卫星电视地球接收站测量方法天线测量

卫星电视地球接收站测量方法天线测量

国家标准 GB/T11298.2一1997 卫星电视地球接收站测量方法 天 线 测 量 Methodsofmeasurementforsatellite televisionearthreceive-onlystation Antennamneasurement 1997-08-26发布 1998-03-01实施 发布 家技术H监督局国家标准
B/T11298.2-1997 前 言 本标准为卫星电视地球接收站天线测量方法;根据cB/T142一1995(卫星电视地球接收站通用 技术杀件冲42所要求的电性能对GBH298%.2一8卫星电视地球接收站测量方法天线测道)进行 随着科学技术的发展，拉测仪器不断更新，原国标ca282,已不能潘应检测要求,必须修改 修改 本标准对原版的内容主要作了如下修改 删去射电星测量法,增加卫星法; 用频谱分析仪扫频测量天线噪声温度 本标准从实施之日起,同时代替GB11298.2一89. 本标准由电子工业部提出 本标准由电子工业部标准化研究所归口 本标准起草单位，电子工业部第五十四研究所、广播电影电视部广播科学研究院 本标准主要起草人，王久珍,赵鹏 本标准于1989年3月首次发布,1997年8月第一次修订
国家标准 卫星电视地球接收站测量方法 天线测 量 GB/T11298.2一1997 Methodsofmeasurementforsatellite 代替GB11298.28s televisionearthreceive-onlystation AntennameaSurenent 范围 本标准规定了卫星电视地球接收站天线性能指标的定义、测量条件和测量方法 本标准适用于卫星电视地球接收站天线性能测量 引用标准 下列标准所包含的条文,通过在本标准中的引用而构成为本标准的条文 本标准出版时,所示版本 均为有效 所有标准都会被修订,使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性 GB11298.1一1997卫星电视地球接收站测量方法系统测量 GB/T14733.10一93电信术语天线 定义 除下列定义外,本标准采用GB/T14733.10中的定义 31天线分系统 antennasub-system 天线分系统是卫星电视接收设备的一部分,它由天线和愤源网络组成(见图1). 天线 愤源网络 快线 接收机室外单元 图1天线分系统 天线由主反射器、初级辐射器组成,有时还有副反射器 馈源网络通常包括一个极化器和一段过渡 波导,通过波导馈线接到室外单元 3.2增益标准天线gainstandardantenna 国家技术监督局1997-08-26批准 1998-03-01实施
GB/T11298.2一1997 增益标准天线是一种具有确定结构并经过精确校准的天线,天线的增益系数与方向性系数数值上 接近相等 另外,天线增益系数的计算值与实测值很接近 所以,常用喇叭天线作为测试微波天线增益 的比较标准 33视轴方向axialpolat 视轴方向即电轴方向,是由天线辐射性能确定的轴方向 3.4轴比(或椭圆比axialratio 轴比(或椭圆比)是极化椭圆的长轴对短轴之比 3.5极化polariaion 极化是描述电场失放糊点随时间变化的轨迹的形状和取向 在一个电磁振荡周期内端点轨迹可以 是椭圆、圆或直线 相应地称该极化为椭圆极化、圆极化或线极化 3.6交叉极化鉴别率eros5spolarizationdiserininationm 接收天线的交叉极化鉴别率是;天线从给定方向上按预期最大功率传输的极化同极化)所接收的 功率与从同一方向由功率相等但极化正交的同一远场区辐射源所接收的功率之比 3.7天线功率增益antennapowergain 天线功率增益意指相对于各向同性的无耗源的总增益,它是两个正交极化的增益分量的总和.如果 指某一极化的增益,就应表明这种极化,例如,“右旋圆极化增益”或“水平线极化增益”等 接收天线增益 G的定义也可以从有效面积A导出,见公式(1,公式(2) nA A == 式中:A 工作波长， ,m -接收天线的有效面积,m* P, -接收天线匹配终端上的有效功率,w; 接收天线口面上的平面波的单位面积功率,w/m' 3.8天线方向图antennapala 接收天线方向图是天线接收等幅平面波能力随天线指向角度变化情况的图形描述 照射被测天线 的该一等幅平面波由设置在远区的某一固定点源产生,接收能力的大小表现为连接天线的接收机所显 示的功率电平 当被测天线的极化与远区源天线的极化一致时,称所得的方向图为天线的同极化方向图;当被测天 线的极化与远区源天线的极化正交时,称所得的方向图为天线的交叉极化方向图,交叉极化方向图的电 平应按同极化方向图的峰值归-化 测量方向图时,依改变天线指向角度的旋转轴的取向不同,得到不同平画的方向图 当旋转轴与天 线的方位(或衡仰)触一致时,所得的方向图称为水平(或铅垂)面方向图 当旋转轴与天线的极化面成 0",90"和45"角时,所得的方向图称为E面方向图、H面方向图和45"面方向图 测量方法 4.1大气条件 -般为现场大气环境条件,要求晴天,微风 环境条件 4.2 在满足天线远场准则的测试场区内,不应有任何建筑物,树木等引起反射的物体 43对测量仪器的要求 信号源频率须保持稳定,要求30min内频率稳定度10-'10-'量级,输出功率一般要求0~
GB/T11298.2一1997 33dBm,如不满足要求,可加接功率放大器 频谱分析仪分辨带宽在小于100Hz时仍能稳定地工作,动 态范围须在60dB以上 4.4对测试场地的要求 为了确定远场天线的性能,理想的测试场地应提供均匀振幅的平面波照射天线口面这里规定采用 近于理想的自由空间测试场地 在该场区内要将周围物体的影响减小到最小,这些影响包括测试场地表 面的反射,源天线和测试塔的反射 也可以采用反射测试场 通常规定入射到待测天线口径中心与边缘的相位差小于x/8,由此确定最小测试距离为: R习 (3 式中:D 待测天线口面直径;m -工作波长,m， 待测天线至信号源的距离,m 4.5天线功率增益 天线功率增益的测量通常用直接比较法,调幅信号法,直接校准法、卫星法及射电星测量法,本标准 推荐用直接比较法和卫星法 4.5.1直接比较法 4.5.1.1测量原理 增益测量的比较法,就是比较增益标准天线与被测天线从相同距离的辐射源接收到的信号电平 其 测量框图如图2所示 被测天线 增益标准夭线 开关 低唤r 频谱仪 打印机 放大器 图2直接比较法测量框图 4.5.1.2测量步骤 a按图2连接好设备; b)开关打到被测天线,调整被测天线与辐射源对准极化匹配,记录接收的功率电平PA c 将开关打到增益标准天线,对准辐射源上下连续地改变增益标准天线的高度,记录接收信号电 平的最大值尸m和最小值尸n; d被测天线功率增益由公式(4a)和(4b)表示 29 G=G,一(P一尸m.十10g， (4a K 干 Pmin Pm =10 4b 10 式中;G -被测天线功率增益,dB G 增益标准天线在测试频率上的增益,dB P -被测天线接收电平,dBm; -地面反射修正系数; 3
GB/T11298.2一1997 -增益标准天线接收最大电平,dBm -增益标准天线接收最小电平,dBrm. Pmmt 4.5.2卫星法 4.5.2.1测量原理 利用同步卫星上信标作信号课对侍测天线的方位和俯仰方向图3dB波束宽度进行测定,然后根据 经验公式导出待测天线的增益 计算公式(5): 000 G一10架 5 O 式中;02,a -为方位和俯仰波束3dB宽度 45.2.2测址步骤 a设备按图3连接 卫星 口几口 低噪声 谱 打r印机 分析仪 放大器 图3天线接收特性测量框图 b精确对准所选择的卫星,接收卫星信标并微调天线使之达到电平最大 分别测出待测天线俯仰与方位的方向图,并确定出0与 c d)依据公式(5)计算出天线增益; e)测定其他频率点,选择另一颗卫星时步骤同b)d). 注;本方法也适用于远场测量 46天线噪声温度 天线噪声温度的测量,通常用Y因子法 4.6.1测量原理 用Y因子法测天线噪声温度(TA),由公式(6)表示 入 T,-工+ R一Tk 6 式中:T 测试环境温度,K T" 低噪声放大器噪声温度,K; Y因子定义: y-会 式中:P、P -分别为常温标准负载和天线的噪声功率,w 46.2测量步骤 a预先用标准冷热负载对低噪声放大器(LNA)的噪声温度(T)进行标校 b)按图4连接设备(在测试现场可不带冷负载》,
GB/T11298.2一1997 被测天线 波导 颊 谱 低噪声 打印机 放大器 分析仪 定标系统 波导开关 常温负载 冷负载 图4测量天线噪声温度的设备配置 e将低嗓声放大器与常温负载相连 d频谱分析仪面板控制器如下设置; 颗率跨度(SPan按规定工作频段预置; 衰减器0dB dB/diV1dB; 中心频率按规定预置如;3.95GHz 分辨带宽1MHz. 接通低嗓声放大器电源,扫描出规定频段内的嗓声功率曲线,并存储,得A e f将低嗓声放大器与天线相连在规定的天线仰角上重复步骤e,得PA; )打印并记录测试结果及测试环境温度,曲线上查对应频率点的Y因子， h用公式(6),公式(7)计算相应频率点天线噪声温度 4.6.3天线分系统的噪声温度T(含网络)与天线噪声温度T,的关系 测量了的参考点在天线阿络的输出法兰盘处,而考察天线嘴声温度r.的参考点在初级拟射器的 输出端口,假定愤源网络的损耗为LdB),则T与r,之间的关系见公式(8). T=T,10-A.十(1-10从4)T 式中;r测试环境温度,K 4.7天线电压驻波比或回波攒耗 4.7.1测量原理 假定天线的输入阻抗为Z,当它与某一标称阻抗为Z，的传输系统连接时,由于阻抗失配而在后-一- 传输系统中产生电压反射系数为p的反射波,这一阻抗失配的程度通常用电压驻波比VSwR或回波损 耗L表示,也可以用反射系数表示 上述各参数之间的关系见公式(9)公式(11). 会 去" VSWR== 10 L=20g" 11 A 47.2测量方法 天线的电压驻波比或回波损耗用点频法或扫频法测量 4.7.2.1点频法测量 点频法测量的设备配置见图5 测量精度主要取决于测量线本身的精度,良好的系统配置,通常电
GB/T11298.2一1997 压驻波比的测量精度约在0.01以内 指示器 信号发生器 隔离器 低通滤波器 射横衰减器 测量线 被测天线 短路器 图5测量电压驻波比的设备配置 测量时,首先在测量线输出端口接短路器,在测量频率点上,标定p=1指示刻度;然后去掉短路器 接被测天线,按照标定刻度可直接读出被测天线的vSwR 4.7.22扫频法 扫频法的设备配置见图6 定向桐合器方向性对测量精度影响较大,通常要求有40dB以上的方向 性 信号发生器 隔离器 定向祸台器 天线 短路器 颗谱仪 打印机 图6扫频法的设备配置 频谱分析仪在这里是作为扫颓接收机用 测量时:首先在测量网络(如定向羁合器)的输出端口接 短路器,在工作频段范围内作p=1,L=0dB的校准曲线并储存;然后接被测天线,对工作频段内的回波 损耗进行扫频并打印测量结果 4.7.3结果表示法 测量结果应以曲线或带标度示波器上的照片或打印机绘制的曲线图表示 当结果不用图形表示时,应按下列表示 在工作频段范围内,回波损耗大于XXdB 还应给出各种情况下测量结果的最大误差 天线方向倒" 4.8 48.1测量原理 被测天线与源天线轴向对准,受源天线均匀入射场照射,在指定的频率和极化状态下测量 转台在 所需的平面、所需的角度范围内转动,同时记录接收信号.按选定的采样间隔采集数据,实时或事后显示 方向图数据 48.2测量天线方向图设备配置 测量天线方向图设备配置如图7所示
GB/T11298.2一1997 方位轴 俯仰袖 天线柚 谭天线 计算机或 信号谋 频谱仪 打印机 被测天线 天线座架 图7测量天线方向图设备配置 4.8.3测量步骤 a)按照要求架设谭天线和被测天线; )将被测天线对准源天线,并标定方位(或俯仰)刻度,零度位; )被测天线绕天线的方位(或俯仰)轴连续或步进地旋转其指向角度,同时记下表示为角度函数的 接收功率电平 4.8.4结果表示 无论是同极化方向图还是交叉极化方向图,都应按同极化方向图的峰值归一化.完整的方向图数据 还须注明下列各项 a)测量频率; b)天线极化; )测的平面 当结果不用图形表示时,应按下列给出典型数据: 如半功率波瓣宽度:X" 第一旁瓣电平:XXdB; 广角旁瓣包络，符合(或不符合)技术条件规定 4.9天线极化 线极化天线的交叉极化鉴别率测量 4.9.1 被测天线安装在测试场上,用位于远区的线极化源天线照射,两天线应为标称同极化,并精确置于 最大增益位置记录接收功率P.(mw) 然后将源天线围绕它的波束轴旋转到最小功率传输的位置(极 化零点),记录接收功率P.(mw). 交叉极化鉴别率xPD由公式(12)给出: XPD= 层 12 4.9.2圆极化天线轴比 被测天线安装在测试场,用位于远区的标准线极化源天线照射,两天线按4.9.1精确地设置在最大 增益的位置上,源天线围绕它的波束轴至少转动180",观测接收最大功率P和最小功率P 轴比" 表示见公式(13). R 13 V