無線電檢測方法和標準介紹

單擊此處編輯母版標題樣式,,單擊此處編輯母版文本樣式,,第二級,,第三級,,第四級,,第五級,,,*,,無線電發(fā)射機檢測方法和標準介紹,國家無線電監(jiān)測中心設備檢測處,,常若艇,,一、前言,,無線電發(fā)射設備的檢測工作是各級無線電管理機構(gòu)日常工作中很重要的一個方面。對無線電發(fā)射設備的研制、生產(chǎn)、進口、銷售等環(huán)節(jié)進行嚴格的控制，對維護正常的空中電波秩序，從源頭上減少干擾源的產(chǎn)生是至關(guān)重要的。在設臺前對無線電發(fā)射設備進行檢測以及日常的年檢是監(jiān)測工作及進行合理的臺站面局的基礎性工作。,,對各類無線電發(fā)射設備的工作頻段、信號特征、雜散發(fā)射、占用帶寬以及其它一些重要參數(shù)的充分掌握可以提高監(jiān)測及查處干擾的效率和質(zhì)量，是從事無線電管理的技術(shù)人員必備的基本素質(zhì)。近年來，無線通信事業(yè)進入了飛速發(fā)展的階段，各種新技術(shù)、新業(yè)務不斷涌現(xiàn)，加上傳統(tǒng)的各類無線電業(yè)務，無線電發(fā)射機的種類十分繁雜，相應的無線電管理文件、國際、國內(nèi)的技術(shù)標準眾多。本文力爭從基本原理出發(fā)，對涉及到的一些共性的設備檢測的方法做一說明，并盡量涵蓋各級無線電管理機構(gòu)所關(guān)心的檢測項目。,,,二、技術(shù)各詞解釋,,2.1 頻率容限,發(fā)射的特征頻率偏離參考頻率的最大允許偏差。單位為相對值或絕對值。,,2.2 發(fā)射功率,發(fā)射功率依據(jù)其測試位置或發(fā)射途徑不同分為：,,——端口傳導功率（匹配狀態(tài)）,,——輻射功率(包括等效全向輻射功率和有效輻射功率，前者比后者大2.15dB),,根據(jù)發(fā)射類別或信號特征發(fā)射功率亦可分為：,,——峰包功率(調(diào)制包絡最高峰一個射頻周期內(nèi)的平均功率),,——平均功率(發(fā)射機在調(diào)制中以所遇到的最低頻率周期相比足夠長的時間內(nèi)的功率),,——載波功率(無調(diào)制時載波的平均功率),,2.3 必要帶寬,,對于給定的發(fā)射類別，恰好確保進行規(guī)定條件下要求的質(zhì)量和速率的信息傳輸所需的帶寬。,,,2.4 占用帶寬,此帶寬外的上、下限頻帶所對應的發(fā)射功率分別為一確定發(fā)射總功率的,?,/2。一般取,?,/2為0.5%。,,2.5 非意愿發(fā)射（unwanted emission）,帶外發(fā)射域：在必要帶寬外但不包括雜散域?qū)念l率范圍，這里帶外發(fā)射通常占主導地位。,,帶外發(fā)射：由調(diào)制處理產(chǎn)生的恰好落在必要帶外的一個或多個頻率發(fā)射，但不包括雜散發(fā)射。通常把落在距中心頻率±250%必要帶寬以內(nèi)，必要帶寬以外的非意愿發(fā)射看作為帶外發(fā)射。但對于非常窄或?qū)挼谋匾獛?，帶外發(fā)射域和雜散發(fā)射域邊界的限定需參考,Rec.ITU-R SM.329-8 Annex 8。,雜散發(fā)射域可能存在帶外發(fā)射，同樣，帶外發(fā)射域也有可能存在雜散發(fā)射。,,雜散發(fā)射：落在必要帶寬之外，但減少其電平不會影響相應的信息傳輸?shù)囊粋€或多個頻率發(fā)射，它包括除了帶外發(fā)射外的諧波發(fā)射、寄生發(fā)射、互調(diào)產(chǎn)物和頻率轉(zhuǎn)換產(chǎn)物。,,三、部分發(fā)射機參數(shù)的通用檢測方法,,3.1 功率,3.1.1 載波及平均功率測量,,測試方框圖如下：,,,,,測量時，要選用合適的衰減值，以防止功率計或頻譜儀的過載。,,對于TDMA信號的測量，必須使用有門限觸發(fā)功能的功率計或頻譜儀，頻譜儀的檢波方式要選擇有效值檢波，同時VBW≥3RBW。,發(fā)射機,衰減器,頻譜儀,,或功率計,,3.1.2 峰包功率的測試,測試框圖如下：,,信號源,二極管檢波器,示波器,發(fā)射機,衰減器,頻譜儀,峰值功率計,,測量蜂包功率（PEP）有四種方法：,,第一種方法：直接使用示波器，此種情況下示波器的帶寬必須足,,阻抗問題并進行適當?shù)男拚?,第二種方法：發(fā)射信號經(jīng)過通過二極管檢波器，并用示波器顯示其包絡，記錄下示波器包絡峰點對應的幅值，然后用信號源取代發(fā)射機，信號源的頻率對應發(fā)射機發(fā)射頻率，調(diào)整信號源輸出電平值，直到示波器上顯示的包絡值與上一次記錄的包絡峰點值相等。此時信號源的輸出電平加上衰減器值并進行必要的路經(jīng)損耗修正后即為發(fā)射機輸出的蜂包功率。,,第三種方法：發(fā)射機輸出經(jīng)過合適的衰減器后饋入到頻譜儀，此種情況下要求頻譜儀的RBW至少5倍于被測信號的帶寬。頻譜的設置如下：Span=0, Center freq.=發(fā)射機輸出載頻，VBW≥RBW。找到時域包絡信號的峰點即對應峰包功率。,,第四種方法：直接使用峰值功率計。,,,3.1.3 輻射功率的測試,當發(fā)射機使用一體化天線時，可能需要測試其輻射功率。此時對測試的場地有明確的要求：①必須滿足遠場條件；②測試場地可在開闊場地或全電波暗室，必須消除周圍空間對電波的反射；③測試天線最好使用對應頻段的標準增益天線。,,此時可以采用替代法或直接法測量輻射功率。,,采用替代法布置圖如下：,,,采用替代法一般在開闊場或半電波暗室中進行。按上圖布置。,,第一步：打開發(fā)射機，接收天線在1～4范圍內(nèi)升降，找到最大值并記錄下來。,,第二步：移開發(fā)射機，改用已知增益的天線與信號源的組合，調(diào)整信號源的電平，接收天線在1～4米間升降，直到接收電平與第一步中取得的結(jié)果相同時，記錄此時的信號源輸出電平，此電平加上發(fā)射天線的增益減去電纜及接頭損耗即對應發(fā)射機的輸出功率。為了提高精度，測量時應盡量優(yōu)化各種配置。,,,直接法測量輻射功率：,測量布置圖如下：,,,,此種方法一般在全電波暗室中進行。發(fā)射機天線到接收天線的空間損耗可以用自由空間損耗公式計算，亦可用實測值為準。發(fā)射機天線和接收天線的極化方式盡量相同，（若不相同，則接收天線應分別在水平及垂直極化兩種方式下進行，并對測量結(jié)果進行均方根合成）。接收機記錄的結(jié)果加上電纜損耗減掉接收天線增益即為發(fā)射機輻射功率。全電波暗室應在所測的頻率范圍內(nèi)滿足ETS 50147-3標準的有關(guān)要求。,,直接法顯然比替代法使用更少的測量時間。,,全電波暗室：,,,3.2 頻率容限,測試方框圖如下：,,衰減器,計數(shù)器,發(fā)射機,頻譜儀,高穩(wěn)時基,矢量信號分析儀,,測量時如果發(fā)射機可以發(fā)射載波，則可用計數(shù)器或頻譜儀的計數(shù)器功能直接進行測試。如果發(fā)射機不能去掉調(diào)制信號，則可用頻譜儀尋找是否有載波泄漏或?qū)ふ遗c載波頻率有固定關(guān)系的單頻信號并進行測試。如果以上兩種情況都不滿足可用矢量信號分析儀在調(diào)制域?qū)ζ漕l率容限進行測試，但必須知道發(fā)射機發(fā)射信號的調(diào)制方式、符號速率、匹配濾波器等參數(shù)。對于大多數(shù)TDMA系統(tǒng)如GSM、Tetra手機都需要在調(diào)制域中進行頻率容限的測試。,,計數(shù)器、頻譜儀或矢量信號發(fā)生器使用的參考時基精度應比被測指標至少高一個數(shù)量級。,,3.3 占用帶寬,測試方框圖如下：,發(fā)射機,頻譜儀,衰減器,現(xiàn)代頻譜儀一般都有占用帶寬的測試功能，但需要指出的是：對于TDMA信號或TDD雙工方式的信號測量時，必須使用門限觸發(fā)功能，捕捉到全部的發(fā)射頻譜。,,,3.4 鄰道功率測試,,3.4.1 引言,基于CDMA原理（碼分多址）的第三代移動通信系統(tǒng)與第二代TDMA（時分多址系統(tǒng)，如GSM或IS-136）系統(tǒng)或傳統(tǒng)的第一代模擬FDMA系統(tǒng)（頻分多址，如AMPS）相似都采用頻率復用原理。這意味這些系統(tǒng)的頻帶內(nèi)要有多個相同帶寬的無線信道以提供復用。這些系統(tǒng)與傳統(tǒng)的模擬系統(tǒng)的主要區(qū)別在于它們的無線信道占用較大的帶寬。傳統(tǒng)的模擬無線系統(tǒng)如美國的AMPS系統(tǒng)，指配給每個用戶分離的發(fā)射和接收信道，通信期間這些信道一直被占用。TDMA系統(tǒng)中，多個用戶在時域中共用發(fā)射和接收信道（頻分雙工如GSM系統(tǒng)），或發(fā)射和接收的信道相同（時分雙工如DECT系統(tǒng)）。基于CDMA原理的移動通信系統(tǒng)，許多用戶（通常約為128個）共享足夠?qū)挼陌l(fā)射和接收信道，兩個信道一直被占用，采用不同的解擴碼區(qū)分用戶。,,為了確保大量用戶無騷擾的接收，絕對有必要避免頻帶內(nèi)的鄰道干擾。一個重要的準則是鄰道功率要足夠小，其可以定義為絕對值（單位dBm）或與發(fā)射信道功率的相對值（單位dBc）。,,對于CDMAOne系統(tǒng)（IS-95，1.25MHz信道帶寬），補充規(guī)定了在相鄰的模擬移動通信系統(tǒng)AMPS（30kHz信道帶寬）信道內(nèi)的泄漏功率。,,TDMA系統(tǒng)（如IS-136或GSM），發(fā)射功率和由此在鄰道內(nèi)產(chǎn)生的無用功率都只在一定的時隙內(nèi)產(chǎn)生。因此特殊的測量如門限功能（只在擊活的時隙內(nèi)測量）是需要的。經(jīng)常要去區(qū)分在鄰道產(chǎn)生的雜散是由調(diào)制的穩(wěn)態(tài)信號（調(diào)制譜）產(chǎn)生或由發(fā)射信號的關(guān)斷（開關(guān)譜）產(chǎn)生的。因此測量TDMA系統(tǒng)所用的頻譜儀必須具備合適的鄰道功率測量以及門限和觸發(fā)功能。,,,3.4.2 與鄰道功率測量有關(guān)的關(guān)鍵參數(shù),,除了用戶信道及相鄰信道的帶寬外，信道間隔對鄰道功率測量來講是重要的。信道間隔可理解為用戶信道與相鄰信道的中心頻率間的差值。進行信道功率測量的鄰信道的序號也是重要的。下表示出了根據(jù)信道序號對應的測量信道：,信道序號,,信道功率測量,,0,,只是用戶信道,,1,,用戶信道和上/下鄰道,,2,,用戶信道和上/下鄰道+第一個相間信道,,3,,用戶信道和上/下鄰道+第一個相間信道+第二個相間信道,,,,3.4.3 鄰道功率測量的動態(tài)范圍,在假定濾波器的選擇性足夠高可以抑制用戶信道和有用信號的影響的情況下，有三個因素影響頻譜儀鄰道功率測量動態(tài)范圍：,,l,,分析儀固有的熱噪聲,,這里指在特定的器件設置（分析儀測量電平、RF衰減器、參考電平）可獲得的信噪比。,,l,,分析儀的相位噪聲,,l,,互調(diào)產(chǎn)物（頻譜再生）,,落到鄰道中的互調(diào)產(chǎn)物是關(guān)鍵因素，特別是對于寬帶CDMA系統(tǒng)的測量。,,鄰道功率是以上三種產(chǎn)物的線性疊加。熱噪聲和互調(diào)產(chǎn)物的貢獻取決于第一級混頻器的輸入電平。熱噪聲的影響與混頻器電平成反比，但同時混頻器電平的提高意味著互調(diào)產(chǎn)物的增加。由功率的總和曲線可得到每一個混頻器電平對應的最大動態(tài)范圍。,,3.4.4 使用頻譜儀測量鄰道功率的方法,,3.4.4.1 帶寬積分法,頻譜儀的IF濾波器通常為相對稀疏的1，3或1，2，3，5步進。而且，它們的選擇性不能滿足對信道濾波器的要求。對于模擬IF濾波器通常采用同步調(diào)諧的4級或5級濾波器來提供優(yōu)化的瞬態(tài)響應，以得到最小的掃描時間。4級和5級濾波器的形狀因子分別大約為12和9.5，其選擇性相當差，在進行鄰道功率測量時通常不能對用戶信道的信號提供足夠的抑制?，F(xiàn)代頻譜儀通常使用的數(shù)字濾波器為高斯型濾波器，盡管它們有較好的選擇性（形狀因子為 4.6）也不適合作為信道濾波器使用。,,因此，頻譜儀通常提供在頻域中的功率積分來進行鄰道功率的測量。相對于信道帶寬，要選擇十分小的分辨率帶寬，典型值為信道帶寬的1%到3%來提供適當?shù)倪x擇性。取決于要測量的鄰道功率的序號，頻道儀要從較低鄰道的開始掃描到較高鄰道的結(jié)束。,,,測量的結(jié)果對應于在選擇的信道帶寬內(nèi)像素點的線性值的積分，所得的鄰道功率dBc是相對于用戶信道的功率。,,測量中如下的幾個步驟被執(zhí)行：,,l,對于信道內(nèi)的所有電平，功率表示為線性值。應用下式：,,,這里P,i,為像素點,i,對應的線性功率值，單位為mW。,,L,i,為像素點,i,對應的測量電平，單位為dBm,,l,信道內(nèi)所有像素點對應的線性功率值進行相加，然后除以信道內(nèi)對應的像素點數(shù)。,,l,上一步所得的結(jié)果乘上選擇的信道帶寬與分辨率濾波器噪聲帶寬的商值。,,由以上的步驟，可由以下的關(guān)系式計算絕對信道功率：,,,這里：,,L,CH,=信道功率，單位為dBm,,B,CH,=信道帶寬，單位為Hz,,B,N，IF,=中頻濾波器的噪聲帶寬，單位為Hz,,n，n,2,=進行相加運算的測量值的號碼,,P,i,=第i個像素點對應的功率值，單位為mW,,分辨率帶寬（RBW）的選擇,選擇的分辨率帶寬相對于要進行精確測量的信道帶寬要很小。如果分辨率帶寬太大，被仿真的信道濾波器的選擇性不足夠高以至于當進行鄰道功率測量時部分主信道也被包括進去，因此，測量結(jié)果就不正確。對于較好的分辨率帶寬選擇，其典型值為1%至3%的信道帶寬。如果分辨率帶寬太小，則需要相當長的測量時間。,,檢波器的選擇,,對于信道功率測量，只有取樣檢波和有效值檢波方式是合適的，因為它們的得到的結(jié)果可以進行功率計算。由于對于噪聲或類似噪聲的信號不能找出檢波出的視頻電壓與輸入信號功率的關(guān)聯(lián)，因此峰值檢波（最大峰值、最小峰值、自動峰值）不適宜進行此類信號的測量。,,當使用取樣檢波器時，像素點對應的測量值是從IF包絡電壓中取樣得到的，如果顯示的頻譜范圍相對于分辨率帶寬很大（頻跨/分辨率帶寬,?,500），離散的信號分量（正弦波信號）可能由于頻譜儀有限的屏幕像素點（約501個）而被漏掉顯示，因此信道或鄰道功率的測量就不正確。,,因為數(shù)字調(diào)制信號類似噪聲信號，取樣檢波得到蹤跡就會有大的變化。為了得到穩(wěn)定的結(jié)果，平均是需要的，但此時信號將被欠加重和不真實顯示。,,當選擇使用RMS檢波器時，每個像素點對應的功率是從多個測量值中得到的穩(wěn)定結(jié)果。而且，掃描時間可被增加來平均蹤跡顯示。信道中的離散雜散信號能量也被如實地確定。因此，測量信道功率時選擇RMS檢波器優(yōu)于取樣檢波器。,,RMS數(shù)值由下式從視頻電壓取樣值中計算得到：,,,,這里： V,RMS,=電壓的RMS值，單位為V；,,N=落在像素點內(nèi)取樣值的個數(shù)；,,V,i,=包絡取樣值，單位為V,,參考電阻R可用來計算功率：,,,,一些TDMA移動通信標準（例如PDC）規(guī)定使用峰值檢波器測量鄰道功率（相對測量）來保證更好地檢測瞬態(tài)功率。,,,選擇視頻帶寬/蹤跡平均,,當使用RMS檢波器或取樣檢波器時，視頻帶寬至少應為分辨率帶寬的3倍以避免對視頻電壓的平均，因為這將引起似噪聲信號的欠加重，導致信道功率變得太小?；谶@個理由，多蹤跡的平均也應被避免。,,3.4.4.2 采用調(diào)制濾波器加重頻譜功率,一些移動通信系統(tǒng)，如IS-136（NADC），TETRA和WCDMA，為了確定主信道和鄰信道的功率，需要使用信道濾波器，該濾波器對應各自系統(tǒng)的調(diào)制濾波器（典型的為根升余弦濾波器）。這將對發(fā)射到鄰道內(nèi)的功率提供更加符合實際的加重效應，因為干擾主要是由在鄰道中心頻率處的信號分量引起的。接近信道邊緣的信號分量將被接收機的匹配濾波器抑制，因此不會引起什么干擾。,,當用頻譜儀進行鄰道功率測量時，在對各自信道蹤跡值進行積分確定信道功率前，必須用標準規(guī)定的調(diào)制濾波器加重?，F(xiàn)代頻譜儀提供的測量功能配有自動的加重處理。,,使用如下方法很容易驗證頻譜儀是否在信道功率測量時使用了加重濾波器：,,擊活信道功率測量，輸入一頻率與信道中心頻率相同的正弦波信號到頻譜儀，測得的信道功率作為參考值。,,步進變化正弦波信號的頻率到信道邊緣（相反地亦可固定正弦波信號頻率而調(diào)整信道中心頻率），得到新的信道功率。如果信道功率有變化，很明顯信道濾波器被用來進行加重處理。,,這一測試也可在鄰道中進行。這里推薦使用頻譜儀進行絕對鄰道功率的測量。,,,3.4.4.3 時域中信道功率的測量,信道功率測量時需要分辨率濾波器的帶寬非常小。由于這些濾波器表現(xiàn)的低積分時間，使用它們不可避免地會引起相當長的掃描時間。如果測量多個鄰道功率，信道間隔內(nèi)不包括任何信息的頻帶也要被掃描，從而增加了掃描時間。時域中測量信號功率可以避免這些缺陷。,,借助于數(shù)字信號處理，現(xiàn)代頻譜儀可以實現(xiàn)幾乎任何形式的信道濾波器，例如根升濾波器或接近矩形的帶通濾波器以及非常大的濾波器帶寬（例如4MHz）。這些濾波器使得頻譜儀像接收機一樣調(diào)諧到信道的中心頻率在時域中進行信道功率的測量。這種方式就有可能避免較窄分辨率帶寬對應的瞬態(tài)時間而引起的最小掃描時間的限制。相同的測量時間，時域測量相對于頻域測量具有很好的測量結(jié)果重現(xiàn)性，同時與通常的積分法相比，測量時間將會被大大縮短。,,,3.4.4.4 TDMA系統(tǒng)的頻譜測量,為了測量TDMA系統(tǒng)開關(guān)信號對應的鄰道功率，要考慮一些特殊的因素。,,如果要確定發(fā)射機調(diào)制和相位噪聲引起的鄰道功率，須避免開關(guān)關(guān)斷效應引起的影響。因此，測量值只有能在擊活的時隙（突發(fā)）中收集，使用門限功能可以做到這一點。,,應用外觸發(fā)信號或頻譜儀內(nèi)部的寬帶電平檢波器就可以調(diào)諧一相應的時間窗口或門，在此期間的測量值才被記錄。窗口以外則停止掃描，不記錄任何測量值。,,在正確設置的情況下，這種測量所要求的有效掃描時間要比正常掃描時間長，為開關(guān)比值t,on,/t,off,的倒數(shù)。,,許多頻譜儀能被視頻信號確發(fā)。因為所用分辨率帶寬的選擇性使得門限不被擊活，因此視頻信號觸發(fā)不適合進行TDMA系統(tǒng)頻譜的測量,。,,使用頻域積分法不能正確地檢測到瞬態(tài)鄰信道的功率（鄰信道的功率分量是由開關(guān)效應引起的）。原因是積分所需的濾波器帶寬相對于信道帶寬太窄（信道帶寬的1%到3%），不能使瞬態(tài)達到穩(wěn)定。,,（TDMA信號的頻域特征）,,,（使用門限觸發(fā)功能后對TDMA信號鄰道功率的測量）,,,3.5 帶外發(fā)射的測試,帶外發(fā)射測試通常要測量發(fā)射譜的頻譜框架，一般情況下，對于不同的無線電業(yè)務及調(diào)制方式或容量，相應的標準中都會給出相應的限值及頻譜儀的測量設置。,,測試框圖如下：,,頻譜儀,發(fā)射機,衰減器,,下圖為一測試實例：,,,3.6,雜散發(fā)射的測量,雜散發(fā)射測量涉及到的問題很多，此處只簡單進行一下羅列，不可能進行深一步的探討,,3.6.1 測量參量,雜散發(fā)射的測量參量有：,,雜散輻射功率,,雜散輻射場強,,傳導雜散發(fā)射,,雜散發(fā)射功率譜密度（分輻射和傳導）,,測量值有用絕對值表示也有以相對值表示，有時雜散發(fā)射測量還涉及到功率積分問題。,,3.6.2 測量場地,傳導測試可在屏蔽室中進行。,,雜散輻射功率可在半電波暗室或全電波暗室中進行，在全電波暗室中將大大減少測量時間。,,雜散輻射場強：30MHz～1GHz頻段內(nèi)在半電波暗室中測量，1GHz以上頻段測試時要消除地面電波反射。,,,3.6.3 測量儀表及附件,,常用的儀表有：頻譜分析儀、測試接收機,,常用的附件有：RF衰減器、高、低通濾波器、帶通濾波器、陷波器、測量探頭、夾具、測量天線、天線升降塔和轉(zhuǎn)臺等等。,,3.6.4,對測量儀表的要求,由于被測設備的信號特征和工作方式不同，相應標準或文件的限值要求亦不同。隨著移動通信的迅猛發(fā)展，對測量儀表的要求越來越高，具體的要求如下：,,1.,,足夠的幅、頻精度,,2.,,足夠的測試動態(tài)范圍：包括三階、二階及鄰道動態(tài)范圍等。,,3.,,齊全的檢波方式：包括正常，抽樣，最大、最小峰值，有效值，平均值，準峰值等。,,4.,,較為齊全的數(shù)字信號測量配置。,,5.,,精確的各類帶寬修正關(guān)系。,,6.,,測量帶寬要足夠大并且可調(diào)范圍廣。,,3.6.5 通用的測試設置,一般情況下，各種標準中對雜散發(fā)射的測試設置都有明確的規(guī)定。如果標準中相應的描述沒有或者不全面，下面的配置可做為參考,,,3.6.5.1 參考帶寬（dB）,測量頻率范圍,,參考帶寬設置,,9kHz～150kHz,,1kHz,,150kHz～30MHz,,10kHz,,30MHz～1GHz,,100kHz,,>1GHz,,1MHz,,,3.6.5.2 雜散發(fā)射起始及終止頻率范圍,發(fā)射機工作,,頻率范圍,雜散發(fā)射頻率測量范圍,起始頻率,終止頻率,9kHz～100MHz,9kHz,1GHz,100MHz～300MHz,9kHz,10次諧波,300MHz～600MHz,30MHz,3GHz,600MHz～5.2GHz,30MHz,5次諧波,5.2GHz～13GHz,30MHz,26GHz,13GHz～150GHz,30MHz,2次諧波,150GHz～300GHz,30MHz,300GHz,注：當發(fā)射機使用波導耦合信號到天線時，起始頻率可對應于0.7×波導截止頻率。,,四,,測量的分類及儀表,,從對被測信號的分析的角度講，可把測量的領(lǐng)域分為時間域,、,頻率域,、,數(shù)據(jù)域和調(diào)制域。數(shù)據(jù)域測試主要使用邏輯分析儀。由于我們?nèi)粘：苌龠M行此類測試，本文不做闡述。,,,調(diào)制域測試：,,通過對載波參數(shù)的改變，將需要傳輸?shù)男畔⑼ㄟ^一定的媒介進行傳輸。調(diào)制的方式可分為調(diào)幅、調(diào)頻、調(diào)相或同時改變幅度和相位。調(diào)制的要求必須可考慮到：,,1,、頻率帶寬利用率,,2,、抗干擾能力，功率利用率,,3,、信息傳輸?shù)馁|(zhì)量及可靠性,,,調(diào)制域測試常用的儀表為矢量分析儀。評價矢量信號分析儀的主要參數(shù)為：,,A、完整完善的解調(diào)功能,,應包括模擬解調(diào)功能和數(shù)字解調(diào)功能。,,模擬解調(diào)功能包括：,,,AM,信號：調(diào)制參數(shù)、失真性能；,,,FM,信號：頻偏測量、調(diào)制信號頻率測量、失真性能測量；,,PM,信號：相偏測量、調(diào)制信號頻率測量、失真性能測量；,,脈沖壓縮雷達,chirp,信號調(diào)頻線性測量；,,脈沖壓縮雷達,Barker,碼信號相位精度指標測量。,,數(shù)字解調(diào)功能包括：,,通過對各類數(shù)字調(diào)制信號的解調(diào)，觀察被測信號的矢量圖、量座圖、,I/Q,波形、,I/Q,眼圖、相位變化波形,(,柵格圖,),、EVM、幅度誤差、相位誤差、,,,,頻率誤差、,I/Q,相位正交、增益平衡、載波泄漏等。,,B、實時分析帶寬及頻率范圍,,數(shù)字調(diào)制信號的帶寬取決于符號速率及所用的基帶濾波器。數(shù)字矢量信號分析儀的頻率范圍必須覆蓋要測試的信號載波頻率。其分析帶寬要大于被測信號的帶寬。,,C、ADC的動態(tài)范圍,,ADC,的動態(tài)范圍主要于其量化處理位數(shù),(N),。,,ADC,的處理動態(tài)范圍,=6dB,×,N.,,,數(shù)字矢量信號分析儀的工作機理,,數(shù)字發(fā)射機的原理框圖：,,信源,信源,,編碼,信道,,編碼,符號,,編碼,基帶濾,,波器,基帶濾,,波器,DAC,DAC,GI,GQQ,DAC,IF濾,,波器,RF LO,功放Q,天線,,,數(shù)字接收機的框圖是其逆過程。,,數(shù)字調(diào)制的測量過程為：,,解調(diào)過程,調(diào)制器,∑,,,被測信號,,其實質(zhì)為接收機發(fā)射機的一體化。從發(fā)射機的原理框圖上可以看到進行數(shù)字解調(diào)分析時必須知道被測信號的調(diào)制方式、符號速率、基帶濾波器形式及參數(shù)。,,,,調(diào)制方式?jīng)Q定信號符號點分布、頻率帶寬利用率、功率利用率。,,符號速率決定信號在符號點間變化的時間間隔。,,濾波器決定在符號點間變化的軌跡。,,為了消除碼間串擾及提高頻帶利用率，常采用不同形式的匹配濾波器，常用的形式有：耐奎斯特、高斯,,等。矢量信號分析儀必須能夠提供高質(zhì)量的調(diào)制精度及參考濾波器。,,,頻域測試,,頻率測試常用儀表有：,,頻譜分析儀,,測試接收機,,監(jiān)測接收機,,評價頻域測試儀表好壞的主要參數(shù)有：,,1、頻率范圍,,2、測量不確定度,,3、噪聲系數(shù),,4、相位噪聲,,,,5,、動態(tài)范圍：,TOI,、,IP3,及,SHI,、,IP2,,6,、檢波方式、濾波器參數(shù),,7,、,IF,及鏡像抑制,,8,、雜散響應、本振饋通等參數(shù),,9,*,、實時性、解調(diào)能力、,AGC(,監(jiān)測接收機,),,,頻譜分析儀的典型應用及特點：,,典型應用,,a,、頻率及幅度測量,,b,、噪聲及相位噪聲測量,,c,、鄰道功率測量,,d,、簡單的信號解調(diào)功能,,特點：,,,a,、沒有前置射頻預選器,,b,、高的測量精度,,c,、沒有,AGC,,d,、靈活的濾波器等設置,,e,、測量靈活性較強,,,測試接收機,,典型應用,,a,、對已知信號的強度進行測試,,b,、,EMC,測試,,特點,,a,、高的測量精度,,b,、前置射頻預選器,,c,、沒有,AGC,,d,、固有的,EMC,測量帶寬,,,監(jiān)測接收機,,典型應用,,a,、未知信號的快速檢測,,b,、信號搜索,,特點,,a,、解調(diào)功能,,b,、實時分析能力,,c,、音頻處理及靜噪、駐留時間、全景顯示等特殊功能,,d,、,,對電平精度、脈沖負載能力、濾波器等要求較低,,,時域測試,,是在時間域?qū)π盘栠M行測試。示波器是最重要最常用的時域測量儀器。隨著,A/D,轉(zhuǎn)換器速率的大幅提高及價格的下降。數(shù)字示波器以其不斷增強的測量能力和測量功能，正逐漸取代模擬示波器?？梢灶A見的是一旦數(shù)字示波器的實時性可以模擬示波器可比擬時。模擬示波器將徹底被取代。,,示波器的主要參數(shù)：,,,帶寬,,示波器的帶寬一般定義為正弦波幅度下降大于,3dB,時的頻率。在某一帶寬下試圖觀察過快的信號將導致幅度和,(,或,),時間間隔測量的誤差。,,帶寬有兩種類型：重復,(,或等效時間,),帶寬和實時,(,或單次,),帶寬。重復帶寬只適用于重復信號，顯示來自于多次信號采集期間的采樣。通常，重復帶寬應至少是所要測量的信號帶寬的,3,倍。對于非正弦波的帶寬，可以用方程,BW=0.35/,信號的最快上升時間,計算。實時帶寬是示波器的單次采樣中所能捕捉的最高頻率，且當捕捉的事件不是經(jīng),,,,常出現(xiàn)時要求相當苛刻。實時帶寬與取樣速率聯(lián)系在一起。對于重復的波形，示波器可以采集信號出現(xiàn)時的所有樣本,(,實時取樣,),，或者每次采集波形出現(xiàn)的事件，要求示波的單次觸發(fā)出現(xiàn)時捕捉足夠的信息，以便精確地復現(xiàn)該波形。有一個在比較取樣速率和信號帶寬時很有用的經(jīng)驗法則：如果你正在觀察的示波器有內(nèi)插,(,通過篩選以便在取樣點間重新生成,),，則,(,取樣速率,/,信號帶寬,),的比值至少應為,4:1,。無內(nèi)插時，則應采取,10:1,的比值。,,,存儲深度,,存儲深度是示波器所能存儲的采樣點多少的量度。如果需要不間斷地捕捉一個脈沖串，則要求示波器有足夠的存儲器以便捕捉整個事件。將所要捕捉的時間長度除以精確重現(xiàn)信號所須的取樣速度，可以計算出所要求的存儲深度。,,存儲深度與取樣速度密切相關(guān)。所需要的存儲深度取決于要測量,,的總時間跨度和所要求的時間分辨率。深存儲儀器在操作上更為復雜，原因是用戶必須選擇存儲深度，以便縮短填充多余存儲器所必須有的“死時間”，否則顯示將不精確地改變信號。,,,觸發(fā)方式,,大多數(shù)通用示波器用戶只采用邊沿觸發(fā)方式，你可能發(fā)現(xiàn)擁有其它觸發(fā)能力在某些應用是有益的。特別是對新設計產(chǎn)品的故障查尋。先進的觸發(fā)方式可將所關(guān)心的事件分離出來，從而最有效地利用取樣速度和存儲深度。,,在數(shù)字應用中，對各通道之間的特殊模式的觸發(fā)十分有用。此外，狀態(tài)觸發(fā)允許對時鐘邊沿的模式觸發(fā)實現(xiàn)同步；“毛刺”觸發(fā)則可對正向或負向“毛刺”或者極窄的脈沖進行觸發(fā)。其它的觸發(fā)能力亦?？衫?，重要的是應了解它們的設置與使用是否方便。,,,異?，F(xiàn)象的捕捉,,三個主要因素影響著示波器顯示日常測試與調(diào)試中所遇到的未知和復雜信號的能力：屏幕更新速率，峰值檢測和觸發(fā)能力。,,更新速率給出關(guān)于示波器對信號和控制的變化反應有多快的概念，而峰值檢測有助于在較慢的信號中捕捉快速信號的峰值。最好的辦法是看看示波器對信號處理情況，觀察一下更新速率和峰值檢測的反應，以確信這些功能并未因其它方面缺乏靈活性而受到損害。,,,分析功能,,數(shù)字示波器的最大優(yōu)點是它們能對得到的數(shù)據(jù)進行測量，且按一下按鈕即可以實現(xiàn)各種分析功能。雖然要利用的功能因廠家和型號而異，但它們一般包括諸如頻率、上升時間、脈沖寬度等等的測量。某些示波器常以額外的價格提供快速傅里葉變換,(FFT),功能。,,,探頭,,當安上探頭時，它就成為電路的一部分了。結(jié)果它將造成電阻性、電容性和電感性負載，使示波器呈現(xiàn)出與被測件實際出現(xiàn)不同的測量結(jié)果。因此，針對不同應用應備有適當?shù)奶结槪缓筮x擇其中一種，使負載效應最小，使信號得到最精確的復現(xiàn)。,,,,,,,,Thank you,,