卫星地球站射频单元型号核准项目及测试方法浅析

李美丽，管 鹏，陈国成（国家无线电监测中心检测中心，北京 100041）

技术研究

卫星地球站射频单元型号核准项目及测试方法浅析

李美丽，管 鹏，陈国成
（国家无线电监测中心检测中心，北京 100041）

本文介绍了我国卫星地球站的发展现状，说明了卫星地球站射频单元型号核准的检测项目，并详细阐述了各个项目的测试方法。

卫星地球站射频单元；型号核准

1　引言

卫星通信地球站是设置在地球上（包括大气层中）的通信终端站，用户通过卫星通信地球站接入卫星通信线，进行相互间的通信，其主要业务为电话、电报、传真、电传、电视和数据传输，使用微波频段。

2　型号核准测试

2.1 项目

型号核准是针对“发射机”射频单元进行的测试，主要项目包括射频单元增益、载波输出功率、载波频率容限、载波输出平坦度、输出功率稳定度、载波关断泄漏、输出频谱、占用带宽、互调噪声、杂散发射。

2.1.1 射频单元增益

射频单元增益指载波信号进过“发射机”后被放大的能力，是“发射机”射频单元测试的基本指标。

2.1.2 载波输出功率

表征载波输出功率的指标有两个，分别是1dB压缩点和饱和功率。“发射机”射频单元的放大器有一个线性动态范围，如图1所示，在这个范围内，放大器的输出功率随输入功率线性增加。随着输入功率的继续增大，放大器进入非线性区，其输出功率不再随输入功率的增加而线性增加，也就是说，其输出功率低于小信号增益所预计的值，增益下降到比线性增益低1dB时的输出功率值定义为1dB压缩点。继续增加输入功率而输出功率不再增加时，对应的输出功率为饱和功率。型号核准中将1dB压缩点定义为载波输出功率。

图1　高功放特征曲线

2.1.3 载波频率容限

载波频率容限指载波信号经过“发射机”射频单元后产生的与设计频率偏移的程度。

2.1.4 载波输出平坦度

载波输出平坦度指一定带宽信号经过“发射机”射频单元后产生的功率浮动的程度。

2.1.5 输出功率稳定度

输出功率稳定度指“发射机”射频单元工作过程中对信号放大程度的稳定性。

2.1.6 载波关断泄漏

载波关断泄漏指“发射机”射频单元本身在供电条件下非期望的载波信号泄漏或噪声。

2.1.7 输出频谱

输出频谱指信号进过“发射机”射频单元放大后的其特征频谱。

调制器输出调制信号，设置的信息速率IR，则传输速率R由如下公式计算得出：

R=（IR+报头）÷FEC纠错

2.1.8 占用带宽

占用带宽指调制信号进过“发射机”射频单元放大后，其99%功率的频谱宽度。

2.1.9 互调噪声

互调噪声是“发射机”射频单元的一个重要指标，它是由高功放产生的不可避免的非线性互调失真，射频单元的互调特性通常通过有两个邓福输入的载波产生的三阶互调产物（IM3）的电平来表示，如图2所示。卫星互调问题会影响整星性能，如果互调产物都落入接收频带，将引起严重干扰问题。

图2　互调与谐波

2.1.10 杂散发射杂散发射指载波信号进过“发射机”射频单元的输出噪声和谐波分量，例如图2中二次谐波（2ND HARMONIC）。

2.2 测试配置

图3　载波信号测试连接示意图

图4　调制信号测试连接示意图

图5　互调噪声测试连接示意图

2.3 测试前准备

选择合适耦合器或衰减器，避免造成频谱仪过载；校准各器件，避免进入测量误差；充分预热设备及仪表。

2.4 测试方法

2.4.1 射频单元增益

按图3连接；信号源输出中频载波信号入发射机，功率为P1，发射机输出端口信号经过耦合器或衰减器L1接入频谱仪，频谱仪上测量功率为P2；当P2随P1增加而线性增大，则发射设备工作在线性范围，此时射频单元增益称为线性增益，增益值G为

2.4.2 载波输出功率

按图3连接；发射机工作在线性区；增大P1，当P2不随P1增加而线性增大，此时发射设备工作在非线性区，当达到1dB压缩点时，载波发射功率值P为

2.4.3 载波频率误差

按图3连接；在频谱仪上测量信号频率F2，频率误差值Fe为

式中，Fc代表发射机输出标称值。

2.4.4 载波输出平坦度

按图3连接；发射机工作在线性区；信号源以间隔1MHz间隔发射等幅度信号，在频谱仪上观察载波输出功率；比较各载波峰值变化。

2.4.5 输出功率稳定度

按图3连接；发射机工作在线性区；在24小时内每隔10分钟观察频谱仪上载波输出功率；比较各载波峰值变化。

2.4.6 载波关断泄漏

按图3连接；发射机输出为1dB压缩点功率；设置频谱仪，起始频率为5.85GHz（或13.75GHz），终止频率为6.65GHz（或14.5GHz），分辨率带宽3kHz，信号视频带宽和扫描时间为一合适值；频谱仪上观察是否存在单频信号，如果存在，关闭载波并检查该单频信号是否消失，如果消失则认为与载波有关，如果不消失则认为与载波无关；如不消失，记录此单频信号的绝对值，如消失则记录此时噪声功率谱值。

2.4.7 输出频谱

按图4连接；在频谱仪上偏离中心频点分别为±0.3R、±0.35R、±0.5R处测量信号，记录其相对于被测载波的电平值，R为系统传输速率

式中，IR代表信息速率。观察频谱仪上距中心频率±5R至±50MHz频率范围内信号；记录所呈现出的任一信号或噪声相对于被测载波的电平值。

2.4.8 占用带宽

按图4连接；使用频谱仪直接测量频谱仪上99%能量带宽。

2.4.9 互调噪声

按图5连接；信号源和调制器发射间隔10MHz等幅度载波信号，功率为1dB压缩点输入功率回退6dB；在频谱仪上观察到两个幅度相等、频率相差10MHz的基波和三次互调产物；记录最大互调产物相对于基波电平。

2.4.10 杂散发射

按图3连接；确认功率输出为额定功率；设置频谱仪，起始频率为5.85GHz（或13.75GHz），终止频率为6.65GHz（或14.5GHz），分辨率带宽3kHz，信号视频带宽和扫描时间为一合适值；频谱仪上观察未调制载波与射频输出噪声间的相对值；如果是C波段，还要观察谐波分量。

3　结束语

各项目测试值应满足无线电管理文件、国家标准要求。卫星地球站“发射机”因为在造价、运行成本、维护成本、传输距离、信道带宽、稳定性等诸多要求而选择使用不同的高功放，文中提到的速调管高功放、行波管高功放技术成熟，电气性能基本固定，固态高功放应用于更高速率更大带宽信号的放大，电气性能与其他两种高功放有所改变，此时，需根据具体高功放的参数性能对相关项目测试方法进行研究并适当修改。

［1］ GB/T 16952-1997．卫星通信中央站通用技术条件

［2］ GB/T 11443.5-1994．国内卫星通信地球站总技术要求第五部分：中速数据数字载波通道

［3］ 谢东晖．2000年全国有线电视、卫星、微波及视频技术研讨会

［4］ 成都瑞宇通信设备有限公司．车载式卫星应急通信系统，2015.05

Introduction for Type Approval Test Items and Methods of Satellite Communications Earth Station

Li Meili， Guan Peng， Chen Guocheng
（The State Radio_monitoring_center Testing Center， Beijing， 100041）

This paper introduces current situation of satellite communications earth station RF unit， explains significance of type approval items and describes methods of items.

Satellite communications earth station RF unit； Transmitter Type approval

10.3969/J.ISSN.1672-7274.2016.07.001

TN927+.21，TN98 文献标示码：B

1672-7274（2016）07-0001-03