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卫星测控通信系统射频测试原理与方法

1.1

《卫星测控通信系统射频测试原理与方法》
1.2

前　言
1.3

目录
1.4

第1章　概　论
1.4.1

1.1　卫星测控通信系统组成
1.4.1.1

1.1.1　星载测控通信系统
1.4.1.2

1.1.2　地面站系统
1.4.2

1.2　卫星测控通信系统射频测试内容
1.4.3

1.3　主要测试仪表
1.4.3.1

1.3.1　信号源
1.4.3.2

1.3.2　功率计和频率计
1.4.3.3

1.3.3　信号分析仪
1.4.3.4

1.3.4　网络分析仪
1.4.4

1.4　卫星测控通信系统射频测试发展趋势
1.5

第2章　分贝的概念
1.5.1

2.1　分贝的定义
1.5.2

2.2　绝对分贝值
1.5.3

2.3　相对分贝值
1.5.4

2.4　分贝误差
1.6

第3章　线性失真
1.6.1

3.1　无失真传输系统
1.6.2

3.2　带限系统的频率响应
1.6.2.1

3.2.1　理想低通滤波器
1.6.2.2

3.2.2　可实现滤波器
1.6.3

3.3　线性失真指标定义
1.6.3.1

3.3.1　系统幅频响应指标定义
1.6.3.2

3.3.2　系统时延-频率响应指标定义
1.6.4

3.4　变频器的频率响应
1.7

第4章　非线性失真
1.7.1

4.1　放大器输入输出特性
1.7.2

4.2　无记忆放大器幂级数模型
1.7.3

4.3　单音正弦信号通过无记忆放大器
1.7.3.1

4.3.1　输出信号频率组成
1.7.3.2

4.3.2　电压增益及电压1 dB压缩点
1.7.3.3

4.3.3　功率增益及功率1 dB压缩点
1.7.4

4.4　等幅双音正弦信号通过无记忆放大器
1.7.4.1

4.4.1　输出信号频率组成
1.7.4.2

4.4.2　三阶截点
1.7.4.3

4.4.3　三阶互调
1.7.5

4.5　无记忆放大器的交叉调制
1.7.6

4.6　 AM-AM与AM-PM系数
1.7.6.1

4.6.1　指标定义
1.7.6.2

4.6.2 　AM-AM系数与AM-PM系数的静态测量法
1.7.6.3

4.6.3　AM-AM系数与AM-PM系数的单边带测量法
1.8

第5章　传输线理论与网络散射参数
1.8.1

5.1　传输线理论
1.8.1.1

5.1.1　传输线基本方程及其解
1.8.1.2

5.1.2　传输线的特性参数
1.8.1.3

5.1.3　传输线输入阻抗与状态参数
1.8.1.4

5.1.4　传输线的传输功率
1.8.2

5.2　网络散射参数
1.8.2.1

5.2.1　二端口S参数定义
1.8.2.2

5.2.2　S参数的物理意义
1.8.2.3

5.2.3　二端口网络的功率传输特性
1.8.2.4

5.2.4　单端口和多端口元件的S参数
1.9

第6章　噪声与噪声测量
1.9.1

6.1　起伏噪声的统计特性
1.9.2

6.2　噪声通过线性系统
1.9.3

6.3　热噪声与散弹噪声
1.9.3.1

6.3.1　热噪声
1.9.3.2

6.3.2　散弹噪声
1.9.4

6.4　网络噪声特性的表征
1.9.4.1

6.4.1　噪声系数
1.9.4.2

6.4.2　有源网络的等效噪声温度
1.9.4.3

6.4.3　有耗无源网络的等效噪声温度
1.9.4.4

6.4.4　级联网络的等效噪声温度和噪声系数
1.9.5

6.5　噪声的测量
1.9.5.1

6.5.1　Y系数法
1.9.5.2

6.5.2　增益法
1.9.5.3

6.5.3　冷源法
1.10

第7章　频率准确度和稳定度
1.10.1

7.1　频率准确度
1.10.2

7.2　频率稳定度
1.10.3

7.3　相位噪声
1.10.3.1

7.3.1　调制信号为正弦波时的相位噪声
1.10.3.2

7.3.2　调制信号为随机噪声时的相位噪声
1.10.3.3

7.3.3　用频偏定义的相位噪声
1.10.3.4

7.3.4　倍频器和分频器的相位噪声
1.10.4

7.4　阿伦方差
1.11

第8章　射频链路分析
1.11.1

8.1　天线基本电参数
1.11.1.1

8.1.1　方向函数
1.11.1.2

8.1.2　方向图
1.11.1.3

8.1.3　方向系数
1.11.1.4

8.1.4　天线效率
1.11.1.5

8.1.5　天线增益
1.11.1.6

8.1.6　等效全向辐射功率
1.11.1.7

8.1.7　接收天线有效面积
1.11.1.8

8.1.8　天线极化
1.11.2

8.2　通信方程
1.11.2.1

8.2.1　信标式通信方程
1.11.2.2

8.2.2　转发式通信方程
1.11.3

8.3　传输损耗
1.11.3.1

8.3.1　天线跟踪指向误差损耗
1.11.3.2

8.3.2　极化损耗
1.11.3.3

8.3.3　对流层引起的损耗
1.11.3.4

8.3.4　电离层引起的损耗
1.11.3.5

8.3.5　大气折射损耗
1.11.3.6

8.3.6　考虑损耗后的接收信号功率
1.11.4

8.4　系统噪声
1.11.4.1

8.4.1　接收系统等效噪声温度
1.11.4.2

8.4.2　天线噪声
1.11.4.3

8.4.3　互调噪声
1.11.5

8.5　干扰
1.11.5.1

8.5.1　邻道干扰
1.11.5.2

8.5.2　共信道干扰
1.11.6

8.6　载噪比
1.11.6.1

8.6.1　载噪比
1.11.6.2

8.6.2　载波与互调噪声功率比
1.11.6.3

8.6.3　载波与噪声加干扰功率比
1.11.6.4

8.6.4　合成上下行链路载噪比
1.11.6.5

8.6.5　合成上下行链路载波与干扰功率比
1.11.6.6

8.6.6　合成上下行链路载波与噪声加干扰功率比
1.12

第9章　载波调制分析
1.12.1

9.1　数字基带信号
1.12.1.1

9.1.1　数字基带信号一般表达式及功率谱
1.12.1.2

9.1.2　数字基带信号常见码型
1.12.1.3

9.1.3　数字基带信号典型功率谱
1.12.2

9.2　模拟调制信号
1.12.2.1

9.2.1　调幅信号分析
1.12.2.2

9.2.2　调角信号分析
1.12.3

9.3　数字调制信号
1.12.3.1

9.3.1　ASK
1.12.3.2

9.3.2　FSK
1.12.3.3

9.3.3　PSK
1.12.4

9.4　矢量调制与解调
1.12.4.1

9.4.1　窄带信号分析
1.12.4.2

9.4.2　IQ基带信号
1.12.4.3

9.4.3　矢量调制
1.12.4.4

9.4.4　正交解调
1.12.5

9.5　数字通信基本指标
1.12.5.1

9.5.1　有效性与可靠性指标
1.12.5.2

9.5.2　EVM指标
1.12.6

9.6　统一载波信号分析
1.12.6.1

9.6.1　门限电平设计
1.12.6.2

9.6.2　载波功率分配
1.12.7

9.7　遥测信号宽带调制分析
1.12.7.1

9.7.1　遥测信号调制过程
1.12.7.2

9.7.2　遥测信号的功率谱
1.12.7.3

9.7.3　功率与调相指数的关系
1.13

第10章　射频器件测量
1.13.1

10.1　矢量网络分析仪基本结构
1.13.1.1

10.1.1　传输参数测量结构
1.13.1.2

10.1.2　反射参数测量结构
1.13.1.3

10.1.3　传输和反射参数测量结构
1.13.2

10.2　负载测量
1.13.3

10.3　电缆测量
1.13.4

10.4　滤波器测量
1.13.5

10.5　定向耦合器测量
1.13.6

10.6　放大器非线性测量
1.14

第11章　卫星地面站系统指标测试
1.14.1

11.1　天线系统测试
1.14.1.1

11.1.1　天线方向图测量
1.14.1.2

11.1.2　天线增益测量
1.14.1.3

11.1.3　系统等效噪声温度测量
1.14.1.4

11.1.4　接收天线G/T值测量
1.14.1.5

11.1.5　极化隔离度测量
1.14.1.6

11.1.6　端口隔离度测量
1.14.2

11.2　链路系统测试
1.14.2.1

11.2.1　电平图测量
1.14.2.2

11.2.2　增益频率响应测量
1.14.2.3

11.2.3　群时延频率响应测量
1.14.2.4

11.2.4　相位噪声测量
1.14.2.5

11.2.5　杂散测量
1.14.2.6

11.2.6　三阶互调测量
1.14.2.7

11.2.7　AM-PM系数测量
1.14.2.8

11.2.8　增益稳定性测量
1.14.2.9

11.2.9　群时延稳定性测量
1.14.3

11.3　跟踪指标测量
1.14.3.1

11.3.1　测角精度测量
1.14.3.2

11.3.2　测距精度测量
1.14.3.3

11.3.3　测速精度测量
1.15

第12章　通信卫星有效载荷在轨测试
1.15.1

12.1　在轨测试系统基本组成及校准
1.15.1.1

12.1.1　基本组成结构
1.15.1.2

12.1.2　开关网络的作用
1.15.1.3

12.1.3　在轨测试系统的校准
1.15.2

12.2　输入输出特性
1.15.3

12.3　AM-PM系数
1.15.4

12.4　多载波互调比
1.15.5

12.5　幅度频率特性
1.15.6

12.6　群时延频率特性
1.15.7

12.7　卫星噪声
1.15.8

12.8　卫星品质因数
1.15.9

12.9　卫星信标功率和频率
1.15.10

12.10　转发器本振频率准确度和稳定度
1.15.11

12.11　卫星天线方向图
1.16

附录　缩略语
1.17

参考文献

1.13.2 10.2　负载测量

10.2　负载测量

负载是一个典型的单端口器件，其关键指标为输入驻波比。用矢量网络分析仪的s11参数测量，可方便的测量出输入驻波比。

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图10-4　负载输入驻波比测量框图

负载输入驻波比测量框图见图10-4。测量输入驻波比只用到端口1，端口2不参与测量。

测量的具体步骤如下：

(1)设置矢量网络分析仪的起始频率、结束频率、输出功率；

(2)对端口1进行单端口校准；

(3)接入被测负载；

(4)选择S11参数进行测量，显示“VSWR”，所得结果即为负载的输入驻波比。

图10-5给出了一段波导加上一个负载后的输入驻波比测量结果，同时给出了回波损耗。

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图10-5　输入驻波比测量结果

(a)驻波比；(b)回波损耗