连续波传播信道探测测量系统 - 测试、验证和测量

注：ITS通道发声器系统如图 1 和 图2所示，台式评估设置如图 3所示。在设置CW声道发声器时，请参考这些数字，以确保所有组件都已正确配置。以下各节说明如何在进行测量之前验证和确认系统。 1. 测量系统设置 注：本节介绍如何为现场测量设置系统。首先，在组装整个系统之前，必须单独考虑和测量系统发射侧和接收侧的系统损耗。然后，组装整个系统，并配置、校准和同步各个仪器，为实验室验证和确认做好准备。 在组装系统之前，使用VNA2测量各个系统组件的S参数：电缆，衰减器，功率分配器，定向耦合器和低通滤波器。注：这将表征损耗并识别电缆断裂或设备不合格。 在功率放大器、定向耦合器、带通滤波器和将连接到天线的 N 型电缆的输出端组装 N 型电缆，并使用 VNA 测量元件链。注：此测量值将包括使用 VNA 测量单个组件时看不到的内部反射。 记录S21 值，这将是一个负数，并将用作传输系统的损失。使用这些值来校正代表性结果部分中讨论的接收信号电平。 传输系统设置 将所有设备插入电源：不间断电源 （UPS） 或一组浪涌保护插座。确保所有仪器在将组件连接在一起时都处于断电状态。 组装传输设备（图1）。 使用卡口尼尔-康塞尔曼 （BNC） 电缆将铷振荡器的 10 MHz 输出连接到 VSG 的 Ref IN 端口。使用 N 型电缆将 VSG 的 RF OUT 端口连接到定向耦合器 IN 端口的输入端。在协议步骤3.2之前，不会插入功率放大器。 使用 N 型母头到母头连接器将定向耦合器的 OUT 端口连接到输入端口适当的带通滤波器（如果需要）。注：带通滤波器用于最小化其他频段的谐波频率。 组装将连接到接收天线的N型电缆，滤波器，滤波器和电源分配器之间的电缆以及将连接到VSA的N型电缆;使用VNA测量此组件系统。 进行相同的测量，但通过连接到SA的相同组件进行测量。记录 S21 值，该值将用作电源分配器的 VSA 端和电源分配器的 SA 端的接收系统损耗。使用这些值来校正代表性结果部分中讨论的接收信号电平。 接收系统设置 将所有设备插入电源：UPS 或一组带浪涌保护的插座。确保所有仪器在将组件连接在一起时都处于断电状态。 组装接收设备（图2）。 将 N 型电缆连接到带通滤波器的输入端。将带通滤波器的输出连接到分电器（端口 1）的输入。 将电源分配器的端口 2 连接到 VSA 上的 RF IN 端口。将电源分配器的端口 3 连接到 SA 上的 RF IN 端口。 使用 BNC 到香蕉插头线，将铷振荡器 的频率可调 连接到直流 （DC） 电源的 DC OUT 。 使用 BNC 电缆将铷振荡器的 10 MHz 输出连接到 VSA 上的 Ext Ref In 端口。将铷振荡器的 10 MHz 输出连接到频谱分析仪上的 Ext Trig/Ref In 端口。 打开 VSG 电源，并确保将其设置为 “RF 关闭”。打开功率计电源。打开所有仪器，让仪器预热一小时，然后再进行任何测量。 在 VSA 89601B 模式下配置 VSA。在 VSA 模式下，将中心频率设置为感兴趣的 CW 频率。最后，选择与所需总测量长度一起测量的点数。注：虽然系统使用CW工作，但必须设置量程以捕获任何多普勒频移和衰落。分辨率带宽决定了VSA在扫描整个频率跨度时用于测量功率的滤波器，因此选择低分辨率带宽可以进行更精确的测量。作为权衡，分辨率带宽越低，每个点花费的时间越长。 使用以下设置配置 VSA：选择 VSA 89601B 模式;中心频率： 频率MHz （例如，1770 MHz）;跨度： 3 千赫;时间长度： 1 秒;分辨率： 3.81938 赫兹;数字：最大（491026点，409601点）-取决于VSA;Rng： -42 dBm;顶部图形上刻度值：-30 dBm。 确保 SA 由 仪器 控制 软件 控制， 该软件 使用 可 编 程 标准 命令 的 可 编 程 仪器 （SCPI） 命令， 以便 可以 收集 和 保存 连续 扫描。 设置 SA，使开始和停止频率与 VSA 中心频率匹配。由于 RBW 同样确定 SA 使用的筛选器大小，因此请将 RBW 设置为与 VSA 测量范围相同的值。 将视频带宽设置为与分辨率带宽相同的值，并将检测模式设置为采样以记录未成文的数据。保持衰减关闭，确保 SA 不会过载，并保持前置放大器打开。 为每次扫描配置 SA：StartFreq：与 VSA 设置中的中心频率相同（例如，1770 MHz）;StopFreq：与VSA设置中的中心频率相同（例如，1770 MHz）;RBW （兆赫）： 0.003;VBW （兆赫）： 0.003;检测器：样品;扫描时间：500 ms;点/迹线： 461;前置放大器打开;衰减： 0;自动衰减：关闭。 在 SA 上，按 Enter 键以访问菜单。通过按下 Shift 按钮并选择频谱分析仪上的” 系统 “按钮来启用外部基准电压源。然后，选择” 更多|端口设置|外接输入| 使用屏幕附近的软键进行引用。 通过选择 CW 输出来配置 VSG。 将频率设置为 1770 MHz。按照第 4.22 节中的步骤确定功率放大器的线性范围。 将VSG输出幅度设置为-4 dBm，上限为功率放大器的线性范围。 校准功率计。 将功率计头插入参考端口（通道 A 或 B），将功率计的另一端插入测量端口。 将上述参考端口的功率计频率设置为 1770 MHz。归零并校准功率计。确保功率计读数保持在0 dBm的0.2 dB范围内。 从参考端口拔下功率计头，然后将功率计头连接到衰减器的输出 端，如图1所示。 校准 VSA： 实用程序|校准|校准。打开 VSG 的射频 。注：确保频谱分析仪上有信号。如果信号电平降至-120 dBm，则外部基准电压源未接通。如果信号太强，它将使接收系统过载并损坏VSA或SA。注意最大输入信号电平（通常显示在仪器正面），并保持至少比该电平低10 dB。 通过设置电压来同步铷振荡器，但不要超过铷同步端口上允许的最大输入电压。 将 VSA 屏幕上顶部图形上的 TimeLen 更改为 100 毫秒。将底部图上的 y 轴设置为 I-Q。 按电源前面板上的 电流/电压 。一次稍微改变电压，然后观察VSA屏幕上的点：如果它来回旋转，什么都不做，频率就会对齐。如果它一致地沿一个方向旋转，则更改功率计读数（电压），直到I-Q图上的点开始变慢，并且它缓慢地来回移动（摆锤运动）（图4）。 将 VSA 屏幕上顶部图形上的 TimeLen 设置回 1 秒，并将 y 轴设置回对数幅度。 在 SA 上获取 10 条采集记录，以验证是否已正确设置所有参数，以及 SA 屏幕上的信号电平是否与 VSA 下部屏幕上的信号电平匹配。 2. 实验室验证和确认 在不连接天线的情况下，在系统的发射侧和系统的接收侧之间插入可变衰减器（图5）。从测量设置中取出功率放大器以进行此验证。 将步进衰减器衰减设置为 0 dB，将 VSA 输入>记录 上的记录数设置为 120。注意：一条记录等于 VSA 上设置的 TimeLen 。 将 SA 上的扫描数设置为 120 条记录。将 VSG 的输出幅度更改为 0 dBm，然后按 VSG 上的 RF ON 按钮。 设置峰值标记以查找信号强度的值，并验证在VSA上是否看到信号。通过点击屏幕顶部的” 录制 “按钮启动VSA。使用仪器控制软件开始 SA 测量。 将步进衰减器更改为 10 dB，然后重复步骤 4-10。遍历步进衰减器的所有设置，并记录每个衰减设置的值。注：当衰减器接近90至110 dB时，信号在接近仪器的系统本底噪声时会变得更嘈杂。系统本底噪声附近的测量值将变化很大。 要验证 VSA 接收的信号电平，请计算 120 s VSA 记录的 0.5 s 窗口平均值，并平均 SA 的每次扫描。加上VSG输出功率电平、发射侧和接收侧系统损耗以及阶梯衰减器设置。注：对于小于80 dB的阶梯衰减，步骤2.6中上述总和的值应等于VSA和SA记录的0.5 dB以内的平均接收信号电平。如果没有，请返回并重新测量系统损失。 3. 现场测量 注意：在每次测量活动之前，请务必测试并验证系统。 在每次新的测量活动之前完成步骤 1.1-1.3，并设置系统的传输端，如 1.4 节中所述。注意：这通常安装在车轮上的蜂窝（COW）中，该细胞在测量过程中保持固定。 将功率放大器连接到VSG和定向耦合器之间，如步骤1.4.2.1中所述。 使用定向耦合器，可以处理功率放大器产生的功率电平。将一个 50 dB 衰减器添加到耦合端口处的定向耦合器，以保持在功率计的指定输入功率电平内，并将功率计连接到此端口。将输出 N 型电缆从定向耦合器连接到发射天线。 如步骤 1.5-1.6 中所述，在移动车辆内设置系统的接收端。将接收天线连接到连接到滤波器的 N 型电缆。 除了 SA 设置步骤 1.11.3-1.11.4 之外，还需要在 SA 中设置 GPS 天线。 启用 GPS 记录： 测量设置|启用 GPS 记录|标准全球定位系统。 通过按住 Shift 按钮并选择频谱分析仪上的” 系统 “按钮，在频谱分析仪上启用 GPS。然后，选择” 更多|全球定位系统|GPS-ON 和 GPS Info-ON 使用屏幕附近的软键。 将 GPS 天线放在接收器测量车辆的车顶上。确保测量软件还从GPS读取每次扫描的NMEA字符串。 按照步骤 1.11-1.17 中所述继续设置，并在 VSA 输入|上设置记录数根据估计的测量时间进行记录。将 SA 记录数设置为 VSA 记录数加上大约 300 条记录，请注意，SA 扫描速度比 VSA 慢。 通过按屏幕顶部的” 记录 “按钮首先启动VSA来开始测量。启动频谱分析仪测量。 测量后，保存VSA记录文件 |保存|保存录制文件。保存选项|将标头与数据一起保存。保存文件时，将 _VSA 附加到文件末尾。更改频谱分析仪的数据文件的名称以匹配 VSA 的文件名，但要追加频谱分析仪 _SA 。