GB 4958.15-1992 地面无线电接力系统所用设备的测量方法 第一部分： 分系统和仿真无线电接力系统通用的测量 第四节 基带范围的测量.pdf

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一部分 分系统和仿真无线电接力系统通用的测量第四节基带范围的测量发布 实施国家技术监督局 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一部分 分系统和仿真无线电接力系统通用的测量第四节基带范围的测量国家技术监督局 批准 实施本标准为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效采用国际标准 地面无线电接力系统所用设备的测量方法第一部分分系统和仿真无线电接力系统通用的测量第四节基带范围的测量主题内容与适用范围本标准规定了有关诸如放大器等的分系统或由分系统组成的仿真无线电接力系统的基本测量方法本标准适用于基

2、带范围内下列参量的测量输入和输出阻抗 回波损耗输入和输出电平基带增益或损耗振幅频率特性群时延频率特性非线性振幅失真微分增益和相位失真与特定基带信号有关的参量的测量方法诸如频分多路复用电话 电视或声音节目的传输已在本系列标准 地面无线电接力系统所用设备的测量方法第三部分仿真系统的测量 的有关分标准中给出引用标准模拟微波接力通信系统网路接口基本技术要求黑白和彩色电视传输的测量线性输入和输出特性回波损耗定义和一般考虑在无线电接力系统中主要关心的是回波损耗的测量而不是阻抗或反射系数的测量阻抗 对它的标称值 的回波损耗 由下式给出或由下式给出式中 是阻抗 对 的电压反射系数即注 根据 规定 对于容量为

3、路电话系统而言 其基带端口的标称阻抗 为 纯阻 不平衡对小容量电话 如 路以下 系统而言 其基带端口的标称阻抗 为 纯阻 平衡测量方法回波损耗可以直接测量或者可以从复数阻抗 或反射系数 的测量中计算得到 用下述的电桥法直接测量回波损耗是可取的 但这不是唯一的方法 任何一种方法只要它能提供所需的测量精确度约 都是可以使用的图 所示的是逐点测量法 若被测设备和选频电平表中有一个接地端子那么基带信号发生器的两端就必须与地隔离 当频率在 以上时隔离可以用变压器来实现在大多数情况下变压器可装在阻抗测量电桥内或装在基带信号发生器内 当频率在 以下时 通常采用测试复数阻抗然后从所得的结果中再计算出回波损耗图

4、 所示的是扫频测量法 在基带频率上进行测量时通常使用一套由基带扫频信号发生器 扫频控制选频电平表和阻抗测量电桥 该电桥与逐点测量法所使用的相同 组成的完整的测量装置注 为了不影响测量精确度 扫频速度应大大地低于测量装置和被测设备的响应时间测量时所使用的电缆衰减器转接器等的回波损耗以及阻抗测量电桥输入和输出连接器的回波损耗 也可以用下述方法测量测试程序包括三个步骤校准校验测量电桥的平衡和测量 现分述如下校准参见图 和图 用短路器 代替被测设备接入得到的回波损耗为 记下选频电平表的读数图 或者在示波器的屏幕上划一条校准线图注 校准时也可以使用一个标准失配终端负载 即一个已知回波损耗 例如 的阻抗

5、来代替短路器图 逐点法回波损耗测量方框图标准失配终端负载 短路器 被测设备 标准阻抗基带信号发生器 测量电桥 选频电平表标称阻抗图 扫频法回波损耗测量方框图标准失配终端负载 短路器 被测设备 标准阻抗基带扫频信号发生器 测量电桥 扫频控制选频电平表标称阻抗 示波器校验测量电桥的平衡用一个标称阻抗为 的终端负载代替被测设备接至阻抗测量电桥调整选频电平表的输入衰减器使其读数与校准时相等 或者使在扫频范围内表示最差回波损耗的示波器轨迹线上的点与校准线重合使用短路器时衰减器的读数和使用标准阻抗时衰减器的读数之差就是该测量装置自身的回波损耗 若这个回波损耗为 那么该测量装置适用于测量最大回波损耗为 的场

6、合 测量精确度为这种校验既包括电桥平衡电桥中的漏泄 还包括两个标称阻抗 之间任何失配的影响注 该测量装置对于两个阻抗有同一误差是很不敏感的 这是由于它测量的是两个阻抗是否相等 与两个阻抗是否有一个规定值 如 纯阻 是截然不同的测量接入被测设备 如图 或图 所示在逐点测量法图 中调整选频电平表的输入衰减器一直到使其读数与接短路器一样 接短路器时衰减器值和接被测设备时衰减器值之差就是被测设备的回波损耗在扫频测量法 图 中 调整衰减器使扫频范围内表示最差回波损耗的示波器轨迹线上的点与校准线重合那么接短路器时衰减器值和接被测设备时衰减器值之差就是被测设备最差点的回波损耗注 若校准时使用了一只已知回波损

7、耗的标准失配终端负载 则被测设备的回波损耗就是已知回波损耗值与接标准失配终端负载时衰减器值和接被测设备时衰减器值之差值的总和测量结果的表示扫频测量法的测量结果应当优先采用示波器显示的 并有适当定标标记的照片来提供 也可以用标绘器的曲线或者手绘的曲线来提供 但是在所有场合还应当提供象测量曲线一样的提供电桥校准曲线 当测量结果不用图形方式提供时则应按下例给出频率范围在 内回波损耗不小于 电桥平衡不小于逐点测量法的测量结果除了另外给出测量频率间隔例如频率每十进位时测量 次外仍应当按上例来表示 也可以用有清楚指示测量值的图形来表示要规定的细节在详细设备规范中如果需要应规定下列项目标称阻抗频段范围允许的

8、回波损耗限值输入电平定义和一般考虑为了确保信号发生器在接到被测设备输入端时已被调整到规定的电平 因此对设备的输入电平下定义是必要的对于电视系统 其输入电平的定义为在一个阻抗等于标称值 的终端负载两端的峰峰值电压对于频分多路复用电话系统其输入电平的定义为在一个阻抗等于标称值 的终端负载两端的有效值电压 或者是传送至终端负载的功率注 如果被测设备的输入阻抗与 不同 那么其输入端的电压可能与上述定义的输入电压不同测量方法输入测试信号电平如果是建立在上述的一个标称阻抗为 的终端负载上的话那么信号发生器的输出送至被测设备的输入端时 则不用再调整电平 输入电平是用宽带电平表选频电平表或者校准过的示波器测量

9、的 终端负载对标称阻抗 而言其回波损耗应优于注 使用匹配负载两端的电动势或电位差为参考电平 以分贝定标的仪表时 则不需要上述测量步骤测量结果的表示通常不需要单独表示输入电平的测量结果 因为该电平一般是某些别的测量的一部分要规定的细节在详细设备规范中应规定下列项目标称输入阻抗标准输入电平和容差使用的波形输出电平定义设备的输出电平定义为传送到一个标称值为 的标准阻抗终端负载两端的峰峰值电压有效值电压或相应的功率 峰峰值电压通常仅在电视测量中使用测量方法被测设备输出端接到一个标准阻抗终端负载 输出电平的测量和输入电平的测量见第 条相同测量结果的表示对电视系统而言其测量结果应以峰峰值电压表示对电话系统

10、而言应以 为基准的分贝表示要规定的细节在详细设备规范中应规定下列项目标称输出阻抗标称输出电平和容差线性转移特性本章所述的测量仅用于基带转移特性它大体上与正常范围内的基带信号电平无关 与基带信号电平有关的转移特性在第 章中给出基带增益或损耗定义基带增益是以分贝表示的输出电平对输入电平之比若基带增益的分贝数是负值那么通常改变其符号并把这个量值称为损耗测量方法为了计算基带增益通常要测量其输入电平和输出电平 测量是这样的对电话系统 用一个规定电平的测试信号 对电视系统用 的测试信号测量基带增益是在一个特定的频率上进行的在此频率上 使用预加重和不使用预加重所测的偏差应相等 对电视系统增益可以用一非正弦波

11、形来测量如 黑白和彩色电视传输的测量中的图 或图 所示的测试信号测量结果的表示基带增益应以分贝表示并标出其测试频率要规定的细节在详细设备规范中如果需要应规定下列项目所应用的频率或波形所要求的基带增益和容差振幅频率特性定义振幅频率特性是以基带频率为自变量输入电平为常数以分贝表示的输出电平与基准电平之比的曲线 输入电平应远低于饱和电平基准电平为一特定频率处的输出电平测量方法振幅频率特性的测量可以用逐点法也可以用扫频法 为了方便起见低于 的测量常采用逐点法 较高频率的测量则采用扫频法在逐点法测量中应优先使用选频电平表也可以使用宽频带电平表当使用宽频带电平表时必须验证基带信号发生器输出端的谐波功率低于

12、基波功率 所用电平表的输入端应有一个精密的衰减器图 示出了采用逐点法测量基带振幅频率特性的典型方框图它也能用于测量增益或损耗 测量前把 号衰减器放在稍大于被测设备增益的数值上 然后把开关 交替地置于位置 和 调整 号衰减器使电平表在两个位置上的读数相同则被测设备的增益或衰耗可以由两只衰减器的读数值得到虽然这种测量框图主要用于逐点测量但是它也适用于扫频测量扫频测量时使用基带扫频信号发生器和装有阴极射线管的扫频控制选频电平表注 如果被测设备含有一个靠带内导频单音工作的基带电平调节器 基带自动增益控制放大器 的话 那么应把调节器关掉或短路图 振幅频率特性测量方框图被测设备 衰减器 衰减器基带信号发生

13、器 选频电平表测量结果的表示扫频测量时应提供示波器显示的照片 如不用图形表示时则应按下例给出振幅频率特性在 范围内为 参考频率为逐点测量可以用曲线 列表或上述形式表示要规定的细节在详细设备规范中如果需要应规定下列项目参考频率例如频段范围允许的振幅偏差限值群时延频率特性定义和一般考虑线性网络的转移函数可以写成式中 代表振幅频率特性 代表相位频率特性如果输出信号的相位滞后于输入信号的相位时为正网络的群时延 的定义是 对 的一阶导数即群时延偏差即群时延频率特性的定义为上述的群时延和某一基准频率上的群时延之间的差值注 不需要对每一个型号的设备 例如仅用于频分多路复用电话传输的设备 都要进行基带群时延的

14、测量测量方法一个以例如每秒 次的速率从频率下限 缓慢地扫描至频率上限 的测试信号 用一个适当的测量频率 例如 的信号对其进行调幅或调相复合信号主要由一个载频和两个边带组成该信号经被测设备加到测试接收机 由于测试接收机内部有一个与测试信号同步扫频的本地振荡器因此产生一个恒定的中频信号 对这个中频信号进行反调幅或相位解调还原为测量信号 然后对测量信号鉴相 得到一个扫描速率的信号把这个信号显示在示波器上 它代表自变量为基带频率的群时延量值这种测量可用专用测试仪来完成在振幅调制的情况下可以利用基带测试接收机中的反调幅器来还原输入的信号测量结果的表示测量结果用有必要刻度标记的示波器显示的照片来表示当不用

15、图形表示时则应按下例给出总群时延变化在 范围内为要规定的细节在详细设备规范中如果需要应规定下列项目基带频率范围允许的群时延偏差非线性转移特性非线性转移特性取决于基带信号的电平该特性使正弦波测试信号产生谐波当测试信号在二个以上时 会产生互调分量微分增益非线性定义和一般考虑微分增益非线性是以大振幅低频信号扫描信号瞬时值为自变量的小振幅高频正弦信号 测试信号 在同一通道中传送来测定的增量偏差 对于电视系统 参见 第 条微分增益非线性的定义为上述瞬时值的函数由下式给出式中 微分增益输入扫描信号的瞬时值以 为自变量的输出测试信号的振幅扫描信号为零时的输出测试信号的振幅对于一个无失真的理想的被测设备而言

16、微分增益非线性为零 但对于一个实际的设备上述函数将表现为变化的 实际设备具有微分增益 非线性失真 的特性 是式 极限值间的差值通常用百分数表示如下微分增益和非线性之间关系的说明和测试信号频率的选择在第 条中给出测量方法测量微分增益 非线性的典型方框图如图 所示 其中还包括测量微分相位所必需的部分 测量微分增益非线性 时开关应置于选用振幅调制检出器一边加到被测设备输入端的基带信号是由一个正弦测试信号叠加在一个扫描信号上组成的复合信号在被测设备基带输出端测试信号分量被提取后加到包络检波器上正比于测试信号的振幅包络检波器输出用作示波器的垂直偏转示波器的水平偏转直接来自于扫描信号 或者如果被测设备包含

17、有中频射频部分的话 也可以来自于中频信号的解调部分扫描信号是一个低频信号选择其振幅能覆盖整个被测设备的动态范围为了寻求在任何瞬间所测特性有一个低的平均误差 测试信号的振幅应远小于扫描信号的振幅测试信号频率的选择取决于被测设备要考查的那一部分 它通常大大地高于扫描信号的频率当仅仅考查调制器 解调器基带部分的非线性时则选择一个频率相对低的测试信号 例如在之间 那么所测得的称为非线性 当既要考查基带部分又要考查载波部分时则应选择一个频率相对高的测试信号 例如在 范围内 那么所测得的称为微分增益图 微分增益 非线性和微分相位失真测量方框图测试信号发生器 扫描信号发生器 被测设备 带通滤波器示波器 振幅

18、调制检出器 相位调制检出器测量结果的表示微分增益非线性失真应优先采用示波器显示的照片来表示两个轴应适当地定标 水平轴应以扫描电压来定标如果被测设备含有调制器或解调器则应以频偏来定标另外特性极限值间以百分数表示的失真 也可连同以兆赫表示的扫描范围一并给出要规定的细节在详细设备规范中如果需要应规定下列项目测试信号频率扫描信号频率以峰峰电压表示的扫描振幅或以峰峰值频率 表示的扫描宽度允许的最大微分增益非线性失真以百分数表示微分相位群时延定义和一般考虑微分相位是以大幅度低频信号扫描信号 瞬时值为自变量的小振幅高频正弦信号测试信号在同一通道中传送来测定的相位偏差 对于电视系统参见 第 条微分相位能定义为

19、上述瞬时值的函数由下式给出式中 微分相位输入扫描信号的瞬时值以 为自变量的输出测试信号的相位扫描信号为零时的输出测试信号的相位对于一个无失真的理想的被测设备而言微分相位为零 但对于一个实际的设备上述函数将表现为变化的 实际设备具有微分相位失真 的特征 是上述函数极限值间的差值通常以 为单位表示如下注 当使用一个频率相对低 如几百千赫 的测试信号来测量微分相位时 测量也表示被测设备中频 射频部分的群时延变化量 在这种情况下 所使用的测量设备通常是以纳秒 为单位的群时延来刻度的群时延和微分相位与测试信号频率之比成正比当采用频率相对高如几兆赫 的测试信号时微分相位刻度主要采用度来表示测量方法测量微分

20、相位的典型方框图如图 所示其中还包括测量微分增益 非线性所必需的部分 测量微分相位时开关应置于选用相位调制检出口一边加到被测设备输入端的基带信号是由一个正弦测试信号叠加在一个慢变化扫频信号上组成的复合信号 在被测设备基带输入端测试信号分量被提取后加到相位检波器上正比于测试信号相位变化量的相位检出器输出 用作示波器的垂直偏转示波器的水平偏转直接来自于扫描信号或者如果被测设备包含有中频 射频部分 也可以来自于中频信号的解调部分扫描信号是一个低频信号选择其振幅能覆盖整个被测设备的动态范围为了寻求在任何瞬间所测特性有一个低的平均误差 测试信号的振幅应远小于扫描信号的振幅测量结果的表示微分相位失真应优先采用示波器显示的照片来表示两个轴应适当地定标水平轴应以扫描电压来定标 如果被测设备含有调制器或解调器则应以频偏来定标另外特性极限值间以度表示的失真也可连同以伏或兆赫表示的扫描范围一并给出要规定的细节在详细设备规范中如果需要应规定下列项目测试信号频率扫描信号频率以峰峰值电压表示的扫描振幅或以峰值频偏 表示的扫描宽度允许的最大微分相位失真以度表示附加说明本标准由中华人民共和国邮电部提出本标准由邮电部传输所归口本标准由邮电部北京通信设备厂负责起草本标准主要起草人吴冠中沈剑雄