衛(wèi)星地球站射頻單元型號核準(zhǔn)項目及測試方法淺析

李美麗，管 鵬，陳國成（國家無線電監(jiān)測中心檢測中心，北京 100041）

技術(shù)研究

衛(wèi)星地球站射頻單元型號核準(zhǔn)項目及測試方法淺析

李美麗，管 鵬，陳國成
（國家無線電監(jiān)測中心檢測中心，北京 100041）

本文介紹了我國衛(wèi)星地球站的發(fā)展現(xiàn)狀，說明了衛(wèi)星地球站射頻單元型號核準(zhǔn)的檢測項目，并詳細(xì)闡述了各個項目的測試方法。

衛(wèi)星地球站射頻單元；型號核準(zhǔn)

1　引言

衛(wèi)星通信地球站是設(shè)置在地球上（包括大氣層中）的通信終端站，用戶通過衛(wèi)星通信地球站接入衛(wèi)星通信線，進(jìn)行相互間的通信，其主要業(yè)務(wù)為電話、電報、傳真、電傳、電視和數(shù)據(jù)傳輸，使用微波頻段。

2　型號核準(zhǔn)測試

2.1 項目

型號核準(zhǔn)是針對“發(fā)射機(jī)”射頻單元進(jìn)行的測試，主要項目包括射頻單元增益、載波輸出功率、載波頻率容限、載波輸出平坦度、輸出功率穩(wěn)定度、載波關(guān)斷泄漏、輸出頻譜、占用帶寬、互調(diào)噪聲、雜散發(fā)射。

2.1.1 射頻單元增益

射頻單元增益指載波信號進(jìn)過“發(fā)射機(jī)”后被放大的能力，是“發(fā)射機(jī)”射頻單元測試的基本指標(biāo)。

2.1.2 載波輸出功率

表征載波輸出功率的指標(biāo)有兩個，分別是1dB壓縮點(diǎn)和飽和功率?！鞍l(fā)射機(jī)”射頻單元的放大器有一個線性動態(tài)范圍，如圖1所示，在這個范圍內(nèi)，放大器的輸出功率隨輸入功率線性增加。隨著輸入功率的繼續(xù)增大，放大器進(jìn)入非線性區(qū)，其輸出功率不再隨輸入功率的增加而線性增加，也就是說，其輸出功率低于小信號增益所預(yù)計的值，增益下降到比線性增益低1dB時的輸出功率值定義為1dB壓縮點(diǎn)。繼續(xù)增加輸入功率而輸出功率不再增加時，對應(yīng)的輸出功率為飽和功率。型號核準(zhǔn)中將1dB壓縮點(diǎn)定義為載波輸出功率。

圖1　高功放特征曲線

2.1.3 載波頻率容限

載波頻率容限指載波信號經(jīng)過“發(fā)射機(jī)”射頻單元后產(chǎn)生的與設(shè)計頻率偏移的程度。

2.1.4 載波輸出平坦度

載波輸出平坦度指一定帶寬信號經(jīng)過“發(fā)射機(jī)”射頻單元后產(chǎn)生的功率浮動的程度。

2.1.5 輸出功率穩(wěn)定度

輸出功率穩(wěn)定度指“發(fā)射機(jī)”射頻單元工作過程中對信號放大程度的穩(wěn)定性。

2.1.6 載波關(guān)斷泄漏

載波關(guān)斷泄漏指“發(fā)射機(jī)”射頻單元本身在供電條件下非期望的載波信號泄漏或噪聲。

2.1.7 輸出頻譜

輸出頻譜指信號進(jìn)過“發(fā)射機(jī)”射頻單元放大后的其特征頻譜。

調(diào)制器輸出調(diào)制信號，設(shè)置的信息速率IR，則傳輸速率R由如下公式計算得出：

R=（IR+報頭）÷FEC糾錯

2.1.8 占用帶寬

占用帶寬指調(diào)制信號進(jìn)過“發(fā)射機(jī)”射頻單元放大后，其99%功率的頻譜寬度。

2.1.9 互調(diào)噪聲

互調(diào)噪聲是“發(fā)射機(jī)”射頻單元的一個重要指標(biāo)，它是由高功放產(chǎn)生的不可避免的非線性互調(diào)失真，射頻單元的互調(diào)特性通常通過有兩個鄧福輸入的載波產(chǎn)生的三階互調(diào)產(chǎn)物（IM3）的電平來表示，如圖2所示。衛(wèi)星互調(diào)問題會影響整星性能，如果互調(diào)產(chǎn)物都落入接收頻帶，將引起嚴(yán)重干擾問題。

圖2　互調(diào)與諧波

2.1.10 雜散發(fā)射雜散發(fā)射指載波信號進(jìn)過“發(fā)射機(jī)”射頻單元的輸出噪聲和諧波分量，例如圖2中二次諧波（2ND HARMONIC）。

2.2 測試配置

圖3　載波信號測試連接示意圖

圖4　調(diào)制信號測試連接示意圖

圖5　互調(diào)噪聲測試連接示意圖

2.3 測試前準(zhǔn)備

選擇合適耦合器或衰減器，避免造成頻譜儀過載；校準(zhǔn)各器件，避免進(jìn)入測量誤差；充分預(yù)熱設(shè)備及儀表。

2.4 測試方法

2.4.1 射頻單元增益

按圖3連接；信號源輸出中頻載波信號入發(fā)射機(jī)，功率為P1，發(fā)射機(jī)輸出端口信號經(jīng)過耦合器或衰減器L1接入頻譜儀，頻譜儀上測量功率為P2；當(dāng)P2隨P1增加而線性增大，則發(fā)射設(shè)備工作在線性范圍，此時射頻單元增益稱為線性增益，增益值G為

2.4.2 載波輸出功率

按圖3連接；發(fā)射機(jī)工作在線性區(qū)；增大P1，當(dāng)P2不隨P1增加而線性增大，此時發(fā)射設(shè)備工作在非線性區(qū)，當(dāng)達(dá)到1dB壓縮點(diǎn)時，載波發(fā)射功率值P為

2.4.3 載波頻率誤差

按圖3連接；在頻譜儀上測量信號頻率F2，頻率誤差值Fe為

式中，F(xiàn)c代表發(fā)射機(jī)輸出標(biāo)稱值。

2.4.4 載波輸出平坦度

按圖3連接；發(fā)射機(jī)工作在線性區(qū)；信號源以間隔1MHz間隔發(fā)射等幅度信號，在頻譜儀上觀察載波輸出功率；比較各載波峰值變化。

2.4.5 輸出功率穩(wěn)定度

按圖3連接；發(fā)射機(jī)工作在線性區(qū)；在24小時內(nèi)每隔10分鐘觀察頻譜儀上載波輸出功率；比較各載波峰值變化。

2.4.6 載波關(guān)斷泄漏

按圖3連接；發(fā)射機(jī)輸出為1dB壓縮點(diǎn)功率；設(shè)置頻譜儀，起始頻率為5.85GHz（或13.75GHz），終止頻率為6.65GHz（或14.5GHz），分辨率帶寬3kHz，信號視頻帶寬和掃描時間為一合適值；頻譜儀上觀察是否存在單頻信號，如果存在，關(guān)閉載波并檢查該單頻信號是否消失，如果消失則認(rèn)為與載波有關(guān)，如果不消失則認(rèn)為與載波無關(guān)；如不消失，記錄此單頻信號的絕對值，如消失則記錄此時噪聲功率譜值。

2.4.7 輸出頻譜

按圖4連接；在頻譜儀上偏離中心頻點(diǎn)分別為±0.3R、±0.35R、±0.5R處測量信號，記錄其相對于被測載波的電平值，R為系統(tǒng)傳輸速率

式中，IR代表信息速率。觀察頻譜儀上距中心頻率±5R至±50MHz頻率范圍內(nèi)信號；記錄所呈現(xiàn)出的任一信號或噪聲相對于被測載波的電平值。

2.4.8 占用帶寬

按圖4連接；使用頻譜儀直接測量頻譜儀上99%能量帶寬。

2.4.9 互調(diào)噪聲

按圖5連接；信號源和調(diào)制器發(fā)射間隔10MHz等幅度載波信號，功率為1dB壓縮點(diǎn)輸入功率回退6dB；在頻譜儀上觀察到兩個幅度相等、頻率相差10MHz的基波和三次互調(diào)產(chǎn)物；記錄最大互調(diào)產(chǎn)物相對于基波電平。

2.4.10 雜散發(fā)射

按圖3連接；確認(rèn)功率輸出為額定功率；設(shè)置頻譜儀，起始頻率為5.85GHz（或13.75GHz），終止頻率為6.65GHz（或14.5GHz），分辨率帶寬3kHz，信號視頻帶寬和掃描時間為一合適值；頻譜儀上觀察未調(diào)制載波與射頻輸出噪聲間的相對值；如果是C波段，還要觀察諧波分量。

3　結(jié)束語

各項目測試值應(yīng)滿足無線電管理文件、國家標(biāo)準(zhǔn)要求。衛(wèi)星地球站“發(fā)射機(jī)”因為在造價、運(yùn)行成本、維護(hù)成本、傳輸距離、信道帶寬、穩(wěn)定性等諸多要求而選擇使用不同的高功放，文中提到的速調(diào)管高功放、行波管高功放技術(shù)成熟，電氣性能基本固定，固態(tài)高功放應(yīng)用于更高速率更大帶寬信號的放大，電氣性能與其他兩種高功放有所改變，此時，需根據(jù)具體高功放的參數(shù)性能對相關(guān)項目測試方法進(jìn)行研究并適當(dāng)修改。

［1］ GB/T 16952-1997．衛(wèi)星通信中央站通用技術(shù)條件

［2］ GB/T 11443.5-1994．國內(nèi)衛(wèi)星通信地球站總技術(shù)要求第五部分：中速數(shù)據(jù)數(shù)字載波通道

［3］ 謝東暉．2000年全國有線電視、衛(wèi)星、微波及視頻技術(shù)研討會

［4］ 成都瑞宇通信設(shè)備有限公司．車載式衛(wèi)星應(yīng)急通信系統(tǒng)，2015.05

Introduction for Type Approval Test Items and Methods of Satellite Communications Earth Station

Li Meili， Guan Peng， Chen Guocheng
（The State Radio_monitoring_center Testing Center， Beijing， 100041）

This paper introduces current situation of satellite communications earth station RF unit， explains significance of type approval items and describes methods of items.

Satellite communications earth station RF unit； Transmitter Type approval

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2016.07.001

TN927+.21，TN98 文獻(xiàn)標(biāo)示碼：B

1672-7274（2016）07-0001-03