SJ Z 9096.2-1987 无线电发射机的测量方法 第二部分:带宽、带外功率、非基波振荡功率.pdf
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1、中华人民共和国电子工业推荐性部标准无缘电发射机的测量方法第二部分带宽、带外功草、非基波飞/、1JnudtQdAHO seod 一凹U2f飞。吃A仙一2叫E2MH /C川盯罔含黯咐功荡M巳thodsof measurement for radio transmiettrs (2A-2日(1969)244一2A织一次修;JPart2:Bandwidth. out-of-band pow巳rand power of (1973) non-essentia 1 osci lla t iOllS 一一一._,.,._.:一,. * 0-7tt -_,r. ._F也1 目的本标准日的在于使测应无线电发射机
2、性能用的测量条件和测军方法标准化,因而有可能对不同观测者得到的测量结果进行比较。本标准包含用以评价无线电发射机基本性能用经优选的训垣17边向详细内有,。本标准所叙述的测量方法仅限于由于使用不同的测量方法和测量条件而易造成解释含糊JJj那些特性。这些条文既不是命令,也不是限制;人们可按照具体情况选择测主方法。如有必要,也可进行其它的测量:但是,这些补充的测量最好能按照IECit它技术委员会或分安民会所制订的标准或其它国际团体所制订的标准进行之。本标准未规定可以验收的各种件能参数的极限值,这些副主在有二Uiz二备)j:川Ih力i以规定。当然,最好也把这些极限在今后的国际电工委员会标准中加以规定。本
3、标准详述的测量方法可供定型试验用,也可用于交1&试验及工厂试验(见囚际电工委员会标准244一1第3条)。2 适用范围本标准本部分叙述了可能对其它的发射引起干扰的位于发射频谱外或远高频谱中心的那些分莹的功率的测量。其测量条件和测量方法适用于各种发射类别的发射机。一一一一一一一驰. , _.-,-,一一_n,皿中华人民共和国电子工业部1987一12一17批准1 -一一SJjZ 9096.2 87 ._ .5, . _.一一第术语和定义3 对发射频谱的说明就本标准本部分的内容而言,应注意下列各点。3.1 要传送的任何信息都可转换成周期振荡或非周期振荡,而这些振荡可看做是由形成一定带宽的频谱的许多正弦
4、振荡组成的。根据需要传送的信息量,这种频谱的宽度可限寇在一定范围内。这已经由变换过程本身的物理极限,如振幅/频率特性所全部地或部分地完成。另一方面,由于频测器的非线性。还可能出现附加的振荡,因而产生无用互调和谐波振荡,因此,不必要地扩大了测谱的宽度。通过作为传送信息的专用工具的无线电发射机和接收机,上述测谱就转换为射谐。由于在有美射频振荡的调制和放大过程中的非线性的影响,无用振荡还会出现,造成发射所占用的频带比所需要的要宽。比外,还可能产生传送信息所不需要的附加振荡,如基波振荡频率的谐波。由于一切无线电发射系统都采用自由空间的电磁波传播作为共同的传送媒介,同时最重要的是保证相接的这部分频谱的最
5、经济利用以避免与其它的无线电信道产生干扰。为此,国际电信联盟根据国际无线电通信在询委员会的建议制订出一些专门规定并列入无线电规则中。这些规则规定:(a)在必要带宽以外的那部分频谱的极限值,应在有关立射类别的容限之内。这可用以下方法实现:在发射机输入端采用低通或带通滤波器,例如,电报发射机采用键控滤波器;在发射机的射频部分采用合适的祸合电路和(或)专用带通滤波器,例如在电视发射机上采用残留边带滤波器;才、发射机调制器的和各射频放大级的非线性,或者减小调制系数或利用系数。(b)把发射中非转输信息所需要的那部分辐射降低到与发射机输出功率和指配频带相应的容限之内。这可用以下方法实现2采用低通滤波器或其
6、它的输出滤波器;采用合适的藕合电路;对发射机各级、滤波器和设备的其他部分进行屏蔽,如附录A的参考文献(6J所述。3.2 本标准本部分所介绍的测量,目的(在于根据发射机接上试验负载并在规定调制条件,工作的测量结果)尽可能地证明当发射机在正常正作条件下在实际业务中使用时,足国际无线电通信咨询委员会提出的列在无线电规则中的要求。然而,应当指出,除下试验负载的阻扰和选择的其它特性与天线及其传输线的完全相等(在所有有关的频率上J, 否则,在实际条件下进行的各次测量,其结果一般不会相同。国际无线电咨询委员会建议及无线电规则只是涉及发射本身;而本标准所述的测量方2 SJjZ 9096.2 81 法涉及无线电
7、发射机,因此,国际电信联盟及国际无线电通信咨询委员会所规定的念的定义不完全适用,所以,以中引出的那些定义应经修改以适用于无线电发射机。3.3 根据3.1条所述,无线电发射机的带宽概念与接收机和放大器技术中通常所用网络的带宽有明显的区别。第一个概念通常定内总平均功率的某一个百分第二章所述),测量时把某_:l:J来说,这种组合可以用标准戚。的频率间隔,在其上和其下,每一分量的平均功率等于:它是通过测量单个频谱分量的方法求算而得(该方法如合的调制振荡加在发射机的输入端:对于无线电发射机拟装置产生的信号,或平坦随机噪声或形状随机噪声构带宽的第二个概念与国际电工委员会标准244一1第19.2.1条中所定
8、义的射频通带有关。求射频通带时,逐渐改变决定载波频率的振荡级的频率,并在不加任何调制的条件下测量出输出功率。后,第三个概念,必须把振幅/频率特性同带宽和射频道带区别开来。性是信息传输逼真度的量度,它对于发射机所担负的通迅业务来说是重要的。它是通过信号的功率或测量捕幅发射机的两个边带分量的功率(或者是当一个边带被抑制掉时,只测量另一个边带分量功率来确定的,测量时逐渐地改变加到发射机输入端的恒定的正弦振荡的频率。确定振幅频率特性,可参考IEC2444。上述概念的说明绘于图1。4 定义下面4.2.J4.6杂的定义适用于与试验负载连接的无线电发射机:是由各条下面的注所指出的基础文献中导出的。各定义的说
9、明绘于图2。.41 必要带宽系指对给定的发射类别,刚好能充分保证在规定条件下以所要求的速度和质量传送信息的频带的宽度。注一本定义引自CCIR推荐书,代替黯印在IEC244-2A附录B的推荐书。4.2 带外分量(或振荡)系指在发射机输出端上、在必要频带以外的频率上的信号分量,不包括杂散。注一如果发射机接上天线,则带外分量会导致带外辐射(定义见翻印在IEC244-2A附录B中的CCIR推荐t第l条)。4.3 带外功率系指对给定的发射类1别,在规定的调制条件下,全部带外分量的总平均功率。注l一所允许的带外功率取决于发射类别。它可以作为发射机总平均功率的某-百分数(B)采规定(见IEC244一l第16
10、. 1条).或以给出在必要须带以外的频率上的功率(或功率密度)的极限曲线来表示z另几注2。翻印在IEC2442A附录B中的CCIR推荐书第2条给出了某些发射类别的友射机接上天线时所允许的。值和极限曲线。注2一对于信道间隔制的发射机来说,如在通常的移动立射业务中,所允许的在相邻信道中的带外功率己单独加以规定。3 SJ/2 9096.2 87 一一一一一4.4 (占用)带宽系指对给定的发射类别,在规亢的词制条件下,发射机输出端信号所占用的射频频带的宽度,在该频带上限以上和下限以下,其平均功率(不含杂散分量的功率)等于信号总平均功率的某一规定的百分我(见注1)。注l一这一百分数等于就该发妇类另IJ所
11、允许的带外功率的。值的一半,见4.3条注1。注2一从频谱的经济利用观点考虑,最佳发射为g其占用带觉与相应发射类别的必要带宽-致,旦其功率(或功率密度)与必安妇带以外的!lij泛的关系曲线在相应的极限曲线范围以内。4.5 杂散分量非基波振荡系指在发射机输出端上或在几部发射机的公共输出端上的、在必要频带以外的某一个率(或在一个窄频带)上的信号分量,其电平的降低不影响相应的信息传送。杂散分量包括谐波和非谐波杂散分量、寄生振荡及外部互调产物:但不含极其接近必这些是传输信息时调制过程所引起的。a)谐波(杂散)分量在某一个频率上的(或一个窄频带上的3杂散;N且,在信号占用频带中所包含的频率的整数倍。b)非
12、谐波(杂散)分量在载波频率或特征频率的产生过程中的任何振荡的频率上及其整数倍频率上的杂散分,但不含谐波分量:或在这些振荡之间互调后产生的某一频率上的杂。c)寄生分量产生在一个频率上(或一个窄频带上)的杂散分量,这种分量与发射的载波jHH率或特征频率定义见IEC244一1第8.2条)无关,也与产生载波频率或特征频率过程中出现的振荡的频率无朵。外部互调分量(或产物)在由于以下两种振荡间的互调而产生的各频率中的一个频率上(或一个窄频带上)的杂散分量2在发射的载波频率上、特征频率上或谐波频率上的振荡,或当产生载波频率或特征频率过程中出现的川剧,来源于同一发射系统(定义见IEC2441第3.2条)或来源
13、于别的发射机或发射在统的一种或多种其它发射的同性质的振荡。注一当2Ut机接上天线或天线系统时,杂散分量就会产生杂散辐射。三民散辐射也含由发射机机箱和结构上产生附、射,见IEC244-(尚在制订中)。4.6 杂散输出功率非基波振荡功率带以外的的那部分辐写飞f旨对给定的发射类别,在规定的归fij条件下某一杂散平均功率,或在某一窄4 SJ/Z 9096.2 87 、以-,._.一一. . . . 胁_,幽_,.-_.,=0,-二.,吗J-一-. . , -, ,品回叫中c一,.,-:-一时气-总平均功率。注一所允许的杂散输出功率取决于发射机的平均功率和指配给发射机的射频频谱的部位。它可以用绝对的平均
14、功率来规定,也可以用相对于发射机总平耐功率的分贝数来规定I,旦都应是对给定的发射类别在规定的调制条件下加以规定的。4.7 平坦随机噪声自噪声均匀频谱嗨机噪声系指在规定的频率极限范围内分布为每单位带宽的噪声功率与频率无关的暗机声。4.8 形状哺机噪声有色噪声力n权噪声系指其频谱分布为每单位带宽的噪声功率以规定的方试与频率有关的随机噪声。注2例如,当再现音乐节目或通常的语音节目时,这种依赖关系可用代表功率统计分布的一条曲线来规定z见IEC244叫2B。另-例子是按照噪声计曲线加噪声。计曲线可参考IEC244-3A一带竟和带外功率一5 对带宽和带外辐射的-般说为了确定发射所占用的频带是否在有关业务指
15、定的频带洒围内,就要确定发射占用带宽和特征频率,后者按照IEC244一1给定的原理进行确定。除了考虑与无线电频谱的经济利用有关的问题外,还要J确定发射频谱的带外分量的功率,因为这些分量能对相邻发射的无线电信道造成干扰。各种发射类别的必要带宽的数值已写在无线电规则中(见附录E),在某些情况下,发射频谐的极限已由国际无线电咨询委员会推荐见附录B)。这些要求是对接至天线系统的发射机提出的。然而,通常对按有试验负载的发射机进行测量即可得ifi有关特性的相当真实情况,但也有例外,如工作在低频及甚低频的发射机可能白于天线和把天线匹配到j传输线的装置的选择特性而使发射频谱实际受到了限制。在进行这种测量时,应
16、按照发射类别选择标准化的问制信号,并且尽可能地模拟在实际业务中所遇到的调制类型的信号。6 件IEC244一1的3.1条所定义的发射机,应在以下的条件下工作。6.1 工作条件6. 1. 1 概述电源电压和频率应在有关设备规范所规定的容限之内。f5 SJ/Z 90 96.2 81 一一一一如果辅助设备己经包括在有关的设备规范中的话(如调制输入端的边带限制滤波岱町、限制放大器、削波器、自动负载控制设备或任何组合的设备等).则这些装置都应投入工作。在测量前,建议首先满足有关的设备规范所规定的其它要求(例如,无线电话发射机的非线性失真和无线电报发射机的电报失真等)。6. 1. 2 终端负载特别指的是.电
17、(1)直接同天线连接的低功率友射机;(2)用单独的装置使天线同友射机匹配的长波发射机和中披发射机。应当指出,匹配网络和天线的传输性能以及呈现在发射机输出端的阻扰的电在所占的频带内的变化可能相当大。因此,带宽和带外功率取决于天线匹配网络的特性和天线本身的特性,在选择试性时应考虑到下述情况。和。如果天线匹配网络合并在京射机中,或者如果可利用有美设备规出的单独的匹配网络,这种装置就应在发射机和试验负载之间工作。在上述两种情况下,用试验负载代替天线,并应满足有关设备规范中相应于对天线阻抗的要求。但是,如果还没有准确地规定这种阻抗,或者如果没有符合规定的阻抗要求的试验负话,经协商后可通过天结匹配网络把发
18、射机与试验负载连接起来,这个试验负占的频带中为大体上恒定的电阻性负载,并且这个试验负载的数值代表了所用的夫线的值数。如有必要对上述两种情况都可通过进行计算,考虑由一极限的影响。天线传输特性对通才ifb)如果设计支射机同具有规定特性阻抗的传输线连接,I 了天线匹配网络,但不适用时,那么,试验负载就可以在有关设备的规范中虽规种情况下,试验负载既代替了天线,也代替了天线匹配网络,并的天线匹配网络的传输性能方面和输入阻抗方面的要求。如有出端上,在这足有关设备规范规丘,可通过计算考虑由于选择的天绩的传输特性对通带极限的影响。但是,如果还没有准确地规寇出有关的特性,可通过协商给友射机接上一个试验负载,该试
19、验负扰,而实际阻抗在所占频带上大体上是恒定的。没有满足要求的试验负载的话,则阻扰的标称值等于传输线的特性阻c)如果京射机的设计是同具有规定特性阻扰的传输线连接,而有关设备规范又没有规定天线匹配网络,或者根本不要求天线匹配网络时,那么,发射机可以与试验负载连接,试验负载的阻抗标称值等于传输线的特性阻扰,实际阻抗在所占频带上大体上恒寇。6.2调制条件根据发射机所采用的支射类别,应采用以下的条件。6 SJ/2 9096.2 87 一十二-, 6.2.1 电报发射机调制应取有关设备规范的最大调制速率,用附属于发射机的适当的键控滤波器使信号时间(见附录B的第1.7条)与这个调制速率相符。注一如果需要发射
20、机用较低的调制速率工作的话,可用另一个键控滤波器(只有当这个滤波器属于发射机分时)来增大建立时间,以保持最小的带宽。a)对发射通一断键控的电报(A1类发射)和移频电报(Fl类发射),无周期振荡调制2矩形点脉冲串;相等交替的传号和空号,F1类发射机的频移在规定值上。注-C.C.I.R绘出的频移的推荐值,见附录A的参考文献(4)。b)对一个或几个周期振荡通一断键控的调辐(A2类发射)或调频(F2类发射)电报或对由这些振荡调制的发射进行键控的电报:矩形点脉冲串:相等交替的传号和空号。正弦调制振荡具有规定的调制或利用系。6.2.2 电话发射机和声音广播发射机应在同实际业务中遇到的条件相类似的条件下测量
21、带宽和带外功率。因而发射机应用多少具有连续频谱的信号来进行调制。这可用话音或音乐的标准录音来进行。但是,免统计测量问题,也可用另外的方法来进行,例如,用平坦随机噪声或形状;谊机噪声。如把平坦硝机噪声加到滤波器上,可以得到形状随机噪声信号,它的振幅频率特性代表语言或音乐节目的能量分布。注一这里不拟推荐以前曾经采用的两个或多个王弦调制振荡的方法,因为其射频频谱不能表示实际发射正常占用的频分带宽,因此也不能代表对别的无线电信道产生的干扰。用有限几个正弦调制振荡的这些的方法可用来测量非线性失真,从设备用户的观点来看,非线性失真是讨厌的。反之,随机噪声既可用户测量非线性失真,也可用来测量带外功率和带宽,
22、与此有关的内容可参见rEC244-4涉及非线性失真的部分。对测量电话和声音广播发射机的带宽和带外功率用的调制信号的研究结果,发表在IEC244 -2B中。目前,这个报告可看作是本标准本萃的附录,可作为选择最合适的信号的指南。7 带宽的7.1 测量设备和测量方法把一个其边带比待测信号的必要带宽大得多的合适的衰减器(例如,电容分压器)或电感搞合装置(例如屏蔽糯合环)与连接发射机(或天线匹配网络)和试验负载用的传输线相连接或相祸合h以便给7.1.1.7.1.2和7.1.3条所述的测量设备馈电。应当指出,频谱分量的数值用功率表示。如果传输线在祸合点的阻抗的电阻分量,作为发射占用频带的频率函数而变化的话
23、,则可用IEC244一1第16.4.4或16.4.5条中的公式把测量仪器的指示换算成功率。下列采用窄频带测量设备的主测量方法,是和国际无织电通信咨询委员会的推荐书见附录A的参考文献。)给出的方法相符的。使用这些方法的精确度,可参考附录D7 5J/Z 9096.2 87 一一一一一一一一一二 7. 1.1 单个窄带通滤波器法的。这种方法是用一个固定频率的窄带通滤波器来全面地分析功率频谱通过人工或自动变频器的可变频卒振荡器,使每个分量的频率都与滤波器的中心频率重合(注)。市场上可以买到的大多数的选频电压表和自动频谱分析仪都是根据这一原理而制成这种方法对于包含有限数量的频谱分量的频带的测量特别适用。
24、测定带宽频率上限和频率下限的方法,可参考7.2条。注一与自动频谱分析仪的带遇V,泼器的见析能力有关的扫描范围的调整和扫描速度的选择,可参考附录D些附7. 1. 2 高逼和低通滤波器法这种方法在测量仪器上直接把示带宽,特别适用于测量包含有大量频谱分量的频带。用变频器首先将频谱变换成一个围绕着适当的中频h的一个频带。然后,用下述三种方法之一把频谱的总功率与滤波(用12个高通或一个高通加一个低通滤波)后剩下的功率进行比较。a)单个高通滤波器法(见图3)。本方法采用一个高通滤波器,其截止频率为Ic,用第二变频器的可变频率振荡器测101和102两个频率,测量时使在频谱的高于/Sl及低于IS2的频率上测得
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