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四节上变频器和下变频器发布 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四节上变频器和下变频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卫星通信地球站发射机和接收机内上下变频器电性能的测量 适用于本系列标准卫星通信地球站无线电设备测量方法 总则图 所示的分系统概述上变频器上变频器是发射链路的一个分系统它把中频信号 例如 变换成射频信号 例如图 给出了一次变频的上变频器典型方框图为了
2、便于频率变换在某些情况下 可能采用二次或多次混频图 所示的上变频器主要由中频级 混频器本地振荡器和射频级组成 混频器后加一个滤波器以抑制在上变频器输出端出现的本地振荡器信号和其他杂散信号 中频均衡器用于补偿上变频器的幅度和群时延特性 而单独附加的中频幅度均衡器和群时延均衡器分别用于均衡地球站发射特性和预校正卫星的群时延特性 可变衰减器用于调节中频信号电平下变频器下变频器是接收链路的一个分系统它把射频信号例如 变换成中频信号例如图 给出了一次变频的下变频器典型方框图但为了便于频率变换 在某些情况下可能采用二次或多次混频图 所示的下变频器主要由射频级 混频器本地振荡器和中频级组成 混频器后加一个滤
3、波器以抑制在下变频器输出端出现的本地振荡器信号和其他杂散信号 中频均衡器用于补偿下变频器幅度和群时延特性接收链路的均衡通常由单独的均衡器来完成 对于射频输入电平的变化 自动增益控制能保持一个恒定的中频电平频率关系在上变频器或下变频器中可采用或式中 射频信号频率本地振荡器频率中频信号频率要注意在式 中调制的边带已倒换了这种情况可能不符合有的系统技术条件还应当注意混频器可能是参量性的 在这种情况下本地振荡器通常称为泵源输入和输出回波损耗上变频器的输入回波损耗是在中频上测量 而其输出回波损耗是在射频上测量下变频器的输入回波损耗在射频上测量而其输出回波损耗在中频上测量 有关射频测量 参阅本系列标准第一
4、部分第二节射频范围内的测量第 条阻抗导纳测量 有关中频测量 按本系列标准 中频范围内的测量第 条回波损耗特别说明以下几点对于输入回波损耗测量被测设备的标称输入电平可能太小在此情况下 可用一个较高电平例如把低于本地振荡器电平 的信号电平输入混频器中的非线性器件 但要确保当该电平稍有降低如 时测量结果不变要注意排除测量中带来的无用信号 特别是来自本地振荡器本地振荡器的功率应符合标称值输入和输出电平或功率按本系列标准 射频范围内的测量第 章 电平和增益 和本系列标准中频范围内的测量第 章输入和输出电平增益按本系列标准 射频范围内的测量第 章电平和增益注 输入频率和输出频率是不同的 这在测量设备配置中
5、需要考虑可使用置换技术测量 但很少用增益不稳定性参见本系列标准第二部分 第三节中频范围内的测量 第 章 增益不稳定性增益压缩定义增益压缩是在低电平信号时测得的增益与最大额定输出时测得的增益分贝值之差测量方法上面所定义的增益是在不同的输入信号电平下测得而增益压缩则由测得的值计算出来测量小的增益压缩所用的测试设备应是高精度和高稳定度的 如果在测量时使用了滤波器 则在测量结果表示中应考虑其插入损耗 在测量时可用选频电平表选出所要的信号这样增益压缩值就可由输出电平与输入电平的关系曲线得出也可按本系列标准 射频范围内的测量第 章电平和增益注 如有自动增益控制 应将其控制开关断开 在标称输入电平下 人工调
6、节中频增益 以获得标称输出电平为了避免因功率波动而引起的误差 需使用两台功率计同时读数 一台与输入端相连 另一台与输出端相连 使用差分测量设备 可使增益压缩的测量精度比采用两台功率计时更高结果表示法测量结果最好表示为功率增益与输入功率的关系曲线图 当测量结果不用图形表示时应按下例表示输入 或输出 电平为 时增益压缩是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电平输出电平允许的增益压缩自动增益控制如果使用自动增益控制其特性可按本系列标准 中频范围内的测量检查微分增益按本系列标准 中频范围内的测量第 章微分增益和微分相位特性微分相位按本系列标准 中频范围内的测量第 章微分增
7、益和微分相位特性调幅调相转换系数在下变频器中一般不做此项测量定义调幅调相 转换系数定义为对于一给定的输入频率输出信号相位对输入信号电平的一阶导数用度分贝表示测量方法调幅调相转换系数的测量 既可用静态法也可用动态法 如果被测上变频器有自动增益控制测量时应将其接通静态法测量设备配置如图 所示被测上变频器输出信号相位的变化与性能已知的上变频器 测试上变频器 的输出信号相位相比较用合适的相位计 如网络分析仪或矢量电压表检测出当输入信号电平作一个规定的变化例如 时输出信号的相位变化静态法只能用于被测上变频器和测试上变频器使用同一本地振荡器的情况测量前 应确定测量设备本身 尤其是测量衰减器和相位计由于电平
8、变化所引起的相移误差动态法测量设备配置见图 测量方法按本系列标准 射频范围内的测量第 章 调幅调相转换系数的规定包括测试下变频器在内的测量设备的残余调幅调相转换系数应该不明显结果表示法测量结果应用度分贝表示而最好是用图形表示在每一给定频率下调幅调相转换系数与输入信号电平的函数关系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试方法 或 条输入中频信号的电平和频率调幅调相转换系数容限值振幅频率特性按本系列标准 射频范围内的测量第 章振幅频率特性在上面的条款中输入电平假设是恒定的 对具有自动增益控制的变频器必须断开控制并人工调节增益以达到标称输出电平然后在标称电平下进行测量注
9、 需要一个合适用信号发生器和检波器 该信号发生器可以是扫频式的非线性变频器的测量方法在考虑中群时延 频率特性按本系列标准 射频范围内的测量第 章 群时延频率特性 和第一部分 第三节中频范围内的测量第 条群时延频率特性注 如果测量设备在中频工作 需要使用合适的测试上变频器或测试下变频器 重要的是测试变频器要具有足够的带宽和线性及已知的小的群时延变化选择性定义选择性是接收机这里指下变频器 对频率的鉴别能力它能通过频率有关的选择鉴别出有用信号和它共存的其他频率的无用信号测量方法测量设备配置如图 所示将信号发生器 调到被测下变频器的标称输入频率模拟有用的信号信号发生器 模拟无用的信号有用信号或无用信号
10、电平分别由衰减器 和衰减器 确定 如果需要每次测量时可在标记射频入 处接入电平表校准电平改变信号发生器 的频率 用定标的频谱分析仪测量由信号发生器 所引起的输出信号电平与此同时在 射频入处的无用信号电平保持恒定或在每个频率的电平为一规定值结果表示法测量结果用表格或图形表示它是在规定的有用信号和无用信号的输入电平下两者输出电平值之差单位为分贝以无用信号频率 在规定的频率范围内 为函数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有用信号和无用信号的输入电平测量的频率范围所允许的最小选择性特性用预定的框格给出电平与频率的函数关系或有关频率的电平的允许范围杂散输出信号 包括谐波按本系
11、列标准 射频范围内的测量第 章杂散信号包括谐波注 如果频谱分析仪的动态范围不够 要插入一个适当的带阻滤波器 以减小输入的载波电平注意防止本地振荡器信号进入频谱分析仪 例如可插入一个适当的滤波器干扰辐射在考虑中互调失真按本系列标准 射频范围内的测量第 章多载波互调比残余角调制噪声定义与一般考虑当被测设备输入端加上一个标称频率和电平的纯正弦信号时其输出信号会含有附加的噪声此噪声就定义为残余调频或调相噪声 解调后通常在基带频率范围内每 或 带宽对它进行测量 并可表示为等效的方均根值频偏残余调相噪声定义为 由于残余调频噪声引起的等效方均根值频偏 与基带频率 之比值残余调相噪声可用弧度方均根值 来表示单
12、位为度方均根值 的残余调相噪声以弧度方均根值所表示的值乘以 就可以得到下变频器测量方法典型的测量配置如图 所示 在测量前必须按如下方法校准设备校准用中频信号发生器 校准频率解调器的灵敏度 在规定频率上以已知调制指数被频率调制按本系列标准 频率解调器当低噪声信号发生器 输出的中频载波加到解调器输入端时在解调器输出端用已知带宽的选频电平表就可测出残余角调制噪声电平测量为了测量残余角调制噪声射频信号发生器输出一个规定频率的正弦信号电平为标称工作电平的最大值加到被测设备输入端选频电平表与输出端相连选频电平表是依次地调在各基带频率上进行噪声测量和残余角调制噪声测量所测出的噪声值包含了射频信号发生器和解调
13、器所引起的噪声 这些噪声应比欲测的噪声电平低上变频器的测量方法典型的测量配置如图 所示 要注意保证所用的中频信号发生器测试下变频器和解调器均是低噪声装置在测量前需按下面要求校准测试设备校准用能在规定频率上以已知的调制指数进行频率调制的信号发生器 校准解调器的灵敏度 按本系列标准 频率解调器当低噪声信号发生器 输出的载波加到测量装置的输入端时可用已知带宽的选频电平表测出该装置包括混频器中频放大器和解调器的残余角调制噪声测量为了测得残余噪声低噪声中频信号发生器输出一个规定频率的正弦信号电平为标称工作电平的最大值加到被测设备的输入端 选频电平表与输出端相连选频电平表是依次地调在各基带频率上进行噪声测
14、量和残余角调制噪声测量所测得的结果包含了测试设备的噪声这些噪声应比欲测的噪声电平低结果表示法残余角调制噪声测量的结要可用每 或 基带带宽内等效的方均根值频偏对基带频率的函数曲线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未调载波的电平和频率要测量噪声的基带频率和带宽所允许的最大噪声电平值残余调幅噪声定义和一般考虑当被测设备的输入端加上一个标称频率和电平的正弦信号时 输出信号可能被设备内部产生的噪声调幅 这种不希望的调制定义为残余调幅 噪声解调后 在基带频率范围内以 或带宽测出此噪声测量方法测量调幅噪声的典型配置如图 所示要注意保证检波器输出端带宽要足够宽 在测量之前 需要
15、按下述方法校准测量用的设备校准将开关 和 置于校准 位置 图 信号发生器 输出端与被测变频器的输入端相连 将信号发生器 调到规定频率和标称工作电平上然后信号发生器 在适当的频率上 例如 被调幅被测变频器的输出信号就显示在具有合适频率分辨率的频谱仪上调节调制信号电平直到频谱仪显示出每个边带电平都达到不受残余噪声影响为止例如高于残余噪声电平 然后记下较大一个边带幅度相对于载波幅度的差值将开关 置于测量位置输出信号接至检波器和选频电平表当选频电平表调谐于测试信号的调制频率时 就得到一个参考读数注 因为选频电平表所测出的功率是两个边带的 故读出的电平将比一个边带与载波相比得到的 高测量将开关 和 置于
16、测量位置从 起在规定的基带频率上 适当地调谐选频电平表测出残余调幅噪声的电平如果选频电平表的带宽不是 或 需考虑其实际带宽对低于 的频带将图 中的开关 置于 低通滤波器和方均根值电压表端进行测量结果表示法测量结果最好用残余调幅噪声电平低于载波电平的分贝数作为基带频率的函数的关系曲线图表示当测量结果不用图形表示时应按下例表示在 在 和 之间的所有基带频率上任一 或 带宽内的残余调幅噪声 比载波电平低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未调载波的频率和电平测量噪声的基带频率和带宽允许的最大噪声电平噪声系数见本系列标准 噪声温度测量本地振荡器频率在本地振荡器的监测端进行测量此监测端在上下变频器中一般都有测量方法按本系列标准射频范围内的测量 测量一般是在规定的时间间隔内和在本系列标准第一部分所给出的标准环境条件下进行的当然如果需要也可指定其他的环境条件图 上变频器 一次混频典型方框图图 下变频器 一次混频典型方框图图 静态法测量上变频器调幅调相转换系数的典型设备配置图 动态法测量上变频器调幅调相转换系数的典型设备配置图 测量下变频器选择性的设备配置图 测量下变频器剩余角调制噪声设备配置图 测量上变频器的残余角调制噪声的设备配置图 测量残余调幅噪声的设备配置附加说明本标准由邮电部第一研究所负责起草
