GBT 11299.7-1989 卫星通信地球站无线电设备测量方法 第二部分分系统测量 第三节低噪声放大器.pdf 7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二部分分系统测量GB11299-7一89第三节低噪声放大器MethodsofmeasurementforradioequipmentusedinsatelliteearthstationsPart2:Suh-systemsmeasurementsSectionThree-Lownoiseamplifier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装置于卫星通信地球站天线后的低噪声放大器及低噪声组合休LNB(LowNoiseBlock)的电性能测量方法。测星项目不一定局限于本标准的内容，当需要进行附加的测量时，应由有关方面商定2概述必须标明放大器的输入和输出端口。对于任何辅助网络，如射频滤波器、射频开关或定向锅合器也要加以说明。这些分系统的接口位置应予统一。除非另有规定或经同意，否则，加于低噪声放大器输入端的测试信号电平应与其工作电平相接近，或者应足够低，以便确保不使放大器出现增益压缩或损坏。当低噪声放大器从一信号源或负载转换到另一信一号源或负载时，以及当过载到规定的极限时.应保持电性能稳定;当转换结束或过载信号消除后，放大器应自动恢复到原来的稳定工作状态3功率增益见木系列标准GB11299.2"射频范围内的测量”的第5章。如果需要，可将输入信号从一低电平逐渐增大到最大工作电平，以便得到输出电平与输入电平的关系曲线，根据此曲线可得到放大器的增益压缩特性和饱和电平。4增益不稳定性4门定义增益不稳定性定义为:在给定频率匕，偏离标称增益的实际增益随时间的变化，通常分为短期‘约-分钟)不稳定性和中期(约一小时)不稳定性，及长期(约一天)不稳定性。4.2测量方法除了在测量设备配置中增加一台X-Y记录仪以记录增益随时间的变化之外.测ij1方法与本系列标准第一部分第二节“射频范围内的测量;第5.2条的功率增益测量方法相同，如果需要.叮在给定的不同输入频率上重复测量几次。中华人民共和国电子S业部1989一03一01批准1990一01-01实施 GB11299.7-894.3结果表刁;法以曲线或文字说明在给定的频率与时间内增益变化多少分贝。4.4i}规定的细节当要求7士行本项测it时，设备技术条件，}，应包括F列内容:输入的测试信号频率;环境条件;测里的时间和时间间隔。5振幅/频率特性5，1定义振幅频率特性定义为:当输入电平保持恒定时，输出电平和基准电平之比(以分贝表示)tj频率的关系，基准电平是指给定频率上的输出电平，输入信号的频率与输出信号的频率可以相差一固定值。该定义只适用于线性或准线性的放大器和低噪声组合体。5.2测袱方法优先采用扫频测量法，如图1所示，也可采用逐点测量法，但比较费时，井且选定的频率点之}即隔度可能会发生变化，而这些变化可能未检测到，扫频法和逐点测量法均可采用射频或中频替代技术5.3结果表小法在用扫频测量法时，测量结果应用照片或曲线表示当测里结果不用图形表示时。应按下例表不:“振幅/频率特性在3.7-4.2UHz范围内，相对于3.95GH:的幅度，在+0.3一一。.6dB之内”用逐点测量法测量时，测量结果可以列表或用文字说明表示当测Ii出的特性存在明显的波动时，应指出它们的幅度峰一峰值(分贝)及其对应的W带5.4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.允许的幅度变化范围;b.频率范围;c·荃准频率6噪声温度6.1定义低噪声放大器的噪声温度定义为该放大器输入端I1的等效噪声温度(7").单位是K=6.2测l_力一法山于是测量低噪声温度，建议采用热/冷负载法(Y因I-法)，推荐其中的中频可变衰减器法，如图2所示低噪声放大器的噪声温度，应在规定通带内指定的频率上测量，由1-锤个频率点上所测出的噪声温度实际是平均噪声温度，为了保证测量结果的真实性，因此在测量低噪声放大器通带的卜、下限频率点的噪声时，测试系统的本振频率应这样选择:当在通带下限测量时，选用高本振频率;当在通带L限测量时，选用低本振频率。因为被测放大器的噪声温度是以其输入端口为基准确定的，所以计算也要以该端rl的热冷负载噪声温度为萃准，如果热、冷负载与被测放大器之间接有传输线或其他器件，则必须考虑它们的形响ri!ilII+:y骤如下:x.参照图2，将冷负载与被测放大器的输人端LI连接，调整精密可变衰减器，使指示器得到接近满 GB11299.7一89刻度的读数I.记录I。和以分贝表示的衰减器读数A,ob.断开冷负载，将热负载与被测放人器的输入端门连接.调整精密可变哀减器.使指卜V私行I相同的读数I，并记录以分贝表示的衰减器读数A,,.以分贝表不的Y因子山卜式给出:Y(dB)=P,,(dB)一P.(dB)一A,(dB)一A,(dB)式中:尸和尸当被测放大器的输入端日分别与热和冷负载连接时其输出端日的噪声功冷根据Y(dB)得到Y因子:Y=10旱。。.tZ知道了Y因子，则被测放大器的等效输入噪声温度(T,)可由式(3)计劝了一YrlY一1式中:TF—热负载的噪声温度;了，一冷负载的噪声温度6.3结果表不法测At结果以等效输入噪声温度(T)为纵坐标，以测试频率(f)为横坐标画出曲线或列表表示64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:所需的测量设备配置的精度;b.实施测量的频率范围;。加于被测放大器的最大输入电平7输人和输出回波损耗7门定义和一般考虑低噪声放大器的输入(或输出)回波损耗(L)或电压驻波比(VSWR)是表征其输入(或输出)阻抗(Z)与标称阻抗(Zo)的匹配程度，回波损耗(I,)由下式给出:I.一20log,。一Z-+-Z}(dB)也可表示为::一:。log,，111(dB)一NI式中:尸—阻抗(Z)相对于标称阻杭(Z")的电压反射系数;即:夕=.，.⋯，。(5回波损耗(L)与电压驻波比(VSWR)的关系如下:VSWR+11.=20log(dB)VSWR一17.2测R方法可采用扫频法或逐点测里法进行测量，但逐点测量法需要进行大量的测址,耗时长，两种测址都可采用测量线技术或反射计技术，采用高精度的测量设备时，测出的电压驻波比的精度约在。u1岔内。图3T出用反射计测量回波损耗的典型设备配置，用四端口定向耙合器获得入射功率和反射叻洲内取样测出每个频率上反射系数的幅值。为了校准测试设备，用短路器来替代被测放大器，调整衰减器使其模拟已知的回波报耗.例如，，出 GB11299.7一89衰减对应}=26dB回波损耗，这种校准方法比必须知道检波律的方法更可取如果在被测频段内入射波的电平非恒定.校准时应调整在有关状态卜记录校准曲线;1几:、i可达到精度由定向网络方{汗住超过被测回波损耗的程度决定，例如40dB方向性能使被测的26dB回波报耗的测量精度达到1.6^-+1.9dI3,队若反射计能同时测量幅度和相位则可用来显示阻抗圆图7.3结果表示法测星结果应以曲线或标定的示波器完整显示的照片表小。当测址结米不用图形表示时.应按下列表示:“在3.7-4.2GHz范围内，输入回波损耗大于20dB"应给出所有情况卜的最大误差。了.4要规定的细一T7当要求进行本项测量时，在设备技术条件中应包括下列内容a.标称阻伉:卜.允许的最小回波损耗:。.频率范围凸8带外信号对增益压缩和噪声温度的影响8门定义和一般考虑带外信号主要指发射机泄漏的信号以及频率处于低噪声放大器通带之外的其他干扰信号，带外信号会造成噪声放大器的增益压缩并使其噪声温度增加，其影响程度与带外信号的频率和电平有关8.2测量方法利用合适的定向网络将规定频率和电平的带外信号，与所需的测试信号一起加到放大器的输入端如114所示.〕测量步骤叮参照本标准的第3章和第6章进行。8.3结`9"表示法测Q结果应按下例表示:“当输入频率为6.225GHz、电平为0dBm的带外信号时，放大器的增益压缩0.2dB、噪声温度增加3.5K"8.4要规定的细I当要求进行本项测量时，设备技术条件中应包括下列内容:带外信号的频率范围与电平;允许的增益压缩和噪声温度增加的最大值。9群时延了频率特性见木系列标准GB11299.2“射频范围内的测量”第7章。10多载波互调比见本系列标准GB11299.2“射频范围内的测量”第8章当侧址低电平互调产物时，可将本系列标准第一部分第二节“射频范围内的测幼”的图31扫的第一个定向锅合器端接的射频负载改为冷负载，以减少残余噪声电平J11调幅厂调相转换系数11.1定义 GB11299.7一89调幅/调相转换系数定义为:当输入频率给定时，输出信号的相移对输入信号电平的阶详数，以度/分贝表示11-2测量方法调幅/调相转换系数可用静态法测量、也可用动态法N量.推荐采用释态法.因其测t,.设备配仪较简单，测量设备本身由于电平变化引起的相移误差也容易校准。测量设备配置如图5所示，其中采用台合适的相位计，例如网络分析仪或矢址电If.表.以松测山{-输人信号电平变化(例如1.0dB)所引起的被测放大器输出信号的相位变化。进行侧缺之前，应当确定测量设备本身(特别是衰减器和相位计)由于电平变化所引起的扣移误旅.为使测童设备所造成的相移最小.应采用一台合适的衰减器，例如波导旋转式精密衰减器们.3结果表示法测量结果以度2分贝为单位，最好用调幅/调相转换系数与在份一给定频率卜的输入信号电平的关系曲线来表示们.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.所用的测量方法;b.输入射频信号的电平与频率;c允许的最大调幅/调相转换系数12环境温度对增益和噪声温度的影响12.1定义和一般考虑环境温度对低噪声放大器的增益和噪声温度的影响系指:在规定的温度范围内，偏离标称值〔在规定的室温下测量)的实际增益和噪声温度随rM度的变化。12.2测量方法除f需将被测放大器`I.于温度可调节的温箱内之外，其余参见本标准的第3"}和第6章12,3结果表T法测量结果最好用曲线表示。当测量结果不用图形表示时，应按下例表示:“在一40-+55"C、的温度范围内，增益变化小于(或等于)士1.5dB,噪声温度变化小于(或等于)士20K"12.4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!‘列内容a所用的测量方法:b允许的增益与噪声温度变化值;c.测1的温度范围;d.测量的频率范围扫频信号精密可变示;74:器检波器发牛器衰减器或XY记、n仪图1扫频法测量振幅/频率特性的设各配v` GB11299.7一89图2热/冷负载Y因子中频可变衰减器法的测里设备配Y1①_\I1Y夕r;波器1反射功率取样扫描信弓|射濒丁扫领射频发牛器IAA离器I校准时用知路器稀代被测放大器自动电平控制匕__A)A-_(按需设S"i)输入监控(按需设趾)图3反射计测量回波损耗的典型设备配置)扫频信14可变小波器或发2!几器褒减粉检彼器XY记录仪射领转射频转换开关霎翼换开关Yf"JL,h/41精密可变信号电平信号隔离器卜变频器发进「器哀减器4片=;器图4测量带外信号对增益和噪声温度影响的典型设备配粉 GB11299.7一89可变射频k1,}}k"72S定向相下认门联合器衰减器图。静态法测量调幅/调相转换系数的设备配贵附加说明:本标准由电f工业部第五十四研究所负责起草。'