GB 11299.13-1989 卫星通信地球站无线电设备测量方法 第三部分 分系统组合测量 第三节 频分多路复用传输的测量.pdf

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1、中华人民共和国国家标准卫星通信地球站无线电设备测量方法第三部分分系统组合测量第三节频分多路复用传输的测量发布 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卫星通信地球站无线电设备测量方法第三部分分系统组合测量第三节频分多路复用传输的测量中华人民共和国电子工业部 批准 实施本标准为卫星通信地球站无线电设备测量方法 系列标准之一主题内容与适用范围本标准规定了频分多路复用 电话基带到基带的测量方法 它是本系列标准基带测量 的补充 该节内容对电话和电视都适用如群时延和振幅 频率特性 下述所有的测量可以在通过测试转发器建立的 包括收发链路在内的传输环路上进行也可以在中频自环上进行噪声负载特性

2、定义和一般考虑一个系统的噪声负载特性是指当基带输入端按常规负载电平参见 条加上均匀频谱的随机噪声 白噪声时在选定的模拟一个空载话路的窄带测量信道中测得的噪声功率 测试时用高通和低通滤波器把加到被测系统基带输入端的白噪声限制在电话信道所占的频带内 各个噪声测量信道由窄带带阻滤波器提供 使得特性可在基带频率范围包括低 中高端话路的几个频率位置上进行测量在噪声测量的信道内呈现在系统输出端的总噪声由基本噪声和互调噪声有时分别称为空载噪声和失真噪声 组成 为了分别测得总噪声和基本噪声 常用的方法是在每个噪声测量信道中基带先用噪声加载然后去掉噪声负载 由这些测量结果求得互调噪声系统的噪声特性用噪声功率比

3、或信噪比表示 用系统零相对电平点为基准噪声功率或噪声功率电平表达 噪声功率单位为 噪声功率电平单位为高于 的分贝数或低于 的分贝数并具体地说明是否为加权值噪声功率比定义为在测量信道中当基带满载白噪声时测得的噪声功率与除被测信道以外的基带全部加载即总噪声或全部不加载即基本噪声时测得的噪声功率的比值 噪声功率比总是用正分贝数表示信噪比定义为 在规定带宽内的噪声测量信道中 标准测试音功率 与噪声功率之比两者均以电路的同一点为基准 信噪比可以在加权或不加权的条件下进行测量 并表示为正分贝数常见的噪声负载测量单位的变换可参考附录 参考件常规负载由国际电报电话咨询委员会定义见参考资料 和国际无线电咨询委员

4、会推荐的 见参考资料对某些典型话路数的常规负载电平见表 其他信道容量的常规负载平均功率电平 可由下式计算式中 系统信道容量注 这些电平模拟当繁忙小时在系统上传输的话音加上信令等的平均功率 若基带主要作视频 电报或数据传输 上述两式不能用当 时 式和 式给出的电平与实际信号电平很相似 但对于较小的信道容量 由于实际信号与测试信号性质的差异 用白噪声测试的真实性就较低一个常规负载系统是用均匀频谱的随机噪声信号以常规负载电平加载 信号的带宽限制到与频分多路复用信号的总带宽相一致的系统在多数情况下选择测试信号电平等于常规负载电平表 常规负载电平话路数常规负载电平噪声成分在仿真的卫星系统的基带内 测得的

5、总噪声包括以下三个成分与路径损耗和负载无关的残余噪声 通常此噪声称为与路径损耗无关的基本噪声随路径损耗而变化的热噪声 通常此噪声称为与路径损耗有关的基本噪声与基带噪声负载电平有关的互调噪声基本噪声 如 条所述 在不加噪声负载时测量 总噪声 如 或 条所述是在有噪声负载情况下测量测量设备一般考虑噪声负载特性测量设备已商品化通常称为 白噪声测试仪或 噪声负载测试仪 白噪声测试仪包括噪声发生器和噪声接收机典型的电路结构如图 所示为保证测试设备的通用性并有良好的测量精度 白噪声测试仪的有关性能应符合国际无线电咨询委员会或国际电报电话咨询委员会的规定见参考资料 或商品化的白噪声测试仪通常对仿真的卫星系统

6、测量有足够的精度 不必考虑测试设备的误差 然而在要求的测量精度与测试设备的固有精度可比拟时 在测量结果表达中应考虑测量误差测量精度与许多因素有关发生器和接收机的衰减器及指示器的精度插入带阻滤波器的数目和噪声测量信道的等效带宽进行测量的负载曲线的部位即是基本噪声还是互调噪声占优势被测系统中占优势的失真的数量级在本标准参考资料 和 中讨论了这些因素噪声发生器输出特性当在约 的带宽进行测量时在相应的被测系统基带带宽内噪声源的电压方均根值变化应该不超过 应该使用幅度为高斯分布的测试信号其峰值与方均根值之比至少为 发生器输出噪声功率谱密度的最大值不低于 以保证负载电平至少比所用的常规负载电平高输出电平可

7、用输出衰减器连续调整或以较小的步级例如 调至要求值衰减器的衰减范围一般超过带限滤波器和带阻滤波器要求用高通和低通滤波器限定适合仿真的被测系统的基带频率范围为了确定噪声测量信道 要求有一系列带阻滤波器 通用的白噪声测试仪有大量的滤波器可对所有常见容量的电话信道进行测试推荐的滤波器频率见表 详细的滤波器特性见参考资料带阻滤波器的插入损耗噪声发生器的带宽噪声功率输出一般要求能有指示通常在滤波器链的末端装个功率指示器 见图晶体带阻滤波器的通带衰减通常为频率的函数故常常引入均衡器以补偿这种变化 当采用均衡器时 总的通带插入损耗有几分贝的量级在插入带阻滤波器之后应补偿插入损耗 使输出电平恢复到初始值 新型

8、的噪声发生器具有自动电平控制自动进行校正在某些发生器中带宽功率指示器在带阻滤波器之前应按仪器说明书中给出的插入损耗参照表对输出电平进行校正注 虽然恢复输出功率到初始值会改变信号的功率谱密度 但由于带阻滤波器占去的频带通常很窄 这种影响可以忽略噪声接收机在一般应用中有两种不同类型的接收机第一类适用于测量噪声功率比它包括一个单独的衰减范围足够大例如 的衰减器衰减器直接连到接收机输入端 参见 条 第二类适用于以系统零相对电平点为基准的噪声功率的测量 以 或 为单位一般由两个衰减器结合使用第一个校准传输电平 第二个 步级的衰减器与表头结合起来进行读数参见 条无论哪一种接收机 当白噪声负载电平一直加到比

9、常规负载电平高 以上以及相对电平一直到 时放大器 混频器和衰减器的设计应能避免饱和或过大的非线性 对 路的系统 相当于接收机输入电平高达 左右为了测量负载电平低于常规负载电平 以下的大容量系统的噪声功率接收机的本机噪声应该低于接收机的等效带宽应当不小于 为了使它窄于带阻滤波器 的带宽还不应超过要求带通滤波器与噪声发生器带阻滤波器的中心频率一致这些滤波器的选择性应足够好 以防止接收机的放大器或混频器过载或杂散响应白噪声测试仪的固有互调当噪声发生器直接连至噪声接收机 且发生器输出噪声功率电平等于常规负载电平时 见表 呈现在任何测量信道内的总噪声应该使噪声功率比至少为 对 相应的噪声功率电平值是表

10、推荐滤波器频率见参考资料容量 话路数 电话信道所占频率范围带限滤波器的有效截止频率高 通 低 通推荐测量信道的频率测量方法输入噪声电平将噪声发生器连到被测系统的基带输入端 选用合适的高通和低通滤波器把噪声带宽限制到系统基带的带宽 常规负载电平由 或 式计算 或者从表 中选取 加到基带输入端 的噪声功率可由常规负载电平加上在 点的相对功率电平得出 对于某一系统容量例如 路 基带输入相对电平为 时噪声发生器输出电平 是噪声接收机指示噪声功率比的方法将噪声发生器和噪声接收机分别连到被测系统的基带输入端和输出端 并且选定噪声测量信道发生器的带阻滤波器不接入电路把系统输入噪声电平调整到常规电平或者其他规

11、定的电平 接收机的衰减器调到接收机的电表上呈现给定的参考读数 然后将适当的带阻滤波器接入电路如果需要 参见条恢复发生器的电平那末可减小接收机的衰减直至重新得到参考读数为止 噪声功率比是接收机衰减器的两个调定读数之差噪声功率比与其他噪声负载单位的变换在附录 中叙述噪声接收机指示噪声功率或信噪比的方法将噪声发生器和噪声接收机分别连到被测系统的基带输入端和输出端 选定噪声测量信道并插入合适的带阻滤波器 系统输入噪声电平调整到常规电平或其他规定的电平如果需要参见 条应该对滤波器的插入损耗规定容差接收机传输电平衰减器调整到适应于系统基带输出端的相对电平的值 然后改变量程衰减器以增加灵敏度直至在接收机电表

12、上得到读数如果可能这个读数应指在电表的合适指示区量程衰减器以及电表的读数之和直接给出以系统零相对电平点为基准的噪声功率基本噪声测量基本噪声应在无噪声负载时读数这在新型的噪声发生器上用噪声通断开关来测是很方便的这开关可抑制噪声输出 而保持发生器输出阻抗不变 用噪声功率或电平校准的接收机给出基本噪声的直接读数用噪声功率比校准的接收机 需要作相对于参考电平的测量见 条所述 得出的噪声功率比可用基本噪声功率比表示 或用附录 的方法换算为噪声功率电平总噪声是噪声负载电平和接收的射频载波电平的函数按照 条关于噪声功率比 或 条关于噪声功率或信噪比 总噪声可以在噪声负载电平与常规负载电平之相对值在一定的范围

13、例如 内进行测量并且可绘制出如图 或图 所表示的曲线 根据选择的噪声测量单位当白噪声负载增加到额定值或常规值以上时噪声近似于互调噪声这个噪声与负载密切相关当白噪声负载降到低于常规值时噪声近似于基本噪声并与负载无关测量一般在接收的射频载波电平调到额定值的条件下进行但是 如果噪声负载特性与这个电平关系很大时噪声负载测量常常在较低的若干射频载波电平上反复进行对于每一个接收的射频载波电平 在整个噪声负载电平的范围内可作出类似于图 或图 所示的总噪声曲线噪声功率比随输入电平变化而引起的变化这个测量表明了沿传输路径电平失调的影响或在不同的频偏时性能的变化用图 中的测量设备和图 中的附加测量装置测量 其步骤

14、如下将 点的噪声负载功率电平调到规定值并保持不变衰减器 和 在足够大的范围内变化由 和 产生的衰减变化总是绝对值相等符号相反噪声功率比或者信道噪声电平作为 点电平的函数进行测量 其结果绘成如图 的图形结果表示法当要求对少数几个接收的射频载波和或负载电平进行测量时 其结果应该用表格形式表示接收的射频载波电平噪声测量信道的频率等以及基本噪声测量值总噪声测量值 当要求对一定范围的接收的射频载波和或负载电平进行测量时 其值应该用类似图 或图 所示的图形来表示要规定的细节当要求进行本项测量时设备技术条件中应包括下列内容基带信道容量高通和低通滤波器的截止频率预加重去加重特性基带输入端的相对电平常规负载电平

15、相对于常规负载的噪声负载电平范围每个话路的方均根值频偏测试音频偏基带输出端的相对电平噪声测量信道的中心频率接收的射频载波电平的范围基本噪声电平的容限总噪声电平的容限连续导频和带外噪声一般考虑在卫星通信系统中通常对连续导频和在通信频带以外的合适频槽中对基带噪声性能在不中断业务的情况下作定期检查这样能不中断业务而连续估量系统的性能带外噪声测量也可用于验收试验中以得到一参考值可以用这个值来比较有业务时的测试值测量方法在原理上 其测量方法类似带内测量的方法 但只能用 条所述的方法 为了选择带外噪声测量频率和导频用选频电平表来替代白噪声接收机选频电平表的带宽必须小于插入传输通道的带阻滤波器的带宽 测量带

16、外噪声设备配置的一个例子绘于图推荐的频率列在表 详细的滤波器规范在参考资料 给出 通常带阻滤波器包含在频率调制器的基带部分中如果白噪声测试仪没有装带外噪声测量用的发送带阻滤波器那么白噪声发生器输出和被测系统的输入端之间需要插入合适的带阻滤波器表系统容量话路数电话信道所占频带范围 噪声测量频槽的中心频率续表系统容量话路数电话信道所占频带范围 噪声测量频槽的中心频率测量按下述步骤进行断开白噪声负载 选频电平表调谐到连续导频的频率并记下导频电平如果需要调整被测系统使其基带输出端的连续导频达到额定电平加上白噪声负载 选频电平表调谐到带外噪声频槽的频率 并记下带外噪声频槽的功率电平结果表示法带外噪声可用

17、以零相对电平点作基准的绝对值来表示 例如 或者用连续导频信号与带外噪声之比来表示例如 无论哪一种情况都必须规定带外噪声频槽的等效噪声带宽 例如或 如果选频电平表带宽与规定的带宽不同那么测出的噪声功率应作适当的修正要规定的细节当要求进行本项测量时设备技术条件中应包括下列内容基带信道的容量预加重特性基带输入端的相对电平常规负载电平基带输出端相对电平带外噪声频槽的频率连续导频的频率和电平在额定负载电平时带外噪声频槽噪声电平的容限周期性噪声一般考虑周期性噪声主要是由于电源纹波及基带杂散信号引起的这些杂散信号包括谐波和可能出现的能量扩散波形测量方法应该在基带空载及基带输出匹配的条件下用频谱分析仪或选频电

18、平表在整个基带内进行测量结果表示法其结果应该以 表示要规定的细节当要求进行本项测量时设备技术条件中应包括下列内容周期性噪声电平的容限基带频率范围可懂串话定义和一般考虑串话定义为从一个干扰电路到另一个被干扰 电路的无用的能量转移如果转移的能量包括可以理解的信息这种现象叫做可懂串话可懂串话用被干扰信道中有用信号与由干扰信道的信号在该被干扰信道中引起的无用信号功率之比来表示两条卫星通信电路之间的可懂串话可以在发射或接收路径的任何一段出现例如在多载波传输路径中 呈现调幅调相转换的网络与呈现非线性振幅频率特性的网络串接时可能引入可懂串话测量方法测量可懂串话比时 分别由各自的白噪声发生器产生带宽限定的随机

19、噪声对干扰信道和被干扰信道加载 以此来模仿工作条件 测量设备配置如图 所示 相同的带阻滤波器插入每个噪声发生器的输出端 以在干扰信道和被干扰信道内产生同一中心频率窄带的无噪声频带以频率为无噪声频率中心频率的正弦单音信号加到干扰基带信道 利用选频电平表或频谱分析仪测量在被干扰基带信道中所出现的无噪声频带中心频率的信号电平来衡量串话比的大小为了评价所有分系统引入的全部贡献建议利用连接到高功率放大器输出的射频衰减器经过标准转发器或测试转发器连到低噪声放大器输入端建立射频环路如图 所示 干扰信道和被干扰信道都应该包括基带端口之间所有分系统在开始测量之前必须证实各分系统都正确地调整到规定的运行值特别重要

20、的是保证正确地调整调制器和解调器的灵敏度 高功率放大器的输出功率以及低噪声放大器输入功率电平参考图 测量步骤如下选用适当的带限滤波器和插入两个相同的带阻滤波器将 被干扰信道和 干扰信道的白噪声发生器调整到要求的负载电平将干扰信道相加器 接标准终端负载开关 正弦被测试信号发生器连至被干扰信道相加器 开关 并将正弦信号调到无噪声频带中心频率 电平调至其规定值例如在选频电平表或频谱分析仪连接到被干扰信道基带输出端的条件下测量频率为 的正弦测试信号电平 这就是基准电平使标准终端负载接至被干扰信道的相加器 开关 使正弦测试信号连接到干扰信道相加器 开关 重新测量测试信号电平 步骤 测出的参考电平与该测试

21、信号电平之比 即为可懂串话比步骤 到 在正弦测试信号电平规定的范围内重复进行结果表示法结果可用基带频谱分析仪所显示图形的复制件表格或按下例表示对于在 范围内的正弦测试信号可懂串话比优于要规定的细节当要求进行本项测量时设备技术条件中应包括下列内容所用的射频信道和干扰及被干扰信道的基带容量无噪声频带的中心频率正弦测试信号的电平范围最小可懂串话比的容限参考资料图 白噪声测试仪原理图输入白噪声负载电平与额定电平之相对值图 噪声性能作为负载函数的例子噪声功率比测量输入白噪声负载电平与额定电平之相对值图 噪声性能作为负载函数的例子噪声功率电平或加权信噪比测量图 测量系统噪声功率比变化的典型设备配置白噪声测试仪的发送部分 参看图 被测系统白噪声测试仪的接收部分 参看图图 测量带外噪声和连续导频电平的设备配置图 测量可懂串话比的设备配置附录测量的噪声功率比与噪声功率电平或信噪比的变换参考件噪声功率比 信噪比 或 以及噪声计加权噪声功率电平 之间的关系由下式给出式中 未加权的信噪比噪声计加权的信噪比白噪声负载电平带限滤波器的等效带宽 高通和低通滤波器的频率 见表表示采用了噪声计加权也可简化为下式计算式中下表给出了某些常用的系统信道容量的 值话路数对于 路的系统信道容量式 可近似在 以内 为对于 路的系统容量式 可近似在 内为附加说明本标准由邮电部第一研究所负责起草