YD-T-828.12-1996.pdf
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1、YD/ T 8 2 8 - 1 2 - 1 9 9 6 前言 本系列标准等同采用国际电工委员会 I E C 8 3 5系列标准 数字微波传输系统中所用设备的测量方 法 。 各标准的I E C前言统一采用1 9 9 4年出版的I E C 8 3 5的前言。 同时, 为了符合我国行业标准的要求, 在编写本系列标准时删去了原文本中有关国际标准草案( D I S ) 文件和投票结果报告的内容。 本系列标准的制定, 将使数字微波传输系统中所用设备的测量方法规范化, 有利于对这类传输系统 所用设备进行质量监督, 也有利于这类设备的研制、 生产、 维护和通信网的正常运行。 划 / T 8 2 8 在 数字微
2、波传输系统中所用设备的测量方法 总标题下, 包括以下三个部分, 每个部分 又包括若干节。 第 1 部分: 地面无线接力系统和卫星通信地球站通用的测量; 第2部分: 地面无线接力系统的测量; 第3 部分 : 卫星通信地球站的测量。 各标准的附录A都是提示的附录。 鉴于本系列标准篇幅较大, 涉及数字微波传输系统中所用的各种类型设备的测量方法, 因此每一节 都作为本系列标准中独立的标准出版。 本标准由邮电部电信科学研究规划院提出并归口。 本标准起草单位: 邮电部第四研究所。 本标准主要起草人: 李指行、 邵红威、 彭玉琴。 YD/ T 8 2 8 - 1 2 - 1 9 9 6 I E C前言 1
3、) I E C( 国际电工委员会) 是一个世界范围的标准化组织, 它由所有的国家电工委员会( I E C国家委 员会) 组成。I E C的目标是促进在电气和电子领域有关标准化方面所有问题的国际合作。 为此, I E C开展了许多活动, 此外, 还出版国际标准。这些标准的准备工作由各技术委员会负责。任何 对所处理的课题感兴趣的国家委员会都可以参加此准备工作。与I E C有联系的国际组织、 政府 组织和非政府组织也可以参加此准备工作。 根据I E C和I S O( 国际标准化组织) 间的协议所规定 的条款, I E C将与 I S ( )紧密合作。 2 ) 技术委员会代表了对所处理的课题特别感兴趣
4、的所有国家委员会。由各技术委员会准备的I E C 关于各技术问题的正式决议或协议, 尽可能准确地表达出国际上的一致意见。 3 ) 这些正式决议或协议以标准、 技术报告或导则的形式发表, 以建议的形式供国际上应用, 并且在 该意义上被各个国家委员会接受。 4 )为了促进国际上的统一, I E C的各国家委员会同意在它们的国家和地区性标准中尽量直接采用 I E C国际标准。相应的国家或地区性标准与 I E C标准之间若有差别, 应该明确指出。 Y D / T 8 2 8 - 1 2 -1 9 9 6 引言 现代测量设备经常在一个微处理器的控制下综合许多不同的测量功能。这祥, 按照特定的软件程 序,
5、 一般就可逐步地检测及分析两个以上的参数。 测量结果被自动打印出来或绘制出来, 并且程序描述及容差分析构成结果表示的一部分。 这种专用 设备的一个例子是网络分析仪, 它把两端口及四端口测量设备综合在一个由微处理器控制的单元中。 中华 人 民共 和 国通信 行 业标 准 数 字 微 波 传 输 系 统 中 所 用 设 备 的 测 量 方 法 第1部分 : 地面无线接力系统和 卫 星 通 信 地 球 站 通 用 的 测 量 第2 节: 基本特性 Y D / T 8 2 8 . 1 2 一 1 9 9 6 i d tI E C 8 3 5 - 1 - 2: 1 9 9 2 1 范围 本标准规定地面无
6、线接力系统和卫星通信地球站基本特性的 通用测量方法。 这些基本特性适用于 无线系统中所使用的所有频率范围, 即: 射频 ; 中频 ; 基带( 如数字基带信号的时钟频率) 对于 每一个参数( 如回波损耗) 的测量方法, 只要有可能, 就作为单独的一章来给出, 并适用于上述 任何频率范围。 在出 现例外的地方, 将在有关条文中给出。 2 载波频率 2 门定义和一般考虑 载波频率是指在射频信号频谱中被信息或基带信号调制的那个频率。 通常在没有调制时测量载波 频率 如果加了 能量扩散, 只要有可能, 在进行测量之前就应该使能量扩散不起作用。 2 . 2测量方法 使用计数器或数字频率计测量频率的配置如图
7、I 所示。 只有在出现 杂散信号时才需要带通滤波器。 只 有在频率计的 输入范围不能覆盖有关电平的范围 时, 才需要放大器和 / 或衰减器。 在进行任 何测量之前, 应使被测设备和测 量设备本身都能达到热稳定。 然后, 就可在某段时间内读出数字频率计的读数, 如 1 s , 这与所用仪表的 积分时间有关。 另一方面, 也可使用 记录仪记录下 数字频 率计对于许多次计数的读数。 计数的次数将取决于是否出 现噪 声, 以及此噪声 是对信号进行调制还是叠加在信号上 通常, 对一组在 几个测量时间内 求平均的统计序列进行分析, 将为测量结果的可重复性提供根据。 注 只要数字频率计不引进与调制信号有关的
8、误差, 丘 述方法也可用于射频载波被一个零均值基带信号调制的时 候.数字频率计的求平均时间应大于调制信号的1 0 0 个周期 另一方面, 例如, 当在基带信号上进行频率测量 时, 需要较长的时间( 1 0 , 或更长时间) , 可读取求平均时间较短的计数器的好几个读数, 并可计算出这些读数 的平均值 另外还有其他一些可 用于测量调制时载波频率的方法 例如, 把频谱分析仪当作显示器用以及把合 成 器当作基准频率源用的 替换法或干扰法 2 . 3 结果表示 数字频率计的读数应 作为时间的一个函 数以人工或自 动的方式记录下来。应说明 数字频率计的积 一, , , , 中华人民共和国邮电部1 9 9
9、 6 一 0 3 门2 批准1 9 9 6 一 0 3 门2 实施 Y D / T 8 2 8 . 1 2 一1 9 9 6 分时间和准确度。当读取计数器的好儿个读数时, 应把它们和计算出的平均值一起列表表示 测量的准确度可以用绝对值来表示, 如 5 0 k H z , 也可以用分数值来表示, 如十万分之一。另外还应 说明载波频率的标称值。 2 . 4 需规定的细节 按照要求, 在详细的设备规范中应包括下列各项: a )频率的标称值和所要求的准确度; b )要测量的设备部件和测量的端口; c ) 所允许的频率容差。 3 频谱 有必要按照有用信号或无用信号的观点来评定由无线接力系统或卫星通信地球
10、站发射的频谱。有 用信号在必需的带宽以内 作为“ 信号频谱” 处理, 而无用信号出现在必需的带宽以外, 作为“ 杂散辐射” 处理 。 3 . 1 信号频谱 3 . 1 . 1 定义和一般考虑 根据附录 A的 1 1 , 一个已调信号的频谱由下列特性来定义: 必需的带宽; 占用的带宽; 带外信号; 无用频谱分量 必需的带宽是 4 个理论值, 它保证信息以所要求的品质发送, 而占用的带宽是一个可测量值, 在此 带宽内应包含给定信号的总功率的规定百分数( 如 9 9 0 0 ) 0 带外信号是在必需的带宽以外的那部分信 号, 它是由调制过程引起的和/ 或由频谱恢复或频谱扩展 引起的 在必需的带宽以内
11、的无用频谱分量同样也可测量 注: 在发送的信号中具有不能允许的高电平的无用频谱分量通常对差错率有不利的影响。因此, 与模拟系统相比, 这些分垦在数字系统中的重要性是不同的。 3 . 1 . 2 测量方法 一种合适的测量配置如图2 所示。 为了测量已调信号的频谱, 可采用随机比特序列调制。该比特序列通常由伪随机序列发生器产生 ( 例如, 对于 1 4 0 Mb i t / ,系统, 应产生一个长度为 2 ” 一1个比特的序列)频谱分析仪的分辨带宽应该比 伪随机比特序列的比特率大 5 0 -1 0 。 倍( 例如, 对于比特率为 3 4 Mb i t / s , 长度为2 “ -1 个比特的序列,
12、 频谱分析仪的分辨带宽为( 5 0 - 1 0 0 ) X 3 4 X 1 0 / ( 2 5 -1 ) , 近似为5 0 k H z -1 0 0 k H z ) . 为了测量在必需的带宽以内的无用频谱分量的电平, 必须使被测设备工作在无调制状态下。 3 . 2 杂散分量的频谱 3 . 2 . 1 定义和一般考虑 根据 无线电规则 , 杂散辐射是在必需的带宽以外的某个频率或某些频率上的辐射, 可降低其电平 而不会影响相应的信息传输。 杂散辐射包括谐波辐射、 寄生辐射、 交调产物和频率变换产物, 但不包括带 外辐射 无用信号分量可划分为两类: 1 )除交调产物以外的杂散分量, 包括: 谐波信号
13、; 一 一 寄生信号; Y D / T 8 2 8 1 2 一1 9 9 6 频率变换产物。 2 ) 交调产物 谐波是指频率为有用信号频率的 , 倍的那些分量, 其中n为一个大于1的整数。 交调产物是在两个或更多的信号通过 一 个非线性网络时产生的。 交调产物以它们的阶来识别, 如 3 阶 2 f , 一f : 或 2 f一f , 等。 3 . 2 . 2 测量方法 测量杂散辐射, 除交调产物外, 其他仍可采用图 2 的配置。可使用选频电平表替代频谱分析仪。测 量仪表的动态范围应比被测的杂散信号比大 1 0 d B左右, 例如, 杂散信号为6 0 d B时, 测量仪表的动态 范围应为7 0 d
14、 B , 并且应该把测 量仪表的振幅/ 频率特性的任何不一致性都考虑在内。 注: 测量谐波时, 测量仪表( 频谱分析仪或选频电平表) 在各谐波频率上的输入阻抗的标称值应和被测设备的输出 阻抗相同。如果被测设备的输出电路是一段波导, 则将需要适当的波导转换器。 在基频信号趋干使频谱分析仪过载的情况下, 应使用高通滤波器 测量交调产物, 可采用图3所示的测量配置。如果 3 d B锅合器和信号发生器的内部衰减器提供的 隔离度不足以防止两个发生器之间的相互影响, 那么可以在发生器 1 和 2的输出端插入另外的衰减器 或隔离器。有时希望在频谱分析仪的输入端插入 一个隔离器或衰减器。频谱分析仪( 或选频电
15、平表) 的 动态范围应适合于交调系数的测量。 基准信号发生器用来检验频谱分析仪所显示的交调产物的频率。 必要时, 它也可用来检验交调产物 的电平。信号发生器在频率和电平上的定标准确度, 都必须与所要求的测量准确度相适应 注 1当频谱分析仪具有足够的频率和电平测量准确度时, 不需要基准信号发生器。 2如果在规定的频带内, 被测设备的增益是不相同的, 那么上述的测量步骤中所要求输入信号的电平也不相等. 3如果在所加信号的各个频率上, 输出电平是不相等的, 那么将电平较低的信号作为基准信号。 3 . 3 结果表示 测量结果最好应该用具有适当垂直和水平刻度的已定标频谱分析仪显示的照片、 打印输出或拷贝
16、 来表示 如果使用选频电平表, 那么应给出杂散辐射的各个频率、 频率组合以及电平。 测量结果应该用各个杂散辐射与相应的有用信号的比值来表示, 单位为d B . 注 1也可给出占用的带宽, 在此带宽内包含了总信号功率的规定百分比。 2当通过波型转换器测量谐波时 应说明该转换器的特性。 3 . 4 需规定的细节 按照要求, 在详细的设备规范中应包括下列各项: a )频谱分析仪或选频电平表所显示的频率范围、 动态范围和分辨带宽; b ) 测量指定信号所在的带内及带外频率范围; c )所允许的无用信号分量和/ 或交调产物的电平; d ) 所加的输入信号的频率和电平( 如果可得到) , 可用它来表示交调
17、产物和/ 或无用信号; e )所允许的已调信号功率分布的范围( 例如, 必需的带宽) ; f )调制输入信号的比特率和序列长度; 9 ) 被测设备的部件以及所连接的某端日或某些端口的指定 阻抗( 导纳) 4 . 1 定义和一般考虑 微波传输系统中所用设备的输入或输出阻抗( 导纳) 通常用相对于被测设备的阻抗标称值的回波损 耗来表示, 或者用电压驻波比( V S WR) 来表示。阻抗( Z ) 相对于其标称值( Z o ) 的回波损耗 1 , 由下式给 Y D / T 8 2 8 . 1 2 一 1 9 9 6 : 一 20 log , . 淤 .(d B ) L 一 2 0 lo g ,o ,
18、 省 , ( d B ) (4 - 1 ) 或者也可由下式给出: (4 - 2 ) 式中, P为阻抗( Z ) 相对于Z 。 的电压反射系数, 即 2一 Z o Z+ Z (4 - 3 ) 回波损耗 L与电压驻波比V S WR之间的关系如下: L一 2 0 l o g。 VSW R +1 VSW R 一1( d B) (4 - 4 ) 电压反射系数以及测量系统的特征阻抗( Z o ) 可用来确定未知阻抗( Z ) 的实际值, 因为我们可解方 程( 4 - 3 ) 求得Z: Z=Z o o +P ) / ( 1 一 P ) 。 ( 4 - 5) 4 . 2 测量方法 下述测量方法对于测量线性器件
19、的回波损耗或电压驻波比是有效的 对于非线性器件的测量或在有外加信号情况下的测量, 需要一些特殊的测量方法, 在此处没有给 出。 可采用逐点法或扫频法进行测量。 逐点法需要进行许多次测量, 且很费时。 这两种方法都可采用开 槽测量线或反射计技术。当以现代测量设备的技术测量时, 电压驻波比的测量精度可达到 。0 1 左右。 4 . 2 . 1 反射计法 反射计扫频法的一种典型配置如图 4 所示采用四端口定向网络可测得入射功率和反射功率的样 值。从这些入射功率和反射功率的样值中, 可测得在每个频率上的回波损耗。 为了给测量设备定标, 用 一 个短路器代替被测设备, 并调节衰减器以模拟一已知的回波损耗
20、, 例如, 2 6 d B的衰 减量对应于2 6 d B 的回 波损耗。 这种定标方法优于那种需要了解检波器特性的定标方法。 对 于恒定的入射功率电平( 在图4中用虚线表示) , 必要时应采用自动电平控制( A L C ) 。在这种情况下, 反 射电压的样值则与电压反射系数成正比。 在没有自动电平控制的情况下, 入射信号和反射信号用两路示 波器的扫迹 Y , 和 Y : 来显示, 并且可以由这两个参数的比值求得电压反射系数或回波损耗。 注 1定向网络的方向系数超过要测的回波损耗的程度, 决定了测量可达到的准确度。 例如, 4 0 d B的方向系数使得测量 2 6 d B的回波损耗的准确度可以达
21、到士2 d B 2可使用反射计进行幅度和相位测量, 并提供一个阻抗圆图表示。 基于此方法, 为了更方便的测量, 可利用一些整套的系统, 这些系统称为标量或矢量网络分析仪, 它 包括扫频发生器、 示波器、 测试电路和电源等。 4 . 2 . 2 电桥法 根据对反射系数大小的测量, 有可能计算出回波损耗。但最好是用下面所介绍的电桥法, 它可直接 测出回波损耗, 并适用于所有的频率范围( 图 5 ) . 如果被测设备和选频电平表象通常那样都有一个电极接地, 那么频率发生器的两个电极都应和地 绝缘。 在1 k H z 以 上的 频率上, 这可通过一个变压器来实现, 在许多情况下, 变压器都装在测量电
22、桥或发 生器内。在低于 1 k H z的频率上, 经常对复阻抗Z进行测量, 然后计算出回波损耗。 对于在基带频率上的测量, 通常使用 一 套完整的测量设备, 包括扫频发生器、 接收机和回波损耗电 桥 为了定标, 可使用一个标准失配终端负载, 即具有已知回波损耗( 如 2 0 d B ) 的阻抗的终端负载, 来 YD/ T $2 $.12 一 1 996 代替被测设备。 然后, 用一短路器来代替这个标准失配终端负载, 以产生。d B的回波损耗。 记下选频电 平表的读数或者将它们绘制出来作为基准线, 以检验电桥的平衡。 用一个标准阻抗z 。 代替被测设备, 并与测量电桥相连接。 调节选频电平表的输
23、入衰减器, 以产生与 上面定标时所得到的相同读数, 或者直到表示扫频带内最大回波损耗的示波器扫迹上的那个点与定标 线相重合。 短路器情况下的衰减器读数与标准阻抗情况下的衰减器读数之间的差值, 就是测量系统本身 的回波损耗。 如果此回波损耗为 X d B, 那么该测量系统适用于测量高达 X-2 0 d B的回波损耗, 其准确 度为士1 d B , 该检验包括检验两个标准阻抗之间失配造成的影响, 以及检验电桥的平衡和电桥的泄漏等。 注:该测量配置对两个阻抗中的相同误差不太敏感, 因为它只检验这两个阻抗是否相等, 但不一定要检验它们是否 具有一规定值, 如 7 5 4 2 的电阻. 在逐点测量过程中
24、, 从选频电平表的刻度盘上读出回波损耗, 而不使用示波器。 在扫频测量过程中, 对示波器显示的垂直刻度进行定标( 以相似的方法) , 然后示波器显示出回波损耗/ 频率的函数。 4 . 3 结果表示 测量结果应以图形方式和刻度一起给出。 如果测量结果不是以图形方式给出, 则应按下列例子给出: 在 6 . 1 G Hz - V 6 . 2 G H z 频率范围内, 回波损耗大于 2 6 d B. 在所有情况下都应给出测量结果的最大误差。 4 . 4 需规定的细节 按照要求 , 在详细的设备规范中应包括下列各项: a ) 标称阻抗; b )所允许的最小回波损耗; c )测量的频率范围; d )要测量
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