GB 4958.6-1988 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 第五节 频率解调机.pdf

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1、中华人民共和国国家标准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五节 频率解调机发布 实施中华人民共和国邮电部 发布中华人民共和国国家标准地面无线电接力系统所用设备的测量方法第二部分 分系统的测量第五节 频率解调机中华人民共和国邮电部 批准 实施本标准是国家标准地面无线电接力系统所用设备的测量方法 系列标准之一本标准等同采用国际标准 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五节 频率解调机范围这一节给出了频率解调机电特性的测量方法 因为视距无线电接力系统通常不要求门限特性 因此这里没有包括 而且如有可能只考虑基本解调机的测量而不包括解调机的基带部分 去加重网络

2、和与伴音副载频信号导频信号和辅助信号有关的网络在第四节已经给出了频率调制机的测量方法 调制机和解调机系统基带端对端的测量 在本系列标准第三部分各节中给出定义就本标准而言 频率解调机是一个分系统 它以模拟的方法解调一个用基带信号调制过的中频信号 这个基带信号可能是多路电话信号或包括伴音副载频信号 导频信号和辅助信号在内的电视信号这种基带信号通常是模拟的但也不排除数字信号 然而 本节所叙述的测量方法旨在评价传送模拟信号时解调机性能解调机分系统通常由以下三个主要部分组成中频部分中频到基带部分鉴频器基带部分概述地面无线电接力系统使用的典型解调机的配置图示于图所测特性可以分成以下三大类非传输特性中频到基

3、带特性和测量调制器联测时 某些基带到基带的传输特性第一类测量应用于中频输入端的测量 第 条 和基带输出端的测量 第 条第二类测量是本标准的主要部分 因为被测设备的特征是将中频转换成基带 为评价中频输入电平的影响应当在额定最小和最大几种特定中频输入电平情况下进行某些规定的测试注 在本标准中不包括调幅所产生的影响的测量 因为输入电平全部在限幅器的工作范围之内 并假定限幅器的调幅调相转换可以忽略第三类测量包括整个调制机和解调机系统 即仅包括测量调制器取代实际调制器或系统调制机的情况了解解调器本身对总的特性容差的单独影响是很必要的 因为一种设计或一个制造商的解调器可能和另一种调制器配合工作调制器和解调

4、器之间的补偿作用是不希望的 每个解调器和测量调制器相联时都应当达到规定的技术条件这种方法要求测量调制器的性能优于被测解调器的规定性能中频输入回波损耗见本系列标准第一部分第三节 中频范围内的测量 还可以要求在中频谐波上测量基带输出阻抗和回波损耗参见本系列标准第一部分第四节 基带测量解调机频偏灵敏度定义和一般考虑对于一般给定频率的正弦信号 解调机的频偏灵敏度 用基带输出电压 与频偏 的比值来表示和 两参数都用峰值或都用有效值表示由于去加重网络的影响解调机的频偏灵敏度通常是基带频率的函数 有时能在去加重网络前得到基带输出电压 时看图 被测解调器的频偏灵敏度与所用基带频率无关测量方法利用一已知精确频偏

5、的测试信号 测量频偏灵敏度的方法有两种即下面要讨论的贝塞尔零值法和双信号法第一种方法利用精确给定的调制指数 在相对低的频率上例如低于 左右 进行测量第二种方法 使用低的调制指数 例如不超过 左右 在相对高的调制频率上 例如大于进行测量 因此第二种方法对于导频和伴音副载频处的测量是特别有用的贝塞尔零值法为了测量解调机频偏灵敏度和校准测量调制器的频偏 一种合理的配置示于图 这种测量方法称为贝塞尔零值法 测量调制器的频偏灵敏度的校准基于以下事实 在正弦调制情况下当调制指数 为下式给出的数值时载波频率谱线首次消失式中 是峰值频率是调制频率在频谱分析仪上观测中频载波的 零点或首次消失点但由于基带信号发生

6、器的残余谐波失真不可能得到真正的零值 然而载波电平降低 或更多即可认为达到零值因为得到载波为零的调制指数有许多个数值因此确保首次零点的最好方法是调制电压由零平稳地增加到载波首次消失的点测量程序如下调整基带发生器至测量频偏灵敏度所要求的频率首先把信号发生器的输出电平置于零 然后平稳地增加信号发生器的输出电平直到频谱分析仪上中频载波首次消失测量解调机基带输出端的电压有效值调制频率为 时 解调机频偏灵敏度由下式计算注 由于调制指数 对应着一个中频带宽 该中频带宽随调制频率线性增加 因此 应用这种方法局限于调制频率不超过最高基带频率的三分之一双信号法为了用双信号法测量解调机频偏灵敏度一种合理的配置示于

7、图 这种校准解调机频偏灵敏度的方法适用于使用低调制指数最大约 和高调制频率 因此这种方法特别适用于导频和伴音副载频用两个输出电平相等而频率不同的中频晶体振荡器在规定频率处产生一准确的频偏第一个晶体振荡器工作在标称载频即 第二个频率与标称载频相差一已知值如图 所示 晶体振荡器 的输出信号按下面规定适当的衰减后和晶体振荡器 的信号相加 然后用衰减器 把混合信号的电平调到适合被测解调机的输入电平 由于解调机的限幅作用能够产生一个几乎纯净的角调制信号为了减小不希望的幅度调制 在被测解调机前 必须插入一个外接的限幅器 这个限幅器的调幅 调相转换应很小以便使测量误差降至允许值有效频偏用下式给出式中 是衰耗

8、器 的电压衰减值从此式可以计算出所需的电压衰减值 例如为了在 的频率 处产生一个有效值为的频偏 则所需衰减为 式中 由下式给出它对应于实际上使用足够高的调制频率 满足 即当用上述方法得到已知的频偏 就可以用下式计算解调机的频偏灵敏度式中 是解调机输出端上频率为 时的电压有效值结果表示结果应按下例方式给出频偏灵敏度 为 或者频偏有效值为 时的基带输出电平为要规定的细节如果需要 详细的设备规范中应包括下列内容测量方法 条或 条在使用贝塞尔零值法时中频输入信号的调制频率或使用双信号法时两个输入载波频率之差中频输入信号的频偏要求的频偏灵敏度或规定频偏时的输出电平基带连接点 即去加重前或后 见图所采用的

9、去加重特性是否合适中频输入电平 最大标称和最小值解调方向定义和一般考虑如果中频频率的升高导致输出电压向正的方向变化则频率解调机的解调方向是正的 在电视传输中 解调方向是很重要的测量方法检查解调机方向的简单方法是用非对称的波形信号 去调制一个已知调制方向的测量调制器 将该调制器输出的中频信号加到被测解调机如果解调机输出信号的极性和调制器输入信号的极性相同则解调方向和已知的调制方向相同另一种方法是用一个低频调制信号去产生一个很大的中频频偏 然后把这个已调载波和一个已知中频频率的等幅小信号一起加到被测解调机的输入端 在解调机的输出端 能够在示波器屏幕上看到干扰载波和已调载波之间的拍频 如果当干扰载频

10、频率升高时 拍频点向高电平变化 则解调方向是正的测量配置图和示波器显示图示于图微分增益 非线性和微分相位群时延定义和一般考虑被测解调机被一中频载波激励 此载波已被一个叠加在低频扫频信号上的等幅和恒定相差的正弦测试信号所调制 在解调机的基带输出端 解调后的测试信号幅度和相位与扫频载频的瞬时值有关被测解调机的微分增益和微分相位定义为这个瞬时值的函数 由下式给出式中 输入载频的瞬时值表示解调机微分增益的函数输出的测试信号幅度是 的函数载频在中心频率处输出测试信号的幅度表示解调机微分相位的函数输出测试信号的相位 是 的函数载频在中心频率处输出测试信号的相位对于不失真的理想解调机 微分增益和微分相位都为

11、零 对于实际的解调机上述函数将是变化的实际解调机或者用这些函数本身或者用微分增益和相位失真来表征 后者定义为上述函数的极值间的差 通常分别用百分比和度数表示如下失真 百分比失真度测试信号频率的选择取决于解调机所要评价的那一部分和所要测量的那些参数 即微分增益或非线性微分相位或群时延 非线性和群时延的定义及决定测试信号频率选择的一些因素 在本系列标准第一部分第四节基带测量 中给出和非线性是用相同方法测量的 但使用不同的测试频率 非线性是解调机的一个重要的性能参数 因为它表示输出电压 输入频率特性与理想线性响应的偏差 非线性测量使用相对低的测试信号频率 其典型范围为 至测量方法为了测量解调机的微分

12、增益非线性和微分相位 群时延 需要一个理想的调制器 根据定义 当理想调制器用复合的测试信号和扫描信号激励时将产生一个频偏相位恒定的测试信号调制它与扫描载频的瞬时值无关为了这个用途如下的配置就非常接近一个理想的调制器 使用两个频率比中频高得多的调制器它们在频率上相差一个中频 其中一个调制器由扫描信号调频 另一个由测试信号调频 通过把两个信号外差到中频 将产生一个扫描的中频测试信号 该信号频偏的幅度和相位恒定测量解调机 和 的简化配置图如图 所示 上述理想调制器就配置在图中标有 发送部分的虚线内 在标有接收部分的虚线内 用调谐到测试频率的带通滤波器来提取测试信号分量 用包络检波器和相位检波器来检测

13、输出测试信号的幅度调制和相位调制 并把这个 和 信号供给显示器的垂直偏转某些情况下在解调机的输出配置一个低通滤波器可以得到供给示波器的扫描电压在另外一些情况下这个电压可由扫描信号发生器提供 还需要一个合适的移相器注 商业用的测试设备通常称为 线路分析仪 可用来实现图 中虚线框内的测试配置 虽然在图 中没有指明 但这种测试设备通常带有校准显示器垂直轴和水平轴的附加设备用高频率测试信号时 探测的频率范围将不接近于扫描宽度而是近似于扫描宽度加上两倍的测试信号频率必须保证解调机后面的基带放大器在大幅度扫描信号时不过载为满足这一要求 常常把扫描宽度限制在可以应用的宽度 另外 解调机的基带部分可与测量部分

14、分开 这样就允许扫描宽度足够宽以测定整个解调机的特性 当基带放大器的低端截止频率较高 而不能够传送扫描信号时也需要将基带放大部分与解调机分开结果表示微分增益和微分相位最好采用两轴具有合适校准的函数显示照片给出 通常给出一张能同时显示两个函数的照片 另外可以用文字来说明测出的微分增益失真微分相位失真和扫描范围要规定的细节如果需要 详细的设备规范中应包括下列项目中频扫描范围例如在上述范围内允许的最大微分增益失真 例如在上述范围内允许的最大微分相位失真例如所用测试频率基带连接点 例如在基带放大器之前或之后中频输入电平最大 标称和最小值基带振幅 频率特性定义解调机基带振幅频率特性是表示基带输出电平与参

15、考电平之比用分贝表示的曲线它是中频输入频偏恒定时基带调制频率的函数 参考电平是在规定基带频率处的输出电平一般考虑为了测量解调机基带振幅 频率特性需要一个测量调制器根据定义 测量这一特性的测量调制器要提供一个频偏恒定的中频输出信号 该中频输出信号频偏是基带输入电平恒定时输入基带频率的函数 为了避免在最高调制频率处有效幅度的高阶边带应当使用小频偏如果被测解调机不能与去加重网络分开必须使用具有校准过的和相应预加重网络的测量调制器但在某些情况下去加重网络可以与解调机分开 这样基本解调机的振幅 频率特性就能够测量 在这种情况下去加重网络的基带振幅 频率特性应单独测量解调机基带振幅频率特性最好在几种规定的

16、中频输入电平条件下进行测量注 目前 因为测量解调器调制器与被测调制机解调机具有相同量级的贡献所以不可能单独把被测调制机解调机的基带频率特性贡献区分出来 因此往往习惯于测试解调机 调制机系统和规定总的调制机 解调机特性测量方法本系列标准第一部分第四节中的图 给出了测量配置图 注意基带终端和终端之间的 被测设备是由在中频处互连的测量调制器和被测解调机组成的结果表示对于扫频测量应给出示波器显示的照片或 记录 当测量结果不用图形给出时 应当如下列方式给出解调机 或背对背连接的调制机和解调机 的基带振幅频率特性从 至 相对于点的值在 到 的范围内逐点测量可以列表给出或用如上表示方法要规定的细节如果需要

17、详细的设备规范中应包括下列项目基带参考频率基带频率范围基带振幅 频率特性容差在参考频率点的中频频偏预加重 去加重特性 需要时中频输入电平最大 标称和最小值频分复用电话测量目前因为测量调制器与被测解调机具有相同量级的贡献 所以不可能单独把被测解调机的互调噪声贡献区分出来 因此 对于这项测试通常是利用系统调制器 并且只规定总的调制机解调机的噪声值 除本系列标准第三部分第四节 频分多路传输测量 所列出的应规定的细节外还应当规定中频输入电平范围为了测量解调机的基底噪声 即没有噪声负载 可以应用极低噪声的等幅波发生器如晶体振荡器或合成器 来代替未加载的系统调制器电视测量目前因为测量调制器与被测解调机具有

18、相同量级的贡献 所以不可能单独把被测解调机的波形失真贡献区分出来 因此 对于这项测试通常是利用系统调制器 并且只规定总的调制机解调机的失真值 使用的测量方法见本系列标准第三部分第三节黑白和彩色电视传输测量注 大多数线性和非线性波形失真不受基本调制器 解调器的影响但受基带部分影响 包括带限滤波器预加重网络和去加重网络等 在某些情况下 这些部分可以分开 它们的性能可以直接在基带上进行测量除本系列标准第三部分第三节中规定的测量外还可以规定中频输入电平范围为了测量解调机的基底噪声可见本系列标准第三部分第三节 可以应用极低噪声的等幅波发生器如晶体振荡器或合成器来代替未加载的系统调制器图 典型解调机分系统的配置图 用贝塞尔零值法测量解调机频偏灵敏度的设备配置图 用双信号法测量解调机频偏灵敏度的设备配置图 测量解调方向的设备配置图 测量解调机微分增益和微分相位的简化配置附加说明本标准由邮电部工业标准化研究所归口本标准由邮电部工业标准化研究所负责起草本标准主要起草人段中贤 武冰梅