GB 4958.15-1992 地面無線電接力系統(tǒng)所用設(shè)備的測量方法 分系統(tǒng)和仿真無線電接力系統(tǒng)通用的測量 基帶范圍的測量.pdf

中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)地面無線電接力系統(tǒng)所用設(shè)備的測量方法第一部分 分系統(tǒng)和仿真無線電接力系統(tǒng)通用的測量第四節(jié)基帶范圍的測量發(fā)布實施國 家 技 術(shù) 監(jiān) 督 局發(fā) 布中 華 人 民 共 和 國 國 家 標(biāo) 準(zhǔn)地面無線電接力系統(tǒng)所用設(shè)備的測量方法第一部分 分系統(tǒng)和仿真無線電接力系統(tǒng)通用的測量第四節(jié)基帶范圍的測量國家技術(shù)監(jiān)督局批準(zhǔn)實施本標(biāo)準(zhǔn)為 地面無線電接力系統(tǒng)所用設(shè)備的測量方法 系列標(biāo)準(zhǔn)之一本標(biāo)準(zhǔn)等效采用國際標(biāo)準(zhǔn)地面無線電接力系統(tǒng)所用設(shè)備的測量方法第一部分 分系統(tǒng)和仿真無線電接力系統(tǒng)通用的測量第四節(jié) 基帶范圍的測量主題內(nèi)容與適用范圍本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了有關(guān)諸如放大器等的分系統(tǒng)或由分系統(tǒng)組成的仿真無線電接力系統(tǒng)的基本測量方法本標(biāo)準(zhǔn)適用于基帶范圍內(nèi)下列參量的測量輸入和輸出阻抗 回波損耗輸入和輸出電平基帶增益或損耗振幅頻率特性群時延頻率特性非線性振幅失真微分增益和相位失真與特定基帶信號有關(guān)的參量的測量方法 諸如頻分多路復(fù)用電話 電視或聲音節(jié)目的傳輸 已在本系列標(biāo)準(zhǔn)地面無線電接力系統(tǒng)所用設(shè)備的測量方法第三部分 仿真系統(tǒng)的測量 的有關(guān)分標(biāo)準(zhǔn)中給出引用標(biāo)準(zhǔn)模擬微波接力通信系統(tǒng)網(wǎng)路接口基本技術(shù)要求黑白和彩色電視傳輸?shù)臏y量線性輸入和輸出特性回波損耗 定義和一般考慮在無線電接力系統(tǒng)中 主要關(guān)心的是回波損耗的測量 而不是阻抗或反射系數(shù)的測量阻抗對它的標(biāo)稱值的回波損耗由下式給出或由下式給出式中是阻抗對的電壓反射系數(shù) 即注根據(jù)規(guī)定 對于容量為路電話系統(tǒng)而言 其基帶端口的標(biāo)稱阻抗為純阻 不平衡對小容量電話 如路以下 系統(tǒng)而言 其基帶端口的標(biāo)稱阻抗為純阻 平衡測量方法回波損耗可以直接測量 或者可以從復(fù)數(shù)阻抗或反射系數(shù)的測量中計算得到用下述的電橋法直接測量回波損耗是可取的但這不是唯一的方法 任何一種方法 只要它能提供所需的測量精確度約都是可以使用的圖所示的是逐點測量法 若被測設(shè)備和選頻電平表中有一個接地端子 那么基帶信號發(fā)生器的兩端就必須與地隔離 當(dāng)頻率在以上時 隔離可以用變壓器來實現(xiàn) 在大多數(shù)情況下 變壓器可裝在阻抗測量電橋內(nèi)或裝在基帶信號發(fā)生器內(nèi)當(dāng)頻率在以下時 通常采用測試復(fù)數(shù)阻抗 然后從所得的結(jié)果中再計算出回波損耗圖所示的是掃頻測量法在基帶頻率上進(jìn)行測量時 通常使用一套由基帶掃頻信號發(fā)生器 掃頻控制選頻電平表和阻抗測量電橋 該電橋與逐點測量法所使用的相同 組成的完整的測量裝置注為了不影響測量精確度 掃頻速度應(yīng)大大地低于測量裝置和被測設(shè)備的響應(yīng)時間測量時所使用的電纜 衰減器 轉(zhuǎn)接器等的回波損耗 以及阻抗測量電橋輸入和輸出連接器的回波損耗 也可以用下述方法測量測試程序包括三個步驟 校準(zhǔn) 校驗測量電橋的平衡和測量現(xiàn)分述如下校準(zhǔn)參見圖和圖用短路器代替被測設(shè)備接入 得到的回波損耗為記下選頻電平表的讀數(shù)圖或者在示波器的屏幕上劃一條校準(zhǔn)線 圖注 校準(zhǔn)時也可以使用一個標(biāo)準(zhǔn)失配終端負(fù)載即一個已知回波損耗 例如的阻抗 來代替短路器圖逐點法回波損耗測量方框圖標(biāo)準(zhǔn)失配終端負(fù)載短路器被測設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)阻抗基帶信號發(fā)生器測量電橋選頻電平表標(biāo)稱阻抗圖掃頻法回波損耗測量方框圖標(biāo)準(zhǔn)失配終端負(fù)載短路器被測設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)阻抗基帶掃頻信號發(fā)生器測量電橋掃頻控制選頻電平表標(biāo)稱阻抗示波器校驗測量電橋的平衡用一個標(biāo)稱阻抗為的終端負(fù)載代替被測設(shè)備接至阻抗測量電橋調(diào)整選頻電平表的輸入衰減器 使其讀數(shù)與校準(zhǔn)時相等 或者使在掃頻范圍內(nèi)表示最差回波損耗的示波器軌跡線上的點與校準(zhǔn)線重合 使用短路器時衰減器的讀數(shù)和使用標(biāo)準(zhǔn)阻抗時衰減器的讀數(shù)之差就是該測量裝置自身的回波損耗若這個回波損耗為那么該測量裝置適用于測量最大回波損耗為的場合 測量精確度為這種校驗既包括電橋平衡 電橋中的漏泄 還包括兩個標(biāo)稱阻抗之間任何失配的影響注 該測量裝置對于兩個阻抗有同一誤差是很不敏感的這是由于它測量的是兩個阻抗是否相等 與兩個阻抗是否有一個規(guī)定值 如純阻 是截然不同的測量接入被測設(shè)備 如圖或圖所示在逐點測量法 圖中 調(diào)整選頻電平表的輸入衰減器 一直到使其讀數(shù)與接短路器一樣 接短路器時衰減器值和接被測設(shè)備時衰減器值之差 就是被測設(shè)備的回波損耗在掃頻測量法 圖中 調(diào)整衰減器使掃頻范圍內(nèi)表示最差回波損耗的示波器軌跡線上的點與校準(zhǔn)線重合 那么 接短路器時衰減器值和接被測設(shè)備時衰減器值之差 就是被測設(shè)備最差點的回波損耗注 若校準(zhǔn)時使用了一只已知回波損耗的標(biāo)準(zhǔn)失配終端負(fù)載 則被測設(shè)備的回波損耗就是已知回波損耗值與接標(biāo)準(zhǔn)失配終端負(fù)載時衰減器值和接被測設(shè)備時衰減器值之差值的總和測量結(jié)果的表示掃頻測量法的測量結(jié)果應(yīng)當(dāng)優(yōu)先采用示波器顯示的 并有適當(dāng)定標(biāo)標(biāo)記的照片來提供也可以用標(biāo)繪器的曲線或者手繪的曲線來提供但是在所有場合 還應(yīng)當(dāng)提供象測量曲線一樣的提供電橋校準(zhǔn)曲線當(dāng)測量結(jié)果不用圖形方式提供時 則應(yīng)按下例給出頻率范圍在內(nèi) 回波損耗不小于電橋平衡不小于逐點測量法的測量結(jié)果 除了另外給出測量頻率間隔 例如 頻率每十進(jìn)位時測量次 外 仍應(yīng)當(dāng)按上例來表示也可以用有清楚指示測量值的圖形來表示要規(guī)定的細(xì)節(jié)在詳細(xì)設(shè)備規(guī)范中 如果需要 應(yīng)規(guī)定下列項目標(biāo)稱阻抗頻段范圍允許的回波損耗限值輸入電平定義和一般考慮為了確保信號發(fā)生器在接到被測設(shè)備輸入端時已被調(diào)整到規(guī)定的電平 因此對設(shè)備的輸入電平下定義是必要的對于電視系統(tǒng) 其輸入電平的定義為 在一個阻抗等于標(biāo)稱值的終端負(fù)載兩端的峰 峰值電壓對于頻分多路復(fù)用電話系統(tǒng) 其輸入電平的定義為 在一個阻抗等于標(biāo)稱值的終端負(fù)載兩端的有效值電壓 或者是傳送至終端負(fù)載的功率注 如果被測設(shè)備的輸入阻抗與不同 那么其輸入端的電壓可能與上述定義的輸入電壓不同測量方法輸入測試信號電平如果是建立在上述的一個標(biāo)稱阻抗為的終端負(fù)載上的話 那么信號發(fā)生器的輸出送至被測設(shè)備的輸入端時 則不用再調(diào)整電平 輸入電平是用寬帶電平表 選頻電平表或者校準(zhǔn)過的示波器測量的終端負(fù)載對標(biāo)稱阻抗而言 其回波損耗應(yīng)優(yōu)于注 使用匹配負(fù)載兩端的電動勢或電位差為參考電平 以分貝定標(biāo)的儀表時 則不需要上述測量步驟測量結(jié)果的表示通常不需要單獨表示輸入電平的測量結(jié)果 因為該電平一般是某些別的測量的一部分要規(guī)定的細(xì)節(jié)在詳細(xì)設(shè)備規(guī)范中 應(yīng)規(guī)定下列項目標(biāo)稱輸入阻抗標(biāo)準(zhǔn)輸入電平和容差使用的波形輸出電平定義設(shè)備的輸出電平定義為 傳送到一個標(biāo)稱值為的標(biāo)準(zhǔn)阻抗終端負(fù)載兩端的峰 峰值電壓 有效值電壓或相應(yīng)的功率峰 峰值電壓通常僅在電視測量中使用測量方法被測設(shè)備輸出端接到一個標(biāo)準(zhǔn)阻抗終端負(fù)載 輸出電平的測量和輸入電平的測量 見第條相同測量結(jié)果的表示對電視系統(tǒng)而言 其測量結(jié)果應(yīng)以峰 峰值電壓表示 對電話系統(tǒng)而言 應(yīng)以為基準(zhǔn)的分貝表示要規(guī)定的細(xì)節(jié)在詳細(xì)設(shè)備規(guī)范中 應(yīng)規(guī)定下列項目標(biāo)稱輸出阻抗標(biāo)稱輸出電平和容差線性轉(zhuǎn)移特性本章所述的測量僅用于基帶轉(zhuǎn)移特性 它大體上與正常范圍內(nèi)的基帶信號電平無關(guān) 與基帶信號電平有關(guān)的轉(zhuǎn)移特性在第章中給出基帶增益或損耗定義基帶增益是以分貝表示的輸出電平對輸入電平之比 若基帶增益的分貝數(shù)是負(fù)值 那么 通常改變其符號 并把這個量值稱為損耗測量方法為了計算基帶增益 通常要測量其輸入電平和輸出電平 測量是這樣的 對電話系統(tǒng) 用一個規(guī)定電平的測試信號對電視系統(tǒng) 用的測試信號測量基帶增益是在一個特定的頻率上進(jìn)行的 在此頻率上 使用預(yù)加重和不使用預(yù)加重所測的偏差應(yīng)相等 對電視系統(tǒng) 增益可以用一非正弦波形來測量 如黑白和彩色電視傳輸?shù)臏y量 中的圖或圖所示的測試信號測量結(jié)果的表示基帶增益應(yīng)以分貝表示 并標(biāo)出其測試頻率要規(guī)定的細(xì)節(jié)在詳細(xì)設(shè)備規(guī)范中 如果需要 應(yīng)規(guī)定下列項目所應(yīng)用的頻率或波形所要求的基帶增益和容差振幅頻率特性定義振幅頻率特性是以基帶頻率為自變量 輸入電平為常數(shù) 以分貝表示的輸出電平與基準(zhǔn)電平之比的曲線輸入電平應(yīng)遠(yuǎn)低于飽和電平 基準(zhǔn)電平為一特定頻率處的輸出電平測量方法振幅頻率特性的測量可以用逐點法 也可以用掃頻法 為了方便起見 低于的測量常采用逐點法 較高頻率的測量則采用掃頻法在逐點法測量中 應(yīng)優(yōu)先使用選頻電平表 也可以使用寬頻帶電平表 當(dāng)使用寬頻帶電平表時 必須驗證基帶信號發(fā)生器輸出端的諧波功率低于基波功率所用電平表的輸入端應(yīng)有一個精密的衰減器圖示出了采用逐點法測量基帶振幅頻率特性的典型方框圖 它也能用于測量增益或損耗測量前 把號衰減器放在稍大于被測設(shè)備增益的數(shù)值上 然后把開關(guān)交替地置于位置和調(diào)整號衰減器使電平表在兩個位置上的讀數(shù)相同 則被測設(shè)備的增益或衰耗可以由兩只衰減器的讀數(shù)值得到雖然這種測量框圖主要用于逐點測量 但是它也適用于掃頻測量 掃頻測量時使用基帶掃頻信號發(fā)生器和裝有陰極射線管的掃頻控制選頻電平表注 如果被測設(shè)備含有一個靠帶內(nèi)導(dǎo)頻單音工作的基帶電平調(diào)節(jié)器 基帶自動增益控制放大器 的話 那么應(yīng)把調(diào)節(jié)器關(guān)掉或短路圖振幅頻率特性測量方框圖被測設(shè)備衰減器衰減器基帶信號發(fā)生器選頻電平表測量結(jié)果的表示掃頻測量時 應(yīng)提供示波器顯示的照片如不用圖形表示時 則應(yīng)按下例給出振幅頻率特性 在范圍內(nèi)為參考頻率為逐點測量可以用曲線 列表或上述形式表示要規(guī)定的細(xì)節(jié)在詳細(xì)設(shè)備規(guī)范中 如果需要 應(yīng)規(guī)定下列項目參考頻率 例如頻段范圍允許的振幅偏差限值群時延頻率特性定義和一般考慮線性網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)移函數(shù)可以寫成式中代表振幅頻率特性代表相位頻率特性 如果輸出信號的相位滯后于輸入信號的相位時為正網(wǎng)絡(luò)的群時延的定義是對的一階導(dǎo)數(shù) 即群時延偏差即群時延頻率特性的定義為 上述的群時延和某一基準(zhǔn)頻率上的群時延之間的差值注 不需要對每一個型號的設(shè)備 例如僅用于頻分多路復(fù)用電話傳輸?shù)脑O(shè)備 都要進(jìn)行基帶群時延的測量測量方法一個以例如每秒次的速率從頻率下限緩慢地掃描至頻率上限的測試信號 用一個適當(dāng)?shù)臏y量頻率例如的信號對其進(jìn)行調(diào)幅或調(diào)相 復(fù)合信號主要由一個載頻和兩個邊帶組成該信號經(jīng)被測設(shè)備加到測試接收機(jī)由于測試接收機(jī)內(nèi)部有一個與測試信號同步掃頻的本地振蕩器 因此產(chǎn)生一個恒定的中頻信號對這個中頻信號進(jìn)行反調(diào)幅或相位解調(diào) 還原為測量信號然后對測量信號鑒相 得到一個掃描速率的信號 把這個信號顯示在示波器上 它代表自變量為基帶頻率的群時延量值這種測量可用專用測試儀來完成在振幅調(diào)制的情況下 可以利用基帶測試接收機(jī)中的反調(diào)幅器來還原輸入的信號測量結(jié)果的表示測量結(jié)果用有必要刻度標(biāo)記的 示波器顯示的照片來表示 當(dāng)不用圖形表示時 則應(yīng)按下例給出總?cè)簳r延變化 在范圍內(nèi)為要規(guī)定的細(xì)節(jié)在詳細(xì)設(shè)備規(guī)范中 如果需要 應(yīng)規(guī)定下列項目基帶頻率范圍允許的群時延偏差非線性轉(zhuǎn)移特性非線性轉(zhuǎn)移特性取決于基帶信號的電平 該特性使正弦波測試信號產(chǎn)生諧波 當(dāng)測試信號在二個以上時 會產(chǎn)生互調(diào)分量微分增益 非線性定義和一般考慮微分增益 非線性 是以大振幅低頻信號 掃描信號 瞬時值為自變量的小振幅高頻正弦信號 測試信號 在同一通道中傳送來測定的增量偏差對于電視系統(tǒng) 參見第條微分增益 非線性 的定義為上述瞬時值的函數(shù) 由下式給出式中微分增益輸入掃描信號的瞬時值以為自變量的輸出測試信號的振幅掃描信號為零時的輸出測試信號的振幅對于一個無失真的理想的被測設(shè)備而言 微分增益 非線性 為零但對于一個實際的設(shè)備 上述函數(shù)將表現(xiàn)為變化的實際設(shè)備具有微分增益 非線性 失真的特性是式極限值間的差值 通常用百分?jǐn)?shù)表示如下微分增益和非線性之間關(guān)系的說明和測試信號頻率的選擇在第條中給出測量方法測量微分增益 非線性 的典型方框圖如圖所示其中還包括測量微分相位所必需的部分測量微分增益 非線性 時 開關(guān)應(yīng)置于選用振幅調(diào)制檢出器一邊加到被測設(shè)備輸入端的基帶信號是由一個正弦測試信號疊加在一個掃描信號上組成的復(fù)合信號在被測設(shè)備基帶輸出端 測試信號分量被提取后加到包絡(luò)檢波器上 正比于測試信號的振幅包絡(luò)檢波器輸出 用作示波器的垂直偏轉(zhuǎn) 示波器的水平偏轉(zhuǎn)直接來自于掃描信號 或者 如果被測設(shè)備包含有中頻 射頻部分的話 也可以來自于中頻信號的解調(diào)部分掃描信號是一個低頻信號 選擇其振幅能覆蓋整個被測設(shè)備的動態(tài)范圍 為了尋求在任何瞬間所測特性有一個低的平均誤差 測試信號的振幅應(yīng)遠(yuǎn)小于掃描信號的振幅測試信號頻率的選擇取決于被測設(shè)備要考查的那一部分 它通常大大地高于掃描信號的頻率 當(dāng)僅僅考查調(diào)制器 解調(diào)器基帶部分的非線性時 則選擇一個頻率相對低的測試信號 例如在之間那么所測得的稱為非線性 當(dāng)既要考查基帶部分又要考查載波部分時 則應(yīng)選擇一個頻率相對高的測試信號 例如在范圍內(nèi)那么所測得的稱為微分增益圖微分增益 非線性 和微分相位失真測量方框圖測試信號發(fā)生器掃描信號發(fā)生器被測設(shè)備帶通濾波器示波器振幅調(diào)制檢出器相位調(diào)制檢出器測量結(jié)果的表示微分增益 非線性 失真應(yīng)優(yōu)先采用示波器顯示的照片來表示 兩個軸應(yīng)適當(dāng)?shù)囟?biāo) 水平軸應(yīng)以掃描電壓來定標(biāo) 如果被測設(shè)備含有調(diào)制器或解調(diào)器 則應(yīng)以頻偏來定標(biāo)另外 特性極限值間以百分?jǐn)?shù)表示的失真 也可連同以兆赫表示的掃描范圍一并給出要規(guī)定的細(xì)節(jié)在詳細(xì)設(shè)備規(guī)范中 如果需要 應(yīng)規(guī)定下列項目測試信號頻率掃描信號頻率以峰 峰電壓表示的掃描振幅或以峰 峰值頻率表示的掃描寬度允許的最大微分增益 非線性 失真 以百分?jǐn)?shù)表示微分相位 群時延定義和一般考慮微分相位是以大幅度低頻信號 掃描信號 瞬時值為自變量的小振幅高頻正弦信號 測試信號 在同一通道中傳送來測定的相位偏差對于電視系統(tǒng)參見第條微分相位能定義為上述瞬時值的函數(shù) 由下式給出式中微分相位輸入掃描信號的瞬時值以為自變量的輸出測試信號的相位掃描信號為零時的輸出測試信號的相位對于一個無失真的理想的被測設(shè)備而言 微分相位為零但對于一個實際的設(shè)備 上述函數(shù)將表現(xiàn)為變化的實際設(shè)備具有微分相位失真的特征是上述函數(shù)極限值間的差值 通常以為單位 表示如下注 當(dāng)使用一個頻率相對低 如幾百千赫 的測試信號來測量微分相位時 測量也表示被測設(shè)備中頻 射頻部分的群時延變化量 在這種情況下 所使用的測量設(shè)備通常是以納秒