GNSS接收機(jī)內(nèi)部噪聲水平測(cè)量規(guī)范

1、國(guó)家衛(wèi)星導(dǎo)航定位與授時(shí)產(chǎn)業(yè)計(jì)量測(cè)試中心測(cè)量規(guī)范接收機(jī)傳導(dǎo)騷擾電壓測(cè)量規(guī)范ReceiverdisturbancevoltageMeasurementSpecification2015-01-04 發(fā)布北京市計(jì)量檢測(cè)科學(xué)研究院制定2015-XX-XX 實(shí)施接收機(jī)傳導(dǎo)騷擾電壓測(cè)量規(guī)范ReceiverInteriorNoiseLevelMeasurementSpecification歸口單位：北京市計(jì)量檢測(cè)科學(xué)研究院主要起草單位：北京市計(jì)量檢測(cè)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(jì)量檢測(cè)科學(xué)研究院）仲崇霞（北京市計(jì)量檢測(cè)科學(xué)研究院）梁煒（北京市計(jì)量檢測(cè)科學(xué)研究院）許原

2、（北京市計(jì)量檢測(cè)科學(xué)研究院）目錄1范圍 22引用文件 23術(shù)語(yǔ)及定義 23.1GNSSGlobalNavigationSatelliteSystem23.2GNSS 導(dǎo)航型接收機(jī) GNSSNavigationReceiver23.3GNSS 測(cè)地型接收機(jī) GNSSReceiverofSurveyingModel23.4GNSS 授時(shí)型接收機(jī) GNSSTimingReceiver23.5內(nèi)部時(shí)延 internaldelay 錯(cuò)誤！未定義書簽。4概述 35測(cè)量條件 45.1外觀 45.2其他要求 45.3測(cè)量環(huán)境條件 46 測(cè)量設(shè)備 51GNSS 言號(hào)模擬器 51計(jì)時(shí)裝置錯(cuò)誤！未定義書簽。1導(dǎo)航信

3、號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)記錄儀錯(cuò)誤！未定義書簽。1參考接收機(jī)錯(cuò)誤！未定義書簽。1參考時(shí)間頻率源錯(cuò)誤！未定義書簽。1頻標(biāo)比對(duì)器錯(cuò)誤！未定義書簽。1時(shí)間間隔測(cè)量裝置錯(cuò)誤！未定義書簽。1其它配件錯(cuò)誤！未定義書簽。7 溯源框圖 58 測(cè)量原理及測(cè)量方法 52a2ef-Numbered_eace578b-5c25-442b-86f2-6f37ac4aa40. 外觀和工作正常性檢查 52a2ef-Numbered_eace578b-5c25-442b-86f2-6f37ac4aa40. 功能檢查 62a2ef-Numbered_eace578b-5c25-442b-86f2-6f37ac4aa40. 接收機(jī)內(nèi)部時(shí)延 69

4、數(shù)據(jù)處理 710 測(cè)量不確定度評(píng)定 711 測(cè)量結(jié)果表達(dá) 1012 測(cè)量周期 10附錄 A11接收機(jī)傳導(dǎo)騷擾電壓測(cè)量規(guī)范1 范圍本規(guī)程適用于導(dǎo)航型、 測(cè)地型和授時(shí)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(cè)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(dòng)工具和類似器具的要求第 1 部分:發(fā)射GB/T4365-2003電磁兼容術(shù)語(yǔ)GB9254-2008/CISPR22:2006信息技術(shù)設(shè)備的無線電騷擾限值和測(cè)量方法G

5、B/T6113.402-2006/CISPR16-4-2:2003無線電騷擾和抗擾度測(cè)量設(shè)備和測(cè)量方法規(guī)范第 4-2 部分：不確定度、統(tǒng)計(jì)學(xué)和限值建模測(cè)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(yǔ)及定義EUTEquipmentUnderTest受試設(shè)備。端子騷擾電壓 TerminalDisturbanceVoltage端子騷擾電壓是指被測(cè)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。人工電源網(wǎng)絡(luò) ArtificialMainsNetwork用接在被試設(shè)

6、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(cè)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。形網(wǎng)絡(luò) DeltaNetwork能夠分別測(cè)量單相電路中共模及差模電壓的人工電源網(wǎng)絡(luò)。V 形網(wǎng)絡(luò) VNetwork能夠分別測(cè)量每個(gè)導(dǎo)體對(duì)地電壓的人工電源網(wǎng)絡(luò)。注：V 形網(wǎng)絡(luò)可設(shè)計(jì)成用于任意導(dǎo)體數(shù)的網(wǎng)絡(luò)。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。（電磁）發(fā)射（Electromagnetic）Emission從源向外發(fā)出電磁能的現(xiàn)象。（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。電磁屏

7、蔽 ElectromagneticScreen用導(dǎo)電材料減少交變電磁場(chǎng)向指定區(qū)域穿透的屏蔽峰值檢波器 PeakDetector輸出電壓為所施加信號(hào)峰值的檢波器。（設(shè)備的）帶寬 bandwidth（ofadevice）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(shí)的頻帶寬度。注：這個(gè)給定的特性可以是幅/頻特性、相/頻特性或時(shí)延/頻率特性。分類與命名（alt+0）測(cè)試接收機(jī)電源：230/240V 與 100/120V（47-420）Hz測(cè)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 GPSBDSGLONASSGALILEOI 大導(dǎo)

8、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(shí)接收至少兩種系統(tǒng)衛(wèi)星信號(hào)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(hào)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(duì)天線單元輸出的信號(hào)進(jìn)行跟蹤、處理和測(cè)量。GNSS 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(shí)現(xiàn)其功能的軟件算法的硬件平臺(tái)；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(shí)現(xiàn)授時(shí)、定位、導(dǎo)航等功能的算法。接收機(jī)的基本結(jié)構(gòu)和工作原理圖如圖圖 1 接收機(jī)的基本機(jī)構(gòu)和工作原理GNSS 收機(jī)傳導(dǎo)騷擾電壓是衡量 GNSS 收機(jī)整機(jī)性能好壞的一個(gè)非常重要的指標(biāo)。5 測(cè)量條件

9、 5.1 外觀被測(cè)接收機(jī)前面板或后面板上應(yīng)標(biāo)有產(chǎn)品名稱、型號(hào)、產(chǎn)品制造廠名或商標(biāo)、產(chǎn)品出廠年月及編號(hào)。被測(cè)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(shí)別標(biāo)志。被測(cè)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。其他要求被測(cè)接收機(jī)首次測(cè)量要攜帶使用說明書；后續(xù)測(cè)量要攜帶前次的結(jié)果報(bào)告。測(cè)量環(huán)境條件環(huán)境溫度實(shí)驗(yàn)室環(huán)境溫度：（1535）C環(huán)境相對(duì)濕度：25%-75%供電電源交流，電壓 220(110%V,頻率 50(12%Hz。大氣壓力：86kPa106kPa。電磁條件在屏蔽室內(nèi)測(cè)試（屏蔽效果為 6080dB）,被測(cè)樣機(jī)接入測(cè)量線路，

10、而未開機(jī)運(yùn)行，此時(shí)測(cè)得的環(huán)境所造成的干擾電壓應(yīng)比 EUT 勺騷擾電壓允許值至少要低 20dR運(yùn)行條件測(cè)量前，受試器具應(yīng)運(yùn)行足夠長(zhǎng)的時(shí)間，以保證測(cè)量時(shí)的運(yùn)行狀態(tài)與器具正常使用時(shí)狀態(tài)一致，尤其是電機(jī)驅(qū)動(dòng)的器具。1 所示。低噪聲放大器、濾波天線射頻信號(hào)6 測(cè)量設(shè)備人工電源網(wǎng)絡(luò)1）電源：230/240V（47-63）Hz2）額定電流：?jiǎn)蜗?16A/3 相 32A3）測(cè)量頻率范圍：150kHz-30MHz4）阻抗值：W50Q/50 仙 H5-Q20%脈沖限幅器1）插入損耗：17dB（150kHz-30MHz）7 溯源框圖圖 2GNSS 內(nèi)部噪聲水平測(cè)量溯源框圖8 測(cè)量原理及測(cè)量方法外觀和工作正常性檢查G

11、NSS 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。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。實(shí)驗(yàn)布置參考接地板要求：面積為 2000mm*2000 項(xiàng) m 厚度為 2mm 接地使用盡可能短的薄銅條，保證每個(gè)邊至少超出被測(cè)樣機(jī) 50mm受試器具應(yīng)放在（100mnffi800mm 席的絕緣桌上，且與人工電源網(wǎng)絡(luò)之間的距離為800mm 與測(cè)量?jī)x器、屏蔽室墻壁和周圍其它導(dǎo)體間的距離應(yīng)不小于 800mm如果受試設(shè)備的電源線的長(zhǎng)度超過 800mmf,應(yīng)將其超出部分應(yīng)折疊成 3040cmfe 的線束；電源線的相線、零線與測(cè)試設(shè)備的相線

12、、零線應(yīng)相一致。接收機(jī)必須后開先關(guān)（受試設(shè)備啟動(dòng)后）。測(cè)試布置如下：具體測(cè)量步驟為：1）按 GB4343B 定布置被測(cè)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(cè)量。3）選才?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(cè)量，如果不能確定哪個(gè)狀態(tài)下騷擾最大，則應(yīng)在每圖 3 測(cè)試布置圖交流電源個(gè)狀態(tài)下都要進(jìn)行測(cè)量。4）在整個(gè)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(gè)頻段用準(zhǔn)峰值檢波器和平均值檢波器進(jìn)行終測(cè)6）對(duì)電源端，應(yīng)分別讀取相線和中線對(duì)地的騷擾電

13、壓值，測(cè)量結(jié)果取每個(gè)頻率上測(cè)的最大值和較大值。7）測(cè)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(cè)量時(shí)間問隔內(nèi)會(huì)測(cè)得很多個(gè)原始數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)中難免會(huì)有粗大誤差。在進(jìn)行定位偏差和定位精密度計(jì)算時(shí)，首先需要對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行粗大誤差剔除，一般用3仃準(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(jì)算其內(nèi)部噪聲水平。10 測(cè)量不確定度評(píng)定A 類不確定度接收機(jī)的讀數(shù) Vr的變化，包括測(cè)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(cè)試時(shí)在同一狀態(tài)下，每 15 秒取一讀值，共 10 個(gè)讀值如下：12345678910V（dB 口）31.7031.7231.7731.7531.73

14、31.6931.7331.6931.6831.69V（dB 口）31.715%（V-V）2則 u=1=0.03dB,其標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u（Vr）=0.03/1=0.03dB,n-1k=1B 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 Lc依據(jù)校準(zhǔn)證書，衰減器不確定度為 0.2dB,測(cè)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 0.1dB0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0.12dB0b）人工電源網(wǎng)絡(luò)的電壓分壓系數(shù) Lamn依據(jù)校準(zhǔn)證書，人工電源網(wǎng)絡(luò)的電壓分壓系數(shù)具不確定度為 0.3dB,測(cè)量結(jié)果呈正態(tài)分布，包含因

15、子 k 取 2,其置信概率近似為 95%,則標(biāo)準(zhǔn)不確定度u（Lamn）=0.3/2=0.15dBC）接收機(jī)正弦波電壓準(zhǔn)確度Vsw依據(jù)說明書，其不確定度為 1.0dB,概率分布為 k=2,正態(tài)分布。標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u（、Vsw）=1.0/2=0.5dBd）接收機(jī)脈沖響應(yīng)Wpa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 u （、Vpa）-1.5/2-0.75dBe）接收機(jī)脈沖響應(yīng)隨重復(fù)頻率的變化Vpr依據(jù)校準(zhǔn)證書，其不確定度為 1.5dB,概率分布為正態(tài)分布，k=2o 標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u（、Vpr）=1.5/2=0.75dBf）接收機(jī)噪聲本底 Vnf通常,C

16、ISPR 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(duì)那些接近限值的測(cè)量結(jié)果的影響可忽略不計(jì)。g）人工電源網(wǎng)絡(luò)與接收機(jī)之間失配的影響,：M6M=20 喻10（1-1811-$2ASjUr（1）式中工是從與 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)；工為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(duì) 50c阻抗的。由于以上參數(shù)很難實(shí)際測(cè)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(jì)算出M，但可以確定其不會(huì)超過的極限值 5M 士為:酎士=20log101（e|&1+|,|憐22+15回設(shè)22+|/收1）（2）對(duì)于騷擾電

17、壓的測(cè)量，e是被測(cè)設(shè)備阻抗的函數(shù)，而被測(cè)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 re=1,還可以e假設(shè)到接收機(jī)上是一根良好匹配的電纜(811ki,S22D,其衰減可忽略(S21=1),且接收機(jī)射頻衰減為 10dB 或更大， 這時(shí)電壓駐波比 VSWR1.21,相當(dāng)于|工產(chǎn)(09o 通過計(jì)算得到6M+=0.75,6M一=-0.82。修正值 6M 的估計(jì)值為 0,而且具有寬度為(6M+BM-)的 U 形概率分布。標(biāo)準(zhǔn)不確定度 u(、M)=(0.75-(-0.82)/2Z2=0.56dBh)人工電源網(wǎng)絡(luò)阻抗不理想的修正6Z依據(jù)校準(zhǔn)證書，其不確定度為 4.3%,概率分布為

18、 k=2,正態(tài)分布。通過計(jì)算得到其標(biāo)準(zhǔn)不確定度u(9)=0.18dB。綜上所述， 依據(jù) GB/T6113.402/CISPR16-4,由公式(2)設(shè) C=1,計(jì)算可得合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度：Uc(V)=、Ci2u2(Xi)=,1.7688dB=1.33dB當(dāng)測(cè)量結(jié)果不確定度的置信水平為 95%時(shí)，取 k=2,對(duì)應(yīng)的擴(kuò)展不確定度為U=2Uc(V)=1.33M2=2.66dB,取兩位有效數(shù)字U=2.7dB。 150kHz-30MHz 傳導(dǎo)騷擾電壓各不確定分量的評(píng)定詳見表 1。表 1150kHz-30MHz 傳導(dǎo)騷擾電壓不確定度評(píng)定輸入量XiXi的不確定度U(Xi)(dB)CiCiU(Xi)(dB)準(zhǔn)確度等級(jí)/取大幾許偏差a(dB)概率分布或包含因子 k接收機(jī)讀數(shù)Vr+0.03k=10.0310.03人工電源網(wǎng)絡(luò)和接收機(jī)間衰減Lc0.2k=20.110.10.2矩形0.1210.12人工電源網(wǎng)絡(luò)電壓分壓系數(shù)Lamn0.3k=20.1510.15接收機(jī)修正正弦波電壓Wsw1.0k=20.5010.50脈沖響應(yīng)叫a1.5k=20.7510.75脈沖重復(fù)頻率響應(yīng)以1.5k=20.7510.75噪聲本底接近度Nnf0一010人工電源網(wǎng)絡(luò)和接收機(jī)之間的失配M+0.75/0.82U 形0.5610.56