GB 11299.4-1989 卫星通信地球站无线电设备测量方法 第一部分 分系统和分系统组合通用的测量 第四节 基带测量.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一部分分系统和分系统组合通用的测量第四节基带测量发布 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一部分分系统和分系统组合通用的测量第四节基带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 系列标准之一本标准等同采用国际电工委员会标准 卫星通信地球站无线电设备测量方法第一部分分系统和分系统组合通用的测量第四节基带测量主题内容与适用范围本标准给出的基本测量适用于分系统例如放大器 同样也适用于模拟一个卫星通信地球站的分系统组合本标准规定了下列参数的测量方法输入和输

2、出阻抗回波损耗输入和输出电平基带增益或损耗振幅频率特性群时延频率特性非线性幅度失真微分增益和微分相位失真与特定基带信号有关的参数测量方法例如频分多路复用电话或电视传输在本系列标准第三部分的有关条款中给出线性输入和输出特性回波损耗定义和一般考虑在卫星通信地球站中关心的是回波损耗的测量 而不是阻抗反射系数的测量阻抗 相对于其标称值 的回波损耗 由下式给出或由下式给出式中 阻抗 相对于 的电压反射系数 即注 基带端口标称阻抗 通常是 纯阻 不平衡 对于小容量系统是 纯阻 平衡 见参考资料上面的等式仅适用于使用正弦电压和电流进行测量测量方法回波损耗可以按下面叙述的方法直接进行测量 也可以通过测量复数阻

3、抗 或者反射系数 的数值来计算出回波损耗 直接测量回波损耗时优先采用下述使用电桥的方法而任何其他能达到所需精度大约 的测量方法也可采用可以采用逐点测量法如图 所示 通常被测设备和选频电平表都有一端接地因此 测试振荡器的两端都必须与地绝缘 频率在 以上时可以用变压器隔离的方法来实现绝缘 在许多情况下该变压器装在测量电桥内或者测试振荡器内 频率低于 时通常是测量复数阻抗 然后计算出回波损耗也可以采用扫频法 如图 所示 在基带频率上的测量通常是采用一套由扫频信号发生器扫描控制的选频电平表示波器和回波损耗电桥 与逐点测量法所使用的电桥相同 所组成的完整测量装置测量过程中使用的电缆衰减器转接器以及测量设

4、备的输入和输出连接器等的回波损耗 都可以按下面叙述的方法进行测量测量程序由三个步骤组成校准检查测量电桥的平衡和测量校准参见图 和图 接入一个短路器 代替被测设备得到 的回波损耗记下此时选频电平表及其输入衰减器 图 的读数 或在示波器的标度屏幕上将显示的回波损耗曲线加以标记以作为校准线图注 为了校准 也可用已知回波损耗 例如 的标准失配终端 代替短路器检查电桥的平衡将一标准阻抗 接至测量电桥以代替被测设备调整选频电平表的输入衰减器使选频电平表与校准时所获得的读数相同或者使示波器上所显示的扫描带宽内表示最小回波损耗的曲线上的点与校准线相重合 接短路器时衰减器的读数与接标准阻抗时衰减器的读数之差就是

5、测量系统本身的回波损耗 如果这个回波损耗为 则这套测量装置适用于测量回波损耗的最大值为 精度为这项检查计入了两个标准阻抗之间的任意失配以及电桥的平衡 电桥的泄漏等的影响注 当两个阻抗的误差相同时 这套装置是不灵敏的 因为这种测量是测它们的阻抗是否相等 而不是测它们是否为一规定的阻抗值 例如 阻抗测量被测设备按图 或图 所示方法连接在逐点测量法 图 中 调节选频电平表的输入衰减器 使选频电平表的读数与接短路器时的读数一样 接短路器时衰减器的读数与接被测设备时衰减器的读数之差就是被测设备的回波损耗用扫频法测量时图 调节扫描控制选频电平表的输入衰减器 使示波器上扫描带宽内曲线上表示最小回波损耗的点与

6、校准线相重合 接短路器时衰减器的读数与接被测设备时衰减器的读数之差就是被测设备回波损耗的最小值注 如果用回波损耗已知的标准失配终端负载来校准 则被测设备的回波损耗等于接标准失配终端负载时衰减器的读数与接被测设备时衰减器的读数之差 再加上该标准失配终端负载的回波损耗结果表示法扫频法测量的结果应该尽可能用具有校准标度示波器显示的曲线照片来表示 也可用 记录仪记录的曲线表示 或者用人工描绘的曲线表示但是在所有的情况下电桥平衡检查曲线应该与所测的曲线一起表示出来 当测量结果不用曲线表示时应按下例表示在 频率范围内回波损耗不小于 电桥平衡不小于对于逐点测量法测量的结果同样也可以如上例一样给出此外还要给出

7、测量频率间隔例如每十倍频程测量十个点 也可用图形来表示测量结果将测得的数值清楚地标在图上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标称阻抗频率范围回波损耗容限输入电平定义和一般考虑必须定义输入电平以保证当信号发生器接到被测设备的输入端时已调整到规定电平对于电视系统 输入电平定义为阻抗等于被测系统标称输入阻抗 的终端负载上的峰峰电压对于频分多路复用电话系统输入电平定义为阻抗等于被测系统标称输入阻抗 的终端负载上所加的方均根值电压或所加的功率注 如果被测设备的输入阻抗与 不同 那么其输入端口上的电压就与上述定义的输入电压不同测量方法输入测试信号电平是信号发生器在具有标称阻抗为 的

8、终端负载上建立的电平然后将信号发生器的输出接到被测设备的输入端而不再作进一步的电平调整 输入电平可用宽带电平表选频电平表 功率计或者已校准的示波器来测量 相对于标称阻抗 的终端负载的回波损耗应大于注 若使用新型的仪器 前面的步骤就不需要了 因为这种仪器通常是参考某一个特定值 用分贝数标度的结果表示法因为输入电平作为某些其他测量中的一个组成部分一般是规定的所以通常不需要单独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标称输入阻抗标称输入电平和容差所用的波形输出电平定义设备的输出电平可用加到一标称阻抗为 的标准终端负载两端的峰峰电压 方均根值电压或者用所加的功率中一个合适的量来

9、表示 其中峰峰电压一般应用于电视测量测量方法将被测设备的输出端接至一标准阻抗终端按照第 条测量输出电平结果表示法对于电视系统 用峰峰电压表示 对于电话系统 用毫瓦或相对于 的分贝数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标称输出阻抗标称输出电平和容差线性传输特性本条仅叙述在正常工作范围内与基带信号电平无关的基带传输特性的测量 与基带信号电平有关的传输特性的测量将在第 条中给出基带增益或损耗定义基带增益是输出电平与输入电平之比用分贝表示如果基带增益是负分贝数通常改变其符号而称之为损耗测量方法通常作法是测量输入和输出电平以计算基带增益对于电话系统用规定电平的测试信号测量对于

10、电视系统 则用 峰峰电压的测试信号测量基带增益是在规定的测试频率上测量的在该频率上有预加重时与无预加重时测量得的频偏相等在电视系统中可用非正弦波测量增益 如本系列标准第三部分第三节 电视传输测量 所示的测试信号结果表示法基带增益以规定频率上的分贝数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测试信号的频率或波形要求的基带增益和容差振幅 频率特性定义振幅频率特性是基带输出电平与基准电平之比用分贝表示以基带频率为函数的曲线测量应在远低于饱和电平的恒定输入电平条件下进行 基准电平通常是指所规定频率上的输出电平测量方法测量可用逐点测量法或扫频法进行 就方便而言频率在 以下通常用逐点

11、测量法频率较高时则往往用扫频法如采用逐点测量法可用宽频带电平表但最好使用选频电平表当使用宽频带电平表时必须先要证实测试信号发生器输出端的谐波功率至少比基波功率小 电平表应带有精密的输入衰减器图 画出了一个典型的用逐点测量法测量基带振幅频率特性的设备配置这套装置也可以用于测量增益或损耗 测量之前置衰减器 的数值稍大于被测设备的增益然后将开关 交替地置于 和 的位置并调节衰减器 使选频电平表在 的位置时的读数与在 的位置时的读数相同这样衰减器 和衰减器 的读数之差就是被测设备的增益或损耗图 所示的测试设备配置也适用于扫频法 它采用一个基带扫频信号发生器和一个与扫描控制扫描控制信号取自基带信号发生器

12、选频电平表联用的示波器注 如果被测系统中有一利用带内导频信号控制的基带电平调整器 基带 放大器 则必须将调整器断开或旁通结果表示法用扫频法测量时应提供示波器显示的曲线照片 当测量结果不用图形表示时 应按下例表示在 频率范围内相对于 时的增益 振幅频率特性在 之内逐点测量法可用曲线表格或上述文字的方式表示其测量结果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准频率例如频带范围幅度变化的容限群时延频率特性定义和一般考虑对于线性网络 传递函数可写成式中 线性网络的振幅频率特性线性网络的相位频率特性输出信号的相位滞后于输入信号的相位时为正值网络的群迟延 定义为 对于 的一阶导数即单位

13、以秒表示群时延变化或者群时延频率特性定义为上述群时延和基准频率上的群时延之差测量方法扫频测试信号以缓慢的速率 例如每秒 次从频带下限到上限 例如 进行扫描 该测试信号由一合适的测量频率为 如 的信号进行幅度调制或相位调制 因而得到基本上由载波和两个边带组成的复合信号这个复合信号经过被测设备加到测试接收机在测试接收机中本机振荡器的频率与扫频测试信号同步扫描产生一频率固定的中频信号该中频信号经幅度解调或者相位解调后恢复频率为 的测量信号再经过相位检波得到一扫描速率的信号该信号显示在示波器上 就是以基带频率为函数的群时延这项测量通常使用商品化的成套专用测试装置在调幅情况下可使用基带测试接收机经幅度解

14、调器恢复频率为 的测量信号结果表示法可用带有校准标度的示波器显示曲线的照片或 记录仪记录的曲线来表示测量结果 当测量结果不用图形表示时 应按下例表示在 内总群时延变化为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频率范围允许的群时延变化非线性传输特性非线性传输特性与基带信号的电平有关它们是由正弦波测试信号的谐波以及两个或更多这种信号的互调产物所引起的微分增益非线性定义和一般考虑微分增益非线性系指对小幅度高频正弦信号 测试信号而言的增益变化与在同一信道同时传输的大幅度低频信号 扫描信号瞬时值的函数关系 对于电视系统见本系列标准第三部分的第三节微分增益非线性定义为上述瞬时值的函

15、数由下式给出式中 微分增益输入扫描信号的瞬时值输出测试信号的幅度是 的函数扫描信号为零值时 输出测试信号的幅度对于一个无失真理想的被测设备 微分增益非线性的值为零 但是对于一个实用的设备 上述函数是变化的 实用的设备由其微分增益非线性失真 来表征 系指下面方程式 给出的两个极值之差 通常用百分数表示微分增益和非线性与测试信号频率的选择之间的关系在下面的条款中给出测量方法图 画出了典型的测量设备配置 其中包括了测量微分相位 群时延的部分 在测量微分增益非线性失真时开关应置于调幅检波器的位置加到被测设备的基带输入信号是一个复合信号由一正弦测试信号叠加在一扫描信号上而形成在被测设备的基带输出端将测试

16、信号分量分离出来并加到一包络检波器 包络检波器的输出与测试信号的幅度成正比 作为示波器显示的垂直偏转电压而示波器的水平偏转电压可直接从扫描信号获得如果被测设备含有中频射频部分也可以从中频信号中解调获得扫描信号是低频的选择其幅度使能覆盖被测设备的动态范围 测试信号的幅度应远小于扫描信号的幅度以便在任何瞬间仅考察被测特性曲线比较小的部分 以获得较小的平均误差测试信号频率一般总是要远高于扫描信号频率它的选择取决于要评定被测设备的哪一部分的特性 如果仅仅评定调制器解调器中的基带部分的非线性影响 则选择较低的频率 如 这时测得的函数称为非线性 然而 要评定载波部分和基带部分非线性的影响时就要采用较高的频

17、率例如 这时的被测函数就称为微分增益结果表示法最好用示波器显示的照片或 记录仪记录的曲线表示微分增益非线性失真适当标度两轴水平轴以扫描电压标度如果被测设备包括调制器与解调器时 则以频偏标度此外这种失真也可用函数两个极值之差的百分数来表示同时给出扫描范围 兆赫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测试信号的频率扫描信号的频率扫描幅度 伏特峰峰 或者扫描带宽兆赫 峰峰允许的最大微分增益非线性失真的百分数微分相位群时延定义和一般考虑微分相位系指对小幅度高频正弦信号测试信号 而言的相位变化 与在同一信道同时传输的大幅度低频信号 扫描信号瞬时值的函数关系微分相位可定义为上述瞬时值的

18、函数用以下方程式给出式中 微分相位输入扫描信号的瞬时值输出测试信号的相位是 的函数扫描信号为零值时 输出测试信号的相位对于一个无失真理想的被测设备 微分相位为零 但是对于一个实用的设备上述的函数是变化的 实用的设备由其微分相位失真 来表征 系指上述函数的两个极值之差通常用度来表示注 用较低频率 例如几百千赫 的测试信号测量微分相位时 这种测量也可反映群时延变化 实际上通常以纳秒来标度测量设备的群时延群时延正比于微分相位对测试信号频率之比当使用较高频率 例如几兆赫的测试信号时 主要用微分相位标度度测量方法图 画出了一个典型的测量设备配置其中也包括了测量微分增益非线性失真的部分 在测量微分相位时开

19、关应置于调相检波器的位置加到被测设备的基带输入信号是一个复合信号由一正弦测试信号叠加在一慢变化扫描信号上所形成 在被测设备的基带输出端将测试信号分量分离出来并加到一相位检波器 相位检波器的输出与测试信号的相位变化成正比例作为示波器显示的垂直偏转电压示波器的水平偏转电压可直接从扫描信号获得如果被测设备含有中频射频部分也可以从中频信号中解调获得扫描信号是低频的选择其幅度使能覆盖被测设备的动态范围 测试信号的幅度应远小于扫描信号的幅度以便在任何瞬间仅考察被测特性曲线的比较小的部分以获得较小的平均误差结果表示法最好用示波器显示的照片或 记录仪记录的曲线来表示微分相位失真 适当标度两轴 水平轴以扫描电压标度 如果被测设备含有调制器与解调器时则以频偏标度此外这种失真也可用函数的两个极值的度数差来表示 同时给出扫描范围伏或兆赫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测试信号的频率扫描信号的频率扫描幅度 伏峰峰 或者扫描带宽兆赫峰峰允许的最大微分相位失真 度参考材料图 用逐点测量法测量回波损耗的设备配置图 用扫频法测量回波损耗的设备配置图 测量振幅 频率特性的设备配置图 测量微分增益 非线性失真和微分相位失真的设备配置附加说明本标准由南京无线电厂负责起草