GB 4958.6-1988 地面无线电接力系统所用设备的测量方法 第二部分：分系统的测量 第五节 频率解调机.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 第二部分 分系统的测量 第五节频率解调机 发布实施 中 华 人 民 共 和 国 邮 电 部 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 第二部分 分系统的测量 第五节频率解调机 中华人民共和国邮电部批准实施 本标准是国家标准 地面无线电接力系统所用设备的测量方法 系列标准之一 本标准等同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二部分 分系统的测量第五节频率解调机 范围 这一节给出了频率解调机电特性的测量方法 因为视距无线电接力系统通常不要求门限特性 因此 这里没有包括 而且 如有可能 只考虑基本解调机的测量 而不包括解调机的基带部分去加重网络 和与伴音副载频信号 导频信号和辅助信号有关的网络 在第四节已经给出了频率调制机的测量方法 调制机和解调机系统基带端对端的测量 在本系列标 准第三部分各节中给出 定义 就本标准而言 频率解调机是一个分系统 它以模拟的方法解调一个用基带信号调制过的中频信 号 这个基带信号可能是多路电话信号或包括伴音副载频信号 导频信号和辅助信号在内的电视信号 这种基带信号通常是模拟的 但也不排除数字信号然而 本节所叙述的测量方法旨在评价传送模 拟信号时解调机性能 解调机分系统通常由以下三个主要部分组成 中频部分 中频到基带部分 鉴频器 基带部分 概述 地面无线电接力系统使用的典型解调机的配置图示于图 所测特性可以分成以下三大类 非传输特性 中频到基带特性 和测量调制器联测时 某些基带到基带的传输特性 第一类测量应用于中频输入端的测量 第条 和基带输出端的测量 第条 第二类测量是本标准的主要部分 因为被测设备的特征是将中频转换成基带 为评价中频输入电平 的影响 应当在额定 最小和最大几种特定中频输入电平情况下 进行某些规定的测试 注在本标准中 不包括调幅所产生的影响的测量因为输入电平全部在限幅器的工作范围之内 并假定限幅器的调幅 调相转换可以忽略 第三类测量包括整个调制机和解调机系统 即仅包括测量调制器取代实际调制器或系统调制机的 情况 了解解调器本身对总的特性容差的单独影响是很必要的因为一种设计或一个制造商的解调器可 能和另一种调制器配合工作 调制器和解调器之间的补偿作用是不希望的 每个解调器和测量调制器相 联时都应当达到规定的技术条件 这种方法要求测量调制器的性能优于被测解调器的规定性能 中频输入回波损耗 见本系列标准第一部分第三节中频范围内的测量还可以要求在中频谐波上 测量 基带输出阻抗和回波损耗 参见本系列标准第一部分第四节 基带测量 解调机频偏灵敏度 定义和一般考虑 对于一般给定频率的正弦信号 解调机的频偏灵敏度用基带输出电压与频偏的比值来 表示 和两参数都用峰值或都用有效值表示 由于去加重网络的影响 解调机的频偏灵敏度通常是基带频率的函数有时 能在去加重网络前得 到基带输出电压时 看图被测解调器的频偏灵敏度与所用基带频率无关 测量方法 利用一已知精确频偏的测试信号 测量频偏灵敏度的方法有两种 即下面要讨论的贝塞尔零值法和 双信号法 第一种方法 利用精确给定的调制指数在相对低的频率上 例如低于左右 进行 测量 第二种方法 使用低的调制指数 例如不超过左右在相对高的调制频率上 例如大于 进行测量因此 第二种方法对于导频和伴音副载频处的测量是特别有用的 贝塞尔零值法 为了测量解调机频偏灵敏度和校准测量调制器的频偏 一种合理的配置示于图这种测量方法称 为贝塞尔零值法 测量调制器的频偏灵敏度的校准基于以下事实 在正弦调制情况下 当调制指数为 下式给出的数值时 载波频率谱线首次消失 式中是峰值频率 是调制频率 在频谱分析仪上观测中频载波的 零点 或首次消失点 但由于基带信号发生器的残余谐波失真 不 可能得到真正的零值然而 载波电平降低或更多即可认为达到零值 因为得到载波为零的调制指数有许多个数值 因此确保首次零点的最好方法是调制电压由零平稳 地增加到载波首次消失的点 测量程序如下 调整基带发生器至测量频偏灵敏度所要求的频率 首先把信号发生器的输出电平置于零 然后平稳地增加信号发生器的输出电平 直到频谱分析 仪上中频载波首次消失 测量解调机基带输出端的电压有效值 调制频率为时 解调机频偏灵敏度由下式计算 注由于调制指数对应着一个中频带宽 该中频带宽随调制频率线性增加因此 应用这种方法局限于调制频 率不超过最高基带频率的三分之一 双信号法 为了用双信号法测量解调机频偏灵敏度 一种合理的配置示于图这种校准解调机频偏灵敏度的 方法适用于使用低调制指数 最大约和高调制频率因此 这种方法特别适用于导频 和伴音副载频 用两个输出电平相等而频率不同的中频晶体振荡器 在规定频率处产生一准确的频偏 第一个晶体 振荡器工作在标称载频 即第二个频率与标称载频相差一已知值 如图所示 晶体振荡器的输出信号按下面规定适当的衰减后 和晶体振荡器的信号 相加然后用衰减器把混合信号的电平调到适合被测解调机的输入电平由于解调机的限幅作 用 能够产生一个几乎纯净的角调制信号 为了减小不希望的幅度调制 在被测解调机前 必须插入一个 外接的限幅器这个限幅器的调幅 调相转换应很小 以便使测量误差降至允许值 有效频偏用下式给出 式中是衰耗器的电压衰减值 从此式可以计算出所需的电压衰减值例如 为了在的频率处产生一个有效值为 的频偏 则所需衰减为式中由下式给出 它对应于 实际上 使用足够高的调制频率 满足即 当用上述方法得到已知的频偏 就可以用下式计算解调机的频偏灵敏度 式中是解调机输出端上频率为时的电压有效值 结果表示 结果应按下例方式给出 频偏灵敏度为或者 频偏有效值为时的基带输出电平为 要规定的细节 如果需要 详细的设备规范中应包括下列内容 测量方法条或条 在使用贝塞尔零值法时中频输入信号的调制频率或使用双信号法时两个输入载波频率之差 中频输入信号的频偏 要求的频偏灵敏度或规定频偏时的输出电平 基带连接点 即去加重前或后 见图 所采用的去加重特性 是否合适 中频输入电平 最大 标称和最小值 解调方向 定义和一般考虑 如果中频频率的升高导致输出电压向正的方向变化 则频率解调机的解调方向是正的 在电视传输 中 解调方向是很重要的 测量方法 检查解调机方向的简单方法是用非对称的波形信号 去调制一个已知调制方向的测量调制器 将该 调制器输出的中频信号加到被测解调机 如果解调机输出信号的极性和调制器输入信号的极性相同 则 解调方向和已知的调制方向相同 另一种方法是 用一个低频调制信号去产生一个很大的中频频偏 然后把这个已调载波和一个已知 中频频率的等幅小信号一起 加到被测解调机的输入端在解调机的输出端 能够在示波器屏幕上看到 干扰载波和已调载波之间的拍频如果当干扰载频频率升高时 拍频点向高电平变化 则解调方向是正 的 测量配置图和示波器显示图示于图 微分增益 非线性和微分相位 群时延 定义和一般考虑 被测解调机被一中频载波激励 此载波已被一个叠加在低频扫频信号上的等幅和恒定相差的正弦 测试信号所调制 在解调机的基带输出端 解调后的测试信号幅度和相位与扫频载频的瞬时值有关 被测解调机的微分增益和微分相位定义为这个瞬时值的函数 由下式给出 式中输入载频的瞬时值 表示解调机微分增益的函数 输出的测试信号幅度 是的函数 载频在中心频率处输出测试信号的幅度 表示解调机微分相位的函数 输出测试信号的相位 是的函数 载频在中心频率处输出测试信号的相位 对于不失真的理想解调机 微分增益和微分相位都为零 对于实际的解调机 上述函数将是变化的 实际解调机或者用这些函数本身或者用微分增益和相位失真来表征后者定义为上述函数的极值间的 差 通常分别用百分比和度数表示如下 失真 百分比 失真 度 测试信号频率的选择取决于解调机所要评价的那一部分和所要测量的那些参数 即微分增益或非 线性 微分相位或群时延非线性和群时延的定义及决定测试信号频率选择的一些因素 在本系列标准 第一部分第四节 基带测量 中给出 和非线性是用相同方法测量的 但使用不同的测试频率非线性是解调机的一个重要的性能参 数 因为它表示输出电压 输入频率特性与理想线性响应的偏差非线性测量使用相对低的测试信号频 率 其典型范围为至 测量方法 为了测量解调机的微分增益 非线性和微分相位 群时延 需要一个理想的调制器根据定义 当理 想调制器用复合的测试信号和扫描信号激励时 将产生一个频偏相位恒定的测试信号调制 它与扫描载 频的瞬时值无关 为了这个用途 如下的配置就非常接近一个理想的调制器使用两个频率比中频高得多的调制器 它们在频率上相差一个中频 其中一个调制器由扫描信号调频 另一个由测试信号调频通过把两个信 号外差到中频 将产生一个扫描的中频测试信号 该信号频偏的幅度和相位恒定 测量解调机和的简化配置图如图所示上述理想调制器就配置在图中标有 发送部分 的虚线内在标有 接收部分 的虚线内用调谐到测试频率的带通滤波器来提取测试信号分量用包 络检波器和相位检波器来检测输出测试信号的幅度调制和相位调制 并把这个和信号供给显 示器的垂直偏转 某些情况下 在解调机的输出配置一个低通滤波器 可以得到供给示波器的扫描电压 在另外一些情况下 这个电压可由扫描信号发生器提供还需要一个合适的移相器 注商业用的测试设备 通常称为 线路分析仪可用来实现图中虚线框内的测试配置虽然在图中没有指 明 但这种测试设备通常带有校准显示器垂直轴和水平轴的附加设备 用高频率测试信号时 探测的频率范围将不接近于扫描宽度而是近似于扫描宽度加上两倍的测试信号频率 必须保证解调机后面的基带放大器在大幅度扫描信号时不过载 为满足这一要求 常常把扫描宽度限制在可 以应用的宽度 另外 解调机的基带部分可与测量部分分开 这样就允许扫描宽度足够宽 以测定整个解调机 的特性当基带放大器的低端截止频率较高 而不能够传送扫描信号时 也需要将基带放大部分与解调机分 开 结果表示 微分增益和微分相位最好采用两轴具有合适校准的函数显示照片给出 通常给出一张能同时显示 两个函数的照片另外 可以用文字来说明测出的微分增益失真 微分相位失真和扫描范围 要规定的细节 如果需要 详细的设备规范中应包括下列项目 中频扫描范围 例如 在上述范围内允许的最大微分增益失真 例如 在上述范围内允许的最大微分相位失真 例如 所用测试频率 基带连接点 例如在基带放大器之前或之后 中频输入电平 最大 标称和最小值 基带振幅 频率特性 定义 解调机基带振幅 频率特性是表示基带输出电平与参考电平之比 用分贝表示 的曲线 它是中频输 入频偏恒定时基带调制频率的函数参考电平是在规定基带频率处的输出电平 一般考虑 为了测量解调机基带振幅 频率特性 需要一个测量调制器 根据定义 测量这一特性的测量调制器 要提供一个频偏恒定的中频输出信号 该中频输出信号频偏是基带输入电平恒定时输入基带频率的函 数为了避免在最高调制频率处有效幅度的高阶边带 应当使用小频偏 如果被测解调机不能与去加重网络分开 必须使用具有校准过的和相应预加重网络的测量调制器 但在某些情况下 去加重网络可以与解调机分开 这样基本解调机的振幅 频率特性就能够测量 在这种 情况下 去加重网络的基带振幅 频率特性应单独测量 解调机基带振幅 频率特性最好在几种规定的中频输入电平条件下进行测量 注目前 因为测量解调器 调制器与被测调制机 解调机具有相同量级的贡献 所以不可能单独把被测调制机 解 调机的基带频率特性贡献区分出来因此往往习惯于测试解调机 调制机系统和规定总的调制机 解调机特性 测量方法 本系列标准第一部分第四节中的图给出了测量配置图注意基带终端和终端之间的 被测设备 是由在中频处互连的测量调制器和被测解调机组成的 结果表示 对于扫频测量 应给出示波器显示的照片或记录当测量结果不用图形给出时 应当如下列方 式给出 解调机 或背对背连接的调制机和解调机 的基带振幅 频率特性从至相对于 点的值 在到的范围内 逐点测量可以列表给出或用如上表示方法 要规定的细节 如果需要 详细的设备规范中应包括下列项目 基带参考频率 基带频率范围 基带振幅 频率特性容差 在参考频率点的中频频偏 预加重 去加重特性 需要时 中频输入电平 最大 标称和最小值 频分复用电话测量 目前 因为测量调制器与被测解调机具有相同量级的贡献 所以不可能单独把被测解调机的互调噪 声贡献区分出来因此 对于这项测试通常是利用系统调制器 并且只规定总的调制机 解调机的噪声 值 除本系列标准第三部分第四节 频分多路传输测量 所列出的应规定的细节外 还应当规定中频输入 电平范围 为了测量解调机的基底噪声即没有噪声负载可以应用极低噪声的等幅波发生器 如晶体振荡器或合成器 来代替未加载的系统调制器 电视测量 目前 因为测量调制器与被测解调机具有相同量级的贡献 所以不可能单独把被测解调机的波形失 真贡献区分出来因此 对于这项测试通常是利用系统调制器 并且只规定总的调制机 解调机的失真 值使用的测量方法 见本系列标准第三部分第三节 黑白和彩色电视传输测量 注大多数线性和非线性波形失真不受基本调制器 解调器的影响 但受基带部分影响 包括带限滤波器 预加重网 络和去加重网络等