JJF 1471-2014 全球导航卫星系统(GNSS)信号模拟器校准规范-（高清版）.pdf

中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 4 7 12 0 1 4全球导航卫星系统(G N S S)信号模拟器校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rG N S SS i g n a l S i m u l a t o r s 2 0 1 4-0 8-0 1发布2 0 1 4-1 1-0 1实施国 家 质 量 监 督 检 验 检 疫 总 局 发 布全球导航卫星系统(G N S S)信号模拟器校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rG N S SS i g n a lS i m u l a t o r sJ J F1 4 7 12 0 1 4 归 口 单 位:全国时间频率计量技术委员会 主要起草单位:中国计量科学研究院 参加起草单位:北京华力创通科技股份有限公司国防科技大学北京卫星导航中心上海市计量测试技术研究院北京无线电计量测试研究所 本规范委托全国时间频率计量技术委员会负责解释J J F1 4 7 12 0 1 4本规范主要起草人:梁 坤(中国计量科学研究院)张爱敏(中国计量科学研究院)参加起草人:邹德君(北京华力创通科技股份有限公司)牟卫华(国防科技大学)蔡志武(北京卫星导航中心)董 莲(上海市计量测试技术研究院)杨 军(北京无线电计量测试研究所)J J F1 4 7 12 0 1 4目 录引言1 范围12 引用文件13 术语和计量单位13.1 加加速度13.2 内部通道延迟13.3 二相键控13.4 误差矢量幅度14 概述15 计量特性25.1 射频信号载波频率偏差25.2 功率范围25.3 功率分辨力25.4 功率偏差25.5 动态范围25.6 伪距分辨力25.7 伪距率分辨力25.8 内部通道延迟25.9 谐波抑制35.1 0 非谐波抑制35.1 1 相位噪声35.1 2 内部时基频率准确度和1s频率稳定度35.1 3 误差矢量幅度36 校准条件36.1 环境条件36.2 测量标准及其他设备37 校准项目和校准方法47.1 校准项目47.2 校准方法58 校准结果表达1 19 复校时间间隔1 2附录A 原始记录格式1 3附录B 校准证书(内页)格式1 9附录C 校准结果的不确定度评定示例2 1J J F1 4 7 12 0 1 4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编制,其中测量结果不确定度的评定依据J J F1 0 5 9.12 0 1 2 测量不确定度评定与表示进行。本规范参考了国家标准G B/T1 9 3 9 12 0 0 3 全球定位系统(G P S)术语及定义的相关内容。本规范为首次制定。J J F1 4 7 12 0 1 4全球导航卫星系统(G N S S)信号模拟器校准规范1 范围本规范适用于全球导航卫星系统(GN S S)信号模拟器(以下简称模拟器)的校准。2 引用文件本规范引用了下列文件:J J F 1 0 0 1 通用计量术语及定义J J F 1 1 8 02 0 0 7 时间频率计量名词术语及定义J J F 1 4 0 32 0 1 3 全球导航卫星系统(GN S S)接收机(时间测量型)校准规范G B/T1 9 3 9 12 0 0 3 全球定位系统(G P S)术语及定义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 加加速度 j e r k加速度的时间变化率。3.2 内部通道延迟 i n t e r n a l c h a n n e l d e l a y模拟器内部通道的信道特性引入的信号时间延迟。3.3 二相键控 b i n a r yp h a s es h i f tk e y i n g,B P S K相移键控(P S K)是一种数字调制制式,它采用改变或调制载波的相位来传输数据。B P S K是二相相移键控,使用两个相差1 8 0 的相位分别代表0和1,取码元为“1”时,调制后载波与未调载波同相;取码元为“0”时,调制后载波与未调载波反相。3.4 误差矢量幅度 e r r o rv e c t o rm a g n i t u d e,E VM误差矢量信号平均功率的均方根值与理想信号平均功率的均方根值之比,以百分比的形式表示。4 概述GN S S信号模拟器是GN S S系统信号发生器,用于模拟产生特定的GN S S系统信号。模拟器提供全球导航卫星系统导航信号仿真,卫星星座可包括G P S、GA L I L E O、G L ONA S S、B D S等,可用在GN S S接收机的研发、生产和计量过程的各个环节。图1描述了模拟器的基本结构和工作原理。数学仿真控制软件对导航卫星、信号传输环境和接收用户进行建模,模拟导航系统全星座的运行和用户的运动状态,运算产生信号模型参数,通过这些信号模型参数控制生成真实的动态导航射频信号。1J J F1 4 7 12 0 1 4射频信号生成模块根据仿真计算得到的电文与各模拟通道的模型控制参数,按照各导航系统接口控制协议(I C D)要求,生成各种卫星导航射频信号。图1 GN S S信号模拟器的基本结构和工作原理5 计量特性5.1 射频信号载波频率偏差射频信号载波频率偏差:(01 0 0)H z。5.2 功率范围功率范围最大:(-6 0-2 0)d B m功率范围最小:(-1 7 0-7 0)d B m5.3 功率分辨力功率分辨力:(0.12)d B5.4 功率偏差功率偏差:(0.12)d B5.5 动态范围a)速度动态范围:(03 60 0 0)m/s;b)加速度动态范围:(020 0 0)m/s2;c)加加速度动态范围:(020 0 0)m/s3。5.6 伪距分辨力伪距分辨力:(0.0 10.1)m。5.7 伪距率分辨力伪距率分辨力:(0.0 10.1)m/s。5.8 内部通道延迟内部通道延迟:(01 5)n s。2J J F1 4 7 12 0 1 45.9 谐波抑制谐波抑制:(-6 0-2 0)d B c。5.1 0 非谐波抑制非谐波抑制:(-6 0-3 0)d B c。5.1 1 相位噪声不同频偏的相位噪声如下:(-9 0-6 0)d B c/H z(频偏1 0H z);(-1 0 0-6 5)d B c/H z(频偏1 0 0H z);(-1 1 0-7 0)d B c/H z(频偏1k H z);(-1 2 0-8 0)d B c/H z(频偏1 0k H z);(-1 3 0-8 5)d B c/H z(频偏1 0 0k H z)。5.1 2 内部时基频率准确度和1s频率稳定度频率准确度:51 0-851 0-1 1;1s频率稳定度:(11 0-811 0-1 2)/s。5.1 3 误差矢量幅度误差矢量幅度:2%2 0%。注:以上指标仅供参考。6 校准条件6.1 环境条件6.1.1 环境温度:在(2 35)内任选一点,温度变化不超过2。6.1.2 环境相对湿度:8 0%。6.1.3 电源电压:(2 2 01 1)V;电源频率:(5 01)H z。6.1.4 无影响仪器正常工作的电磁干扰和机械振动。6.2 测量标准及其他设备6.2.1 功率计频率范围:1 0 0k H z 3.6GH z;测量范围:-8 0d B m0d B m;最小分辨力:0.0 1d B。6.2.2 测量接收机频率范围:1 0 0k H z 3.6GH z;测量范围:-1 4 0d B m1 0d B m;最小分辨力:0.0 1d B。6.2.3 实时频谱分析仪频率范围:1 0 0H z 3.6GH z;幅度范围:-1 7 0d B m1 0d B m。3J J F1 4 7 12 0 1 46.2.4 微波频率计频率范围:1 0H z 2 0GH z;分辨力:1H z 1MH z。6.2.5 高速数字示波器频率范围:1 0 0k H z 3.6GH z;采样率:5 0G S/s;时间分辨力:8 0p s。6.2.6 频谱分析仪频率范围:2 0H z 1 2.8GH z;幅度范围:(-1 7 01 0)d B m。6.2.7 低噪声合成信号发生器频率范围:1 0MH z 3.6GH z;相位噪声:优于被校模拟器1 0d B。6.2.8 相位噪声测量系统频率范围:1 0MH z 3.6GH z;频偏范围:1H z 1MH z;本底相位噪声:优于被校模拟器1 0d B。6.2.9 频标比对器测量范围:5MH z或1 0MH z;比对不确定度:优于11 0-1 2/s(k=2)。6.2.1 0 参考时间频率源输出频率:5MH z或1 0MH z;频率准确度:优于51 0-1 2;频率稳定度:优于11 0-1 2/s。6.2.1 1 低噪声放大器适用频段要求:(13.6)GH z;引入相位噪声:优于被校模拟器1 0d B。6.2.1 2 矢量信号分析仪频率范围:2 0H z 3.6GH z;解调分析带宽:1 2 0MH z。注:以上条件为校准中需遵循的一般性要求,根据实际情况也可做合理变化。7 校准项目和校准方法7.1 校准项目校准项目见表1。4J J F1 4 7 12 0 1 4表1 校准项目表序号校准项目名称1外观及工作正常性检查2射频信号载波频率偏差345功率控制功率范围功率分辨力功率偏差678动态范围速度动态范围加速度动态范围加加速度动态范围91 01 1误差控制伪距分辨力伪距率分辨力内部通道延迟1 21 31 4频谱纯度谐波抑制非谐波抑制相位噪声1 51 6内部时基频率准确度和1s频率稳定度频率准确度1s频率稳定度1 7误差矢量幅度7.2 校准方法所有校准用设备均需按各自技术说明书规定的时间预热。部分参数校准利用模拟器的校准输出口或大信号输出口;如无校准输出口或大信号输出口,则利用模拟器通用射频信号输出口,必要时配合使用低噪声放大器(L NA)。7.2.1 外观及工作正常性检查被校准模拟器不应有影响正常工作及读数的机械损伤,各项标识应清晰完整,输入输出插座应牢靠,按键及旋钮应能正常动作并接触良好。仪器通电后状态正常,显示器能正常显示。达到规定预热时间后各输出端有相应信号输出,各项功能检查正常。有自检功能的,应能通过自检。7.2.2 射频信号载波频率偏差校准连接如图2所示。5J J F1 4 7 12 0 1 4图2 模拟器射频信号载波功率校准1)模拟器开机,选择待测导航系统和频点;2)设置场景为卫星和载体均为静态,仿真单通道单载波信号;3)利用微波频率计对射频信号载波频率fm测量并记录;4)根据模拟器输出射频信号载波频率标称值f0及公式(1),计算射频信号载波频率偏差fc,作为射频信号载波频率偏差校准值。fc=fm-f0(1)7.2.3 功率控制7.2.3.1 功率范围校准连接如图3所示。图3 模拟器信号输出功率控制校准1)模拟器开机,选择待测导航系统和频点;2)设置场景为卫星和载体均为静态,仿真单通道单载波信号;3)根据模拟器输出信号功率范围指标,设置信号最大和最小功率,利用功率计或测量接收机进行测量并记录,作为模拟器输出信号功率范围校准值。4)如果信号功率低至功率计或测量接收机无法测量,可通过测量模拟器校准口(或大信号口)和通用射频信号口的最大功率获得两口间衰减值,利用测得的模拟器校准口(或大信号口)的最小功率结合衰减值,得到模拟器输出信号最小功率值。7.2.3.2 功率分辨力校准连接如图3所示。1)模拟器开机,选择待测导航系统和频点;2)设置场景为卫星和载体均为静态,仿真单通道单载波信号;3)在模拟器功率范围内,设置初始信号功率,利用功率计或测量接收机进行测量并记录,根据模拟器功率分辨力指标增加或减少模拟器信号功率,利用功率计或测量接收机进行测量并记录,与原记录值相减,差值作为功率分辨力校准值。6J J F1 4 7 12 0 1 47.2.3.3 功率偏差校准连接如图3所示。1)模拟器开机,选择待测导航系统和频点;2)设置场景初始为卫星和载体均为静态,仿真单通道单载波信号;3)根据模拟器输出信号功率范围指标,在功率范围内,挑选至少5个校准功率点,功率计或测量接收机依次测量相应功率值Pm并记录;4)根据模拟器输出信号功率标称值P0和公式(2),计算功率偏差P,作为功率偏差校准值。P=Pm-P0(2)7.2.4 动态范围7.2.4.1 速度与加速度动态范围校准连接如图4所示。图4 模拟器信号动态范围校准1)模拟器开机,选择待测导航系统和频点;2)设置场景,仿真单颗卫星,载波频率为f0,载体径向初始加速度为模拟器加速度范围指标上限、初始速度为0m/s,使速度达到模拟器速度范围指标上限;3)启动仿真;4)将实时频谱分析仪中心频点设为载波频率,观察扫频信号,记录扫频范围f,并记录从最低端开始到最高端的一次完整扫频的时间ta l l;5)基于多普勒频移原理,利用公式(3)计算速度,(-v+v)作为速度动态范围校准值;利用公式(4)计算加速度,(-a+a)作为模拟器加速度动态范围校准值。v=fcf0(3)a=fta l lcf0(4)7.2.4.2 加加速度动态范围校准连接如图4所示。1)模拟器开机,选择待测导航系统和频点;2)设置场景,仿真单颗卫星,载波频率为f0,初始卫星与载体均为静态,规定时7J J F1 4 7 12 0 1 4间(如1m i n)后,载体在径向上开始以模拟器加加速度动态范围上限值进行匀加加速度运动,规定时间(如5s)后,载体以匀速运动运行;3)启动仿真;4)将实时频谱分析仪中心频点设为载波频率,观察扫频信号,记录扫频范围f,并记录从最低端开始到最高端的一次完整扫频的时间ta l l;5)基于多普勒频移原理,利用公式(5)计算加加速度,(-J+J)作为模拟器加加速度动态范围校准值。J=2 fta l l2cf0(5)7.2.5 误差控制7.2.5.1 伪距分辨力校准连接如图5所示。图5 模拟器信号误差控制校准1)将模拟器开机,选择待测导航系统和频点;2)设置场景,卫星和载体均为静态,径向距离为0m,仿真单通道单载波信号;3)启动仿真;4)实时采集高速数字示波器上1P P S信号与射频载波信号过零点的相位差T1,并记录;5)根据模拟器伪距分辨力指标增加或减少模拟器径向距离,观察或实时采集高速数字示波器上1P P S信号与射频载波信号过零点的相位差T2,并记录;6)利用公式(6),计算伪距变化值,作为伪距分辨力校准值。=T2-T1()c(6)7.2.5.2 伪距率分辨力校准连接如图5所示。1)将模拟器开机,选择待测导航系统和频点;2)设置场景,卫星和载体均为静态,径向距离为0m,仿真单通道单载波信号;3)启动仿真;4)实时采集高速数字示波器上1P P S信号与射频载波信号过零点的相位差T1,并记录;5)将径向速度改变为1,规定时间t1(如1 0s)后,将径向速度恢复为0m/s;8J J F1 4 7 12 0 1 46)实时采集高速数字示波器上1P P S信号与射频载波信号过零点的相位差T2,并记录;7)根据模拟器伪距率分辨力指标改变径向速度为2,规定时间t2(如1 0s)后,经径向速度恢复为0m/s;8)实时采集高速数字示波器上1P P S信号与射频载波信号过零点的相位差T3,并记录;9)利用公式(7),计算伪距率变化值,作为伪距率分辨力校准值。=T3-T2()c/t2-T2-T1()c/t1(7)7.2.5.3 内部通道延迟校准连接如图5所示。1)将模拟器开机,选择待测导航系统和频点;2)设置场景,卫星和载体均为静态,径向距离为0m,仿真单通道单颗卫星信号,调制方式为B P S K单I路;3)启动仿真;4)观察或实时采集计算高速数字示波器上1P P S信号与射频载波调制信号扩频码相位翻转点的时延差,并记录,作为此通道内部通道时延的校准值。5)根据模拟器具体特性,改变硬件通道,重复步骤2)4)。7.2.6 频谱纯度7.2.6.1 谐波抑制校准连接如图6所示。图6 模拟器信号谐波校准1)将模拟器开机,选择待测导航系统和频点;2)设置场景,卫星和载体均为静态,径向距离为0m,仿真单通道单载波信号;3)启动仿真;4)利用(实时)频谱分析仪对输出信号进行分析,读取相应载频功率P1及其二次和三次谐波功率P2和P3;5)利用公式(8),计算谐波抑制水平Hn,作为谐波抑制校准值。Hn=Pn-P1,n=2或3(8)7.2.6.2 非谐波抑制校准连接如图6所示。1)将模拟器开机,选择待测导航系统和频点;9J J F1 4 7 12 0 1 42)设置场景,卫星和载体均为静态,径向距离为0m,仿真单通道单载波信号;3)启动仿真;4)利用(实时)频谱分析仪对输出信号进行分析,读取相应频带内(频偏参考技术说明书)杂波(非谐波)功率P1及Pm;5)利用公式(9),计算非谐波抑制水平Hm=Pm-P1,作为非谐波校准值。Hm=Pm-P1(9)7.2.6.3 相位噪声校准连接如图7所示。图7 模拟器信号相位噪声校准1)将模拟器开机,选择待测导航系统和频点;2)设置场景,卫星和载体均为静态,径向距离为0m,仿真单通道单载波信号;3)启动仿真;4)利用相位噪声测量系统对输出信号进行分析,读取相应频点处的相位噪声,作为相位噪声校准值。7.2.7 内部时基频率准确度和1s频率稳定度7.2.7.1 频率准确度校准连接如图8所示。图8 模拟器内部时基频率准确度校准取样时间=1 0 0s,测量相对频率偏差,其绝对值作为频率准确度(根据保留1位有效数字,只入不舍)。7.2.7.2 1s频率稳定度校准连接如图8所示。取样时间1s和取样组数1 0 0,读取阿伦标准偏差值作为1s频率稳定度校准值。7.2.8 误差矢量幅度校准连接如图9所示。01J J F1 4 7 12 0 1 4图9 模拟器信号调制误差矢量幅度校准1)将模拟器开机,选择待测导航系统和频点;2)设置场景,卫星和载体均为静态,径向距离为0m,仿真单通道单颗卫星信号,调制方式为B P S K单I路;3)启动仿真;4)矢量信号分析仪(载频、功率电平、调制频率、调相相偏及检波带宽)按模拟器说明书要求设置;5)用矢量信号分析仪测量信号误差矢量幅度(E VM)值,作为E VM校准值。8 校准结果表达由校准方出具“校准证书”或校准报告。包括下列内容:a)校准方的名称和地址;b)被校准方的名称和地址;c)校准时间:年 月 日;d)被校准模拟器的名称、型号和出厂序列号;e)功率计的名称、型号及校准期间的相应计量特性指标;f)测量接收机的名称、型号及校准期间的相应计量特性指标;g)实时频谱分析仪的名称、型号及校准期间的相应计量特性指标;h)微波频率计的名称、型号及校准期间的相应计量特性指标;i)高速数字示波器的名称、型号及校准期间的相应计量特性指标;j)频谱分析仪的名称、型号及校准期间的相应计量特性指标;k)低噪声合成信号发生器的名称、型号及校准期间的相应计量特性指标;l)相位噪声测量系统的名称、型号及校准期间的相应计量特性指标;m)频标比对器的名称、型号及校准期间的相应计量特性指标;n)参考时间频率源的名称、型号及校准期间的相应计量特性指标;o)低噪声放大器的名称、型号及校准期间的相应计量特性指标;p)矢量信号分析仪的名称、型号及校准期间的相应计量特性指标;q)校准结果及其测量不确定度;r)对校准规范的偏离的说明;s)校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识;11J J F1 4 7 12 0 1 4t)校准结果仅对被校对象有效的声明;u)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建议1年。由于复校时间间隔的长短是由仪器的使用情况、使用者、仪器本身质量等诸因素所决定的,因此,送校单位可根据实际使用情况自主决定复校时间间隔。21J J F1 4 7 12 0 1 4附录A 原始记录格式原始记录格式校准地点校准时间校准仪器被校设备校准人员校准项目外观及工作正常性检查射频信号载波频率偏差功率控制 功率范围 功率分辨力 功率偏差动态范围 速度动态范围 加速度动态范围 加加速度动态范围误差控制 伪距分辨力 伪距率分辨力 内部通道延迟频谱纯度 谐波抑制 非谐波抑制 相位噪声内部时基频率准确度和1s频率稳定度 频率准确度 1s频率稳定度误差矢量幅度31J J F1 4 7 12 0 1 4A.1 外观及工作正常性检查表A.1 外观及工作正常性检查检查项目记录是否有影响工作和读数的机械损伤各项标识是否清晰完整输入输出插座是否牢靠按键及旋钮是否正常动作并接触良好仪器通电后状态是否正常显示器是否能正常显示达到规定预热时间后各输出端是否有相应信号输出有自检功能的,是否能通过自检A.2 射频信号载波频率偏差表A.2 射频信号载波频率偏差校准参考记录表标称值测量值偏差值不确定度次数测量值频点1:频点2:频点3:A.3 功率控制表A.3 功率范围校准参考记录表最大值最小值不确定度次数测量值频点1:频点2:频点3:41J J F1 4 7 12 0 1 4表A.4 功率分辨力校准参考记录表理论值测量值差值分辨力不确定度次数测量值频点1频点2频点3表A.5 准确性校准参考记录表理论值测量值差值分辨力不确定度次数测量值频点1频点2频点3A.4 动态范围(1)速度和加速度动态范围表A.6 速度和加速度动态范围校准结果频点/GH z扫频范围/k H z扫频时间/s速度范围/(m/s)加速度范围/(m/s2)速度动态范围:不确定度:加速度动态范围:不确定度:(2)加加速度动态范围表A.7 加加速度动态范围校准结果频点/GH z扫频范围/k H z扫频时间/s加加速度范围/(m/s3)加加速度动态范围:不确定度:51J J F1 4 7 12 0 1 4A.5 误差控制(1)伪距分辨力表A.8 伪距偏差测量结果参考记录表次数T1p sT2p sp s123伪距分辨力:不确定度:(2)伪距率分辨力表A.9 伪距率分辨力测量结果参考记录表次数T1p sT2p stp sp s123伪距率分辨力:不确定度:(3)内部通道延迟表A.1 0 内部通道延迟内部通道延迟量/n s不确定度A.6 频谱纯度(1)谐波抑制61J J F1 4 7 12 0 1 4表A.1 1 谐波校准参考记录表次数测量值谐波抑制/d B c频点1频点2频点312345谐波不确定度(2)非谐波抑制表A.1 2 非谐波功率校准参考记录表次数测量值非谐波抑制/d B c频点1频点2频点312345杂波功率不确定度(3)相位噪声表A.1 3 某频点相位噪声校准参考记录表校准次数相位噪声/(d B c/H z)1 0 0H z1k H z1 0k H z1 0 0k H z12345相位噪声不确定度71J J F1 4 7 12 0 1 4A.7 内部时基频率准确度和1s频率稳定度(1)频率准确度表A.1 4 频率准确度参考频率值模拟器频率值相对频率偏差频率准确度:测量不确定度:(2)1s频率稳定度表A.1 5 频率稳定度取样间隔频率稳定度不确定度1sA.8 误差矢量幅度表A.1 6 误差矢量幅度E VM/%123不确定度频点1频点2频点381J J F1 4 7 12 0 1 4附录B 校准证书(内页)格式B.1 外观及工作正常性检查是否通过:B.2 射频信号载波频率偏差fc=扩展不确定度:U=(k=2)B.3 信号功率B.3.1 功率范围Pm i nPm a x()=扩展不确定度:U=(k=2)B.3.2 信号功率分辨力rP=扩展不确定度:U=(k=2)B.3.3 信号功率偏差P=扩展不确定度:U=(k=2)B.4 信号动态范围B.4.1 速度v=扩展不确定度:U=(k=2)B.4.2 加速度a=扩展不确定度:U=(k=2)B.4.3 加加速度j=扩展不确定度:U=(k=2)B.5 信号误差控制B.5.1 伪距分辨力=扩展不确定度:U=(k=2)B.5.2 伪距率分辨力=扩展不确定度:U=(k=2)B.5.3 内部通道延迟D=91J J F1 4 7 12 0 1 4D=扩展不确定度:U=(k=2)B.6 频谱纯度B.6.1 谐波H=扩展不确定度:U=(k=2)B.6.2 非谐波Hm=扩展不确定度:U=(k=2)B.6.3 相位噪声P H=扩展不确定度:U=(k=2)B.7 内部时基频率准确度和1s频率稳定度B.7.1 频率准确度f=扩展不确定度:U=(k=2)B.7.2 1s频率稳定度f=扩展不确定度:U=(k=2)B.8 误差矢量幅度Ek=扩展不确定度:U=(k=2)注:校准内页格式仅给出单系统单频点的校准结果格式,多系统多频点按类似格式罗列。02J J F1 4 7 12 0 1 4附录C 校准结果的不确定度评定示例 GN S S信号模拟器校准结果可分为模拟器射频信号载波频率偏差、功率控制校准结果(包括功率范围、功率分辨力、功率偏差)、动态范围校准结果(包括速度动态范围、加速度动态范围、加加速度动态范围)、误差控制校准结果(包括伪距分辨力、伪距率分辨力、内部通道延迟)、频谱纯度校准结果(包括谐波抑制、非谐波抑制、相位噪声)、内部时基频率准确度和1s频率稳定度校准结果(包括频率准确度和1s频率稳定度)及误差矢量幅度校准结果。在模拟器校准装置中,包括了多个测量仪器完成各参数的测量,由第7章各参数校准示意图所示,实例中给出了模拟器各参数校准的不确定度评估方法。C.1 射频信号载波频率偏差校准射频信号载波频率偏差校准测量可由公式(C.1)表示:x=fc(C.1)式中:fc 频谱分析仪测量得到的射频信号载波频率偏差,H z。校准合成不确定度可计算如公式(C.2):uc(x)=ufc()(C.2)式中:ufc()fc的标准不确定度,H z。fc的不确定度主要来源如表C.1所示。表C.1 fc不确定度主要来源不确定度来源类型值分布包含因子标准不确定度实时频谱仪仪器B2H z矩形31.2H z时基参考B3H z矩形31.8H z测量重复性A参考以上主要不确定度来源,ufc()为2.2H z,最终单次测量的合成标准不确定度uc(x)为2.2H z,扩展不确定度为U(fc)为4.4H z(k=2)。C.2 功率控制校准C.2.1 功率范围校准功率范围校准测量可由公式(C.3)表示:x=P(C.3)式中:P 功率计测量得到的信号功率,d B m。12J J F1 4 7 12 0 1 4校准合成不确定度可计算如公式(C.4):uc(x)=u P()(C.4)式中:u P()P的标准不确定度,d B。P的不确定度主要来源如表C.2所示。表C.2 P不确定度主要来源不确定度来源类型值分布包含因子标准不确定度功率计仪器B0.0 2d B矩形30.0 1 2d B失配B0.0 2d BU形20.0 1 4d B测量重复性A参考以上主要不确定度来源,u(P)为0.0 2d B,最终单次测量的合成标准不确定度uc(x)为0.0 2d B,扩展不确定度为U(P)为0.0 4d B(k=2)。C.2.2 功率分辨力校准功率分辨力校准测量可由公式(C.5)表示:x=P1-P0(C.5)式中:P0 功率计在模拟器调整信号功率前测量得到的信号功率,d B m;P1 功率计在模拟器调整信号功率后测量得到的信号功率,d B m。校准合成不确定度可计算如公式(C.6):uc(x)=u2P1()+u2P0()(C.6)式中:u P1()P1的标准不确定度,d B;u P0()P0的标准不确定度,d B。P1和P0不确定度来源同C.2.1,故可得最终单次测量的合成标准不确定度uc(x)为0.0 3d B,扩展不确定度为U(P)为0.0 6d B(k=2)。C.2.3 功率允许误差校准不确定度评定同C.2.1。C.3 动态范围校准C.3.1 速度范围校准速度范围校准测量可由公式(C.7)表示:v=fcf0(C.7)式中:f 实时频谱仪测量得到的信号频偏,H z。校准合成不确定度可计算如公式(C.8):22J J F1 4 7 12 0 1 4uc(v)=cf0uf()(C.8)式中:uf()f的标准不确定度,H z。f的不确定度主要来源如表C.3所示。表C.3 f不确定度主要来源不确定度来源类型值分布包含因子标准不确定度实时频谱仪仪器B2H z矩形31.2H z时基参考B3H z矩形31.8H z测量重复性A参考以上主要不确定度来源,u(f)为2.2H z,最终单次测量的合成标准不确定度uc(v)为0.4 2m/s,扩展不确定度为U(v)为0.8 4m/s(k=2)。C.3.2 加速度范围校准加速度范围校准测量可由公式(C.9)表示:a=2 fta l lcf0(C.9)式中:ta l l 实时频谱仪测量得到的扫频时间,s。忽略高阶项影响,校准合成不确定度可计算如公式(C.1 0):uc(a)=2cf0f2t4a l lu2ta l l()+1t2a l lu2f()(C.1 0)式中:uta l l()ta l l的标准不确定度,s。ta l l的不确定度主要来源如表C.4所示。表C.4 ta l l不确定度主要来源不确定度来源类型值分布包含因子标准不确定度实时频谱仪仪器B21 0-7s矩形31.21 0-7s时基参考B21 0-9/s矩形31.21 0-9/s测量重复性A参考以上主要不确定度来源,u(ta l l)为1.21 0-7s,结合表C.2中主要不确定度来源及实际测量结果,最终单次测量的合成标准不确定度uc(a)为0.0 8m/s2,扩展不确定度为U(a)为0.1 6m/s2(k=2)。32J J F1 4 7 12 0 1 4C.3.3 加加速度范围校准加加速度范围校准测量可由公式(C.1 1)表示:J=2 fta l l2cf0(C.1 1)忽略高阶项影响,校准合成不确定度可计算如公式(C.1 2):uc(J)=2cf04 f2t6a l lu2ta l l()+1t4a l lu2f()(C.1 2)参考表C.3和表C.4中主要不确定度来源及实际测量结果,最终单次测量的合成标准不确定度uc(J)为0.1 3m/s3,扩展不确定度为U(J)为0.2 6m/s3(k=2)。C.4 误差控制校准C.4.1 伪距偏差伪距偏差校准测量可由公式(C.1 3)表示:=T2-T1()c(C.1 3)校准合成不确定度可计算如公式(C.1 4):uc()=cu2T1()+u2T2()(C.1 4)式中:uT1()T1的标准不确定度,s;uT2()T2的标准不确定度,s。T1和T2的不确定度来源如表C.5所示。表C.5 T1和T2不确定度主要来源不确定度来源类型值分布包含因子标准不确定度测量分辨力B0.5 6p s矩形3可忽略通道间偏差B1 0p s矩形3可忽略时基误差B0.1p s矩形3可忽略1 P P S信号噪声引起误差B0.0 5n s矩形30.0 3n s射频信号噪声引起误差B0.1n s矩形30.0 6n s测量重复性A参考以上主要不确定度来源及实际测量结果,u(T1)和u(T2)均为0.0 7n s,最终单次测量的合成标准不确定度uc()为0.0 3m,扩展不确定度为U(a)为0.0 6m(k=2)。C.4.2 伪距率偏差伪距率偏差校准测量可由公式(C.1 5)表示:42J J F1 4 7 12 0 1 4=T2-T1()c/t(C.1 5)校准合成不确定度可计算如公式(C.1 6):uc()=ctu2T1()+u2T2()(C.1 6)参考表C.5及实际测量结果,u(T1)和uT2()均为0.0 7n s,最终单次测量的合成标准不确定度uc()为0.0 0 3m/s,扩展不确定度为U(a)为0.0 0 6m/s(k=2)。C.4.3 内部通道延迟内部通道延迟D校准测量可由公式(C.1 7)表示:x=D(C.1 7)式中:D 内部通道延迟测量结果,n s。校准合成不确定度可计算如公式(C.1 8):uc(x)=u D()(C.1 8)式中:u D()D的标准不确定度,n s。参考表C.5,合成u D()为0.0 7n s,最终单次测量的合成标准不确定度uc(x)为0.0 7n s,扩展不确定度为U(D)为0.1 4n s(k=2)。C.5 频谱纯度校准C.5.1 谐波和非谐波测量不确定度评估谐波校准测量可由公式(C.1 9)表示:x=H(C.1 9)式中:H 谐波测量结果,d B c。校准合成不确定度可计算如公式(C.2 0):uc(x)=u H()(C.2 0)式中:u H()H的标准不确定度,d B c。H的不确定度来源如表C.6所示。表C.6 H不确定度主要来源不确定度来源类型值分布包含因子标准不确定度频谱分析仪测量相对电平B0.4 1d B0.4 1d B失配B0.8 0d B0.8 0d B连接电缆B0.2 0d B矩形30.1 6d B测量重复性A52J J F1 4 7 12 0 1 4 参考以上主要不确定度来源及实际测量结果,u H()为0.9d B,最终单次测量的合成标准不确定度uc(x)为0.9d B,扩展不确定度为U(H)为1.8d B(k=2)。非谐波的不确定度评定方法及结果同谐波。C.5.2 相位噪声相位噪声校准测量可由公式(C.2 1)表示:x=PH(C.2 1)式中:P H 相位噪声测量结果,d B c/H z。校准合成不确定度可计算如公式(C.2 2):uc(x)=uP H()(C.2 2)式中:uP H()P H的标准不确定度,d B c/H z。P H的不确定度来源如表C.7所示。表C.7 P H不确定度主要来源不确定度来源类型值分布包含因子标准不确定度测量系统测量误差B2d B矩形31.4d B测量系统本底B0.2d B0.2d B参考源相位噪声B0.2d B0.4d B测量重复性A参考以上主要不确定度来源及实际测量结果,uPH()为1.5d B,最终单次测量的合成标准不确定度uc(x)为1.5d B,扩展不确定度为U(PH)为3.0d B(k=2)。C.6 内部时基校准C.6.1 频率准确度设被校准模拟器内部时基的频率为fA,参考时间频率源的频率为fB,两频率标准的频率标称值相同为f0,则两频率标准的频率差yA B()可由公式(C.2 3)表示。yA B()=fA-fBf0=fA-f0f0-fB-f0f0=yA()-yB()(C.2 3)yA()和yB()分别为两者的频率偏差,无量纲;为测量时的平均时间(取样时间),s;在本规范中取=1 0 0s。内部时基频率准确度单次校准结果为5.71 0-7。yA B()的不确定度主要来源如表C.8所示。62J J F1 4 7 12 0 1 4表C.8 yA B()不确定度来源不确定度来源类型值分布包含因子标准不确定度参考时间频率源的频率不准确性B11 0-1 411 0-1 4参考时间频率源的频率不稳定性B71 0-1 5/1 0 0s71 0-1 5/1 0 0s电缆、转接头稳定性B11 0-1 411 0-1 4频标比对器B11 0-1 4/1 0 0s11 0-1 4/1 0 0s数据修约B51 0-951 0-9测量重复性A参考以上主要不确定度来源及实际校准结果,最终单次测量频率准确度的合成不确定度ucyA B=1 0 0s()为51 0-9,扩展不确定度为UyA B=1 0 0s()为11 0-8(k=2)。C.6.2 1s频率稳定度1s频率稳定度y()由频标比对器直接给出,校准结果如表C.9所示。表C.9 内部时基1s频率稳定度校准结果次数稳定度17.11 0-1 1/sy()校准不确定度评定过程中,有限次测量引入的不确定度可由公式(C.2 4)计算,ur=y()m(C.2 4)式中:m 计算y()时的取样个数。例中,m为1 0 0。y()的不确定度主要来源如表C.1 0所示。表C.1 0 y()不确定度来源不确定度来源类型值分布包含因子标准不确定度参考时间频率源的频率不稳定性B21 0-1 4/1s21 0-1 4/1s频标比对器B1.21 0-1 3/