GBT11299.13-1989卫星通信地球站无线电设备测量方法第三部分：分系统组合测量第三节：频分多路复用传输的测量.pdf

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 第三部分分系统组合测量 第三节频分多路复用传输的测量 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 第三部分分系统组合测量 第三节频分多路复用传输的测量 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 本标准规定了频分多路复用电话基带到基带的测量方法它是本系列标准 基带测量 的补充 该节内容对电话和电视都适用 如群时延和振幅 频率特性下述所有的测量 可以 在通过测试转发器建立的 包括收发链路在内的传输环路上进行 也可以在中频自环上进行 噪声负载特性 定义和一般考虑 一个系统的噪声负载特性是指当基带输入端按常规负载电平 参见条 加上均匀频谱的随机 噪声 白噪声 时 在选定的模拟一个空载话路的窄带测量信道中测得的噪声功率测试时 用高通和低 通滤波器把加到被测系统基带输入端的白噪声限制在电话信道所占的频带内各个噪声测量信道由窄 带带阻滤波器提供 使得特性可在基带频率范围包括低 中 高端话路的几个频率位置上进行测量 在噪声测量的信道内 呈现在系统输出端的总噪声由基本噪声和互调噪声 有时分别称为空载噪声 和失真噪声 组成为了分别测得总噪声和基本噪声 常用的方法是在每个噪声测量信道中基带先用噪 声加载 然后去掉噪声负载 由这些测量结果求得互调噪声 系统的噪声特性用噪声功率比或信噪比表示用系统零相对电平点为基准噪声功率或噪 声功率电平表达噪声功率单位为噪声功率电平单位为高于的分贝数或低于的分贝 数 并具体地说明是否为加权值 噪声功率比定义为 在测量信道中 当基带满载白噪声时测得的噪声功率与除被测信道以外的基带 全部加载 即总噪声 或全部不加载 即基本噪声 时测得的噪声功率的比值噪声功率比总是用正分贝 数表示 信噪比定义为 在规定带宽内的噪声测量信道中 标准测试音功率与噪声功率之比 两者 均以电路的同一点为基准信噪比可以在加权或不加权的条件下进行测量 并表示为正分贝数 常见的噪声负载测量单位的变换可参考附录参考件 常规负载 由国际电报电话咨询委员会定义 见参考资料和国际无线电咨询委员会推荐的 见参考资料 对某些典型话路数的常规负载电平见表其他信道容量的常规负载平均功率电平可由下式计算 式中系统信道容量 注这些电平模拟当繁忙小时在系统上传输的话音加上信令等的平均功率若基带主要作视频 电报或数据传 输 上述两式不能用 当时式和式给出的电平与实际信号电平很相似 但对于较小的信道容量 由于实际信号与测 试信号性质的差异 用白噪声测试的真实性就较低 一个常规负载系统是用均匀频谱的随机噪声信号以常规负载电平加载 信号的带宽限制到与频分 多路复用信号的总带宽相一致的系统 在多数情况下 选择测试信号电平等于常规负载电平 表常规负载电平 话路数常规负载电平 噪声成分 在仿真的卫星系统的基带内 测得的总噪声包括以下三个成分 与路径损耗和负载无关的残余噪声 通常此噪声称为与路径损耗无关的基本噪声 随路径损耗而变化的热噪声 通常此噪声称为与路径损耗有关的基本噪声 与基带噪声负载电平有关的互调噪声 基本噪声如条所述 在不加噪声负载时测量 总噪声如或条所 述 是在有噪声负载情况下测量 测量设备 一般考虑 噪声负载特性测量设备已商品化 通常称为 白噪声测试仪 或 噪声负载测试仪白噪声测试仪包 括噪声发生器和噪声接收机 典型的电路结构如图所示 为保证测试设备的通用性 并有良好的测量精度 白噪声测试仪的有关性能应符合国际无线电咨询 委员会或国际电报电话咨询委员会的规定 见参考资料或 商品化的白噪声测试仪通常对仿真的卫星系统测量有足够的精度 不必考虑测试设备的误差然 而 在要求的测量精度与测试设备的固有精度可比拟时 在测量结果表达中 应考虑测量误差 测量精度与许多因素有关 发生器和接收机的衰减器及指示器的精度 插入带阻滤波器的数目和噪声测量信道的等效带宽 进行测量的负载曲线的部位 即是基本噪声还是互调噪声占优势 被测系统中占优势的失真的数量级 在本标准参考资料和中讨论了这些因素 噪声发生器 输出特性 当在约的带宽进行测量时 在相应的被测系统基带带宽内 噪声源的电压方均根值变化应该 不超过应该使用幅度为高斯分布的测试信号 其峰值与方均根值之比至少为发生器 输出噪声功率谱密度的最大值不低于以保证负载电平至少比所用的常规负载电平高 输出电平可用输出衰减器连续调整或以较小的步级 例如调至要求值 衰减器的衰减范 围一般超过 带限滤波器和带阻滤波器 要求用高通和低通滤波器限定适合仿真的被测系统的基带频率范围 为了确定噪声测量信道 要求 有一系列带阻滤波器通用的白噪声测试仪有大量的滤波器 可对所有常见容量的电话信道进行测试 推荐的滤波器频率见表详细的滤波器特性见参考资料 带阻滤波器的插入损耗 噪声发生器的带宽噪声功率输出一般要求能有指示 通常在滤波器链的末端装个功率指示器 见图 晶体带阻滤波器的通带衰减通常为频率的函数 故常常引入均衡器 以补偿这种变化当采用均衡 器时 总的通带插入损耗有几分贝的量级 在插入带阻滤波器之后 应补偿插入损耗 使输出电平恢复到初始值新型的噪声发生器具有自动 电平控制 自动进行校正 在某些发生器中 带宽功率指示器在带阻滤波器之前 应按仪器说明书中给出 的插入损耗参照表对输出电平进行校正 注虽然恢复输出功率到初始值会改变信号的功率谱密度 但由于带阻滤波器占去的频带通常很窄 这种影响可以 忽略 噪声接收机 在一般应用中有两种不同类型的接收机 第一类适用于测量噪声功率比 它包括一个单独的衰减范 围足够大 例如的衰减器 衰减器直接连到接收机输入端 参见条第二类适用于以 系统零相对电平点为基准的噪声功率的测量 以或为单位 一般由两个衰减器结合使 用 第一个校准传输电平第二个步级的衰减器与表头结合起来进行读数 参见条 无论哪一种接收机 当白噪声负载电平一直加到比常规负载电平高以上以及相对电平一直 到时 放大器 混频器和衰减器的设计应能避免饱和或过大的非线性对路的系统 相当 于接收机输入电平高达左右 为了测量负载电平低于常规负载电平以下的大容量系统的噪声功率 接收机的本机噪声应 该低于 接收机的等效带宽应当不小于为了使它窄于带阻滤波器的带宽 还不应超过 要求带通滤波器与噪声发生器带阻滤波器的中心频率一致 这些滤波器的选择性应足够好 以防止 接收机的放大器 或混频器 过载或杂散响应 白噪声测试仪的固有互调 当噪声发生器直接连至噪声接收机 且发生器输出噪声功率电平等于常规负载电平时 见表呈 现在任何测量信道内的总噪声应该使噪声功率比至少为对相应的噪声功率电平值是 表推荐滤波器频率 见参考资料 容量 话路数 电话信道所占频率 范围 带限滤波器的有效截止频率 高通低通 推荐测量信道的频率 测量方法 输入噪声电平 将噪声发生器连到被测系统的基带输入端选用合适的高通和低通滤波器把噪声带宽限制到系统 基带的带宽 常规负载电平由或式计算 或者从表中选取 加到基带输入端的噪声功率可由 常规负载电平加上在点的相对功率电平得出对于某一系统容量 例如路 基带输入相对电平 为时 噪声发生器输出电平是 噪声接收机指示噪声功率比的方法 将噪声发生器和噪声接收机分别连到被测系统的基带输入端和输出端 并且选定噪声测量信道 发 生器的带阻滤波器不接入电路 把系统输入噪声电平调整到常规电平或者其他规定的电平 接收机的衰 减器调到接收机的电表上呈现给定的参考读数 然后将适当的带阻滤波器接入电路 如果需要 参见 条 恢复发生器的电平 那末可减小接收机的衰减 直至重新得到参考读数为止 噪声功率比是 接收机衰减器的两个调定读数之差 噪声功率比与其他噪声负载单位的变换在附录中叙述 噪声接收机指示噪声功率或信噪比的方法 将噪声发生器和噪声接收机分别连到被测系统的基带输入端和输出端 选定噪声测量信道 并插入 合适的带阻滤波器 系统输入噪声电平调整到常规电平或其他规定的电平 如果需要 参见条 应该对滤波器的插入损耗规定容差 接收机传输电平衰减器调整到适应于系统基带输出端的相对电平的值 然后改变量程衰减器以增 加灵敏度 直至在接收机电表上得到读数 如果可能 这个读数应指在电表的合适指示区 量程衰减器以 及电表的读数之和直接给出以系统零相对电平点为基准的噪声功率 基本噪声 测量基本噪声应在无噪声负载时读数 这在新型的噪声发生器上用噪声通 断开关来测是很方便 的 这开关可抑制噪声输出 而保持发生器输出阻抗不变用噪声功率或电平校准的接收机给出基本噪 声的直接读数 用噪声功率比校准的接收机 需要作相对于参考电平的测量 见条所述得出的噪声功率比 可用基本噪声功率比表示 或用附录的方法换算为噪声功率电平 总噪声是噪声负载电平和接收的射频载波电平的函数 按照条 关于噪声功率比 或条 关于噪声功率或信噪比总噪声可以在噪声负载电 平与常规负载电平之相对值在一定的范围 例如内进行测量 并且可绘制出如图或 图 所表示的曲线 根据选择的噪声测量单位 当白噪声负载增加到额定值或常规值以上时 噪声近似于互调噪声 这个噪声与负载密切相关 当 白噪声负载降到低于常规值时 噪声近似于基本噪声并与负载无关 测量一般在接收的射频载波电平调到额定值的条件下进行 但是 如果噪声负载特性与这个电平关 系很大时噪声负载测量常常在较低的若干射频载波电平上反复进行 对于每一个接收的射频载波电平 在整个噪声负载电平的范围内可作出类似于图或图所示的 总噪声曲线 噪声功率比随输入电平变化而引起的变化 这个测量表明了沿传输路径电平失调的影响或在不同的频偏时性能的变化 用图中的测量设备和图中的附加测量装置测量其步骤如下 将点的噪声负载功率电平调到规定值 并保持不变 衰减器和在足够大的范围内变化 由和产生的衰减变化总是绝对值相 等符号相反 噪声功率比或者信道噪声电平作为点电平的函数进行测量其结果绘成如图的图形 结果表示法 当要求对少数几个接收的射频载波和 或负载电平进行测量时 其结果应该用表格形式表示接收的 射频载波电平 噪声测量信道的频率等以及基本噪声测量值 总噪声测量值当要求对一定范围的接收 的射频载波和 或负载电平进行测量时 其值应该用类似图或图所示的图形来表示 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 基带信道容量 高通和低通滤波器的截止频率 预加重 去加重特性 基带输入端的相对电平 常规负载电平 相对于常规负载的噪声负载电平范围 每个话路的方均根值频偏 测试音频偏 基带输出端的相对电平 噪声测量信道的中心频率 接收的射频载波电平的范围 基本噪声电平的容限 总噪声电平的容限 连续导频和带外噪声 一般考虑 在卫星通信系统中 通常对连续导频和在通信频带以外的合适频槽中对基带噪声性能在不中断业 务的情况下作定期检查 这样能不中断业务而连续估量系统的性能 带外噪声测量也可用于验收试验中以得到一参考值 可以用这个值来比较有业务时的测试值 测量方法 在原理上 其测量方法类似带内测量的方法 但只能用条所述的方法 为了选择带外噪声测 量频率和导频 用选频电平表来替代白噪声接收机 选频电平表的带宽必须小于插入传输通道的带阻滤 波器的带宽测量带外噪声设备配置的一个例子绘于图 推荐的频率列在表详细的滤波器规范在参考资料给出通常带阻滤波器包含在频率调制器 的基带部分中 如果白噪声测试仪没有装带外噪声测量用的发送带阻滤波器 那么 白噪声发生器输出和被测系统 的输入端之间 需要插入合适的带阻滤波器 表 系统容量 话路数 电话信道所占频带范围噪声测量频槽的中心频率 续表 系统容量 话路数 电话信道所占频带范围噪声测量频槽的中心频率 测量按下述步骤进行 断开白噪声负载 选频电平表调谐到连续导频的频率 并记下导频电平 如果需要 调整被测系 统使其基带输出端的连续导频达到额定电平 加上白噪声负载 选频电平表调谐到带外噪声频槽的频率 并记下带外噪声频槽的功率电平 结果表示法 带外噪声可用以零相对电平点作基准的绝对值来表示 例如或者用连续导频信号与 带外噪声之比来表示 例如无论哪一种情况 都必须规定带外噪声频槽的等效噪声带宽 例如 或如果选频电平表带宽与规定的带宽不同 那么测出的噪声功率应作适当的修正 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 基带信道的容量 预加重特性 基带输入端的相对电平 常规负载电平 基带输出端相对电平 带外噪声频槽的频率 连续导频的频率和电平 在额定负载电平时 带外噪声频槽噪声电平的容限 周期性噪声 一般考虑 周期性噪声主要是由于电源纹波及基带杂散信号引起的 这些杂散信号包括谐波和可能出现的能 量扩散波形 测量方法 应该在基带空载及基带输出匹配的条件下 用频谱分析仪或选频电平表在整个基带内进行测量 结果表示法 其结果应该以表示 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 周期性噪声电平的容限 基带频率范围 可懂串话 定义和一般考虑 串话定义为从一个 干扰 电路到另一个 被干扰 电路的无用的能量转移 如果转移的能量包括可以理解的信息 这种现象叫做 可懂串话 可懂串话用被干扰信道中有用信号与由干扰信道的信号在该被干扰信道中引起的无用信号功率之 比来表示 两条卫星通信电路之间的可懂串话可以在发射或接收路径的任何一段出现 例如 在多载波传输路 径中 呈现调幅 调相转换的网络与呈现非线性振幅 频率特性的网络串接时 可能引入可懂串话 测量方法 测量可懂串话比时 分别由各自的白噪声发生器产生带宽限定的随机噪声对干扰信道和被干扰信 道加载 以此来模仿工作条件 测量设备配置如图所示 相同的带阻滤波器插入每个噪声发生器的输 出端 以在干扰信道和被干扰信道内产生同一中心频率 窄带的无噪声频带 以频率为无噪声频率中心频率的正弦单音信号加到干扰基带信道 利用选频电平表或频谱分析仪 测量在被干扰基带信道中所出现的无噪声频带中心频率的信号电平来衡量串话比的大小 为了评价所有分系统引入的全部贡献 建议利用连接到高功率放大器输出的射频衰减器 经过标准 转发器或测试转发器 连到低噪声放大器输入端 建立射频环路 如图所示 干扰信道和被干扰信道都 应该包括基带端口之间所有分系统 在开始测量之前 必须证实各分系统都正确地调整到规定的运行值 特别重要的是保证正确地调整 调制器和解调器的灵敏度 高功率放大器的输出功率以及低噪声放大器输入功率电平 参考图测量步骤如下 选用适当的带限滤波器和插入两个相同的带阻滤波器 将被干扰信道 和干扰信道 的白 噪声发生器调整到要求的负载电平 将干扰信道相加器接标准终端负载 开关正弦被测试信号发生器连至被干扰信道相加 器开关并将正弦信号调到无噪声频带中心频率电平调至其规定值 例如 在选频电平表或频谱分析仪连接到被干扰信道基带输出端的条件下 测量频率为的正弦测