GB 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

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二部分分系统测量第三节低噪声放大器发布 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二部分分系统测量第三节低噪声放大器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体的电性能测量方法测量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耦合器也要加以说明 这些分系统的接口位置

2、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功率增益见本系列标准 射频范围内的测量的第 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增益不稳定性定义增益不稳定性定义为在给定频率上偏离标称增益的实际增益随时间的变化 通常分为短期约一分钟 不稳定性和中期约一小时不

3、稳定性及长期约一天 不稳定性测量方法除了在测量设备配置中增加一台 记录仪以记录增益随时间的变化之外测量方法与本系列标准第一部分第二节 射频范围内的测量 第 条的功率增益测量方法相同 如果需要可在给定的不同输入频率上重复测量几次结果表示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输入的测试信号频率环境条件测量的时间和时间间隔振幅频率特性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 与频率的关系 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

4、线性的放大器和低噪声组合体测量方法优先采用扫频测量法 如图 所示 也可采用逐点测量法 但比较费时并且选定的频率点之间幅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结果表示法在用扫频测量法时测量结果应用照片或曲线表示当测量结果不用图形表示时应按下例表示振幅 频率特性在 范围内相对于 的幅度在 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量出的特性存在明显的波动时应指出它们的幅度峰峰值分贝及其对应的频带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允许的幅度变化范围频率范围基准频率噪声温度定义低噪声放大器的噪声温度定义为该放大器输

5、入端口的等效噪声温度 单位是测量方法由于是测量低噪声温度建议采用热冷负载法 因子法 推荐其中的中频可变衰减器法 如图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 由于每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上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上限测量时 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口的热冷负载噪声温度为基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影响测量步骤如下参照图 将冷负载与被测放大器的输

6、入端口连接调整精密可变衰减器 使指示器得到接近满刻度的读数 记录 和以分贝表示的衰减器读数断开冷负载将热负载与被测放大器的输入端口连接调整精密可变衰减器 使指示器得到相同的读数 并记录以分贝表示的衰减器读数以分贝表示的 因子由下式给出式中 和 当被测放大器的输入端口分别与热和冷负载连接时其输出端口的噪声功率根据 得到 因子知道了 因子则被测放大器的等效输入噪声温度 可由式 计算式中 热负载的噪声温度冷负载的噪声温度结果表示法测量结果以等效输入噪声温度 为纵坐标以测试频率 为横坐标画出曲线或列表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所需的测量设备配置的精度实施测量的频率

7、范围加于被测放大器的最大输入电平输入和输出回波损耗定义和一般考虑低噪声放大器的输入 或输出回波损耗 或电压驻波比 是表征其输入或输出 阻抗与标称阻抗 的匹配程度回波损耗 由下式给出也可表示为式中 阻抗 相对于标称阻抗 的电压反射系数即回波损耗 与电压驻波比 的关系如下测量方法可采用扫频法或逐点测量法进行测量但逐点测量法需要进行大量的测量 耗时长 两种测量方法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 以内图 示出用反射计测量回波损耗的典型设备配置 用四端口定向耦合器获得入射功率和反射功率的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

8、器 调整衰减器使其模拟已知的回波损耗例如衰减对应于 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下记录校准曲线注 可达到精度由定向网络方向性超过被测回波损耗的程度决定 例如 方向性能使被测的 回波损耗的测量精度达到若反射计能同时测量幅度和相位则可用来显示阻抗圆图结果表示法测量结果应以曲线或标定的示波器完整显示的照片表示当测量结果不用图形表示时应按下列表示在 范围内 输入回波损耗大于应给出所有情况下的最大误差要规定的细节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标称阻抗允许的最小回波损耗频率范围带外信号对增益压缩和噪声温度的影响

9、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图 所示测量步骤可参照本标准的第 章和第 章进行结果表示法测量结果应按下例表示当输入频率为 电平为 的带外信号时放大器的增益压缩 噪声温度增加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群时延 频率特性见本系列标准 射频范围内的测量第 章多载波互调比见

10、本系列标准 射频范围内的测量第 章当测量低电平互调产物时可将本系列标准第一部分第二节 射频范围内的测量的图 中的第一个定向耦合器端接的射频负载改为冷负载以减少残余噪声电平调幅调相转换系数定义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一阶导数以度分贝表示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测量 推荐采用静态法因其测量设备配置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 所示其中采用一台合适的相位计 例如网络分析仪或矢量电压表以检测由于输入信号电平变化例如 所引起的被测放大器输出信号的相位变化进行测量之前应当确定测量设备本身特别是衰

11、减器和相位计由于电平变化所引起的相移误差为使测量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结果表示法测量结果以度分贝为单位 最好用调幅调相转换系数与在每一给定频率上的输入信号电平的关系曲线来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所用的测量方法输入射频信号的电平与频率允许的最大调幅调相转换系数环境温度对增益和噪声温度的影响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温度的变化测量方法除了需将被测放大器置于温度可调节的温箱内之外其余参见本标准的第 章和第 章结果表示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 的温度范围内增益变化小于或等于 噪声温度变化小于 或等于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用的测量方法允许的增益与噪声温度变化值测量的温度范围测量的频率范围图 扫频法测量振幅频率特性的设备配置图 热冷负载 因子中频可变衰减器法的测量设备配置图 反射计测量回波损耗的典型设备配置图 测量带外信号对增益和噪声温度影响的典型设备配置图 静态法测量调幅 调相转换系数的设备配置附加说明本标准由电子工业部第五十四研究所负责起草