b和图2b所示。首先调整射衰减器1和射频衰减器2，使得接收机得到标称输入电平，并记录倒换开关所在的位置(例如z在通道l的位置)，然后增加射频衰减器1的衰减量以加大通道1的噪声电平直到换到通道2。再增加射频衰减器2的衰减量以加大通道2的噪声电平，直到开关倒回到通道1。应记录衰

13、减器最初位置和开并每次倒换时自噪声接收机的噪声电平读数。不断交替增加射频衰减器1和射频衰减器2的衰减量，当达到规定的分集操作最高噪声电平时为止。. 4. 3 结果表示法应将初始噪声功率值，每一次倒换后的噪声功率以及单位为分贝的连续噪声功率之羞列成表格。. 4.4 要规寇的下列项目应按照要求包括在设备技术条件中ga. 分集工作所要求的输出噪声功率电平范围(例如一65-一30dBmoP); b. 启动倒换的最小输出噪声功率电平差值(例如4-1odB) ; C. 白噪声接收机的测量州平:d. 加重特性。3.5 自动增益控制电平变化引起的倒3.5.1 测量方法自动增益控制电平的变化是用图2a所示的中频

14、分集倒换设备之前的射频接收机内所用的自动增益控制检波器检测的。如果使用自动增益控制检波器控制中频分集倒换设备，必须采用图2b所示的装置测量引起倒换的两个通道之间的射频输入电平之差。首先调整射频衰减器1和射频衰减器2，使接收机得到标称输入电平，记录倒换开关的位置(例如开关位于通道1)，然后增加射频衰减器1的衰减量使通道1的射频输入电平减小，直到倒回到通道2;再增加射频衰减器2的衰减量使通道2的射频输入电平减小，直到倒回到通道1。记录初始衰减器的位置和每次倒换后的位置。不断支替增加射频衰减器1和射频衰减器2的衰减量，当达到分集工作所规寇的接收机最低输入电平时为止。4 5J/2 9094.7 87

15、3.5.2 结果表示法初始电平值、每次倒换后的电平值，以它们相对于接收机标称输入Ig平的分贝数表示，将它们与以分贝为单位的相邻数值之差一起列成表格。3.5.3 要规定的细节F列项目应按照要求包括在设备技术条件中:a. 接收机的标称输入电平(例如一30dBm); b. 分集工作所需的接收机输入电平范围(例如相对于标称电平十5-一3sdB); C. 启动倒换的接收机最小输入电平差值范围(例如4-r-6dB)。:3 .6 开关的传输特阱一-端口之间的隔离度一一倒换时间一一倒换瞬态过程见本系列标准第二部分第二章备用信道倒换设备。4. 合并份.4. 1 一般考虑对于任何一个分集系统，合并可以在两台微波接

16、收机后的中频或基带部分进行。空间分集系统中，当两个输入信号的射频相同时，合并也可以在射频部分进行。射频合并器后面接一台微波接收机。合并设备包括合并帮本身，以及在用中频和射频合并器时为合并器入端提供等相位信号的一些相位控制电路。图4表示用于分集系统的合并设备的简化方框图。在图4a所示的射颜合并设备中，射相位控制是借助于伺服电机驱动的射频移相器和插在一个射频通路中由低频振荡器调制的相位调制器来实现的。上述合并的中频输出信号的调幅深度，取决于两个时频信号之间的相位差。中!顷包络检波器用于为伺服电机提供相位控制信号。图4b和图4c所示的中频合并设备中，中频相位控制是通过插在本机振荡器和一个泪频器之间的

17、射频移相器，或者插在中频输出租鉴相器输入之间的中频移相器，或者由本机压控振荡器来完成的。控制是借助于对合并器的输入信号进行比较的中频鉴相器输出来实现的。图4a所示的基带合并设备中，只用基带合并器本月，一般不需要相位控制(然而，有可能需要相位均、为了改善信噪比(有时称为分集增益)可用图5所示的三种合并碍，其功能如下:等信号电平合并器，主要用于基带。在等信号电平合并信号时，它仅在信噪比之差的有限范围内才能改善信噪比。因此，如果信噪比之差约为5dB以上时，信噪比较低的切断。1-一线性加法合并器，主要用于射颇，或者等增益合并器的中频。信号以它们原有的电平差别合并(即在自动增益控制电路之前)，这样所提供

18、的信噪比高于等信号电平类型，但信噪比的改善也只在有限的信噪比之差的范围内才能得到。虽然信噪比之差在7.66dB以上时，信噪比稍有损失，但因为倒换设备的复杂性和信噪比改善很有限，具有较低信噪比的通道不必断开。比率平方比率合并器，主要用于中频或基带。合并时两路fd号的电平与5 其对应的if;1呆比说正比e在信噪比之差为任何值的情况下，都能改善信!操比，因此不必倒i换通道。9024. 87 5J/2 对中切相基告:合ti器，为了消除有故障通道的影响，通常通过导;仄检汶器启动远远径:挟，这种假换功能可参照3.2二是进行测量。在海77这种例换的同时，必须保扫墓帘输出信号的电平。为了断开迢迢之一，通常是在

19、中频或基带合成23中设旦-个开夫;在射33:合并器i言况下，则断开一射损端口而端接以匹配负载。整射颜衰减器l丰1射频衰减器2，使中频任何一种合并分集设备待训量的最重要特性都是当一个遥远的信睐比保持不变时，作为另一个通道!牒比的函数的合并器输出信噪比。对于射;如u中颇合并设备，要将中频输出电平作为射极揄入电平和相位的函数来测量。此外，也可.四、汲jfZ;一个突发的输入相位变化的中频瞬态响应。虽然信服比巳33是合并23最重妥的特柱，评价仿其提出中插入合并器对传输质量的应咱也十分22:35(且4.5条)。这样连接时，压在各种工作状态下，例妇迢迢均正常，或者一个迢迢从合并器上所开的仪态下边行质Ei评价

20、。4.2 信151比性;充4.2.1 m呈75法国5表示;二jf立分;在合并设告信噪比1生祀的设备配置。相对于基本原声(UJ元外加服芦)的信I操比使用白噪声挨iiic机选行闪量。信i果比元贝数直接从刻度上读出，这些在本系列标准第三部分第四章642页分多EZZZ用传输的洲最中己予以说明。合并器的性能可以通过测呈下列信均有效。九IJ丁评才4比(;)2:仅对于迢迢2，遥远1除外。入电平宜于自动增益控制范围的中间。当6 5J/Z 9094.7 87 。再增加射频衰减最后将射频2恢复到原来的衰减虫。在等信号电平合并器的情况下，输入电平变化的通道，在上述训量过程期间自动?也关断和恢复。应记录开关关断和恢复

21、时的信噪比。注.;二上述过程外，还必须调整射奴衰减lfl和射频衰减器2，使每部接收机有肘频输入，应证实在这种条件下(才手)C接近子(;-)hi及们(-立主乌)2勾;比外还必M5须满足当呻邬唰织哀减阳器:式圳讪5盯川;一二N时，(斗)1或(已)2应降低。lV 1v ,4. 2. 2 结果表示法;jjf主结呆j百下面的座标绘制成两组曲线来表示:5 ,. ,_ ,r _ ,. s ， ,. s 棋座标z当立之三三(一)1时，为()0一(一一)1 ，单位为分贝，N /V N 纵座标:为(主)c一(S)0，单位为分贝。lV ., - N v , -, 对于等信号电平合并器，开关关断和恢复的点应标注在横J

22、1f际上。标注在纵座际上的数值有时称之为分集增益。.4.2.3 要规寇的细节下列项目应按照要求包括在设备技术条件中ga. 主主小的分集增益z即两个通道之间信噪比之差(以分贝为单位)的函数:b. 分集工作所需的较小噪声通道的输出噪声功率电平范围(例如一65-一30dBm-op) , ; C. 开关关断时，两通道之间的信噪比之差(以分贝为单位); d. 白噪声接收机的测量频率:e. 加重特性。,.4 .3 中顷输出电平性能(仅限于中频或射频合并器)3.1 测量方法将中频输出电平作为一个通道的射频输入电平平u输入相位之间函数关系选行测量的设一备配置，如图7所示。在接收机输入低电平的情况下，为避免噪声

23、的影响，使用选频电平表7 SJj2 9094.7 87 测量中频输出电平。如果通过中采用了自动增益控制电跻，;EY!U m:时，应使ji动增益控制电路停止工作。为使接收机获得标称输入电平，首先应调整射频衰减器1和射频衰UiiUS20在规寇的范围内，把射频衰减器1调整到几个不同数值，的吁中频输出电平，也作为加频输入电平的函数进行测量。另一个通追问:予重复上述的测丑。然后将中坝输出电平作为两个射频输入之间的相位差的函数进行测量。其方法是)IFJ、称输入电平加在两个通道上，在规定范围内，调理移相器相位今lff1几个数恼。4.3.2 结果表示法应将j负12结果绘制成曲线。其中，中拟输出电平表示为通Jt

24、o别频输入也平、通道刊才频输入电平以及叫个射JJi输入电子之间的jTi仪去的函数。4.3.3 要规立的细节下列项目应按照EZ求包括在设备技术条itiL中:a. 接收机标1骂:输入电平(例如-30dBm); b. 接收机输入电平范围(例如相对于标称的十5-/-35dB); C. 两射频输入电平之间相位差的范围(例如00.-3600); d. 由b项规亢的电平变化引起中频输出电平偏离规应特性的允许范围(例如土ldB). e. 由c项规寇的相位差引起的中频输出电子的允许变化范围(例如士ldB)。4.4 中频陈态n!，u应(仅限于中频或射频合并器)4.4.1 测量jnl二在一个通道上由突发的射频输入相

25、位变化而引起的中频输出信号的包络/时间函数Y!I)量配置如图8a所示。固的所表示的是在存储示波器上显示的中频输出信号。射频信号之一的相位是通过脉冲发生器控制的步进相位调整器来改变的，该脉冲发生器由人工操作按键产生单脉冲。脉冲发生器也用于触发存储示波器的水平扫描。图8a所示的例子中，步进相位调整器包括个微波二极管开关，一个可调移相器，一个可变衰减器以及一个问相混合合器(二极管开犬的转换时间要远小于被i1分集合并设备的自动相fL控制的响应时间)。调整衰减器以使两个通道的输出电平相等，并调整相ft词整器得到所需要的相位步也进。中频瞬态u向应是通过操作脉冲发生器上的按钮并观察存储示波器上的中频输出信号

26、包络来测量的。测量分两步:首先，用通道1中的步进相位调整器进行测量(如图8a所主运) 其次，用通道2中的相位调整器进行测量。调整射频衰减器1和射频衰减器2以便获得规定的输入电平。如果采用自动增益控制电路，测量时应该断开。注.对月J主fL合并i义备，可用测量的频移相器的瞬态响应来代替中;原瞬态响应。4.4.2 结果表示法测量结果用标有适当的水平和垂直刻度的示波器显示的照片来表示。4.4.3 要规寇的细节下列项目应按照要求包括在设备技术条件中:8 SJjZ 9094.7 87 a. 两个通道中的射频输入电平(例如一30dBm); b. 要求的相位步进的大小(例如900); C. 如图的中所示的T和

27、X允许的最大值(例如3ms和15%)。4.5 传输特性(仅限于中频或射频合并器)4.5.1 一般考虑i贝12分集合并设备的传输特性是为了确立l幅度特性和群时延特性的变化是否在两个射频通过输入电平的规完范围所妥求的限度内。传输特if且是在包括分集合并设备仿真链路的所有射频段的t:t1频端口问iR1120被y!j通过不仅包扫去并ZL本身，而且包括两个通道的所有电路，其中还有均衡器，这些电路都符合使用条作3在两个正常工作状态下，即两个合并器都有输入和一条通道断开的状态下来进行测丘。4.5.2 jillj主方法l;l宣传输特性的设备配置如同9所示。本系列标准第部分第三章中频范围内的iFU量详细地叙述了

28、测量振频和群11才延特性的设备。为了防止自动增益控制作用对显示特性的影响，应使两个通道的自动增益控制停止工作，百fj使用人工增益控制。同样，也应使两个通道的自动相位控制停止工作，而采用人工控制。在射频合并情况下(图4吟，相位控制电压来自于伺服电机，在中频合并的情况下(图础和图4a)，则来自于中频鉴相器。首先要调整射频衰减器1和射频表减器2，得到标称的射频输入电平。在射频衰减器1的初始位宦以及调整的儿个位置，测量其传输特性;然后将射频衰减器1复位到初始位置。再在射频衰减器2的初始位置以及其它几个位置，重复同样的测量过程。除了按照图9进行测量之外，还要在去掉通路之一的情况下进行测量。去掉的通路从合

29、并器的输入她断开，然后在该输入端接一个匹配负载。4.5.3 结果表示法振幅和群时延特性的表示应参照本系列标准第一部分第三章，并且应同时表示出这两种特性。4.5.3 要规寇的细节下列项目应按照要求包括在设备技术条件中za. 接收机的标称输入电平(例如一30dBm); b. 能测出传输特性的接收机输入电平范围(例如相对于标称值的十5-35dB); C. 扫频频率的宽度(例如士loMHz); d. 群时延测量的测试频率(例如500kHz); e. 在合并器两个输入均接入以及其中有一路断开的情况下，振幅/频率特性以及群时延/频率特性的变化允许范围(例如土o.SdB和土3ns)。9 5J/2 9094.

30、7 87 ,_.-申愤PI zrH JJ 射颠t:颇f.S、jI W i属 射收事L量孟射顿, I I 通滔1J 11 I I革带外部I 愉lli f在l导频J-一一宁F-, 。2 4 6 8 10 12 14 l 18 S 5 戎主)-(豆、一N/o N 1 o N J , ( d B a.比率平方器或最大比率合并器;b:等YEta或线性加法器合并器;C，等信号电平合并器(说明见正文)图5分集合并器的理论信噪比特性曲线射频衰减器1 时Zvh 状也要提出UA丁媳妇功, h叫中.L飞叫牛牛部中频L!到f司!口j hjrL2 甲一白_l噪声1:J 测量解调者i革，_.，一一a. 射频合并设备的测雪

31、15 SJ/Z 9094.7 87 一一一一一!il奴哀战2;i .射频Ll射lfm发射机f-11昆fT延东tLwd 、电IM飞中频发生司司口副1:,( 啊讷;手;a晕叶立射;顷夜门tEEZ司 J昆主L撑b. 中频合并设备的测量然频瓷、破器1直属C. 某:才1i合并设备的测量注2射频发射机可以包括一个中频置换振荡器，这作就不需要中频发生器。罔6测量信噪比性能的设备配贾挝、宫室嚣1, -41 农也u 外，部射掉1嚣射频混合器幸14子表A发生器棋?这射频衰减器ZEZl 2 E 1手图7测/中频分集合并设备的中频输出电平性能的设备配置16 号f棋E4,A 5、生EJ 月戈斤j.，她飞j a-.-5

32、开可f串JK混合T tA4 Y SJ/Z 9094.7 87 四-.啕-，/ 1 1、I I妇频l以(，:，:h j 问r a f￥rt 豆了-卡、杭州1,r ! 表1 e 一草剂I q 1 : IJ -J r1口唱17，hJb67 、4￥ 1 , J 、1，卢、，一JL, Z -化气tlI! , 主a. 测试方框图? -一一一-一_，.I b. rI:tl顷输出信号的典型表示 吨牛.,., 花主，寸叫, v呼t三R J PJr 11-斗 悼句二飞J主生飞玲一吉二h e、图8射频/中频分集合并设备(见怪14所示)的中频瞬态响应的测量17 SJjZ 9094.7 87 四凰身f频袭减丰ti1 J -忌日面也响i!-J二气晏斗去l 11 阿三叉!. I 1I顿t a 极份器顿混川问川机频fk发射硕衰减挡Er &c 震主哥每画画画画画-纹路分析仪因9IJ t主分集合并设备的传输特性的设备配置18