【国家标准(GB)】 卫星通信地球站无线电设备测量方法 第一部分: 分系统和分系统组合通用的测量 第四节:基带测量

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一部分分系统和分系统组合通用的测量第四节基带测量
Methods of measurement for radio equipmentused in satellite earth stationsPart 1: Measurements common to sub-systemsand combinations of sub-systemsSection Four-Measurements in the baseband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GB11299.4-89
IEC510-1-4(1986)
本标准等同采用国际电工委员会标准IEC510-1-4（1986）《卫星通信地球站无线电设备测量方法第一部分分系统和分系统组合通用的测量第四节基带测量》。1主题内容与适用范围
本标准给出的基本测量，适用于分系统（例如放大器），同样也适用于模拟·个卫星通信地球站的分系统组合。
本标准规定了下列参数的测量方法：a.
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/濒率特性；
群时延/频率特性；
非线性幅度失真；
微分增益和微分相位失真。
与特定基带信导有关的参数测量方法，例如频分多路复用电话或电视传输，在本系列标准第部分的有关条款中给出。
2线性输人和输出特性
2.1回波损耗
2.1.1定义和·般考虑
在卫星通信地球站中，关心的是回波损耗的测量，而不是阻抗反射系数的测量。阻抗(Z)相对于其标称值(Z.)的回波损耗(L)由下式给出I.= 20 log1o|2
或出下式给出：
L20logt
中华人民共和国电子工业部1989-03-01批准3.
1990-01-01实施
GB11299.4--89
武中：-—阻抗（7)相对于（2)的电压反射系数。即：2—2
0:=2+z
注：（0）基带端口标称阻抗（2）通常是750纯阻（不平衡），对下小容量系统是1500纯阻（平衡），（免参考资料1）：②上面的等式仪适用于使用正弦电压和电流进行测量。2.1.2测量方法
回波损耗可以按下面叙述的方法直接进行测量，也可以通过测量复数阻抗乙或者反射系数“的数值来计出回波损耗。直接测量回波损耗时，优先采用下述使用电桥的方法，前任何其他能达到所需精度（大约士1d13)的测量方法也可采用。可以采用逐点测量法，如图1所示。通常被测设备和选频电平表都有端接地，因此，测试振荡器的两端都必须与地绝缘。频率在1kHz以上时，可以用变压器隔离的方法来实现绝缘。在许多情说下，该变压器装在测基电桥内或者测试振荡器内。频率低于1kHz时，通常是测量复数阻抗2，然后计算出回波损耗。
也可以采用扫频法，如图2所示。在基带频率上的测量，通常是采用一套由扫频信号发生器、打描控制的选频电平表、示波器和回波损耗电桥（与逐点测量法所使用的电桥相同）所组成的究整测基装置，测过程中使用的电缆、衰减器、转接器，以及测量设备的输人和输出连接器等的国波损耗，都可以按下面叙述的方法进行测量。
测量程序由三个步骤组成：校准、检查测量电桥的平衡和测量。2.1.2.1校准
参见图1和图2。接入一个短路器S。代替被测设备，得到OdB的回波损耗，记下此时选频电平表及其输入衰减器（图1)的读数，或在示波器的标度屏幕上将显示的回波损耗曲线加以标记，以作为校准线（图2)。
注：为了校准.也可用已知回波损耗（例如20dB)的标准失配终端Z.代替短路器S.。2.1.2.2检查电桥的平衡
将：-标准阻抗Zs(Zs一Z.)接至测量电桥，以代替被测设备。调整选频电平表的输入衰减器，使选频电平表与校准时所获得的读数相同，或者使示波器上所显示的扫描带宽内表示最小回波损耗的曲线上的点与校准线相重合。接短路器时衰减器的读数与接标准阻抗时衰减器的读数之差就是测量系统本身的回波损耗。如果这个回波损耗为XdB，测这套测址装置适用测量问波损耗的最大值为（X--20)dB，精度为土1dB。这项检查计入了两个标准阻抗之间的任意失配，以及电桥的平衡、电桥的泄漏等的能响。注：当两个阻抗的误差相同时，这套装置是不灵敏的，因为这种测量是测它们的阻抗是否相等，间不是测它们是否为~规定的阻抗值，例如75Q阻抗。2.1.2.3测量
被测设备按图1或图2所示方法连接。在逐点测量法（图1)中，调节选频电平表的输入衰减器，使选频电平表的读数与接短路器时的读数…样。接短路器时衰减器的读数与接被测设备时衰减器的读数之差就是被测设备的问波损耗。用扫频法测基时（图2），调节扫描控制选频电平表的输入衰减器，使示波器上扫描带宽内册线上表示最小回波摄耗的点与校准线相重合。接短路器时衰减器的读数与接被测设备时衰减器的读数之差就是被测设备回波损耗的最小值。注：如果用回波损耗已知的标准失配终端负载来校准，则被测设备的回波损耗等于接标准失配终端负载时衰减器的读数与接被测设备时衰减器的读数之差，再加上该标准失配终端负载的回波损耗。2.1.3结果表示法
打频法测量的结果，应该尽可能用具有校准标度示波器显示的油线照片来表示。也可用×Y记录仪记录的曲线表示，或者用人工描绘的曲线表示，但是，在所有的情况下，电桥平衡检查油线应该与所测36
GB 11299.4--89
的曲线…起表示出来。当测量结果不用曲线表示时，应按下例表示：\在30kHz~~12MHz频率范围内，回波损耗不小于30dB，电桥平衡不小于45dB\对于逐点测量法，测量的结果同样也可以如上例-样给出，此外，还要给出测堆频率间隔，例如每十倍频程测量个点。也可用图形来表示测量结果，将测得的数值清楚地标在图F2.1.4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：a．标称阻抗Z.；
b．颊率范围；
℃．波损耗容限。
2.2输入电平
2.2.1定义和一般考虑
必须定义输人电平，以保证当信号发生器接到被测设备的输入端时已调整到规定电平对于电视系统，输入电平定义为：阻抗等于被测系统标称输入阻抗Z。的终端负载上的峰-峰电压。对于频分多路复用电话系统，输入电平定义为：阻抗等于被测系统标称输入阻抗Z.的终端负载上所加的方均根值电压（或所加的功率）。注：如果被测设备的输入阻抗与Z。不同，那么其输入端口上的电压就与士述定义的输入电压不同2.2.2测量方法
输人测试信号电平是信号发生器在具有标称阻抗为Z。的终端负载上建立的电平，然后，将信号发生器的输出接到被测设备的输入端，而不再作进一步的电平调整。输入电平可用宽带电平表、选频电平表，功率计或者已校准的示波器来测量。相对于标称阻抗Z。的终端负载的回波损耗应大于30dB，注：若使用新型的仪器，前面的步骤就不需要了，因为这种仪器通常是参考某一个特定值，用分贝数标度的，2.2.3结果表示法
因为输入电平作为某些其他测量中的一个组成部分，一般是规定的，所以，通常不需要单独表示，2.2.4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：a.标称输入阻抗Z,;
b．标称输入电平和容差；
所用的波形。
2.3输出电平
2. 3. 1 定义
设备的输出电平，可用加到一标称阻抗为Z.的标准终端负载两端的峰-峰电压、方均根值电压，或者用所加的功率中-…个合适的量来表示。其中峰-峰电压一般应用于电视测量。2.3.2测量方法
将被测设备的输出端接至一标准阻抗终端，按照第2.2.2条测量输出电平。2.3.3结果表示法
对于电视系统，用峰-峰电压表示；对于电话系统，用毫瓦或相对于1mW的分贝数表示。2.3.4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：a.标称输出阻抗Zo；
b．标称输出电平和容差。
3线性传输特性
本条仅叙述在正常工作范围内，与基带信号电平无关的基带传输特性的测量，与基带倍号电平有关36
的传输特性的测量将在第4条中给出。3.1基带增益或损耗
3.1. 1笼义
CB11299.4-89
基带增益是输出电平与输入电平之比，用分贝表示。如果基带增益是负分贝数，通常改变其符号，称之为损耗。
3.1.2测量方法
通常作法是测量输入和输出电平，以计算基带增益。对于电话系统，用规定电平的测试信号测致。对于电视系统，则用1V峰峰电压的测试信号测量基带增益是在规定的测试频率上测量的，在该频率上有预加重时与无预加重时测量得的频偏相等。在电视系统中，可用非正弦波测量增益，如本系列标准第三部分第三节”电视传输测量”所示的测试信号。
3.1.3结果表示法
基带增益以规定频率上的分贝数表承。3.1.4要规定的细节
尚要求进行本项测量时，设备技术条件中应包括下列内容：a．测试信号的频率或波形；
b．要求的基带增益和容差。
3.2振幅/频率特性
振幅/频率特性是基带输出电平与基准电平之比（用分贝表示)以基带频率为函数的曲线。测量应在远低于饱和电平的恒定输入电平条件下进行。基准电平通常是指所规定频率上的输出电平。3.2.2测量方法
测量可用逐点测量法或扫频法进行。就方便而言，频率在20kHz以下通常用逐点测量法，频率较高时则往往用扫频法。
如采用逐点测量法，可用宽频带电平表，但最好使用选频电平表。当使用宽频带电平表时·必须先要证实测试信号发生器输出端的谐波功率至少比基波功率小40dB。电平表应带有精密的输入衰减器。图3面出了一个典型的用逐点测量法测量基带振幅/频率特性的设备配置，这套装置也可以用于测量增益或损耗，测量之前，置衰减器1的数值稍大于被测设备的增益，然后将开关S交替地置于A和B的位置，并调节衰减器2，使选频电平表在A的位置时的读数与在B的位伴时的读数相同，这样，衰减器1和衰减器2的读数之差，就是被测设备的增益或损耗。图3所示的测试设备配也适用于扫频法，它采用一个基带扫频信号发生器和个与扫描控制（扫描控制信号取自基带信号发生器)选频电平表联用的示波器。注：如果被测系统中有一利用带内导频信号控制的基带电平调整器（基带AGC放大器）.则必须将调整器断开或旁通。
3.2.3结果表示法
用扫频法测量时，应提供示波器显示的曲线照片。当测量结果不用图形表示时，应按下例表示：\在300Hz～8MHz频率范围内，相对丁1MHz时的增益，振幅/频率特性在十0.2~-0.1ciB之两”。
逐点测量法可用曲线、表格或上述文字的方式表示其测量结果。3.2.4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穿：a．基准频率（例如100kHz)；
、频带范围；
c．幅度变化的容限。
3.3群时延/频率特性
3.3.1定义和般考虑
对丁线性网络，传递函数可写成：GB11299.4---89
H(jw) = A(n) e
式中：A(w)—一线性网络的振幅/频率特性；B（w）--线性网络的相位/频率特性（输出信号的相位滞后于输入信号的相位时为正值）。网络的群迟延t()定义为B()对于α的一阶导数,即：t(w)
单位以秒表示。
群时延变化或者群时延/频率特性定义为上述群时延和基准频率上的群时延之差。3.3.2测量方法
扫频测试信号以缓慢的速率，例如每秒50次，从频带下限到上限（例如200kHz～10MHz)进行扫描。该测试信号由一合适的测量频率为f(如20kHz)的信号进行幅度调制或相位调制，因而得到基本上由载波和两·个边带组成的复合信号。这个复合信导经过被测设备加到测试接收机。在测试接收机中，本机振荡器的频率与扫频测试信号同步扫描，产生·-频率固定的中频信号，该中频信号经幅度解调或者相位解调后恢复频率为的测量信号，再经过相位检波得到一扫描速率的信号，该信号显示在示波器上，就是以基带频率为函数的群时延。
这项测量通常使用商品化的成套专用测试装置。在调幅情况下，可使用基带测试接收机，经幅度解调器恢复频率为f.的测量信号。3.3.3结果表示法
可用带有校准标度的示波器显示曲线的照片或X-Y记录仪记录的曲线来裴尔测量结果。当洲量结果不用图形表示时，应按下例表示：“在200kHz～8MHz内，总群时延变化为87ns”。3.3.4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：a。基带频率范围;
b．允许的群时延变化。
4非线性传输特性
非线性传输特性与基带信号的电平有关，它们是由正弦波测试信号的谐波，以及两个或更多这种借号的互调产物所引起的。
4.1微分增益/非线性
4.1.1定义和般考虑
微分增益/非线性系指对小幅度高频正弦信号（测试信号）而言的增益变化与在同-信道同时传输的大幅度低频信号（扫描信号）瞬时值的函数关系。对于电视系统，见本系列标准第部分的第：节微分增益/非线性定义为上述瞬时值的函数，由下式给出：DG(X)
-微分增益；
中： DG(X)
输入扫描信号的瞬时值；
GB11299.4-89
A(X）—一输出测试信号的幅度，是的函数A.-一扫描信号为岑值时，输出测试信号的幅度。对于一个无失真、理想的被测设备、微分增益/非线性的值为零。但是对于个实用的设备，上述函数是变化的。实用的设备由其微分增益/非线性失真（DG）来表征，DG系指下面方程式（7）给出的两个极值之差。通常用白分数表示：：DG Am(X)= Am(X) × 100%
微分增益和非线性与测试信号频率的选择之间的关系在下面的条款中给出。4.1.2测量方法
图4画出了典型的测量设备配置，其中包括了测量微分相位/群时延的部分。在测量微分增盗/非线性失真时，开关应置于调幅检波器的位置。加到被测设备的基带输入信号是一个复合信号，由正弦测试信号叠加在一扫描信号而形成。在被测设备的基带输出端，将测试信号分量分离出来，并加到一包络检波器。包络检波器的输出与测试信号的幅度成正比，作为示波器显示的垂直偏转电压；而示波器的水平偏转电压可直接从扫捕信号获得。如果被测设备含有中频/射频部分，也可以从中频信号中解调获得。扫描信号是低频的、选择其幅度使能覆盖被测设备的动态范围。测试信号的幅度应远小于扫描信号的幅度，以便在任何瞬间仅考察被测特性曲线比较小的部分，以获得较小的平均误差。测试信号频率一般总是要远高于扫描信号频率，它的选择取决于要评定被测设备的部分的特性。如果仅仅评定调制器/解调器的基带部分的非线性影响，则选择较低的频率（如50～500kHz），这时测得的函数称为非线性。然而，要评定载波部分和基带部分非线性的影响时，就要采用较高的频率（例如112MHz），这时的被测函数就称为微分增益。4.1.3结果表示法
最好用示波器显示的照片或X-Y记录仪记录的曲线表示微分增益/非线性失真。适当标度两轴，水平轴以扫描电压标度，如果被测设备包括调制器与解调器时，则以频偏标度。此外，这种失真也可用函数两个极值之差的百分数来表示，同时给出扫描范围（兆赫）。4.1.4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：测试信号的频率：
b．扫描信号的频率；
c．扫描幅度（伏特，峰-峰），或者扫描带宽(兆赫，峰-峰）；d．允许的最大微分增益/非线性失真的百分数。4.2微分相位/群时延
4.2.1定义和---般考虑
微分相位系指对小幅度高频正弦信号（测试信号）而言的相位变化，与在同-一信道同时传输的大幅度低频信号（扫描信号）瞬时值的函数关系。微分相位可定义为上述瞬时值的函数，用以下方程式给出：DP(X) (X) —
式中：DPX微分相位；
X输入扫描信号的瞬时值；
X）一输出测试信号的相位，是的函数；（8）
,-一扫描信号为零值时，输出测试信号的相位。对于一个无失真、理想的被测设备·微分相位为零。但是对于·个实用的设备，上述的函数是变化的。实用的设备由其微分相位失真（DP)来表征，DP系指上述函数的两个极值之差，通常用度来表示，39
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= gmax - pmin
注：用较低频率（例如几有「赫）的测试信号测量微分相位时，这种测量也可反映群时延变化.实际上通常以纳秒来标度测量设备的群时延
群时延正比于微分相位对测试信号频率之比。当使用较高频率（例如儿兆赫）的测试信导时，要用微分相位标度（度）。
4.2.2测量方法
图1画出了一个典型的测量设备配臀，其中也包括了测量微分增益/非线性失真的部分。在测量微分相位时，开关应置于调相检波器的位置。加到被测设备的基带输入信号是一个复合信号，由正弦测试信号叠加在慢变化扫描信号上所形成。在被测设备的基带输出端，将测试信号分量分离山来，并加到一相位检波器，相位检波器的输出与测试信号的相位变化成正比例，作为示波器显示的垂直偏转电压。示波器的水平偏转电压可直接从扫描信号获得，如果被测设备含有中频/射频部分，也可以从中频信号中解调获得。
扫描信号是低频的，选择其幅度使能覆盖被测设备的动态范，测试信号的幅度应远小了扫描信号的幅度，以便在任何瞬间仅考察被测特性曲线的比较小的部分，以获得较小的平均误差。4.2.3结果表示法
最好用示波器显示的照片或X-Y记录仪记录的曲线来表示微分相位失真。适当标度两轴，水平轴以扫描电压标度，如果被测设备含有调制器与解调器时，则以频偏标度。此外，这种失真也可用函数的两个极值的度数差来表示，同时给出扫描范围（伏或兆赫）。4.2.4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：测试信号的频率；
扫描信号的频率；
扫描幅度(伏，峰-峰)，或者扫描带宽(兆赫，峰-峰)；d.
允许的最人微分相位失真（度）。5参考材料
5.1CCIR Recommendation 380--3(vol iX):Interconnection at baseband Irequencies lor radio-relay systems lor telephony using frcqjucency-division multiplex
5.2 CCIR Recommendation 567--1(vol XIl)Transmission performance of television rircuits designctfor use in international connections.40
带信号发生器
GB11299.4
测量电桥
被测设备
选凝电中表
图1用逐点测量法测量回波损耗的设备配置被测设备
恭带打频信号发生器
测量电桥
扫描控制
选频电平表
崖流输出
打描电压
亲波器bzxZ.net
图2用扫频法测量回波损耗的设备配臂Y
测试信号发生器
扫描借导发生器
基带信号发生器
GB11299.4-89
镶减器！
衰减器2
被测设备
选频电表
图3测量振幅/频率特性的设备配罩调輕检波器
被测设备
带通滤波器
调相检波器
示波器显示
图4测量微分增益/非线性失真和微分相位失真的设备配置附加说明
本标准南京无线电厂负责起草。42
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