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1、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 第二部分分系统测量 第十节高功率放大器 GB 1 1 2 9 9 . 1 0- 8 9 Me t h o d s o f me a s u r e me n t f o r r a d i o e q u i p me n t u s e d i n s a t e l l i t e e a r t h s t a t i o n s P a r t 2 : Me a s u r e me n t s f o r s u b - s y s t e ms S e c t i o n T e n - H i g h - p o w
2、 e r a m p l i f i e r 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 1 主题内容与适用范围 本标准规定 了 高功率放大器电气特性的测量方法。 木标准适用J 几 卫星; 通信地球站发射机高功率放大器通用的测量 2 输人和输出功率 按本系列标准G B 1 1 2 9 9 . 2 “ 射频范围内的测量” 的第5 章。 输出功率系指被测放大器传送给与其相匹配负载的功率 特别要注意避免测量结果中含有谐波等无用功率。 功率计与被测点之间应接 一 个在测试却率汽 插入损耗已知的低通滤波器。 fl -. : 有些放大器， 激励过大会使其输出饱和甚至损坏， 因此， 在测量时必
3、须限制激励功率 3 回波损耗 按本系列标准G B 1 1 2 9 9 . 2 “ 射频范围内的测量” 。 测量应在热态和冷态两种条件下进行。 侧量热态输人回波损耗时， 必须避免对放大器激励过大以致超过放大器规定的最大输出功率 测址 热态输出回波损耗时， 被测放大器不加激励. 在输入端接人 一 个具有规定特性的负载 注:这里“ 热态” 指所有的电极均加上电压; “ 冷态， 指电极不加电压 输出负载通常规定两种电压驻波比值， 即: 一种是叮避免被测放大器发生破坏性故障的 - P P 值。 另 神是汀 : 使 被测放大器满足规定增益/ 频率响应的另一个上限值 4 功率增益 按本系列标准G B 1 1
4、 2 9 9 . 2 “ 射频范围内的测量” 的第5 章。 由于高功率放大器通常具有高度非线性的功率传输特性， 所以要给出下列两种条件下的功率增益 小信号 输出功率; b . 饱和输出功率。 小信号 增益是指放大器工作在输入功率/ 输出功率特性的线性范围内所获得的增益 中华人民共和国电子工业部 1 9 8 9 一 0 3 一 。 1 批准1 9 9 0 一 0 1 一 0 1 实施 G B 1 1 2 9 9 . 1 0 一8 9 注:刘T 使用行波若或速调管的放大器. 当输入功率比使放大器激励列饱和输出时听要求的值低1 5 一 ，、 m时. J1 i 传输特It 为线性 5 杂散信号 按本系
5、列标准G B 1 1 2 9 9 . 2 “ 射频范围内的测量” 的第1 0 章 6 效率 放大器的效率是指额定的输出功率与总的交流输人功率( 包括热交换器或空气冷却设备所需的功 ;) 之I L . J 11 百分数表示 日 : : 1饱和输出功率不能作为基准 以 对 护 使用行波管或速调管的放大器， 电子束的效率也是重要的 它是指额定输出功率与整个电子束功率之 比 许用ff 分数表示。 测址应按本系列标准G B 1 1 2 9 9 . 1 “ 总则” 给出的标准条件进行。 7 振幅厂 频率特性 按本系列标准G B 1 1 2 9 9 . 2 “ 射频范围内的测量” 的第6 章 通常要求输入信
6、号功率不变来测量振幅/ 频率特性。 而在某些情况下， 有必要保持输出信号功率不 变来测址振幅/ 频率特性 山l - 高功率放大器是非线性的， 故在上述两种情况下均需规定输出功率 推荐使用扫频法 但必须确保扫频输入功率在所用通带内是恒定的. 而输出功率不应超过被测放大 V安全 _ 作所建议的数值。 8 群时延/ 频率特性 按本系列标准G B 1 1 2 9 9 . 罗射频范围内的测量” 的第7 章。 调幅法和调频法均可应用， 若是在放大器非线性范围测量， 应采取 定的预防措施 调幅法的优点是直接在输出频率上测量， 不象调频法那样要求使用上变频器. 因此就避兔丁 相应的 修正过程1 另 一 方而，
7、 在饱和输出功率状态下测量时. 往往会引起去幅度调制. 导致测量结果引入误差 采用调频法时， 由于测量设备一般是工作在中频， 必须先把中频变换到高功率放大器工作的频率， 而后将高功率放大器 输出测量信号频率变回到原来的中频。 对某些类型的放大器， 测W E 设备容易引入 - 个与 被侧放人器群时延数量级相同的群时延， 因此要进行两次测量， 即: 接高功率放大器时测量一次， 不 接高功率放大器时测量一次。 测敏和给出结果， 应覆盖高功率放大器所用的对应于卫星转发器的带宽和频率范围 因为高功率放大器的相移取决于射频激励功率， 所以， 在整个扫频范围内保持激励功率恒定是很重 要的 当采用调幅法时.
8、利用扫频发生器的功率电平装置控制激励功率是很方 便的 功率电平装i. 的参 X电厌从被测放大器输入端的定向祸合器获得。 9 残余调制 9 . 1一 般考虑 放人器输出中的残余调幅， 残余调频或残余调相的值. 与电源的滤波程度有关 l t :在高功率放大器中， 随机噪声引起的残余调制可以忽略， 但由厂 后续设备 如n 星上放大器) 的调幅 调相转换 的;1扣 向 ， 残余调幅就显得重要了， 9 . 2 t n l 壁方法 9 . 2 . 1 残余调幅 GB 1 1 2 9 9 . 1 0 - 8 9 测t时， 被测放大器经合适的定间藕合器接到二极管检波器， 检波器与 低频波形分析仪连接、 低G
9、r 波形分析仪鉴别和测量出检波器输出中呈现的电源频率和各种谐波. 测+, = 时必须确保 几 极份检波器礴 、 过载 为了 获得残余调幅对未调载波电压的比值， 需测童检波器的直流输出电压 9 . 2 . 2 残余调颇 测虽时， 被测放大器经合适的定向祸合器接到测试下变频器。 测试下变频器输出接到 ， 个琪周 !;r, 咫 敏度已校准好的解调器 解调器的基带输出藕合到波形分析仪或已知带宽( 如4 k H z ) 的选频电平 表 测f ( 范川从月k t-i z一 最人基带频率 9 . 2 . 3 残余调相 侧量时， 被测放大器经一个合适的定向锅合器接至测试 I,- 变频器， 侧试 卜 变频器输出
10、经已校准的解 凋器连接到带宽为2 0 H z 的波形分析仪， 在5 o H , 2 o k H z 频率范围内测址残余调相 9 . 3 结果表示法 残余U 琳 的测f e 结果， 以分贝 数表示， 如式( 1 ) : 残余调幅 一2 0 l o g o . 7 0 7 E E . . 式中:E , . . E 波形分析仪测出的被检波信号各个谱线的方均根值电压; 参考载波及无用信号所导致的直流电压 残余调频的测量结果可以用方程式表示， 如参考方均根值频偏为Z o o k 1 I : 时， 可表 J : 为 f . .,;=( 2 0 0 k H z ) l o g 。 人 。 一 L . 。 。
11、 。 。 。 。 . o . 。 。 。 。 二。 。 。 。 . 。 。 。 。 . 。 ( 、 式中: L- 一 选频电平表读出的噪声分贝 数; L ，所考虑频率点的选频电平表读出的分贝 数。 残余调相的测量结果以度表示， 如式( 3 ) ; 残余调相 5 7 . 3 f , - , f m 。 。 . 。 。 。 。 。 。 。 。 。一 “。 。 。 。 . 。 。 。 。二。 。 。 . o . 。 。 ( 味 式中:f . ,测量频率， H z ; f I . m . 由式( 2 ) 给出。 94 要规定的细节 当要求进行本项侧量时， 设备技术条件中应包括下列内容: a . 允许的
12、残余调幅噪声最大值; 卜 . 允许的残余调频噪声最大值; c . 允许的残余调相噪声最大值 1 0 调幅/ 调相转换系数 按本系列标准G 1 3 1 1 2 9 9 . 2 “ 射频范围内的测量” 的第9 章。 就行波f f 或速调管放大器而言， 通过放大器时的相移是电子束电压及输入功率的 一 个 重要P k I 数 采用 静态法测量时， 重要的是确定电子束电压是否随激励功率而改变。 假如是在保持激励功率h 4 i L 条件下， 观测相位随电子束电压改变而变化的情况， 就能确定电子束电压变化的修正系数 1 1 多载波互调比 按木系列标准G B 1 1 2 9 9 . 2 “ 射频范围内的测里”
13、 的第s 章 在被测放大器的工作频率范围内多载波互调比可能会变化， 所以测量时应重复若于对频率 1 14 GB 1 1 2 9 9 . 1 0 一 8 9 放大器上 作在输出功率远低于饱和值时， 假设激励功率变化1 d B则载波与 几 阶F I: 周 产物的比变化 2 ( 1 R但这个关系不适用于输出功率在饱和值或饱和值附近时的情况 五 作于此区域内时必须作若干 附 U fl 测觉 1 2 噪声系数 飞 2 . 1 一 般考 虑 噪声 般可分背景噪声和调制噪声 背景噪声经常出现在微波管内， 由热噪声、 闪烁效应噪声、 散弹效应噪声、 离子噪声及千 肺t -q - 他随机 过程， 扣 引起的噪声
14、称之为背景噪声 放大器内的背景噪声用噪声系数来表示 调制噪声是因载波与调制信号的互相作用而引起的。 这里主要是测星放大器的背景噪声 1 2 . 2 测i t 方法 被测放大器的输出端， 经过已知带宽的带通滤波器， 接到功率汁上 。 要求滤波器的振幅/ 频率特性足 以使噪声在所选取的带宽内具有恒定的密度。 选取的带宽需足够宽. 以保证测诞所需的足够的噪声电 平 放左器的输入端接个匹配负载， 加七 各级电压， 但不加激励信号。 这样， 放大器的噪声温度由式( 钓得出: 了 ，一。 . 。 . . . 。 ， 。 。 4 兰麟 式 中 I .,k 二 输出噪声功率 玻尔兹曼常数 ， W ; B -输
15、出滤波器的频带宽度， H z ; ， 放大器小信号增益 用这种方法确定噪声温度后， 噪声系数由式( 5 ) 给出: 噪 声 系 数 一 。 lo g , ， 十 2 9 0 . . . . . . . 。 . 。 。 。 二， (几 1 2 . 3 结果表示法 噪声系数应以分贝表示 1 2 . 4 要规定的细节 “ I 要求进行本项测童时， 设备技术条件中应包括下列内容 允许噪声系数( 分贝) 的最大值 1 3 自 动电平控制( A L C ) 当放大X s 装有自 动电平控制装咒时， 这个装置的功能应逐点地进行静态测量。 测里应在规定的输入 功率范围内进行 1 4 增益不稳定度 1 4 .
16、1 定义 放大器的功率增益不稳定度， 是指在规定的时间间隔内. 规定的输出功率和频率条件 F 增益的变化 i f i , 增益不稳定度用分贝 表示n 按本系列标准G B 1 1 2 9 9 . 2 “ 射频范围内的测量” 的第5 章 采 用说明 1 1 以 标准1 2 E ( C 0) 9 8 原文中是2 9 3 . 但通常噪声系数是在标准噪声温度2 9 0 K时定义的， 所卜 . 木标准改为 四。 G B 1 1 2 9 9 . 1 0 一 8 9 1 4 . 2 测量方法 测量设备配置如图1 所示。 当被测放大器达到热稳定之后， 将个规定功率和频率的信号加到输入端. j 仁 将输出功 .
17、7i 周 帜刊规 定值、 在规定的时间问隔内用一个多笔记录仪绘制 厂 述参数 a . 输出功率; b 输入功率; 。 . 电源电压; d . 放大器电极电压; e . 环境温度; f . 放大器冷却剂温度( 如采用时) 。 1 4 . 3 结果表示法 在规定的时间间隔内， 上述参数应连续记录， 其结果表示为多笔记录仪绘制 来的轨迹 1 4 . 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 . 输入测试信号频率; n . 输入测试信号功率; e . 输出功率; d . 环境条件; e . 测量的时间间隔。 1 5 电离辐射 1 5 . 1 定义和一般考虑 电离辐射
18、是指具有高能量可使传播物质产生电离的辐射。 高功率放大器产生的电离辐射多半是X射线。 只要放大器电子管电极之间的电位f l. 超过3 k V. X 射线就能产生。 电离辐射采用的单位为戈瑞。 最大允许辐射剂量率的单位， 通常用毫戈瑞/ 小时表示。 1 5 . 2 测量方法 测量没备配置如图2 所示。 注意: 这里不用射频接收机和示波器。 测量是在高功率放大器 上 作于饱和状态及去掉激励信号这两种状态下进行 对被测放大器易被 作人员或维修人员 触及的所有部件进行的每次测量， 电离辐射计与所测部件距离s c m 1 5 . 3 结果表示法 任何明显的辐射量， 即那些接近规定的最大量值应连同辐射计的
19、位置 起记录 卜 来 1 5 . 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 列内容: 允许最大的电离辐射量， 单位为毫戈瑞/ 小时。 1 6 杂散射频辐射( 机柜辐射) 1 6 门定义 杂散射频辐射或机柜辐射是指非电离的射频辐射， 它来白 高功率放大器的机柜或其他的器件 许日 没有被连接到放大器的射频负载所吸收 1 6 . 2 矛 则量方法 G B 1 1 2 9 9 . 1 0 一 8 9 测址设备配N Al 图艺 所示。 将被测放大器激励到饱和状态. 测试信 11 在 放大器通带范围内扫描， 喇叭天线与射频接收机及示波 f: v 连接， 对被测放大器所有可影响到的区域
20、进行探测。 经标准接收机由标定的不波C 4 显示. 以读出听测 频带范围内的射频功率 决放大器实际结构的任何改变， 都可能引起辐射方向图的变化 因此， 对设备Y I 使用期间内所仃叮能遇到的状.莎 条件 均需侧址 I 6 . 3 结果表示法 ( 何明显的辐射4-f 即那些接近规定的最大量值， j v 连同信号频率和测试喇叭的精确位找 赶记录 卜 来 辐射功率密度 为喇叭输出日处的功率与喇叭口 面的有效面积之比， 以m W / c m :友 i ; 注各国所允许的杂散射频辐射功率标准是不同的， 般在1 1 0 m W/ c m = 之问。 1 6 . 4 要规定的细节 当要求进行本项测量时， 设
21、备技术条件中应包括下列内容: 允 诈的杂散( 机柜) 射频辐射量. m w几m 艺 ; 测缺的频率范围 渤 放 大 器IIl n 被 测 放 人器赢Uti t1i. 衰减器 衰减器 功率训 功率计 延迟线电H S 男 1 视器 it 1 1 电源电i I 监视器 温I t监视器 图 1 增益不稳定度测量设备配置 GB 1 1 2 9 9 . 1 0 一 8 9 # 1 描电压输出 图 2 杂散辐射和 x射线辐射测量设备配置 注: 对于x射线的侧量， 用经合适的标准辐射源校准的电离辐射计来代替测试喇叭接收机和示波器。 附加说明: 本标准由南京长江机器制造厂负责起草 11 8 *草庐一苇草庐一苇*
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