GB T 12640-1990 数字微波接力通信设备测量方法.pdf
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1、中华人民共和国国家标准数字微波接力通信设备测量方法发布实施国家技术监督局发布中华人民共和国国家标准数字微波接力通信设备测量方法国家技术监督局批准实施本标准参照采用国际电工委员会数字微波无线电传输系统的测量方法的第一部分陆用无线电接力系统和卫星地球站的测量第二部分陆用无线电接力系统的测量主题内容与适用范围本标准规定了数字微波接力通信设备电性能的测量方法本标准适用于各种数字微波接力通信设备电性能的测量测量的基本条件测量时应排除可能导致设备损坏的一切条件除另有规定外测量应在标准条件电源温度气压湿度和终端负载下进行在测量过程中除规定在测试前或测试中必须调整的装置外其余各种可调装置应保持不变标准试验条件
2、标准电源设备测试所用的电源除应符合设备技术条件规定外还应足够稳定电源特性的变化不应使被测设备的性能发生显著变化电压在被测设备的电源端子上测量交流电源除非另有规定通常在整个测试期间交流电源的电压和频率不得偏离标称值以上电源的内阻应足够低使得它对被测设备的影响可以忽略电源波形曲线上的任何部分的瞬时值与其基波的瞬时值的最大偏差不超过基波振幅的时则这个电压波形被认为基本上是正弦的即见图图交流电源的电压波形电压瞬时值基波瞬时值基波幅度直流电源测试时被测设备可由有浮充或无浮充的蓄电池或者由交流电源供电的整流器电源供电供电电源应满足直流电源的源阻抗应足够低使得它对被测设备的影响可以忽略不计直流电源的电极应按
3、规定接地叠加在直流电源上的噪声必须满足设备规定的技术要求标准大气正常的试验大气条件测量结果与温度气压无关或能通过计算校正到第条规定的标准基准温度和气压下则测量在下列环境条件下进行温度相对湿度气压基准的标准大气条件如果被测量的参数值随温度气压和湿度变化且已知变化规律则按第条规定的条件测量参数值如有必要可以计算校正校正的参考条件是温度气压仲裁试验的标准大气条件如果被测量的参数值随温度气压和湿度变化而变化规律未知时应由供需双方协商选择下列条件之一进行测量温度相对湿度气压偏离标准试验条件下的测量根据需要也可测定设备处于不同于条规定条件时的性能此时应在设备技术条件中给出允许性能降低和进行试验的条件电源电
4、压在规定范围内变化时的测量电源电压范围指设备能以规定的性能正常工作的电压范围被测设备在标准大气条件见条和标准电源条件见条下工作测量时电压调到设备技术条件中规定的最大值和最小值环境温度在规定范围内变化时的测量温度范围指设备能以规定性能正常工作的环境温度范围设备应在标准电源条件下工作测量时把温度上升或下降到设备技术条件中规定的最高温度和最低温度值发射机的测量含调制器发射机输出功率的测量定义和说明发射机输出功率指在规定工作条件下发射机供给到相应标准负载阻抗上的功率以加调制码时测得的标准负载上的功率作为发射机的输出功率测量时发射机调整在规定工作状态测量点应选在发射机出口端面上终端接标准负载测量方法测量
5、方框图见图发射机加电待热稳定后开始测量使发射机工作在规定工作状态下不加调制码测量出载波输出功率加上调制码测量出加调制时的输出功率在测量中频转接发射机和微波差转发射机的输出功率时可用中频信号源或微波信号源代替中频调制器或微波信号此时若无法实现调制可只测出不加调制时的发射机输出载波动率中频信号源或微波信号源应调整在规定工作状态若发射机输出可直接与功率计连接则不用转换头功率计允许的输人功率范围不能覆盖发射机的输出功率时应使用衰减器图发射机输出功率测量方框图结果表示结果表示方法见表表项目加调制不加调制输出功率要求的输出功率发射机载频频率稳定度和准确度的测量定义和说明载频是射频信号频谱中被信息或基带信号
6、调制的那个频率载频稳定度在规定时间间隔期间规定的环境条件下和电源电压范围内频率的起伏变化与标称频率之比载频准确度在标准试验条件下实测值与标称值之间的偏差与标称频率之比频率稳定度和准确度的测量结果与测量时间有关通常测某一时间内的平均值这个时间称为取样时间因此频率稳定度是描述取样时间内的平均频率随机起伏程度的量取样时间不同频率随机起伏程度也不一样对频率稳定度的时域表示推荐采用阿伦方差在实际测量中取样次数总是有限的因此只能求得阿伦方差的估计值全部连续取样取样个数为估计值为式中取样个数标称频率和第次和第次测得的频率值其取样时间均为即也可以不连续取样而以相邻两次为一组组内无间隙组间有间隙间隙时间无严格要
7、求取样个数为则式中和分别为第组测量的两个频率值其取样时间均为当时称为秒级稳定度用可连续取样的频率计或适当控制两台频率计即可实现该项测量日波动一日内测得的频率最大值和最小值之差与标称频率之比用表示即准确度用一天的日平均频率和标称频率之差与标称频率之比来表示即式中为取样次数测量方法测量方框图见图使发射机工作于规定状态待测量设备和发射机热稳定后进行测量图中的放大器或衰减器只有在数字式频率计允许的输入电平不能覆盖发射机的输出电平时才选用图发射机频率稳定度和准确度测量方框图用数字式频率计连续取样读取个数据按式算出频率稳定度若以相邻两次为一组组内无间隙组间有间隙间隙时间无严格要求地读取个数据按式算出频率稳
8、定度若无法实现连续取样也可用间断取样但取样的间隙时间应小于取样时间日波动的测量测量每小时取样一次共个取样数据找出和按式算出日波动取样时间准确度的测量在标准试验条件下测量每小时取样一次共个取样数据按式算出取样时间结果表示频率稳定度可如下列形式表示在规定时间间隔内稳定度例如或当电源电压变化时例如的频率稳定度例如频率准确度可如下列形式表示例如准确度为发射机杂散和谐波干扰的测量定义和说明发射机的杂散信号是指除互调产物以外的无用信号频率为有用信号频率倍的信号称为谐波为正整数杂散和谐波干扰在发射机输出口进行测量测量时发射机处于额定工作状态当用中频调制时由调相器供给不加调制的中频载波信号发射机输出的载波电平
9、是衡量杂散和谐波输出电平的参考电平标准测量方法带内杂散干扰的测量方框图见图图带内杂散干扰测量方框图若发射机输出功率较小以致于频谱仪或测试接收机不能方便的进行测试时可用一低噪声放大器将信号放大使之适合频谱仪或测试接收机但应注意被测电平不应超过频谱仪或测试接收机的电平限值否则频谱仪或测试接收机可能因过载而产生不应有的干扰频谱仪的动态范围不应小于并应考虑它的幅度频率特性的不均匀性当发射机输出功率较大时为防止频谱仪或测试接收机过载可采用带外杂散干扰测量法来测量杂散干扰测量方框图见图带通滤波器的带宽大大小于发射机的正常带宽将其调整在给定的发射机输出频率上且应良好匹配环行器端口连接的短路器用于校准频谱仪和
10、测试接收机接入带通滤波器和标准终端负载后必须保证载波在频谱仪上的响应至少降低图带外杂散干扰测量方框图结果表示测量结果用表格或垂直和水平刻度经过校准的频谱仪的显示照片来表示若用测试接收机应给出杂散干扰的频率和电平结果表示见表和图表频率干扰的相对电平图杂散干扰表示图发射机输出电压驻波比的测量定义和说明发射机输出端驻波比指发射机与馈线连接端面上的输出阻抗与特定的馈线传输阻抗之比有时也用被测设备相对于其标称阻抗的回波损耗来表示单位为分贝阻抗相对于其标称阻抗的回波损耗由下式给出或式中阻抗相对于的电压反射系数即回波损耗与电压驻波比之间的关系为测量方法下述测量方法只适用于测量线性设备的电压驻波比或回波损耗非
11、线性设备的测量或有附加信号的测量要用特殊的方法可用测量线点测法或扫频法测量优先采用点测法两种方法都可用测量线或反射计技术测量时断开发射机的供电电源测量在发射机与馈线接口端面上进行测量线点测法测量方框图见图测量时微波信号源使用内调制移动测量线探头即可测出电压驻波比图点测法测量方框图在发射机标称工作频率和通带内的若干频率点以及通带边缘若干频率点上进行测量通常通带内驻波比小于通带边缘驻波比测量线扫频法测量线扫频法的连接方框图见图扫频发生器通常是调幅的移动探针包括一宽带二极管检波器音频放大器的输出端有一检波器该放大器调谐在调制频率上电压驻波比指示器可以是一个示波器最好是存储型示波器也可以是绘图仪测试设
12、备用失配值为已知的失配负载来校准示波器的水平扫描对应于发生器的频率移动检测器其距离至少为最低射频波长的一半频率扫描应当包括有关的整个射频频段图扫频法测量方框图对于给定的射频频率相当于横坐标的某点显示出的包络线的最大和最小值的比即为此频率点的电压驻波比结果表示测量结果应以曲线或带校准的示波器显示照片来表示当结果不能用曲线表示时应按下面形式给出从到范围内电压驻波比应给出各种情况下测试结果的最大误差发射机输出信号频谱的测量定义和说明发射机输出信号频谱是指发射机输出信号在各频率点上的能量分布已调信号的频谱常用以下几个特性来表示必要带宽占有带宽带外信号必要带宽是指为确保信息按照所要求的质量进行传输所必须
13、的带宽理论值占有带宽是指包含信号总能量的规定百分比例如的测量值带宽带外信号是指必要带宽之外的那部分信号它是由于调制过程而引起的但不包括寄生辐射测量方法测量方框图见图用码发生器产生的伪随机序列码长至少为对发射机进行调制用分辨率带宽较大的频谱仪对发射机输出信号进行测量图发射机输出信号频谱测量方框图结果表示用频谱仪显示的图形的复制品表示频谱仪的水平刻度和垂直刻度应校准振幅频率特性的测量定义和说明振幅频率特性是当信号输入电平保持恒定时输出电平对基准电平之比用表示与频率的关系曲线基准电平通常为指定频率上的输出电平输入信号频率与输出信号的频率可以相差一固定值本定义只适用于线性或准线性网络测量方法优先采用线
14、路分析仪法也可用扫频法或逐点法测试振幅频率特性线路分析仪法测量方框图见图配备相应的下变频器可测出发射机的振幅频率特性图线路分析仪法测量方框图若为微波调制发射机应用微波线路分析仪取代发射机中的主振源进行测试扫频法测量方框图见图图扫频法测量方框图逐点测试法测量方框图见图用此法测量时测量的频率点不能太少在各频率点上信号源输出应保持恒定图逐点测试法测量方框图当发射机采用微波调制时应断开主振源输出并去掉调制码以测量所用仪器的输出信号取代主振源信号接入发射机进行测试结果表示用线路分析仪法和扫频法测量时测量结果应用显示器显示的图形的复制品或记录仪绘制的曲线来表示表示方法见图图振幅频率特性曲线示例当测量结果不
15、能用曲线表示时应按下列形式结出从到范围内以为基准频率的振幅频率特性的不均匀性在内对于逐点法测量结果可以用表格列表表示当测出的特性存在明显的波动分量时应指出它们的幅度峰峰值和对应的频率调幅调相变换系数的测量定义调幅调相变换系数是指当输入信号频率给定时输出信号的相移对输入信号电平的一次导数用度表示测量方法调幅调相变换系数可用静态法或动态法测量优先采用动态法静态法测量方框图见图图中的相位计如网络分析仪或矢量电压表是用于检测发射机输出信号的相位变化这种变化是由于给定的输入信号电平的变化例如所引起的只有当本机振荡器测试点可以连接到下变频器使得上变频器和下变频器用同一个本机振荡器时才能用本方法进行测量进行
16、测量之前应确定由于测量设备本身因电平变化所产生的相位误差为了使被测发射机输入端的相移最小应使用合适的衰减器图调幅调相变换系数的静态法测量方框图动态法动态法测量连接方框图见图用开关将一个已准确知道其群时延频率特性的测量网络交替地插入到被测设备的输入端和从该输入端去掉记下线路分析仪上显出的相对变化调幅调相变换系数可由下式求得式中基带测试频率频率以弧度表示时测量网络的群时延频率特性的一阶导数测量网络的群时延频率特性通常为抛物线型在这种情况下和都是正比于相对中心频率差这时公式可简化成式中有插入时延网络时随频率变化的曲线斜率以表示抛物线群时延系数以表示测试频率以表示调幅调相变换系数以度表示式只在为恒定值
17、时才成立正调幅调相变换系数相当于由正调幅所产生的逆时针相位调制从上式可知测量误差取决于及的准确度因此对和应规定一可忽略的误差若测试频率过低则测试装置的灵敏度不佳另一方面若测试频率过高将产生较大的平均误差最佳测试频率取决于所要求的带宽较合适的测试频率通常在内图调幅调相变换系数的动态法测量方框图结果表示用在每一给定频率上调幅调相变换系数与输入信号电平的关系曲线来表示多载波互调产物的测量定义和说明多载波互调产物是指两个或多个信号通过一个非线性网络时产生的不希望的干扰信号例如两个发射频率和可以产生象或这样一些产物又如发射频率为和的信号可以产生等产物多载波的互调产物也可能是波导管的非线性所致测量方法测量
18、方框图见图调节发生器和发生器的频率和使之落入发射机的通带内并尽量靠近一些但两频率的信号在频谱仪上应能分辨清楚调节两信号源输出使信号电平为规定值为了避免附加信号的产生应该使用谐波信号电平很小的信号发生器互调产物的电平可以从校准了的频谱分析仪的显示屏幕上读出或频率的幅度与基波或的幅度之比称为三阶互调系数测量时应保证两信号源之间有足够的隔离若有必要可在两信号源输出端分别加衰减器或隔离器图中频调制发射机测量方框图当发射机为微波调制时应断开主振源输出以两信号源的输出取代主振源见图图微波调制发射机测量方框图结果表示将测量结果用频谱仪屏幕显示的图形的复制品来表示如图所示也可以把所测得的互调产物的电平产物的类
19、型如用表格表示图多载波互调产物图示接收机的测量接收机噪声系数的测量定义和说明接收机噪声系数是指同一带宽的接收机输入信噪比和接收机输出信噪比之比它表示了由于接收机内部噪声的影响信号通过接收机时信噪比变坏的程度单位为分贝式中信号功率噪声功率它与有效输入噪声温度的关系为中的是在常温条件下与信号源阻抗相匹配的接收机输入负载阻抗上的噪声功率测量方法测量接收机噪声系数的方法很多下面仅推荐中频代替法直读法和功率倍增法优先采用中频代替法测量时应断开接收机的自动增益控制并置于人工增益控制中频代替法功率倍增法中使用的微波衰减器校准精度不太高而且有温度效应需要修正所以在噪声源输出不会导致接收机过载的情况下宜用中频代
20、替法以提高测量精度连接方框图见图图中频衰减法测量方框图测试步骤按图连接好被测接收机和仪器关闭噪声源中频衰减器置于直通调节被测接收机的人工增益控制使功率指示器有一合适的读数开启噪声源改变中频衰减器的衰减值使功率指示器的读数仍为此时假定中频衰减器的变化量为则噪声系数为式中噪声源的超噪比直读法测量方框图见图图直读法测量方框图测试步骤短路和选择工作模式然后选择被测中频频率范围及步进大小短路和及和接入接收机进行测量记录各频率点噪声系数取其均方值测试时输入功率或电平不得超过测试仪最大额定值功率倍增法测试方框图见图图功率倍增法测量方框图测量步骤如下关闭噪声源可变微波衰减器和衰减器置于直通位置调整人工增益控制
21、使功率指示器有一合适的读数不得使接收机饱和加入固定衰减器接通噪声源调整微波可变衰减器直到使功率指示器读数仍为为止此时微波可变衰减器的变化量设为则接收机的噪声系数为式中噪声源的超噪比上式仅当微波衰减器温度为时可用其他温度须加一修正因数结果表示噪声系数接收机本振频率稳定度和准确度的测量定义和说明定义同第条若有测试点则在该点进行测量若没有测试点可拆开本振和变频器的连接电缆经适当隔离后将本振信号送至频率计此时一定要确保负载条件以避免测试仪器的接入而影响本振的稳定度和准确度测量方法同第条结果表示同第条接收机杂散干扰的测量定义接收机杂散干扰是指在规定的输入信号电平条件下接收机输出端所出现的有用信号以外的其
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