GB T 15491-2008 移动通信双工器电性能要求及测量方法.pdf

1、ICS 3312001M 37 囝旦中华人民共和国国家标准GBT 154912008代替GBT 15491-1995移动通信双工器电性能要求及测量方法Requirements and measurement methods of electrical performance forduplexers used in the mobile services2008-04-1 1发布 2008-09-01实施中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局学右中国国家标准化管理委员会覆111目 次前言1范围2规范性引用文件3术语和定义4电性能要求41收发频率间隔42带宽、插入损耗、抑制度和隔离度43电压驻波

2、比44标称阻抗45最大输入功率46工作温度范围47频率稳定性(温度)48连接方式5标准试验条件51工作条件52标准大气条件6仲裁大气条件7环境要求及试验方法8测量设备的一般要求9测量方法91插入损耗92抑制度、隔离度93电压驻波比94带宽、中心频率95频率稳定性(温度)96最大输入功率附录A(资料性附录) 计算带阻式双工器带宽的示例附录B(资料性附录)计算带通式双工器带宽的示例GBT 154912008111222333444444456667899012刖 昌GBT 154912008本标准是对GBT 15491 1995进行的修订版本。修订的主要内容如下：a)修改了双工器的频率范围；b)修

3、改、增添了双工器的名词术语；c)修改了双工器的电性能要求；d)修改了双工器测量方法；e)增添了双工器的环境要求及试验方法。本标准参考了IEC 604898移动设备中用无线电设备的测量方法第8部分：天线及辅助设备的测量方法、IECTC or SC：CSl2F【IEC 4898的补充，双工器的测量方法。本标准从发布之日起替代GBT 15491-1995移动通信双工器电性能要求及测量方法。本标准由中华人民共和国信息产业部提出。本标准由中国电子技术标准化研究所归口。本标准主要起草单位：中国电子科技集团公司第七研究所。本标准参与起草单位：广州杰赛科技股份有限公司、西安航天恒星科技股份有限公司、摩比天线技

4、术(深圳)有限公司。本标准主要起草人：张金安、曹静、刘建华、刘海啸、肖贺、黄友元。移动通信双工器电性能要求及测量方法GBT 1549120081范围本标准规定了移动通信双工器(以下简称双工器)的有关术语定义、主要电性能要求、试验条件及测量方法。本标准适用于工作频率为25 MHz2 500 MHz范围的移动通信设施配套的双工器。2规范性gI用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

5、GBT 158442 1995移动通信调频无线电话机环境要求和试验方法3术语和定义下列术语和定义适用于本标准。31双工器duplexer允许使用同一根天线实现同时发射和接收的一种设备。双工器一般有连接发射机、接收机和天线等三个端口。发射端口至天线端rl的支路称发射支路；天线端口至接收端口的支路称接收支路。32抑制度suppression双工器的发射支路对于可能直接进入接收频段的发射机输出噪声的抑制程度。33隔离度isolation双工器的接收支路对于发射频段的载波电平的隔离程度。34插入损耗insertion loss发射机输出功率和接收机输入功率通过双工器引起的传输损耗。35标称阻抗nomi

6、nal impedance双工器各端口规定的电阻性阻抗。36电压驻波比VSWR双工器的两个端口与标称阻抗负载相连接，另一端口与无损耗传输线相连接并当作其负载时，该传输线中驻波电压的最大值与最小值之比。37工作温度范围temperature range保持双工器规定的电性能要求的环境温度范围。38带宽bandwidth满足双工器规定的抑制度、隔离度、插入损耗、电压驻波比以及收发频率间隔等要求的频率范围。】GBT 15491200839中心频率centre frequency双工器发射支路(或接收支路)允许的工作频率范围内的中心称为发射支路(或接收支路)的中心频率。310频率稳定性(温度)freq

7、uency stability(temperature)双工器的中心频率在其规定的温度范围内随温度变化的性能，通常以10“来表示。311最大输入功率maximum input power双工器正常工作时发射端口允许的最大输入平均功率。4电性能要求41收发频率间隔按国家无线电管理机构规定的D频段、E频段、900 MHz频段和2 000 MHz频段的双工收发频率间隔见表1。特殊情况由产品标准规定。表1收发频率间隔频 段 收发频率间隔MHzD(160 MHz) 57E(450 MHz) 10900MHzI 452 000MHz 951908 900 MHz频段应包括806 MHz960 MHz。b

8、2 000MHz频段应包括1 710MHz2170MHz。42带宽、插入损耗、抑制度和隔离度512MHz以下的带阻式双工器的带宽、插入损耗、抑制度和隔离度均分为高、中、低三种要求，详见表2。带通式双工器的带宽、插入损耗、抑制度和隔离度要求详见表3。特殊要求由产品标准规定。表2带阻式双工器的带宽、插入损耗、抑制度和隔离度指标要求类 别带宽MHz 插入损耗dB 抑制度dB 隔离度dBD01 75 75D D02 14 15 6S 365D03 55 55E01 7S 75E E02 i34 15 65 65E03 5S 55DWl 75 75D DW2 08 13 65 65DW3 55 55表2

9、(续)GBT 154912008指标要求类 别带宽MHz 插人损耗dB 抑制度dB 隔离度deEWl 75 75E EW2 18 13 65 65EW3 55 55DNlENl 75 75DE DN2EN2 05 12 65 65DN3EN3 55 55注：类别用3位号码表示。第1位为双工器工作频段代号(分别用D和E表示D频段和E频段)第2位为双工器带宽的宽窄代号(分别用O、w和N分别表示全覆盖、宽带和窄带的带宽)；第3位为抑制度或隔离度指标的代号(分射用t、2和3表示抑制度或隔离度为75 dB、65 dB和55 dB)。表3带通式双工器的带宽、插入损耗、抑制度、隔离度指标要求工作频段带宽MH

10、z 插人损耗dB 抑制度dB 隔离度dB55 55由产品标准规定 12 70 7090 9055 55900 MHz2 000 MHz 由产品标准规定 15 70 7090 9055 55由产品标准规定 22 70 7090 90注：带通式双工器通带附近的衰减特性由制造厂商与用户商定。43电压驻波比双工器各端口的电压驻波比由表4规定。衰4电压驻波比频 段 端口电压驻渡比DE 1515900 MHz2 000 MHz1344标称阻抗50 n。45最大输入功率双工器的最大输入功率分为五类，详见表5。特殊情况由制造厂和用户商定。双工器的峰值功率由产品标准规定。3GBT 154912008裹5最大输入

11、功率类 别 最大输人功率wA 5B IOC 30D 50E 15046工作温度范围双工器工作温度范围分为室内和室外工作温度范围，如表6所示。表6双工器工作温度范围双工器工作环境 双工器工作温度范围C室内 一2545室外 一406047频率稳定性(温度)由双工器产品标准规定。48连接方式由双工器产品标准规定。5标准试验条件除非另有规定，测量应在下列规定的工作条件以及标准大气条件下进行。51工作条件511试验负载试验负载是一种非辐射性负载，其标称阻抗应等于50 0，驻波比应小于103。512测量设备的连接测量设备之间应连接良好以保证测量结果的准确性。52标准大气条件521标准大气试验条件当测量的结

12、果与温度、气压无关，或者其依赖规律是已知的，可以将测量结果修正到按522所述的基准条件下的数值时，则测量可在下述范围内的任一温度、湿度和气压实际存在的组合条件下进行：温度：1535；相对湿度：4575；气压：86 kPa106 kPa。522标准大气基准条件如果所测量的参数取决于温度和(或)气压，且它们之间的依赖规律是已知的，则这些参数可在521给定的条件下测量，如有必要，所测得的数值可通过计算修正到下述基准条件的数值：温度：20；气压：1013 kPa。注：没有给出相对湿度的要求，因为一般不可能通过计算加以修正。6仲裁大气条件如果所测量的参数取决于温度或气压，且它们之间的依赖规律不知道，经制

13、造厂和用户双方同意，可在规定的极端大气条件(如最高和最低工作温度)下进行测量，其指标应符合产品标准规定。47环境要求夏试验方法GBT 154912008双工器的环境要求及试验方法按GBT 158442一1995的规定，具体见表7、表8。双工器在进行低温、高温、冲击、碰撞、振动(正弦)和恒定湿热等试验的最后测量时，其主要电性能要求应符合表2或表3的规定。双工器在进行各种环境试验后，各部分不应出现锈蚀和机械损伤现象。表7低温、高温、湿热、冲击、碰撞以殛振动(正弦)试验条件试验项目 试验条件的严酷等级要求贮存湿度 一40，一50贮存持续时间hh 8恢复时间t，h 6低温试验工作温度 25。40试验持

14、续时间h 8恢复时间tah 4贮存温度 55，70贮存持续时间h 8高温试验 工作温度 45，60试验持续时间tsh 8恢复时间hh 2工作温度 +40相对湿度 931；恒定湿热试验试验持续时间h 48恢复时间h 6冲击脉冲持续时间ms 11冲击试验 加速度(ms2) 150总冲击次数 18碰撞脉冲持续时间ms 16每分钟碰撞次数 4080碰撞试验加速度(ms2) 50总碰撞次数 1 000频率 10Hz30Hz，038mm振动(正弦)试验 位移幅值(单振幅)或加速度 30Hz55Hz019mm振动方向 三个方向或正常工作方向注l：低温试验时，试验样品的工作温度应选用：使用于良好环境的试验样品

15、选用25；使用于恶劣环境试验样品选用一40档。低温贮存温度一般应低于低温工作温度。注2：高温工作温度可根据试验样品使用情况选择规定的温度：高温贮存温度应高于高温工作温度；如果产品需高温贮存，应在产品标准中加以说明。注3：此表所指的持续时问，是试验样品达到温度稳定时间与持续保持时间之和。GBT 154912008除非另有要求，试验样品进行环境试验时，一般按表8的顺序进行。环境试验一般要求做低温、高温、冲击、碰撞、振动(正弦)和恒定湿热五个项目。其他项目可根据产品的实际使用情况选择，或增加表7、表8中没有的项目。表8试验顺序试验顺序 试验项目1 低温试验2 高温试验3 冲击试验4 碰撞试验5 振动

16、(正弦)试验6 恒定湿热试验8测量设备的一般要求所用测量设备应能重复给出高于测量要求的精度，此外必须保证测量设备的性能以及各种设备的配置不致于影响测量结果。测量系统(包括测量中使用的所有连接器)经校准后的电压驻波比应不大于11。测量系统的电压驻波比测试配置应包括所有测量中所使用的连接器及终端接有匹配试验负载(其驻波比不大于103)的馈线。9测量方法91插入损耗911测量步骤a)按图1所示连接设备。1射频信号发生器；2衰减器隔离器(根据需要)；3被测双工器(T。为发射端口，A。为天线端口，RI为接收端口)；4选频测量仪(射频电平表或频谱仪)；5试验负载。图1 双工器插入损耗测量配置GBT 154

17、912008b)将Q。与Qz点直通连接，调节信号发生器的频率为规定的发射支路的中心频率，调节信号发生器的输出和衰减器的衰减，使选频测量仪获得某一适合的输入电平，并记录该电平值P，(dBm)或V1(dBpV)。c)将Q。点与双工器发射端口(T。)相连接，Q2点与双工器天线端口(A。)相连接，信号发生器的输出电平维持步骤b)的数值，调节信号发生器的频率，从低端(低于双工器所规定使用的发射工作频段中最低的频率)到高端(高于双工器所规定使用的发射工作频段中最高的频率)，按一定步进值(或连续地)改变，记录相应频率下选频测量仪的读数Pz(dBm)或也(dBpV)。d)将Q，点与双工器天线端口(A。)相连接

18、，Q2点与双工器接收端口(R。)相连接，信号发生器的输出电平维持步骤b)的数值，调节信号发生器的频率，从低端(低于双工器所规定使用的接收工作频段中最低的频率)到高端(高于双工器所规定使用的接收工作频段中最高的频率)，按一定步进值(或连续地)改变，记录相应频率下选频测量仪的读数Pz(dBm)或(dBpV)。912结果表示a)作图示出双工器发射支路和接收支路插入损耗的幅频特性，图中横坐标表示频率，纵坐标表示相应的插入损耗A(单位为：dB)。AP1一P2 (1)式中：P。91_1中步骤b)中记录的电平值，dBm；P。911中步骤c)或d)中记录的电平值，dBm。b)发射支路幅频特性曲线中相应于双工器

19、规定使用的发射工作频段内的最大损耗，即为发射支路插入损耗。c)接收支路幅频特性曲线中相应于双工器规定使用的接收工作频段内的最大损耗，即为接收支路插入损耗。92抑制度、隔离度921测量步骤a)按图2所示连接设备。5旦 厂。声 丫Tx Am R；1射频信号发生器；2衰减器隔离器(根据需要)；3被测双工器(T。为发射端口，凡。为天线端口，R。为接收端口)；4选频测量仪(射频电平表或频谱仪)；5试验负载。图2双工器隔离度测量配置GBT 154912008b)将Q。点与Q2点直通连接，调节信号发生器的频率为规定的发射支路或接收支路的中心频率，调节信号发生器的输出和衰减器的衰减，使选频测量仪获得某一适合的

20、输入电平，并记录该电平值P，(dBm)或V。(dBpV)，以及衰减器的衰减量A-。c)将Q。点与双工器发射端口(T，)相连接，Q2点与双工器接收端口(R。)相连接。信号发生器的输出电平维持步骤b)的数值，调节信号发生器的频率，从低端(略低于双工器所规定使用的发射和接收工作频段中最低频率)到高端(略高于双工器所规定使用的发射和接收工作频段中最高频率)，按一定的步进值(或连续地)改变，并适当调节衰减器(2)以使选频测量仪在测量带宽内的信噪比至少大于6 dB。记录相应频率下选频测量仪的读数Pz(dBm)或U(dBp-V)，以及衰减器的衰减量Az。922结果表示a)作图示出双工器发射支路至接收支路的幅

21、频特性曲线，图中横坐标表示频率，纵坐标表示相应的衰减值A(单位为：dB)。AP1一P2+A1一Az (2)式中：P1921步骤b)中记录的电平值，dBm；P。921步骤c)中记录的电平值，dBm；A，921步骤b)中记录的衰减器的衰减量，dB；A：921步骤c)中记录的衰减器的衰减量，dB。b)发射支路至接收支路的幅频特性曲线中相应于双工器规定使用的接收工作频段内的最小衰减值，即为双工器的抑制度。c)发射支路至接收支路的幅频特性曲线中相应于双工器规定使用的发射工作频段内的最小衰减值，即为双工器的隔离度。93电压驻波比931测量步骤a)按图3所示连接设备。1射频信号发生器；2隔离器衰减器(根据需

22、要)；3驻波比测量仪；4被测双工器(T。为发射端口，凡。为天线端口，R，为接收端口)；5试验负载；6试验负载。图3双工器驻波比测量配置GBT 154912008b)射频信号发生器的频率调节在规定的发射支路工作频率范围内，由驻波比测量装置读出相应频率下的电压驻波比。c)改变双工器被测端口来测量接收支路的电压驻波比。932结果表示在规定的频率范围内测得的驻波比最大值作为双工器发射支路和接收支路的电压驻波比。注：本测量要求精度优于士5，其他能保证铡量精度优于土5的方法也可以使用。94带宽、中心频率941测量步骤按91、92和93的方法测出双工器的幅频特性曲线与驻波比特性曲线。942结果表示a)在双工

23、器产品标准规定的带宽范围内按91、92和93测出的插入损耗、抑制度、隔离度和驻波比均能满足规定要求，则双工器带宽大于或等于规定带宽。b)根据需要，按以下方法确定双工器带宽的具体数值：从941测出的发射支路至接收支路的幅频特性曲线，以及发射支路和接收支路插入损耗与驻波比的幅频特性曲线中，求出既能满足规定的隔离度要求又能满足规定的发射支路插入损耗与驻波比要求所相应的频率范围，然后再求出既能满足规定抑制度要求又能满足规定的接收支路插入损耗与驻波比要求所相应的频率范围。以上求出的两种频率范围相向平移一个规定的收发频率间隔后的相互重叠部分，就是此双工器的发射支路和接收支路允许的工作频率范围，其频率范围的

24、宽度即为双工器带宽。c)步骤b)确定的发射支路和接收支路允许的工作频率范围的中心，即为发射支路和接收支路的中心频率。附录A给出了计算带阻式双工器带宽的示例。附录B给出了计算带通式双工器带宽的示例。95频率稳定性(温度)951测量步骤a)将被测双工器放人温度试验箱内。b)按94的方法测量其发射支路(或接收支路)的中心频率，记录该频率，0以及测量时的环境温度to。c)将温度箱的温度调整到规定的最低工作温度，待热平衡后(一般为20min左右)，按94的方法测量其发射支路(或接收支路)的中心频率，记录该频率，1以及测量时的环境温度t，。d)待被测双工器恢复到环境温度后，将温度试验箱的温度升高到规定的最

25、高工作温度，待温度稳定后(一般为20min左右)，按94的方法测量其发射支路(或接收支路)的中心频率，记录该频率，2以及测量时的环境温度tz。952结果表示按以下公式求出低温下的频率稳定性(温度)Dt和高温下的频率稳定性(温度)Dz： D一删Dz一删式中：D。低温下的频率稳定性(温度)，10_6；D。高温下的频率稳定性(温度)，10“；951中步骤b)中记录的频率；GBT 154912008岛951中步骤b)中记录的温度951中步骤c)中记录的频率；t。951中步骤c)中记录的温度；，z951中步骤d)中记录的频率；I：951中步骤d)中记录的温度。取D。和D：中较大的值作为该双工器的频率稳定

26、性(温度)。96最大输入功率961测量步骤a) 按图3所示连接设备。图中的(1)应为射频功率信号发生器。b) 诃节射频功率信号发生器的频率为规定频率，输出为规定的功率，在规定的温度和湿度的条件下连续试验4 h。在试验过程中，应记录双工器电压驻波比变化是否小于10，是否有介质击穿现象和损坏或变形等。962结果的表示试验结果应给出试验功率、频率、环境温度、湿度以及电压驻波比等性能的变化。若在试验过程中，双工器的电压驻波比变化小于10，未出现介质击穿和损坏、变形等，则该双工器的最大输入功率满足规定要求。10附录A(资料性附录)计算带阻式双工器带宽的示例GBT 154912008按本标准中91的方法测

27、出的发射支路和接收支路的插入损耗的幅频特性如图A 1中的曲线和所示，按本标准中92的方法测出的发射支路至接收支路的幅频特性如图A 1中的曲线所示。设规定的双工器的抑制度和隔离度不小于75 dB，插入损耗不大于12 dB，收发频率间隔为10 MHz，且发射频率高于接收频率。从图八1的曲线求出满足隔离度不小于75 dB时相应的频率为4635 MHz4665 MHz，即仅从满足隔离度要求来看，允许的发射工作频段为4635 MHz4665 MHz(图A 1中的DF区间所示)。但从图A l的曲线求出满足发射支路插入损耗不大于12 dB时的频率不小于4640 MHz，因此能满足隔离度和插入损耗要求的发射工

28、作频段仅为4640 MHz4665 MHz(图丸l中的DF区问所示)。从图A1的曲线求出满足抑制度不小于75 dB时相应的频率为4540 MHz4560 MHz，即仅从满足抑制度要求来看，允许的接收工作频段为454oMHz4560MHz(图A1中的AB区间所示)。从图A1的曲线求出满足接收支路插入损耗不大于12 dB时的频率不大于4565 MHz。因此能满足抑制度和插入损耗要求的接收工作频段为4540MHz4560MHz(图A1中的AB区间所示)。耀羁一耀频率MHz抻制度与隔离度图A1带阻式双工器的幅频特性上述的发射工作频段(图A1中的DF区间)向左平移lo MHz后为4540 MHz4565

29、 MHz(图A1中的AC区间所示)，与上述的接收工作频段相重叠部分仅为4540 MHz4560 MHz(图A1中的AB区间所示)；上述的接收工作频段(图A1中的AB区间)向右平移10MHz后为4640MHz4660MHz(图A1中的DE区间所示)，与上述的发射工作频段相重叠部分仅为4640MHz4660MHz(图A1中的DE区间所示)。因此该双工器允许的双工频率范围是：发射支路工作频率为4640 MHz4660 MHz，接收支路频率为4540 MHz4560 MHz，双工器的带宽为2 MHz。11m蚰舳GBT 154912008附录B(资料性附录)计算带通式双工器带宽的示例考察接收支路的幅频特

30、性和发射支路的幅频特性两者，同时满足插入损耗、抑制度和电压驻波比要求的频率范围，即为该双工器的接收工作频段。与此类似，考察发射支路的幅频特性和发射支路至接收支路的幅频特性两者，同时满足插入损耗、隔离度和电压驻波要求的频率范围，即为该双工器的发射工作频段。按本标准中91的方法，测出发射支路和接收支路插入损耗的幅频特性如图B1中的曲线和所示，按本标准中92的方法，测出发射支路至接收支路抑制度和隔离度的幅频特性如图B1中的曲线所示。测出的驻波比(回波损耗)的幅频特性如曲线和所示。设规定的双工器的抑制度和隔离度不小于95 dB，插入损耗不大于10 dB，收发频率间隔为45MHz，且发射频率高于接收频率

31、。端口电压驻波比13(一1769 dB的回波损耗)。兽蹙懈01020一30一如一506070一8090100110120一130140_1 ol义 弋夕 哪 K9 、-95 dB l1 c 。 M厂、。纠 A B0一lO一20一30405060一708090100一110120130140150800 810 820 830 840 850 860 870 880 890 900 910 920频率m圈B1 带通式双工器的幅颏特性首先，从图B1的曲线求出满足插入损耗不大于10 dB时相应的频率范围为824 MHz844 MHz，即AB区间。从图B1的曲线求出满足抑制度不小于95 dB时相应的区

32、间为OE，但从曲线求出满足插入损耗不大于10 dB时相应的频率范围仅为AB区间，而AB区间位于发射支路响应曲线阻带上的衰减均大于95 dB。因此，能同时满足抑制度和插人损耗要求的接收工作频段为AB区间，即824 MHz844 MHz。其次，从图B1的曲线求出满足插入损耗不大于10 dB时相应的频率范围为869 MHz889MHz，即CD区间。考察图1的曲线可知，满足隔离度不小于95 dB时相应的区间为800 MHz920 MHz，但从曲线求出满足插入损耗不大于10 dB时相应的频率范围仅为CD区间，而CD区间上发射支路至接收支路的幅频特性响应曲线的衰减均大于95 dB。因此，能同时满足隔离度和插入损耗要求的发射工作频段为CD区间，即869 MHz889 MHz。】2粤骥鞲嚣凰GBT 154912008再次，AB和CD区间的电压驻波比均122(相当于不小于20 dB的回波损耗)。最后，上述发射工作频段(CD区间)向左平移45 MHz后，正好与上述接收工作频段(AB区间)相重叠(不重叠的情况下取二者的公共部分)。因此该双工器允许的发射工作频段为869 MHz889 MHz、接收工作频段为824 MHz844 MHz，带宽为20 MHz。