JJF 1897-2021 30 MHz～1 GHz测量天线校准规范-(高清原版）.pdf

中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 8 9 72 0 2 13 0MH z 1G H z测量天线校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rM e a s u r e m e n tA n t e n n a s f r o m3 0MH z t o1G H z 2 0 2 1-0 2-2 3发布2 0 2 1-0 8-2 3实施国 家 市 场 监 督 管 理 总 局 发 布市场监管总局市场监管总局3 0MH z 1G H z测量天线校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rM e a s u r e m e n tA n t e n n a s f r o m3 0MH z t o1G H zJ J F1 8 9 72 0 2 1 归 口 单 位:全国无线电计量技术委员会 主要起草单位:中国计量科学研究院 本规范委托全国无线电计量技术委员会负责解释J J F1 8 9 72 0 2 1市场监管总局市场监管总局本规范起草人:孟东林(中国计量科学研究院)高小珣(中国计量科学研究院)谢 鸣(中国计量科学研究院)J J F1 8 9 72 0 2 1市场监管总局市场监管总局目 录引言()1 范围(1)2 引用文件(1)3 术语和计量单位(1)3.1 场地插入损耗(1)3.2 场地衰减(2)3.3 天线对参考场地衰减(2)3.4 特定布局修正系数(2)3.5 理想开阔试验场地(2)3.6 校准试验场地(2)3.7 参考试验场地(2)3.8 符合性试验用试验场地(2)4 概述(2)5 计量特性(2)6 校准条件(3)6.1 环境条件(3)6.2 测量标准及其他设备(3)7 校准项目和校准方法(5)7.1 校准项目(5)7.2 校准方法(5)8 校准结果(1 0)9 复校时间间隔(1 0)附录A 原始记录格式(1 1)附录B 校准证书内页格式(1 3)附录C 主要项目校准不确定度评定示例(1 5)附录D 归一化场地衰减理论值AN的计算(3 0)附录E 修正系数(3 1)附录F 对数周期天线及复合天线相位中心的计算(3 6)附录G 其他校准方法(3 8)附录H 天线术语及校准方法汇总(4 3)J J F1 8 9 72 0 2 1市场监管总局市场监管总局引 言 本规范依据J J F1 0 7 12 0 1 0 国家计量校准规范编写规则和J J F1 0 5 9.12 0 1 2 测量不确定度评定与表示编制。本规范采用了以下文件:常规天线系数校准方法等同采用了AN S IC 6 3.5:2 0 1 7(包括C I S P R1 6-1-6:2 0 1 7)中的标准场地法;偶极子天线的天线系数校准方法等同采用C I S P R1 6-1-6:2 0 1 7中的标准天 线 法;对 数 周 期 天 线 绝 对 增 益 校 准 方 法 等 同 采 用I E E E S t d1 4 9TM1 9 7 9(R 2 0 0 8)(R e v i s i o no f I E E ES t d1 4 91 9 6 5);其余天线的增益校准采用了由天线系数做换算的方法。场地确认用天线对参考场地衰减的校准方法等同采用了C I S P R1 6-1-4:2 0 1 9中的参考场地法,归一化场地衰减用天线系数校准方法等同采用AN S IC 6 3.5:2 0 1 7。天线量值溯源方法采用了G B/T6 1 1 3.1 0 52 0 1 8。本规范正文提供了最常用的校准方法,其他方法见附录。本规范为首次发布。J J F1 8 9 72 0 2 1市场监管总局市场监管总局3 0MH z 1G H z测量天线校准规范1 范围本规范适用于3 0MH z 1GH z频段的偶极子天线、双锥天线、对数周期天线、复合天线、套筒天线以及其他应用于此频段的测量天线(以下简称天线)的校准。2 引用文件本规范引用了下列文件:G B/T6 1 1 3.1 0 52 0 1 8 无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范 第1-5部分:无线电骚扰和抗扰度测量设备 3 5MH z 1 8GH z天线校准场地和参考试验场地C I S P R1 6-1-4:2 0 1 9 无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范 第1-4部分:无线电骚扰和抗扰度测量设备 辐射骚扰测量用天线和试验场地(S p e c i f i c a t i o nf o rr a d i od i s t u r b a n c ea n d i mm u n i t ym e a s u r i n ga p p a r a t u sa n dm e t h o d sP a r t 1-4:R a d i od i s-t u r b a n c ea n di mm u n i t ym e a s u r i n ga p p a r a t u sA n t e n n a sa n dt e s ts i t e sf o rr a d i a t e dd i s-t u r b a n c em e a s u r e m e n t s)C I S P R1 6-1-6:2 0 1 7 无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范 第1-6部分:无线电骚扰和抗扰度测量设备 EMC天线校准(S p e c i f i c a t i o nf o r r a d i od i s t u r b a n c ea n d i mm u n i t ym e a s u r i n ga p p a r a t u sa n dm e t h o d sP a r t1-6:R a d i od i s t u r b a n c ea n di m-m u n i t ym e a s u r i n ga p p a r a t u sEMCa n t e n n ac a l i b r a t i o n)AN S IC 6 3.5:2 0 1 7 美国电磁兼容国家标准 电磁干扰抑制中的辐射发射测量 天线校准(9k H z 4 0GH z)Am e r i c a nN a t i o n a l S t a n d a r d f o rE l e c t r o m a g n e t i cC o m p a t-i b i l i t yR a d i a t e dEm i s s i o n M e a s u r e m e n t si nE l e c t r o m a g n e t i cI n t e r f e r e n c e(EM I)C o n-t r o lC a l i b r a t i o no fA n t e n n a s(9k H z t o4 0GH z)I E E ES t d1 4 51 9 9 3(R 2 0 0 4)I E E E标准天线术语定义(I E E ES t a n d a r dD e f i n i-t i o n so fT e r m s f o rA n t e n n a s)I E E ES t d1 4 9TM1 9 7 9(R 2 0 0 8)(I E E ES t d1 4 91 9 6 5的修订版)I E E E天线测量程序标准(I E E ES t a n d a r dT e s tP r o c e d u r e s f o rA n t e n n a s)凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3 术语和计量单位3.1 场地插入损耗 s i t e i n s e r t i o n l o s s当信号发生器的输出与接收机的输入之间通过电缆和衰减器直接进行的电气连接被校准场地规定位置上的发射天线和接收天线所代替时,两副极化匹配的天线之间的传输损耗。3.2 场地衰减 s i t ea t t e n u a t i o n1J J F1 8 9 72 0 2 1市场监管总局市场监管总局当一副天线在规定的高度范围内垂直移动,另一副天线架设在固定高度时,位于校准场地导电接地平面上的这两副极化匹配的天线之间测得的最小场地插入损耗。3.3 天线对参考场地衰减 a n t e n n ap a i r r e f e r e n c es i t ea t t e n u a t i o n一对天线在理想开阔试验场地上相距规定距离时水平极化场地衰减和垂直极化场地衰减测量值的集合,即一副天线架设在接地平板上固定高度,另一副极化匹配的天线在规定的高度范围内垂直移动时测量到的最小场地插入损耗。3.4 特定布局修正系数 g e o m e t r ys p e c i f i cc o r r e c t i o nf a c t o r s在特定的天线安装位置(布局)上计算或测量得到的对应频率点的修正系数,用于修正基于准自由空间或自由空间理论模型的计算结果,其包含了1/r2和1/r3项(r为天线间距)、接收天线处平面波的近似性、收发天线间的耦合以及天线与地面直接的耦合特性。3.5 理想开阔试验场地 i d e a l o p e n-a r e a t e s t s i t e由一个无限大和无限平的理想导电平面构成的开阔试验场,除了导电平面外没有任何反射物;是一个理论化概念,用于计算具有地平面的理论归一化场地衰减值。3.6 校准试验场地 c a l i b r a t i o nt e s t s i t e具有金属接地平面并严格规定了水平极化时场地插入损耗的校准场地。3.7 参考试验场地 r e f e r e n c e t e s t s i t e具有金属接地平面且严格规定了水平极化和垂直极化电场的场地插入损耗的试验场地。3.8 符合性试验用试验场地 c o m p l i a n c e t e s t s i t e为与符合性限值相比较,保证受试设备骚扰场强测量结果有效且可复现的环境。4 概述天线是电压和自由空间电磁波之间的转换器,图1是一个典型的双锥天线,包含电路部分(巴伦)和辐射单元(双锥)。本规范中的天线仅指用于进行测量从而得到电场强度值,或者需要产生一定场强所需输入功率时使用的天线。图1 双锥天线5 计量特性本规范中的天线计量特性见表1。2J J F1 8 9 72 0 2 1市场监管总局市场监管总局表1 天线计量特性(典型值)待校参数偶极子天线双锥天线对数周期天线复合天线其他天线频率范围/MH z3 010 0 03 03 0 03 010 0 0*2 0 010 0 03 010 0 03 010 0 0天线系数范围/d B(m-1)04 042 51 03 053 0取决于天线归一化方向图/d B-4 00-4 00-4 00-4 00取决于天线增益/d B i-3 0-1-1 9347-3 09取决于天线端口回波损耗/d B3.53 20.21 43.53 20.62 6取决于天线天线对参考场地衰减/d B1 07 01 16 71 13 3不适用取决于天线 注:1*指小双锥天线。2 以上技术指标不作合格性判别,仅提供参考。6 校准条件6.1 环境条件6.1.1 室外环境温度:(-1 0+4 0);室内温度:(1 03 0)。6.1.2 相对湿度:2 0%7 0%。6.1.3 电源要求:(2 2 01 1)V、(5 01)H z。6.1.4 周围无影响仪器正常校准工作的强电磁干扰。6.1.5 风力小于或等于三级,无雨,钢板上无水。6.2 测量标准及其他设备6.2.1 开阔试验场地采用无气候保护罩的开阔试验场地,其电磁波反射地平面最小尺寸为3 0 m 2 0m;反射面的不平整度需要优于1 0mm;反射面的边缘与周围的土壤间的接地电阻小于0.1。反射面四周3 0m的范围内不能有任何高于反射面的物体,如建筑物、树木或照明灯杆等。开阔试验场的电性能应满足G B/T6 1 1 3.1 0 52 0 1 8的要求,即:在收发天线水平投影间距1 0m距离条件下,利用可计算偶极子天线对测量得到的场地插入损耗与计算值差别的绝对值,在考虑了测量不确定度条件下,水平极化时应小于1d B(用于产品检测用天线系数的校准),垂直极化时应小于1.5d B(用于电波暗室性能确认用天线的校准)。6.2.2 全电波暗室暗室内壁6个面均铺设复合吸波材料,其电性能应满足自由空间归一化场地衰减偏差优于2d B的要求。3J J F1 8 9 72 0 2 1市场监管总局市场监管总局6.2.3 网络分析仪测量场地插入损耗或场地衰减时,推荐使用网络分析仪,也可以使用信号源和频谱分析仪的组合或内置跟踪源的频谱分析仪。频率范围:3 0MH z 1GH z。信号源输出幅度:不低于1 0d B m。网络分 析 仪 校 准 套 件:频 率 范 围3 0 MH z1 GH z,连 接 器 类 型 为N型或3.5mm。动态范围:优于8 0d B。6.2.4 标准天线以下天线,应分别配备至少2副,并且能够覆盖待测天线的频段:偶极子天线;双锥天线;对数周期天线;复合天线。其中,双锥天线的巴伦平衡性幅度要求小于1d B,对数周期天线及复合天线的交叉极化率在1GH z时需大于1 0d B。6.2.5 辅助设施以下辅助设施为最低要求。6.2.5.1 天线(杆)塔开阔试验场中的天线塔高6m;采用相对介电常数小于4的绝缘材料制作;电动天线塔的电机位于钢板底下。6.2.5.2 天线转台天线转台直径和承重应与待测天线及相应的天线塔相匹配;转台驱动部分的射频泄漏量在3 0MH z 10 0 0MH z频段内应比测量信号的电平低-3 0d B。6.2.5.3 吸波材料用于测量天线在自由空间中的辐射波瓣图时在收发天线间铺设的面积为3m3m的复合吸波材料,频率范围为3 0MH z 1GH z,反射率应低于-1 0d B。6.2.5.4 微波附件微波附件的要求见表2所示。表2 微波附件参数同轴电缆线衰减器旋转关节频率范围/MH z3 010 0 03 010 0 03 010 0 0插入损耗/d B0.1 5(当温度变化量小于5)42 5 电压驻波比1.11.0 61.0 8插入损耗变化量/d B0.10.10.16.2.5.5 测距工具测量收发天线间距时,可以采用皮尺,也可以采用手持式激光测距仪;测量天线高4J J F1 8 9 72 0 2 1市场监管总局市场监管总局度时,推荐采用钢卷尺或手持式激光测距仪。7 校准项目和校准方法7.1 校准项目1)天线系数2)天线增益3)方向性图4)半电波暗室场地性能确认中的天线对参考场地衰减5)全电波暗室性能确认用天线对参考场地衰减6)天线端口回波损耗7.2 校准方法7.2.1 天线系数以下提供了标准场地法的校准步骤,标准天线法见附录G:a)检查待测天线的外观,确保配件齐全,振子紧固,形状无变形,连接器内芯(P i n)深度符合相关技术指标要求;将相关信息记录到表A.1中。b)采用射频电缆连接网络分析仪的发射和接收端口,与天线相连的电缆端口串入6d B衰减器,设置好频率范围(在1 0 0MH z以下最大频率步进为1MH z),然后进行直通校准。c)对于偶极子天线,按照G.1中方法完成测量;对于其他天线,收发天线均设置为水平极化,天线厂商标记点或参考点之间的间隔为1 0m,发射天线高度为2m,接收天线在1m4m范围内进行高度扫描,移动速率应与网络分析仪的扫频时间相匹配,以确保接收到最大电平。采用幅度最大保持测量方式,校准记录格式参见表A.2。d)分别按照步骤c),完成图2所示三组两两配对天线的测量。a)天线配对(1,2)b)天线配对(1,3)c)天线配对(2,3)图2 天线配对方式示意图5J J F1 8 9 72 0 2 1市场监管总局市场监管总局 e)按照式(1)式(3),计算天线系数,记入表A.3。Fa1,S SM=1 0 l gfM-2 4.4 6+12Em a xD+A1 2+A1 3-A2 3(1)Fa2,S SM=1 0 l gfM-2 4.4 6+12Em a xD+A1 2-A1 3+A2 3(2)Fa3,S SM=1 0 l gfM-2 4.4 6+12Em a xD-A1 2+A1 3+A2 3(3)式中:Fai,S S M 天线i的天线系数,i=1,2,3,d B(m-1);fM 频率,MH z;A1 2 天线对1和2之间的场地衰减,d B;A1 3 天线对1和3之间的场地衰减,d B;A2 3 天线对2和3之间的场地衰减,d B;Em a xD 距离发 射 天 线 水 平 投 影 距 离R时 的 最 大 场 强,d B(V/m),见 式(D.2),但限定为以下条件:h1=2m,R=1 0m,h2=(14)m;2 4.4 6 常数,d B(mV/s)。f)对于 双 锥 天 线,根 据 式(4)进 行 修 正,得 到 自 由 空 间 的 天 线 系 数,记 入表A.3。Fa=Fa S SM-Fa(4)式中:Fa 自由空间天线系数,d B(m-1);Fa S SM 参照式(1)式(3)所示计算值,d B(m-1);Fa 修正系数,见表E.1,表E.1中的数据可进行线性内插获得其他频点的修正系数,d B。g)(本步骤为可选),对于对数周期天线或复合天线做3 m法测试时,按照式(F.2)计算相位中心修正系数Ep c。Ep c的使用方法见式(5)。E3 m法=V+Fa+L+Ep c(5)式中:V 测量接收机测量的电压,d BV;Fa 所用测量天线的准自由空间天线系数,d B(m-1);L 从天线到接收机的射频路径损耗,d B;Ep c 见式(F.2),d B;E3 m法 待测产品在3m法时的测量结果,d B(V/m)。7.2.2 天线增益本规范校准得到的增益是指线极化(部分)实际增益G(d B i),可采用“换算方法”或“测量方法”得到天线实际增益。7.2.2.1 换算方法根据天线系数Fa,利用式(6)换算天线增益。将结果记入表A.4。6J J F1 8 9 72 0 2 1市场监管总局市场监管总局G=2 0 l g(fM)-2 9.7 8-Fa(6)式中:G 待测天线的实际增益,d B i;fM 频率,MH z;Fa 自由空间天线系数,d B(m-1)。7.2.2.2 测量方法按照G.2.1来测量1 0 0 MH z1GH z频段的对数周期性天线的线极化实际增益(无需标准天线)或按照G.2.2来测量位于3 0MH z 1GH z频段的天线增益(需要标准增益值的标准天线)。7.2.3 方向性图方向性图常简称方向图。通常需要测量E面方向图和H面方向图,测量步骤如下:a)打开网络分析仪,按照厂家要求预热和设置功能及频点。通常应包含天线的最低频率点、最高频率点以及其他所需频点。b)把待校天线安置于转台上的天线塔上,高度不低于2m;调整待校天线的位置,设置为水平极化(测量E面方向图)或垂直极化(测量H面方向图),与待校频点对应的相位中心在水平面投影位于转台旋转中心。c)用带铁氧体环的射频同轴电缆把待校天线通过旋转关节与地板上的电缆相连,对于垂直极化,与天线相连的射频同轴电缆需要水平延伸至少1.5m。d)把能够覆盖待校天线工作频段的线极化发射天线安装于天线塔上,高度和极化方式都与待校天线相同。e)收发天线间的地面铺设至少3m3m的复合吸波材料。f)设置好扫描频率点,转台每旋转一个角度,利用网络分析仪采集收发天线之间的传输系数S2 1;转台步进间隔根据需要选取(例如5),控制转台旋转速度以确保转台上的天线稳定。g)把测量的S2 1的幅度根据最大值做归一化,归一化以后的结果随角度变化规律的图表即为待测天线在该频段的方向图。通常可采用表格、极坐标或直角坐标系来表示。7.2.4 半电波暗室场地性能确认中的天线对参考场地衰减按以下步骤开展校准:a)准备好两对同型号的、能正常工作的双锥天线或对数周期天线;对参考试验场地的测试位置进行编号(图3仅为示意,若场地衰减偏差小于0.6d B,也可采用其他排列方式),设为i=1,2,N(N2)。b)依据表3和表4所示条件,在图3中位置i处测量同一型号的天线对之间的场地衰减AA P R_R E F,i,记录到表A.5中。c)在开阔场下一个位置,重复步骤b),至位置N为止。d)根据式(7)计算天线对之间的场地衰减均值AA P R_R E F。AA P R_R E F=1NNi=1AA P R_R E F,i(7)7J J F1 8 9 72 0 2 1市场监管总局市场监管总局图3 参考场地衰减测量的“天线对”位置平移示意图表3 天线对之间参考场地衰减AA P R_R E F的测量条件极化方式发射天线高度m接收天线高度m水平极化垂直极化1211.514表4 AA P R,R E F测量的频率间隔设置方式双锥天线对数周期天线频率范围MH z最大频率间隔MH z频率范围MH z最大频率间隔MH z常见设置方式3 01 0 012 0 05 0 051 0 02 0 055 0 010 0 01 0本规范推荐的设置3 02 0 012 0 010 0 05 注:参考场地法收发天线间的水平投影距离R为3m、5m或1 0m。对数周期天线对之间的距离R是指每个对数周期天线(最长振子与最短振子之间)的中点在地平面上的投影之间的距离,其中当对数周期天线位于同一高度时,其机械视轴要求位于同一水平线上。双锥天线对之间的水平投影距离R是指每个双锥天线振子中央在地平面上的投影之间的距离,其机械视轴要求位于同一垂直平面内。e)根据式(8)计算AA P R_R E F平均值的标准偏差(表中未记录标准偏差):s(AA P R_R E F)=1N(N-1)Ni=1(AA P R_R E F,i-AA P R_R E F)2(8)8J J F1 8 9 72 0 2 1市场监管总局市场监管总局式中:s(AA P R_P E F)天线对参考场地衰减AA P R_R E F的标准偏差。f)如果在全部测试频点处s0.6d B,则认为测量结果AA P R_R E F满足要求,可以用于半电波暗室或开阔试验场性能确认。注:如果在过去2 4个月内的测试数据满足s0.3d B,则可以仅在如下位置做测量:双锥天线:水平极化时,测量中点;垂直极化时测量中点和其他两个点;如果测量位置数(设为M)少于9个点,并且根据式(8)计算得到的s0.6d B,则可以使用M个测量位置。最准确的测量结果是在9个位置进行测量。上述方法为采用平均值方法进行测量,主要是为了消除场地边缘的反射;如果开阔试验场地性能足够好,如垂直极化条件下的场地插入损耗的偏差小于0.5d B,则可仅在一个位置进行测量。7.2.5 全电波暗室性能确认用天线对参考场地衰减按照以下步骤开展测量:a)搭建测量系统,确保网络分析仪经过足够预热时间,并进行校准。b)对于满足6.2.1的场地,如果天线塔的高度h不满足h=8/3R(R为测量距离),在地面铺设复合吸波材料,确保采用可计算偶极子天线得到的场地插入损耗测量值与计算值的差别绝对值1d B。c)记录表5所示天线的信息,格式参见表A.1。表5 无金属地平面的兼容性场地确认用天线天线天线种类频率范围发射天线小双锥,外形最大尺寸要求:3m法:小于4 0c m;5m法及以上:笼型锥:4 4c m;伞状锥:5 0c m3 0MH z 1GH z接收天线双锥天线3 0MH z 2 0 0MH z对数周期天线2 0 0MH z 1GH z d)架设待测天线,垂直极化。e)确保电缆水平延伸2m以上再下垂到地面;或者使用光纤传输系统来代替电缆。f)采集网分中的传输系数S2 1,则校准结果为:AA P R_R E F=-2 0 l g|S2 1|,单位为d B;将校准结果记入表A.6。7.2.6 天线端口回波损耗按照以下步骤开展测量:a)把待校天线架设在天线塔上,天线高度不低于4m,垂直极化。b)打开矢量网络分析仪,按照厂商要求预热和设置功能;利用同轴校准套件,在与天线直接相连的电缆接头处,对网络分析仪进行单端口校准。频率范围和步长设置同9J J F1 8 9 72 0 2 1市场监管总局市场监管总局7.2.1中的步骤b)。c)将测试电缆与天线端口相连,测量天线端口回波损耗,数据记录到表A.7中。8 校准结果校准结果应在校准证书上反映。校准证书应至少包含以下信息:a)标题,“校准证书”;b)实验室名称和地址;c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);d)证书的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识;e)客户的名称和地址;f)被校对象的描述和明确标识;g)进行校准的日期,如果与校准结果的有效性和应用有关时,应说明被校对象的接收日期;h)如果与校准结果的有效性或应用有关时,应对被校样品的抽样程序进行说明;i)校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;k)校准环境的描述;l)校准结果及其测量不确定度的说明;m)对校准规范偏离的说明;n)校准证书及校准报告签发人的签名、职务或等效标识;o)校准结果仅对被校对象有效的声明;p)未经实验室书面批准,不得部分复制证书的声明。9 复校时间间隔复校时间间隔由用户根据使用情况自行确定,推荐为1年。01J J F1 8 9 72 0 2 1市场监管总局市场监管总局附录A原始记录格式校准天线的原始记录由两部分构成,第一部分如表A.1所示;第二部分为由计算机采集到的电子版数据,如表A.2表A.7所示。应确保这两部分一一对应。表A.1 记录数据天线类型天线型号 天线系列号 生产厂商频率范围校准参数依据条款证书编号表A.2 记录数据文件名:发射天线唯一标识和状态+接收天线唯一标识和状态-Rm.x l s天线配对信息和架设状态描述:频率MH zS 2 1幅度d BS 2 1相位(可选)()3 03 110 0 0表A.3 天线系数频率MH z天线系数d B(m-1)U(k=2)d B频率MH z天线系数d B(m-1)U(k=2)d B3 01 8.59.33 1表A.4 天线增益频率MH z天线增益d B iU(k=2)d B频率MH z天线增益d B iU(k=2)d B3 01 8.59.33 111J J F1 8 9 72 0 2 1市场监管总局市场监管总局表A.5 半电波暗室场地性能确认中的天线对参考场地衰减(m法)频率MH z天线对参考场地衰减d B水平极化垂直极化发射天线高1m发射天线高2mU(k=2)d B发射天线高1m发射天线高1.5mU(k=2)d B3 03 1表A.6 全电波暗室性能确认用天线对参考场地衰减(m法)频率MH z天线对参考场地衰减d BU(k=2)d B3 03 1表A.7 天线端口回波损耗频率MH z回波损耗d BU(k=2)d B3 03 121J J F1 8 9 72 0 2 1市场监管总局市场监管总局附录B校准证书内页格式表B.1 天线系数频率MH z天线系数d B(m-1)U(k=2)d B频率MH z天线系数d B(m-1)U(k=2)d B3 01 8.59.33 1表B.2 天线增益频率MH z天线增益d B iU(k=2)d B频率MH z天线增益d B iU(k=2)d B3 01 8.59.33 1表B.3 半电波暗室场地性能确认中的天线对参考场地衰减(m法)频率MH z天线对参考场地衰减d B水平极化垂直极化发射天线高1m发射天线高2mU(k=2)发射天线高1m发射天线高1.5mU(k=2)3 03 1表B.4 采用归一化场地衰减法对半电波暗室性能确认用天线系数数据(m法)频率MH z发射天线天线系数d B(m-1)U(k=2)d B接收天线天线系数d B(m-1)U(k=2)d B特定布局修正系数(巴伦类型:5 0,hR=1m4m)水平极化垂直极化hT=1mhT=2mhT=1mhT=1.5m3 03 1 注:hR为接收天线高度,hT为发射天线高度。31J J F1 8 9 72 0 2 1市场监管总局市场监管总局表B.5 全电波暗室性能确认用天线对参考场地衰减(m法)频率MH z天线对参考场地衰减d BU(k=2)d B3 03 1表B.6 天线端口回波损耗频率MH z回波损耗d BU(k=2)d B3 03 141J J F1 8 9 72 0 2 1市场监管总局市场监管总局附录C主要项目校准不确定度评定示例C.1 标准场地法校准天线系数的不确定度C.1.1 测量模型采用标准场地法S S M测量得到的准自由空间天线系数以式(C.1)为例:Fa1S SM=1 0 l gfM-2 4.4 6+12Em a xD+12A1 2+12A1 3-12A2 3(C.1)由准 自 由 空 间 天 线 系 数 加 上 修 正 系 数F偏离自由空间得 到 自 由 空 间 天 线 系 数,见式(C.2):Fa1=1 0 l gfM-2 4.4 6+12Em a xD+12A1 2+12A1 3-12A2 3+F偏离自由空间(C.2)上述全部输入量A1 2、A1 3和A2 3彼此独立且不相关时,根据方差合成定理,合成标准不确定度的表达式为:u2cFa1()=3i=1c2iu2Ai()+u2F偏离自由空间()=3i=1Fa1Ai2u2Ai()+u2F偏离自由空间()(C.3)式中,A1=A1 2,A2=A1 3,A3=A2 3。对式(C.2)中各变量Ai求偏微分,得到灵敏系数ci如下:c1=fA1 2=12,c2=fA1 3=12,c3=fA2 3=12把灵敏系数ci代入式(C.3),得:ucFa1()=c21A21 2+c22A21 3+c23A22 3+u2F偏离自由空间()=12u A1 2()2+12u A1 3()2+12u A2 3()2+u2F偏离自由空间()(C.4)由于采用三天线法测量涉及3次独立的场地衰减测量,即A1 2、A1 3和A2 3,3次测量布置相同,故对应的标准不确定度影响量相同,即u A1 2()u A1 3()u A2 3()=u A()故有:ucFa1()=32u A()2+u2F偏离自由空间()(C.5)即灵敏系数12与标准场地法加权系数(3)之积为32。根据测量装置,对测量不确定度来源做深入分析,场地衰减测量的不确定度分量可由以下分量合成,它们的量纲相同、灵敏系数为1,见式(C.6):51J J F1 8 9 72 0 2 1市场监管总局市场监管总局u2A()=Ni=1u2 Ai()=u2 AVNA()+u2 A阻抗失配()+u2 A电缆损耗()+u2 A直通()+u2 AAN()+u2 A天线安装()+u2 A场地和天线塔()+u2 A系统重复性()+u2 A天线平衡性()+u2 A交叉极化()+u2 A相位中心()(C.6)式中:AVNA 矢量网络分析仪测量S 2 1时引起的不确定度,d B;A阻抗失配 电缆与天线之间的阻抗不匹配、电缆与VNA之间的阻抗不匹配引入的不确定度,包含发射端和接收端的阻抗不匹配,d B;A电缆损耗 电缆的损耗,在经过校准以后,由于电缆移动和温度变化两种原因引起的电缆损耗的不确定度,d B;A直通 电缆从天线端口通过直通适配器相连时引入的不确定度,d B;AAN 由背景电磁噪声(即来自发射端以外的电磁干扰信号)引入的不确定度,d B;A天线安装 天线在安装和对准过程中引起的误差,包括收发天线间距、发射天线高度和接收天线高度测量不准引入的不确定度,d B;A场地和天线塔 开阔试验场以及天线塔的非理想性引入的最大允许误差,d B;A系统重复性 天线测量系统(包含开阔试验场和天线塔)测量重复性引入的不确定度,d B;A天线平衡性 由天线的平衡性引入的不确定度,d B;A交叉极化 由天线的交叉极化引入的不确定度,d B;A相位中心 由对数周期天线或复合天线的相位中心引入的不确定度,d B。把式(C.6)带入式(C.5),得:u2cFa1()=32u AVNA()2+32u A阻抗失配()2+32u A电缆损耗()2+32u A直通()2+32u AAN()2+32u A天线安装()2+32u A场地和天线塔()2+32u A系统重复性()2+32u A天线平衡性()2+32u A相位中心()2+32u A交叉极化()2+u2F偏离自由空间()(C.7)C.1.2 标准不确定度评定C.1.2.1 矢量网络分析仪测量传输系数引入的标准不确定度根据厂家提供的数据(见图C.1)或由计量机构提供的校准数据(见图C.2),结合测量场地衰减值来评估不确定度。图C.3提供了一个由矢量网络分析仪在测量一对双锥天线的场地衰减A时引入的不确定度示例。61J J F1 8 9 72 0 2 1市场监管总局市场监管总局图C.1 网络分析仪厂商提供的不确定度数据图C.2 由计量机构通过精密衰减器测量得到的矢量网络分析仪在测量传输系数时的误差值图C.3 由某矢量网络分析仪按照7.2.1方法测量一对双锥天线的场地衰减A时引入的扩展不确定度C.1.2.2 阻抗失配引入的标准不确定度包含发射端(源及电缆)与发射天线间的失配,以及接收端(接收机及电缆)与接收天线间的失配。由失配引入的不确定度可由式(C.8)计算。图C.4是在测量双锥天线时由天线输入阻抗与连接电缆之间的阻抗失配引入的不确定度示例。V阻抗失配=2 0 l g12pS1 1+p2S1 12(C.8)71J J F1 8 9 72 0 2 1市场监管总局市场监管总局图C.4 由发射端与发射天线间的阻抗失配引入的不确定度C.1.2.3 线缆损耗变化引入的标准不确定度包含电缆损耗随温度变化以及电缆移动引起线缆损耗变化引入的不确定度,如图C.5所示。图C.5 电缆损耗的变化量(温度由3 8.5变化到2 3.9)C.1.2.4 线缆损耗直通校准时引入的标准不确定度可以通过2-端口全校准方式(采用未知直通方式)来获得直通适配器引入的测量误差。通常在3 0MH z 3 0 0MH z频段可小于0.1d B。C.1.2.5 背景电磁噪声引入的标准不确定度把矢量网络分析仪的中频带宽降低到2 0H z以后,观察测量结果的变化量。在不同时刻,由背景电磁噪声引入的不确定度符合正态分布。通过正确设置,可使该项不确定度小于0.2d B。C.1.2.6 天线安装对准引入的标准不确定度包含天线定位误差(高度、距离)以及对准引入的不确定度,图C.6分别提供了接收天线高度误差为2c m和收发天线间距误差为3c m时引入的场地衰减的变化量。81J J F1 8 9 72 0 2 1市场监管总局市场监管总局图C.6 测量距离变化2c m及3c m时引起的损耗差别C.1.2.7 开阔试验场及天线塔的非理想性引入的标准不确定度可以根据采用可计算偶极子天线依照G B/T6 1 1 3.1 0 52 0 1 8的评估方法测量得到的结果作为依据。这里仅给出了依照G B/T6 1 1 3.1 0 52 0 1 8的最大允许误差1d B来计算。C.1.2.8 系统重复性引入的标准不确定度在相同条件下重复测量多次(不少于1 0次),然后计算其标准差。图C.7所示为测量一对双锥天线的场地衰减的标准差。图C.7 依照7.2.1方法针对一堆双锥天线间的场地衰减重复测量1 0次后的标准偏差C.1.2.9 天线巴伦及阵子的对称性/平衡性引入的不确定度评定可以采用如下方式测量其对称性/平衡性:方式1(AN S I法):收发天线均为垂直极化,水平投影间距1 0m;把待测天线作为发射天线,固定高度为1m,接收天线在高度1m4m范围内扫描,测量得到场地衰减A1;沿巴伦杆旋转待测天线1 8 0,使得阵子上下对调,重复测量得到场地衰减A2;则对称性/平衡性为A1-A2。方式2(C I S P R法):收发天线均为垂直极化,水平投影间距1 0m;待测天线固定高度为2m;另一个天线固定高度1m,测量得到场地衰减A1;沿巴伦杆旋转待测天线91J J