GNSS接收機(jī)內(nèi)部噪聲水平測量規(guī)范.doc

國家衛(wèi)星導(dǎo)航定位與授時產(chǎn)業(yè)計量測試中心測量規(guī)范接收機(jī)傳導(dǎo)騷擾電壓測量規(guī)范Receiver disturbance voltage Measurement Specification2015-01-04 發(fā)布 2015-XX-XX 實施北京市計量檢測科學(xué)研究院制定接收機(jī)傳導(dǎo)騷擾電壓測量規(guī)范Receiver Interior Noise Level Measurement Specification歸 口 單 位： 北京市計量檢測科學(xué)研究院主要起草單位： 北京市計量檢測科學(xué)研究院本規(guī)程技術(shù)條文由歸口單位負(fù)責(zé)解釋。本規(guī)程主要起草人黃 艷 (北京市計量檢測科學(xué)研究院)仲 崇 霞 (北京市計量檢測科學(xué)研究院)梁 煒 (北京市計量檢測科學(xué)研究院)許 原 (北京市計量檢測科學(xué)研究院)目 錄1范圍22引用文件23術(shù)語及定義23.1GNSSGlobal Navigation Satellite System23.2GNSS導(dǎo)航型接收機(jī)GNSS Navigation Receiver23.3 GNSS測地型接收機(jī) GNSS Receiver of Surveying Model23.4 GNSS授時型接收機(jī) GNSS Timing Receiver33.5內(nèi)部時延internal delay34概述35測量條件45.1外觀45.2 其他要求45.3 測量環(huán)境條件46測量設(shè)備46.1GNSS信號模擬器46.2 計時裝置56.3導(dǎo)航信號轉(zhuǎn)發(fā)記錄儀56.5參考接收機(jī)56.6參考時間頻率源56.7頻標(biāo)比對器56.8時間間隔測量裝置56.9其它配件57 溯源框圖58 測量原理及測量方法68.1外觀和工作正常性檢查68.2功能檢查68.3接收機(jī)內(nèi)部時延69 數(shù)據(jù)處理710 測量不確定度評定711 測量結(jié)果表達(dá)712 測量周期8附錄A9接收機(jī)傳導(dǎo)騷擾電壓測量規(guī)范1 范圍本規(guī)程適用于導(dǎo)航型、測地型和授時型GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）接收機(jī)（含OEM板以及接收機(jī)芯片模塊，下同）在研制、生產(chǎn)、使用過程的傳導(dǎo)騷擾電壓測量。2 引用文件本規(guī)程引用下列文件：GB4706.1-2005家用和類似用途電器的安全第一部分：通用要求GB4343.1-2003電磁兼容家用電器、電動工具和類似器具的要求第1部分：發(fā)射GB/T 4365-2003電磁兼容術(shù)語GB 9254-2008/CISPR 22:2006信息技術(shù)設(shè)備的無線電騷擾限值和測量方法GB/T 6113.402-2006/CISPR16-4-2:2003 無線電騷擾和抗擾度測量設(shè)備和測量方法規(guī)范 第4-2部分：不確定度、統(tǒng)計學(xué)和限值建模測量設(shè)備和設(shè)施的不確定度凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本規(guī)程；凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本規(guī)程。3 術(shù)語及定義3.1 EUT Equipment Under Test受試設(shè)備。3.2 端子騷擾電壓 Terminal Disturbance Voltage端子騷擾電壓是指被測設(shè)備（EUT）的電纜端子（如電源線、負(fù)載線、控制線）與參考接地平面之間的射頻共模電壓。3.3 人工電源網(wǎng)絡(luò) Artificial Mains Network 串接在被試設(shè)備電源進(jìn)線處的網(wǎng)絡(luò)。它在給定頻率范圍內(nèi)，為騷擾電壓的測量提供規(guī)定的負(fù)載阻抗，并使被試設(shè)備與電源相互隔離。3.4 形網(wǎng)絡(luò) Delta Network 能夠分別測量單相電路中共模及差模電壓的人工電源網(wǎng)絡(luò)。3.5 V形網(wǎng)絡(luò) VNetwork 能夠分別測量每個導(dǎo)體對地電壓的人工電源網(wǎng)絡(luò)。注：V形網(wǎng)絡(luò)可設(shè)計成用于任意導(dǎo)體數(shù)的網(wǎng)絡(luò)。3.6 接地（參考）平面 Ground (Reference) Plane 一塊導(dǎo)電平面，其電位用作公共參考電位。3.7 （電磁）發(fā)射 （Electromagnetic） Emission 從源向外發(fā)出電磁能的現(xiàn)象。3.8 （電磁）輻射 （Electromagnetic） Radiation 能量以電磁波形式由源發(fā)射到空間的現(xiàn)象。3.9 電磁屏蔽 Electromagnetic Screen 用導(dǎo)電材料減少交變電磁場向指定區(qū)域穿透的屏蔽3.10 峰值檢波器 Peak Detector 輸出電壓為所施加信號峰值的檢波器。3.11 (設(shè)備的）帶寬 bandwidth （of a device）設(shè)備或傳輸通道的給定特性偏離其參考值不超過某一規(guī)定值或比率時的頻帶寬度。注：這個給定的特性可以是幅頻特性、相頻特性或時延頻率特性。分類與命名（alt+0）3.12 測試接收機(jī)電源：230/240V與100/120V （47-420）Hz測量頻率范圍：9KHz-1GHz4 概述GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）接收機(jī)，主要是指目前應(yīng)用最廣泛的GPS、BDS、GLONASS和GALILEO四大導(dǎo)航衛(wèi)星系統(tǒng)的用戶終端，既包括單系統(tǒng)的接收機(jī)，也包括可同時接收至少兩種系統(tǒng)衛(wèi)星信號的兼容接收機(jī)。接收機(jī)主要天線單元、接收主機(jī)單元兩部分組成。天線單元將衛(wèi)星信號電磁波轉(zhuǎn)化為電流，并進(jìn)行濾波和放大處理；接收主機(jī)單元對天線單元輸出的信號進(jìn)行跟蹤、處理和測量。GNSS接收機(jī)的硬件部分是由天線單元、接收主機(jī)單元等所組成的可實現(xiàn)其功能的軟件算法的硬件平臺；軟件部分是支持接收機(jī)捕獲、跟蹤、解調(diào)、解擴(kuò)以最終進(jìn)行導(dǎo)航解算，實現(xiàn)授時、定位、導(dǎo)航等功能的算法。接收機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理圖如圖1所示。圖1 接收機(jī)的基本機(jī)構(gòu)和工作原理GNSS接收機(jī)傳導(dǎo)騷擾電壓是衡量GNSS接收機(jī)整機(jī)性能好壞的一個非常重要的指標(biāo)。5 測量條件5.1 外觀5.1.1 被測接收機(jī)前面板或后面板上應(yīng)標(biāo)有產(chǎn)品名稱、型號、產(chǎn)品制造廠名或商標(biāo)、產(chǎn)品出廠年月及編號。5.1.2 被測接收機(jī)的電源開關(guān)、輸入輸出端口、功能設(shè)置開關(guān)和旋鈕應(yīng)有明確的識別標(biāo)志。5.1.3 被測接收機(jī)不應(yīng)有影響正常工作的機(jī)械損傷。電源開關(guān)、功能設(shè)置開關(guān)和旋鈕應(yīng)靈活、可靠，輸入輸出端口牢固。5.2 其他要求被測接收機(jī)首次測量要攜帶使用說明書；后續(xù)測量要攜帶前次的結(jié)果報告。5.3 測量環(huán)境條件5.3.1 環(huán)境溫度實驗室環(huán)境溫度：(1535)。5.3.2 環(huán)境相對濕度：25%75%。5.3.3 供電電源交流，電壓220（110%）V，頻率50（12%）Hz。5.3.4 大氣壓力：86kPa106kPa。5.4電磁條件5.4.1在屏蔽室內(nèi)測試（屏蔽效果為6080dB），被測樣機(jī)接入測量線路，而未開機(jī)運(yùn)行，此時測得的環(huán)境所造成的干擾電壓應(yīng)比EUT的騷擾電壓允許值至少要低20dB。5.5運(yùn)行條件5.5.1測量前，受試器具應(yīng)運(yùn)行足夠長的時間，以保證測量時的運(yùn)行狀態(tài)與器具正常使用時狀態(tài)一致，尤其是電機(jī)驅(qū)動的器具。6 測量設(shè)備6.1 人工電源網(wǎng)絡(luò)1) 電源：230/240V （47-63）Hz 2）額定電流：單相16A/3相32A 3）測量頻率范圍：150kHz-30MHz4）阻抗值：V型 50/50H+5206.2 脈沖限幅器1）插入損耗：17dB(150kHz-30MHz)7 溯源框圖圖2 GNSS內(nèi)部噪聲水平測量溯源框圖8 測量原理及測量方法8.1 外觀和工作正常性檢查GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）接收機(jī)外觀、標(biāo)志和按鍵應(yīng)按本規(guī)程6.1的要求。8.2 功能檢查檢查GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）接收機(jī)各功能和設(shè)置應(yīng)符合本規(guī)程6.2的要求。8.3 實驗布置8.3.1參考接地板要求：面積為2000mm*2000mm，厚度為2mm，接地使用盡可能短的薄銅條,保證每個邊至少超出被測樣機(jī)50mm。8.3.2受試器具應(yīng)放在(100mm和800mm)高的絕緣桌上，且與人工電源網(wǎng)絡(luò)之間的距離為800mm，與測量儀器、屏蔽室墻壁和周圍其它導(dǎo)體間的距離應(yīng)不小于800mm。8.3.3如果受試設(shè)備的電源線的長度超過800mm時，應(yīng)將其超出部分應(yīng)折疊成3040cm長的線束；電源線的相線、零線與測試設(shè)備的相線、零線應(yīng)相一致。8.3.4接收機(jī)必須后開先關(guān)（受試設(shè)備啟動后）。8.3.5測試布置如下：圖3 測試布置圖具體測量步驟為：1） 按GB4343規(guī)定布置被測器具。2） 確定EUT的運(yùn)行負(fù)載和運(yùn)行電壓。 一般電源電壓應(yīng)為額定電壓，如果騷擾隨電源電壓顯著變化，則應(yīng)在0.9倍-1.1倍的額定電壓范圍內(nèi)，在產(chǎn)生最大騷擾的電壓下進(jìn)行測量。3） 選擇EUT的運(yùn)行狀態(tài)。在產(chǎn)生最大騷擾的運(yùn)行狀態(tài)下測量，如果不能確定哪個狀態(tài)下騷擾最大，則應(yīng)在每個狀態(tài)下都要進(jìn)行測量。4） 在整個頻率段用峰值檢波器和平均值檢波器進(jìn)行預(yù)掃描。5） 再在整個頻段用準(zhǔn)峰值檢波器和平均值檢波器進(jìn)行終測6） 對電源端，應(yīng)分別讀取相線和中線對地的騷擾電壓值，測量結(jié)果取每個頻率上測的最大值和較大值。7） 測試結(jié)束后正確填寫原始記錄的表頭。9 數(shù)據(jù)處理在測量時間間隔內(nèi)會測得很多個原始數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)中難免會有粗大誤差。在進(jìn)行定位偏差和定位精密度計算時，首先需要對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行粗大誤差剔除，一般用準(zhǔn)則方法（用戶有特殊要求除外）進(jìn)行兩次剔除，利用剩余的數(shù)據(jù)計算其內(nèi)部噪聲水平。 10 測量不確定度評定（1）A類不確定度接收機(jī)的讀數(shù)的變化，包括測量系統(tǒng)的不穩(wěn)定、接收機(jī)噪聲以及表頭刻度內(nèi)插誤差等因素引起。根據(jù)測試時在同一狀態(tài)下，每15秒取一讀值，共10個讀值如下：12345678910(dBV)31.7031.7231.7731.7531.7331.6931.7331.6931.6831.69(dBV)31.715則dB，其標(biāo)準(zhǔn)不確定度dB，k =1（2）B類不確定度a）接收機(jī)和人工電源網(wǎng)絡(luò)間連接的衰減依據(jù)校準(zhǔn)證書，衰減器不確定度為0.2dB，測量結(jié)果呈正態(tài)分布，包含因子k 取2，其置信概率近似為95%，標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.1 dB。依生產(chǎn)商提供的數(shù)據(jù)，電纜不確定度為0.2dB，服從矩形分布，標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.12 dB。b）人工電源網(wǎng)絡(luò)的電壓分壓系數(shù)依據(jù)校準(zhǔn)證書，人工電源網(wǎng)絡(luò)的電壓分壓系數(shù)其不確定度為0.3dB，測量結(jié)果呈正態(tài)分布，包含因子k取2，其置信概率近似為95%，則標(biāo)準(zhǔn)不確定度dBc）接收機(jī)正弦波電壓準(zhǔn)確度依據(jù)說明書，其不確定度為1.0 dB，概率分布為k=2，正態(tài)分布。標(biāo)準(zhǔn)不確定度dBd）接收機(jī)脈沖響應(yīng)依據(jù)校準(zhǔn)證書，其不確定度為1.5dB，概率分布為k=2，正態(tài)分布。標(biāo)準(zhǔn)不確定度dBe）接收機(jī)脈沖響應(yīng)隨重復(fù)頻率的變化依據(jù)校準(zhǔn)證書，其不確定度為1.5 dB，概率分布為正態(tài)分布，k=2。標(biāo)準(zhǔn)不確定度dBf）接收機(jī)噪聲本底通常，CISPR接收機(jī)的本底噪聲遠(yuǎn)低于騷擾電壓限值，因此本底噪聲對那些接近限值的測量結(jié)果的影響可忽略不計。g）人工電源網(wǎng)絡(luò)與接收機(jī)之間失配的影響 （1）式中是從與EUT相連的人工電源網(wǎng)絡(luò)的接收機(jī)端口看進(jìn)去的反射系數(shù)；為EMI接收機(jī)的反射系數(shù)；S分別為雙端口電纜的S參數(shù)。所有的參數(shù)都是針對50阻抗的。由于以上參數(shù)很難實際測得。即使知道公式中所涉及的參數(shù)的模值或模值的極限值，也不可能計算出，但可以確定其不會超過的極限值為： （2）對于騷擾電壓的測量，是被測設(shè)備阻抗的函數(shù)，而被測設(shè)備的阻抗通常是未知的和不受限制的?？梢约僭O(shè)在最壞情況下的反射系數(shù)模值1，還可以假設(shè)到接收機(jī)上是一根良好匹配的電纜（1，1），其衰減可忽略（），且接收機(jī)射頻衰減為10dB或更大，這時電壓駐波比VSWR 1.2:1，相當(dāng)于 0.09。通過計算得到。修正值的估計值為0，而且具有寬度為（）的U形概率分布。標(biāo)準(zhǔn)不確定度dBh）人工電源網(wǎng)絡(luò)阻抗不理想的修正依據(jù)校準(zhǔn)證書，其不確定度為4.3，概率分布為k=2，正態(tài)分布。通過計算得到其標(biāo)準(zhǔn)不確定度dB。綜上所述，依據(jù)GB/T 6113.402/CISPR16-4，由公式（2）設(shè)C=1，計算可得合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：dB當(dāng)測量結(jié)果不確定度的置信水平為95時，取k=2，對應(yīng)的擴(kuò)展不確定度為dB，取兩位有效數(shù)字dB。150kHz-30MHz傳導(dǎo)騷擾電壓各不確定分量的評定詳見表1。表1 150kHz-30MHz傳導(dǎo)騷擾電壓不確定度評定輸入量Xixi的不確定度u（xi）（dB）ciciu（xi）（dB）準(zhǔn)確度等級/最大允許偏差a（dB）概率分布或包含因子k接收機(jī)讀數(shù)0.03k=10.0310.03人工電源網(wǎng)絡(luò)和接收機(jī)間衰減0.2k=20.110.10.2矩形0.1210.12人工電源網(wǎng)絡(luò)電壓分壓系數(shù)0.3k=20.1510.15接收機(jī)修正正弦波電壓1.0k=20.5010.50脈沖響應(yīng)1.5k=20.7510.75脈沖重復(fù)頻率響應(yīng)1.5k=20.7510.75噪聲本底接近度0010人工電源網(wǎng)絡(luò)和接收機(jī) 之間的失配0.75/0.82U形0.5610.56人工電源網(wǎng)絡(luò)阻抗0.36k=20.1810