GB-11299.12-1989.pdf

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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 第三部分分系统组合测量 第二节4 -6 G H z 接收系统品质因数( G I T ) 测量 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 m e 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 3 : Me t h o d s o f me a s u r e m e n t s f o r c o mb i n a t i o n o f s u b - s y

2、s t e ms S e c t i o n T w o - Me a s u r e me n t o f t h e f i g u r e o f me r i t ( G / T ) o f t h e r e c e i v i n g s y s t e m i n t h e 4 G H z t o 6 G H z r a n g e GB 1 1 2 9 9 - 1 2- - 8 9 1 F C 5 1 0 - 3 - 2 09 8 0 ) 本标准是 卫星通信地球站无线电设备测量方法 系列标准之一。 本标滩等同采用国际电_ 1 . 委员会标准I E C 5 1 0 - 3 -

3、2 ( 卫星通信地球站无线电设备测童方法第 三 部 分分系统组合测量第二节4 - 6 G H z 接收系统品质因数( G 灯 ) 的测幼 1 主题内容与适用范围 本标准规定了 4 -6 G H z 地球站接收系统品质因数( G / T ) 的测量方法。 一 种 方 法是利用地球站处功 率谱流址密度已知的星体， 并考虑到各参数造成的误差 还给出了 一种间接测量方法。 2 定义 2 . 1 品质N 1 数( G / T ) 地球站接收系统的品质因数( G / T ) 为接收天线增益与系统噪声温度之比( 归算到天线分系统输出 法圣 盘处) o G / T值 通常可 由 下 式表示: G / T= 1

4、 0 l o g e 天线功率增益 系统噪声温度( K) ( d B / K ) 。 ， ， 二 (土 G / T值也可归算到接收系统其他地方， 例如低噪声放大器输入端， 这时增益和噪声温度都应折 ? 到低噪声放大器输入端， 但 G / T值保持不变 接收系统噪声温度还包括测试点后面各部分产生的噪声温度的贡献。 泣: 测址品质因数( G I T ) 时， 发射机应以最大额定功率工作 如果发射机工作使接收系统( ; / 4 0 值 降， 那么该F 降 2 . 2 值在结果中应有所表示 射电星 射电星是种微波宇宙噪声功率源， 有四颗射电星的特性是已知的， 其精度足以用来测量 / 了 值。 这四颗星

5、是仙后座A， 金牛座A， 天鹅座A和猎户座A 。 附录A( 参考件川， 介绍r 这4 颗星的特性。 注月亮和太阳也可作为射电源测量G / T值 2 . 3 标准大气 本系列标准第一部分第n “ 总则” 确定的标准大气条件为: 温度2 0 相对湿度6 s 中华人民共和国电子工业部1 9 8 9 一 0 3 一 0 1 批准1 9 9 0 一 01 一 0 1 实施 GB 1 1 2 9 9 . 1 2 一 8 9 大气压力l o l . 3 k 1 a 3 一般考虑 当卫星传输到地面的流量密度给定时， 品质因数( G / 7 ) 是决定解调器输入端载吸比的地球站 岌 邂 参数， 因此必须以最高的

6、精度来确定接收系统的G / T值。 确定品质因数( G / T) 的主要力 一 法有两种， 即直接法和间接法。 第种方法是用射电星直接测!, . ( ; 了值， 第二种方法是分别测量接收天线增益和系统噪声温度 对于大型天线，一 般推荐直接测量法， 因为它能提供最高精度， 下文将详述 当天线可控制性有限或者所处的位置用任何规定角度都不能很好地看到已知射电早时 就L , 须术 用间接测量法 通常在 卜 列条件下测量G / T值: 仰角为5 。 到最大工作角度间的任意角; 频率为接收频带的中心频率以及接近频带边缘的频率 规定的极化; 日 青 夭 ; e . 微风 4 用校准的射电星测量品质因数( G

7、 / T ) 4 . 1 G / I值作为Y因子的函数解析式 众所周知， 射电星发射微波噪声功率。 当地球站接收天线指向 1 射电星时， 天线接收到的噪声功片 增加了 下值; S A B S Z 2 C B 2 8 n ( W ) ， 2 式中: 尸天线指向射电星时噪声功率的增值， W; S -测量频率上射电源的功率谱流量密度 W/ m 2 / H z ; A 接收天线的有效面积， m : ; B 接收机噪声带宽, H z ; 规定频率上天线的接收增益; A 工作波长， m. 巨 式中出现系数2 , 是因为接收系统的极化方式是给定的， 而射电星的极化通常是随机的。 t7 射电举 是点源， 其辐

8、射波通过无衰减大气时， 该方程才有效， 实际上， 这两项条件都不成亿因此方 程( 2 ) -iz , 须改 成 列形式: _S A z G “ B r .=， 二 - - - - - ; ; ， - - - - 二 - 8 n ，八 1，入2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 。 二。 。 。 ( 凡 式中; K大气衰减的修正系数; K ? 1与 射电源角扩展有关的修正系数。 假设 P , t 为天线指向宇宙源时的总噪声功率. 而 尸， 为天线以相同仰角指向背景天空时的噪声功 率. 那么就有:

9、 P ， = P ， 一 Y。 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 一 t 式中; P= K“ T “ B ; 1 一 包括天空噪声温度在内的接收系统噪声温度。 根据 r . 述方程. 品质因数( G / T ) 可以表示成: R n k. x x_ _ G 八 =- 一 几 4 几 J,一 一( Y 一1 ) G S 1 1 2 9 9 . 1 2 一8 9 式 1 1 : k 一 一 玻If 兹k ll i 数. 1 . 3 8 X 1 0 z :+ ( J / k ) ) 因子

10、为天线指向宇宙源时接收到的噪声功率和天线以相同仰角宁k背景友 空时接收到的噪 转 功 率之比。 所有其他专数的定义都与前述方程中相同 这种方法与分别测墩“和T的谊来确定“7 f q . 的方法相比较自一个t . 要优点， 就是比值Y的确 定能用 一 次相对测量而不是用两次绝对测壁， 所以. 求出的G / T俏更精确 人气衰减的修正系数 K. 是天线仰角、 接收频率、 天线的海拔高度、 大气温度和密率以及湿度的函 数 方程( 5 ) 中所用的K。 值可 从图1 所示的曲线， ， 求出， 这此曲线表示标准大气条件 卜 、 及线佼于海平 而卜 、 :颐 率为最常用频率时K, 随仰角的变化 p他因素没

11、有考虑， 因为他们对G / 了测量值的精度影啊不大， 这些因索有宇宙背景轴射、 传播报耗 的波动以及地球站海拔高度的影响。 修正系数K: 是考虑到射电星体J : liT 上不能当作点源来处理， 并目 . 天线从非点源W - 休接收到的噪声 功率取决于天线的波柬宽度， 由下式给出。 K ! ， B ( 0 ,0 ) d ll . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 一 6) 1 3 ( 笋 , 0 ) P( 功 , A l l 月l 式， I T : B ( “ , 0 ) 射电源的亮度分布; P ( o , 0

12、 ) - - 归一化天线方向 性图; d l l - S i n O d “ d O 以球面度为单 位的 - 休角微分; ( 0 , e ) - -一 微分立体角d l l 矢径的球面坐标方向: 众以球向度为单位的射电源的立体视角。 修正系数K z 取决于天线波束宽度和射电星 图z 给出了 三种射电星的修正系数与天线半功率波束 宽度的关系曲线. 附录A中给出了这些曲线的解析式。 方程( 5 ) 中的功率谱流量密度S不仅取决于选定的射电星. 而且还取决于测量G ! T值的频率 附录 A中给出r 每 个射电星各个频率的S值。 4 . 2 射电星的选择 测址G / T值时， 射电星的选择主要取决十从

13、天线所处位置能看见射电星的持续时问。 通常星体在 天空中按圆形轨道移动。 如果星体的极距( 它是赤纬的余角) 低于地球站的纬度. 而几 星体和地球站在同一半球( _ 比 平球或南 半球) ， 那么整个轨道就位于地平线上面， 最小仰角( F . , ) 在“ 下中天” 处， 山卜 式给出: E 、 一1 . +D一 9 0 ( 7) 式中”和L如图3 所示。 对丁 ; 其他星体， 只有一部分轨道在地平线以上 因此， 这些星体将升起和降落 这样， 计抖出地平面 以上的角度才有用。 任何星体的最大仰角( E h ) 都在“ 匕 中天” 处出理. 它们有 卜 列汽种情况; 当星体和地球站位于同半球内.

14、 且D L时， 就有: 药， = 1 . 十 ( 9 0 0 一 D) b . 当星休和地球站位于同一 半球内， 且D 2 ) 所要求的最小 i / 低( 4 G H z ， 仰角为3 0 ) , 但天线波束宽度和亮度分布所确定的修正系数不包括在内 射电星赤经( h )赤纬( 度)G! 了( d 日 厂 K、 仙后座 A 金牛座 A 天鹅座 八 借 户座 A 2 3 . 4 5 5 2 0 . 0 5 . 5 5 8 . 6 2 2 0 4 0 . 6 一 3 6 3 了 一 : 相对误差A Y / Y取决于测试仪表的不稳定性和校准衰减器的精度， 这种不稳定性会造成噪击电平 读数的起伏 用一稳

15、定的电路装置， 能使 Y / Y =O . 0 1 0 ，、 、，二_ . 、 卜 ，、 ， _ 、， _ _ ， 。，_ 一 _ _ 、 山 . 、 ， ，、 _-A Yy工 _ 、 _、 ， 用达 下和 盯 坎 左 开 且 Y 多 L, ) 1 p 么 囚 寸 Y迫 服 阴误 左 - 屯 二. 夏 厂就 小 公 超 过 0 . 0 2 11一I 对于 高G / 1 值的地球站， 典型误差A ( G / T ) / ( G / T ) 约为土5 Y O士0 . 2 d B ) a 4 . 6 结果表示法 结果应当用分贝/ 绝对温度( d B / K ) 来表不。 4 . 7 要规定的细节 当

16、要求进行本项测量时， 设备技术条件中应包括下列内容: a . 采用的射电星及其赤纬; b . 要求的频率; 要求的极化方式; d . 测量时所用的仰角; e . 环境条 件。 5 用间接方法测定G / T值 当天线方向可控性有限或者所处的位置用任何规定的角度都不能很好地看见已知射电星时， 就需 要采用间接方法 用这种方法就需要测量接收天线的增益( G) ， 采用的方法是对天线接收来白已知功率i n流量密度 的远区源所辐射的功率进行绝对测量。 卫星信标叮用作远区辐射源。 另外还需要测量系统噪声温度( 测量方法见本标准第二部分第二节“ 天线( 包括馈源网络) ” 第9 条) 6 参考文献 C l

17、) C C I R R e p o r t N o . 3 9 0 -3 ; E a r t h S t a t i o n 1 2 ) A s t o n o my a n d A s t r o p h y s i c s b y J . W. M. Ant e n n a s o r t he Fi x e d S a t e l l i t e Se r v i c e B a a r s a n d A. P . H a r t s u i j k e r , Vo l , 1 7 , 1 9 7 2 . 采用说明: I I原文误为d B G B 1 1 2 9 9 . 1 2 一

18、8 9 一平一 一|州一| O t6 O 4 O 2 0 . 1 0 . 0 6 0 . 0 4 0 . 0 2 6 . 4 GHz 万T 一5 . 9 G Ha 3 . 7 GI I z Z GHz 0 “1 0 02 0 01 0 3 0 。6 0 . 7 0 08 甲 仰角( I变 ) 图 1 系数 K: 与天线仰角的关系曲线( 在海平面 上以及标准人气条件 下 ) 1 . 2 5 2O 1 . 1 5 气 戈 丫攀赌 咖 孕 ( 铃 P 妙 1 . 0 5 Vk P P 1 。 00 1 0 1 5 天线半功率波束宽度( 分 2 O 图 2 系数K , 和天线半功率波束宽度的函数关系

19、只 6 Gs 1 1 2 9 9 . 1 2 一 8 9 图 3 确定射电星仰角的术语 O V 观察点的垂线; O H观察点的水平线; F 射电星的仰角( 以度为单位的绝对值) ; I ) 射电星的赤纬 ( 以度为单位的绝对值) ; 孟 观察点的纬度 以度为争位的绝对值) 图 4 测量G/ 7 值的设备配首卜一 ) 记录器 图 5 测量G / T值的设备配置( 二) Gs 1 1 2 9 9 . 1 2 一 8 9 附录A 主要射电星的特性 ( 参考件) F 文给出了 参考文献C I 的附录三中叙述的主要射电星的特性 应当注意的是. ( C 4 R全会1 t 冬y 文献 1 ) . 每4 年要

20、修订 次。 A 1 仙后座A C a s s i o p e i a A 仙后座A辐射的流量每年下降率为( 1 . 1 士。 . 1 5 ) %, 1 9 6 8 年1 月1 日 在4 . 0 8 G H z 上算出的功率谱流量密度为1 0 4 7 X1 0 - 0 W/ m / H z 该射电星的功率谱流量密度还取决于频率; f 一 。 ; d v J一Jo 入下-. . . . . . . “ . 二 . . “ 1 . . ， 争 ，L 八 州 、 4 尸 式， ， : S , - 4 G I I z 时功率谱流量密度， f的单位为G H z , 该方程” 画在对数坐标上时是一条直线，

21、其斜率叫做“ 频谱指数” 。 在4 G H z 频段的中心频率3 . 9 5 G H z 处， 1 9 8 6 年1 月I 日的功率谱流量密度为1 0 7 2 X 1 0 - 6 W / m L / H z ， 误差约为2 %0 仙后座A没有明显的极化， 其亮度分布通常是圆形对称的， 离中心2 的弧形内亮度最大。 把仙后座 A看成个直径为。0 7 2 。 的均匀辐射圆盘， 就能足够精确地求得修正系数K Z 的近似值 用这种瑕设一 修 正系数K: 可写成: K , 一 一 。 3 2 7 1 0 0 7 2 口 + 0 . 0 5 9 0 . 0 7 20 7 2 ， ， 一 ( 八 2 、 式

22、中:19 -天线半功率波束宽度， 单位为度。 当14 o . 度的关系曲线 0 7 2 0 时上述方程就适用。 图2 中有一条曲线就是仙后座A的修正系数K 与半功 执皮束宽 A 2 天鹅座 A C y g n u s A 天鹅座A辐射的流量不随时间而变化 在4 . 1 6 G H z 上算出的值为4 6 5 . 1 X 1 0 - “ W/ m / H z该星体 的功率谱流傲密度S与频率的关系如下: f -l . 6 G H z 时，S -j - , - 换算成3 . 9 5 G H z 时， 功率谱流量密度为4 9 4 . 8 X 1 0 - “ W/ m / H z ， 误差约为3 X.

23、当月 )0 . 2 0 时， 修正系数K : 为1 0 . 2 0 时的最佳 近似值 A 3 猎户座A O r i o n A 猎户座A辐射的流量不随时间而变化， 在4 . 0 8 G H z 上算出的值为4 4 5 . 0 X 1 0 - 2 “ W/ m / H z该毕休 采用说明: 门 见第6 条的参考文献 2 1 . Gs 1 1 2 9 9 . 1 2 一 8 9 的赤纬小， 赤道I(fl- 上使天线方向可 控性较小的站能用它. 但是， 猎户座A的详细特性还不太清楚、 因此， 修止系数K ， 也不能精确地确定 A 4 金牛座 A T a u r u s A 金牛座A辐射的流量不随时间

24、而变化. 在3 . 9 5 G H z 上算出的值为 7 1 6 . 9 X1 0 s “ W/ m 2 / 1 1 z . 误差约 为3 州 金牛座A的功率谱流量密度 S与频率的关系如下: S - 0 . 2 .; 式中_t 的单位为H z 该函数画在对数坐标上为一条直线， 斜率等于一。 . 2 5 , 金牛座A呈现明显的极化， 特别是在星体的 中心。 为了避免极化修正. 应当用圆极化来进行测量 如果采用线性极化， 就应在两个正交极化 1 测I( r , i i 取测里的平均值。 为f 找到修正系数K 。 的相当精确的近似值， 可以把金牛座 A简单地看成 一 个长轴和短轴分别为 0 . 0

25、7 0 和0 . 0 4 3 高斯能量分布的椭圆 源。 在这种情况下， 修正系数K : 可写成下式: 。 _ 1 0 . 0 7 0， 、 告 Ai= 1十 1 -一 I、户 / 厂 1 + 0 . 0 4 31 “ 、 告 、尸) / 。 . 。 . ，. . . . . . . . . . . . . . . ( A3 ) 式中: 13 一 一天线半功率波束宽度， 单位为度 图2 给出了 金牛座A修正系数K : 和半功率波束宽度的关系曲线。 注: 任意频率t , 的功率谱流量密度S 。 可用 F 式求出: 1 、 。三_A ll 。二 一 0 - 。 S 。一 6 U人 式中: s一 频率

26、为t时的功率谱流量密度 s该射电星的颇谱指数 附加说明: 本标准山电 子工业部第五十四研究所负责起草。 *草庐一苇草庐一苇*提供优质文档， 如果 你下载的文档有缺页、 模糊等现象或 者遇到找不到的稀缺文件， 请发站内 信和我联系！我一定帮你解决！ 提供优质文档， 如果 你下载的文档有缺页、 模糊等现象或 者遇到找不到的稀缺文件， 请发站内 信和我联系！我一定帮你解决！ 本人有各种国内外标准 20 余万个， 包括全系 列 GB 国标国标及国内行业行业及部门标准部门标准，全系列 BSI EN DIN JIS NF AS NZS GOST ASTM ISO ASME SSPC ANSI IEC IEEE ANSI UL AASHTO ABS ACI AREMA AWS ML NACE GM FAA TBR RCC 各国船级 社 船级 社 等大量其他国际标准。豆丁下载网址：豆丁下载网址： http:/