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

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 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 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