Рекомендация мсэ-r sm. 1754 Методы измерения сверхширокополосных передач
жүктеу/скачать 6.02 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 2.9 Выполнение измерений
- 3 Измерения во временной области
- 3.2 Оценка ошибки дрожания с применением импульсного осциллографа
- 3.3 Последующая обработка данных измерений во временной области
- 3.3.1 Комплексный коэффициент антенны
- 3.3.2 Восстановление электрического поля из данных измерений во временной области
- 3.3.3 Спектральный анализ в произвольной ширине полосы разрешения
- 3.3.4 Пример измерения пиковой мощности во временной области
- 3.4 Комбинированные измерения во временной области с использованием спектроанализатора и осциллографа
2.8 Измерения спектральных линийИзмерительная установка для определения максимальной среднеквадратической мощности, содержащейся в любых существующих в сигнале спектральных линиях, аналогична той, что использовалась в описанных ранее измерениях среднеквадратической мощности. Выбирается режим детектирования среднеквадратических значений, а время развертки и количество измерений устанавливаются такими, чтобы получить время интеграции 1 мс. В таких измерениях для того, чтобы повысить разрешение отдельных спектральных линий, полоса разрешения может быть уменьшена до минимальной величины 1 кГц (рекомендуется 30 кГц). Везде, где возможно, должно поддерживаться отношение полосы видеосигнала (VBW) к ширине полосы разрешения (RBW) 3 2.9 Выполнение измеренийЗначение э.и.и.м. можно определить при помощи следующего уравнения: e.i.r.p.(f) = P(f) + G(f), (9) где: e.i.r.p.(f): э.и.и.м. (дБм) на частоте f P(f): мощность (дБм), измеренная на частоте f и на антенне, нагруженной на сопротивление 50 Ом G(f): коэффициент усиления антенны (дБи) измеренный на частоте f в данном направлении. 3 Измерения во временной области3.1 Измерения сигналов СШП во временной областиСпектр сигнала СШП может быть получен с применением БПФ обработки временных отсчетов, которые получены широкополосным цифровым осциллографом. Этот спектр может быть рассчитан при помощи различных детекторов и для различных полос частот, включая среднеквадратическую мощность в гауссовской ширине полосы 1 МГц и пиковую мощность в гауссовской ширине полосы 50 МГц. Существуют осциллографы, которые способны измерять сигналы СШП в реальном времени. Спецификация типового осциллографа выглядит следующим образом: – Максимальная частота: 12 ГГц (частота аналогового сигнала в ширине полосы по уровню –3 дБ). – Частота дискретизации: 40 GS/с. – Максимальный и минимальный диапазон развертки по вертикали: 1 В/ед. развертки и 1 мВ/ед. развертки. – Шум при полной шкале 800 мВ: 2,7 мВ (среднеквадратическое значение). Для того чтобы определить характеристики измерений во временной области, сначала необходимо определить пиковое напряжение сигнала во временной области. Следует убедиться в том, что сигнал отображается на дисплее полностью. При измерении периодических сигналов импульсный осциллограф может обеспечить улучшенное качество. Спецификация типового современного импульсного осциллографа выглядит следующим образом: – Максимальная частота: 50 ГГц. – Максимальный уровень входного сигнала: 1 В (в размахе). – Уровень шума: 1,8 мВ (среднеквадратическое значение).
Пиковое значение наблюдаемой формы сигнала может быть ослаблено, поскольку оно является сверткой функции плотности вероятности дрожания и входного сигнала испытываемого оборудования. Для сигнала триггера, которому свойственно σ секундное среднеквадратическое гауссовское дрожание наблюдаемой формы сигнала, выполняется фильтрация нижних частот при помощи гауссовского ФНЧ с частотой среза по уровню 3 дБ, равной 0,13/σ Гц. 3.3 Последующая обработка данных измерений во временной областиТребуется последующая обработка данных измерений во временной области. Программное обеспечение последующей обработки может включать в свой состав множество стандартных радиочастотных измерений. 3.3.1 Комплексный коэффициент антенныКогда антенна принимает простой сигнал с частотой f комплексный коэффициент антенны (CAF) Fc(f) определяется как:  , (10)
где E(f) – комплексная напряженность электрического поля в определенной точке антенного элемента, а V0(f) – комплексное напряжение на согласованной нагрузке антенны с согласованным сопротивлением Z0, как показано на рисунке 2. Комплексный коэффициент антенны (CAF) содержит информацию о фазе для того, чтобы выполнить восстановление формы сигнала электрического поля. CAF следует измерять для каждой антенны. Рисунок 2
РИСУНОК 3 Установка для измерения формы сигнала 
На рисунке 4 показана эквивалентная схема установки для измерения формы сигнала, изображенной на рисунке 3. S обозначает матрицу S предварительного усилителя и кабелей, а SS – это матрица S осциллографа. a и s – коэффициенты отражения приемной антенны и входного порта осциллографа, соответственно. S12 предварительного усилителя (параметр S от водного до выходного порта предварительного усилителя) предполагается равным нулю. Параметры S осциллографа S22S и S12S также предполагаются равными нулю, поскольку Vm – не является реальным сигналом, а цифровыми данными, полученными после оцифровки сигнала осциллографом. РИСУНОК 4
При анализе S параметров эквивалентной схемы при вышеописанных условиях электрическое поле в частотной области, E(f) можно выразить как: где Форма сигнала электрического поля восстанавливается при помощи обратного преобразования Фурье ( где G(f) – функция гауссовского фильтра (например, с шириной полосы по уровню 3 дБ = 50 МГц). Величина э.и.и.м. (PEIRP(t)) выражается в единицах электрического поля следующим образом:
Пиковая спектральная плотность мощности (Pp(50МГц)) получается как пиковое значение PEIRP(t). 3.3.4 Пример измерения пиковой мощности во временной областиВ настоящем параграфе описывается пример измерения электрического поля. Оборудование, состоящее из импульсного генератора СШП сигнала, антенн, кабелей и цифрового импульсного осциллографа с частотой дискретизации 20 ГГц, показано на рисунке 5. Форма выходного сигнала импульсного генератора СШП, измеренного при помощи осциллографа, показан на рисунке 6. РИСУНОК 5 Измерительная установка 
РИСУНОК 6 Форма выходного сигнала импульсного генератора 
Расстояние между передающей и приемной антеннами было равно 3 м, а высота подвеса антенн составляла 1,5 м. Частота следования импульсов (PRF) генератора была равна 500 кГц. Измерения выполнялись в комнате с размерами 6 × 5 × 2,5 м. Форма выходного сигнала, отображаемого на экране осциллографа, показана на рисунке 7. РИСУНОК 7 Форма сигнала, отображаемого на экране осциллографа 
Затем с использованием уравнения (12) в точке приема была восстановлена форма сигнала из сигнала электрического поля на выходе приемной антенны, как показано на рисунке 8. РИСУНОК 8
Например, если центральная частота установлена равной 5,8 ГГц, форма сигнала на выходе ПФ с шириной полосы 50 МГц, полученного из уравнения (13), показана на рисунке 9. РИСУНОК 9
На рисунке 9 пиковое значение составляет 0,01683 В/м. Пиковая мощность, рассчитанная из уравнения (14), равна 85,0 мкВт (–10,7 дБм). 3.4 Комбинированные измерения во временной области с использованием спектроанализатора и осциллографаНа рисунке 10 показана установка для измерения пиковой мощности. Эта установка является комбинацией спектроанализатора и осциллографа. В такой системе спектроанализатор используется как преобразователь частоты вниз вместе с фильтром ПЧ. Выходной сигнал ПЧ спектроанализатора является входным сигналом для осциллографа. РИСУНОК 10 Пример объединения спектроанализатора и осциллографа 
Цифровой выходной сигнал осциллографа затем обрабатывается при помощи программного обеспечения аналогично тому, как описано в п. 3.3: – гауссовская фильтрация; – вычисление мощности каждого отсчета; – поиск максимального значения мощности; – изменение центральной частоты спектроанализатора, и затем повторение всего цикла измерений. При использовании такой конфигурации ширина полосы установки является широкой, и гауссовская фильтрация выполняется с цифровой обработкой сигнала. В этой системе фильтр полосы разрешения реализован в цифровой области без каких-либо искажений фазы, которые свойственны аналоговым фильтрам полосы разрешения. Спектроанализатор и осциллограф должны удовлетворять следующим техническим требованиям: – Амплитуда в ширине полосы спектроанализатора должна быть плоской; – Фаза в ширине полосы должна быть линейной; – коэффициент преобразования входного сигнала РЧ в выходной сигнал ПЧ должен быть калиброванным; – входная ширина полосы осциллографа должна быть, как минимум, 500 МГц; – калибровка необходима для каждой точки измерений на шкале частот.
Сокращения, использованные в настоящей Рекомендации
________________ 1 Одна из администраций признает частоту 960 МГц в качестве контрольной точки измерительного детектора для поддержания его совместимости с маской излучения, которая определяет совпадение порога предела излучения с границей полосы частот воздушной радионавигации, распределенной на всемирной основе. 2 Такое измерение пиковой мощности не следует путать с измерениями пиковой спектральной плотности мощности, описанными в п. 2.7. 3 Как правило, среднеквадратические результаты имеют ошибку менее 0,3 дБ по сравнению с результатами, полученными с применением идеального гауссовского фильтра. 4 Это требование необходимо, поскольку фильтрация VBW в большинстве спектроанализаторов выполняется по логарифмический шкале мощности, а не по линейной шкале мощности. жүктеу/скачать 6.02 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
|
(11)
обозначает преобразование Фурье. 
) уравнения (11), в результате чего получается:
. (12)
, (13)
. (14)
