GBT 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 9页

'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CB11299.4一89IEC510门-4(1986)MethodsofmeasurementforradioequipmentusedinsatelliteearthstationsPart1:Measurementscommontosub-systemsandcombinationsofsub-systemsSectionFour-Measurementsinthebaseband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IEC510-1-40986)《卫星通信地球站无线电没备测从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》。1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‘个pk"-通信地球站的分系统组合本标准规定r下列参数的测量方法:a输入和输出阻抗(回波损耗);b.输入和输出电平;基带增益或损耗;d振幅/频率特性;e.群时延/频率特性;f.非线性幅度失真;9.微分增益和微分相位失真。与特定从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"I,分的有关条款中给出。2线性输人和输出特性2.1回波损耗2.1.1定义和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(z)相对于其标称值(z)的回波损耗(L)由下式给出:2+zI,=20logo(dB)z一z或由卜式给出:一:。log,"1_"_1(dB).⋯，.!1尸1中华人民共和国电子工业部1989一03一。1批准1990-01-01实旅 c811299.4一89式,14:U—PIll抗(Z)相对于(Z,)的电压反射系数。即:。·。。·。二。。。·，。⋯⋯‘··，，，·、.‘二。一。(玩)比一1基带端口标称阻韦冰乙)通常是75n纯阻(不平衡)，对于小容量系统是ISO0纯阻‘平衡).〔见冬考资料1)典上面的等式仅适用千使用正弦电压和电流进行测量2.1.2测址方法回波损耗可以按下面叙述的方法直接进行测量，也可以通过测里复数阻抗2或者反射系数P的数俏来下日令出回波报耗o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t大约士ldB)的测量方法也可采用。。f以采用逐假测W-法，如图工所示。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,2,项与地绝缘。频率在1kHz以上时.可以用变压器隔离的方法来实现绝缘。在许多情况F，该变压器装在测堡电桥内或者测试振荡器内。频率低于1kH:时，通常是测量复数阻抗Z,然后计弥出回波损耗也可以采用扫频法，如图2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)所组成的完整测里装置。测址过程中使用的电缆、衰减器、转接器，以及测量设备的输人和输出连接器等的回波损耗，都可以按F面叙述的方法进行测量测龄程序由三个步骤组成:校准、检查测量电桥的平衡和测量2.1.2.1校准参见图1和图2a接入一个短路器s,代替被测设备，得到odB的回波损耗.记下此时选频电平表及其输入衰减器(图1)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2飞注:为了校准.也可用已知回波拟耗(例如20dB)的标准失配终端Z代替短路器s2.1.2.2检查电桥的平衡将标准阻抗ZS(Z,=Z)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小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#A:1付衰减器的读数之差就是测堂系统本身的回波损耗如果这个回波损耗为XdB，则这套测址装粉适用犷测址回波损耗的最大值为(X-20)dB,精度为士1dBo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7561阻抗2门.2.3侧址被测设备按图1或图Z所示方法连接在逐点测址法(图1)11",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‘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间波拟耗用扫频法测量时(图2).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卜表示最小回波报耗的点与校准线相重合。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拟耗的最小值。CI如果用回彼报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哀减器的it数与接被"Ail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21.3结果表示法扫领法测f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XX记录仪记录的曲线丧示，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 GB11299.4一89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30kHz-12MHz频率范围内，回波损耗不小于30dB，电桥平衡不小干45dB"=对于逐点测量法，测量的结果同样也可以如上例一样给出，此外还要给出测星频率间隔例如补I倍频程测量卜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匕2.1.4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:a.标称阻抗Z,;b.频率范围;C.回波损耗容限。2.2输人电平2.2.1定义和一般考虑必须定义输人电平，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Z。的终端负载卜的峰一峰电从〔、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杭Z,的终端负载{-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杭与Z不同，那么其输入端n上的电压就与I-述定义的输人电压不同2.2.2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Z。的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Z。的终端负载的回波损耗应大1-30dB,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2.2.3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J几2.2.4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一「列内容:a.标称输入阻抗Z};b.标称输入电平和容差;c.所用的波形。2.3输出电平2.3.1定义设备的输出电平，可用加到一标称阻抗为Z。的标准终端负载两端的峰一峰电压、方均根值电压或者用所加的功率中一个合适的量来表示。其中峰一峰电压一般应用于电视测量2.3.2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2.2.2条测量输出电平。2.3.3结果表示法对于电视系统，用峰一峰电压表示;对于电话系统，用毫瓦或相对于1mw的分贝数表示。2.3.4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:a.标称输出阻抗Z};b.标称输出电平和容差。3线性传输特性本条仅叙述在正常E作范围内，与基带信号电平无关的基带传输特性的测11>与荃带信号电、I`子is36 cs11299.4一89的1州俞特性的测里将在第4条中给出。3门某带增益或授耗3.1.1定义摧带增益是输出电平与输入电平之比，用分贝表不。如果基带增益是负分贝数通常改变共符号的称之为4员耗卜3.1.2Oil壁方法通常作法是测量输入和输出电平.以计劝基带增益对于电话系统用规定电平的测试信号侧lY,对于电视系统，则用Iv峰峰电压的测试信号测量砖带增益是在规定的测试频率h测量的.在该频率卜有预加贡时与无顶加币时测里得的频偏相等在电视系统中，可用非1E弦波测童增益，如本系列标准第三部分第三节’‘电视传输测411,所小的测试信、少3.飞‘3冷古果表习丈法基带增益以规定频率匕的分贝数表示。3.1.4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;a.测试信号的频率或波形;b.要求的基带增益和容差3.2振幅i频率特性32门定义振幅/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星应在Ill:I氏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12.2MilVik方法测袱可用逐点测觉法或扫频法进行就方便而言，频率在20kHz以下通常用逐点测墩法，频率较高时则往往用扫频法如采用逐点测址法，可用宽频带电一平表.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侧试信号发生器输出端的l皆波功率至少比基波功率小40dB。电平表应带有精密的输入衰减器图3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，这套装粉也可以用于侧U增益或损耗测A[t之前置衰减器1的数值稍大于被测设备的增益然后将开关S交替地置于A和B的位置，并调节衰减器2,使选频电平表在A的位置时的读数与在B的位段!{寸的读数相同，这样.衰减器1和衰减器2的读数之差.就是被测设备的增益或损耗图3所不的测试设备配置也适用于扫颇法它采用一个基带扫频信号发生器和一个与扫描控制(扫描控制信号取白基带信号发生器)选频电平表联用的示波器r: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AGC.放大器)则必须将调榷器断开或旁通3.2.3果表示法用扫频法测里时，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，应按卜例表"7C"{t300Hz-8MHz频率范围内，相对于1MHz时的增益，振幅/频率特性在+0.2-一。IdB之内”逐点测uIi7法可用曲线、表格或上述文字的方式表示其测址结果王勺乙4要规定的细节当要求进行本项侧量时，设备技术条件中应包括『列内容:a.纂准频率(例如}。。kHz):h.V91$`范围; GB11299.4一89幅度变化的容限3.3群时延/频率特性3.3门定义和一般考虑对丁线性网络.传递函数可写成:H(j.)=A(m)·己一声回式中八(。)—线性网络的振幅/频率特性;B(.)一一线性网络的相位/频率特性(输出信号的相位滞后于输入信号的相}柳」为d_仇)网络的群迟延r(.)定义为B(-)对于。的一阶导数，即dB(m)T(田)=·。。，。。··⋯。⋯。..⋯“⋯‘二“.⋯，⋯，.如··⋯(dm单位以秒表示群时延变化或者群时延/频率特性定义为L述群时延和基准频率仁的群时延之差3.3.2测量方法扫频测试信号以缓慢的速率，例如每秒5。次，从频带「限到上限(例如200kHz-10MHz)进行十{描。该测试信号由一合适的测量频率为五(如2okHz)的信号进行幅度调制或相位调制，囚而得到从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写-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颇率为八的测谈信号.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，经幅度解调器恢复频率为f的测量信号3.3.3结果表示法可用带有校准标度的示波器显不曲线的照片或X-Y记录仪记录的曲线来表小测址结果当测Gk结果不用图形表示时，应按下例表示:“在200kHz--8MHz内，总群时延变化为87ns",3.3.4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:某带频率范围;b.允许的群时延变化4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凋产物所引起的。4.1微分增益/非线性4门门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H一信j"4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，见本系列标准第二部分的第:",微分增益/非线性定义为上述瞬时值的函数，由下式给出:A(x)DG(x)一1A,式中DG(x)微分增益;x输入扫描信号的瞬时值; GB11299.4一89—输出测试信号的幅度，是二的函数:月(Xi1)一扫描信号为零值时，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1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(DG)来表征,DG系指下向方程式(7)给出的两个极值之盖通常用百分数表示A,=二(X)一A==(X)乃G=x100y,···················，·········，⋯‘7A微分增益和非线性与测试信号频率的选择之间的关系在卜面的条款中给出。4.1.2测量方法图4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川r线性失真时，开关应N"于调幅检波器的位R.加到被测设备的基带输入信号是一个复合信号，由·正弦测试信号叠加在一扫描信号匕而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卜扫描信号的幅度，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,11的基带部分的非线性影响，则选择较低的频率(如50^500kHz)，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，就要采用较高的频率(例如1一12MHz)，这时的被测函数就称为微分增益。4.1-3结果表示法最好用示波器显示的照片或X-Y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.这种失真也一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)4.1.4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:a.测试信号的频率;b.扫描信号的频率;c.扫描幅度(伏特，峰一峰).或者扫描带宽(兆赫，峰一峰);d.允许的最大微分增益/非线性失真的百分数4.2A分fTEL/群时延4.2门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。微分相位叮定义为卜述瞬时值的函数，用以下方程式给出DP(X)="(X)一汽·。·.···.........···.，···.。·····，··⋯‘w式，t":DI"(X)—微分相位;X-输人扫描信号的瞬时值;}(X)-输出测试信号的相位，是二的函数;o=—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卜述的函数是变化的实用的设备由其微分相位失真(DP)来表征，DP系指r.述函数的两个极值之差irk常用度来表示」 GB11299，4一891)P=汽一汽1、·························、···⋯⋯，⋯、.，，注:)}」较低频率(例如几}r赫)的侧试信号测量微分相位时这种侧址也可反映ki`时延变化.’川N)tI}一It,l",;,"!秒来标度测址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1L兆赫)的测试信号时，}‘要用微分相位标度(度)。4.2.2测量方法IN"l画出了一个典M的测量设备配置，其中也包括了测址微分增Ut/a线性失真的部分ft:}64ii,l:iP}}相位时，开关应,,厂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P0变{日一」推信号曰介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r`r的输出t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13o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t?呵以从，I,1j!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犷扫描信写的幅度，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4.2.3结果表示法最好用示波器显示的照片或X-Y记录仪记录的曲线来表示微分相位失真适当标度两轴水下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)。4.2.4要规定的细节当要求进行木项测量时.设备技术条件中应包括下列内容:a.测试信号的频率;b.扫描信号的频率;c.扫描幅度(伏，峰一峰)，或者扫描带宽(兆赫，峰一峰);d允许的最人微分相位失真(度)。5参考材料5.1〔CIRRecommendation380-3(volIX),Intcrconnectionatbasebandfrequenciesforradio-relaysystemsfortelephonyusingfrcrjucncy-divisionmultiplex5.2CCIRRecommendation567-l(volXII)"Cransmissionperformanceoftelevision〔曰丫川isd，9u「"!foruseininternationalconnections. CB11299.489选额巾平表图1用逐点测量法测量间波损耗的设备配置 GB11299.4一89被测设All1一曰汀一0众冷一日图3测量振幅/频率特性的设备配价调巾6r检今皮器基带墓带测试Iii号发咋器被测设备带通滤波器扫描信号发生器小波器显小图4测量微分增益/非线性失真和微分相位失真的设备配iii`附加说明:本标准山南京无线电厂负责起草。42'