GBT 40602.3-2023 天線及接收系統(tǒng)的無線電干擾 第3部分：場地測量 緊縮場場地性能確認方法

天線及接收系統(tǒng)的無線電干擾第3部分：場地測量緊縮場場地性能確認方法2023-09-07發(fā)布2023-09-07實施國家市場監(jiān)督管理總局國家標準化管理委員會GB/T40602.3—2023前言 I引言 Ⅱ 2規(guī)范性引用文件 3術語和定義 4一般要求 24.1概述 24.2測量環(huán)境要求 24.3電源要求 24.4測量場地要求 25測量系統(tǒng) 25.1系統(tǒng)框圖 25.2測量設備 6測量方法 56.1概述 6.2測量頻段和測量頻點 6.3測試步驟 6.4數(shù)據(jù)處理 6.5場地指標 7試驗報告 8安全防護 8.1安全防護要求 8.2安全防護措施 參考文獻 I本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結構和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件是GB/T(Z)40602《天線及接收系統(tǒng)的無線電干擾》的第3部分。GB/T(Z)40602已經(jīng)發(fā)布了以下部分：——第1部分：基礎測量天線方向圖的室內遠場測量方法；——第2部分：基礎測量高增益天線方向圖室內平面近場測量方法；——第3部分：場地測量緊縮場場地性能確認方法；——第4部分：無線接收系統(tǒng)集成無線模塊電子設備電磁兼容測試方法。請注意本文件的某些內容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機構不承擔識別專利的責任。本文件由全國無線電干擾標準化技術委員會(SAC/TC79)提出并歸口。本文件起草單位：上海電器科學研究院、南京納特通信電子有限公司、廣東省珠海市質量計量監(jiān)督檢測所、美的集團股份有限公司、深圳市信豐偉業(yè)科技有限公司、湖南大學、上海市醫(yī)療器械檢驗研究院、上海萊天通信技術有限公司、常熟市泓博通訊技術股份有限公司、深圳市蓉聲科技有限公司、上海泰峰檢測認證有限公司、青島空天電子信息技術研究院有限公司、上海電器設備檢測所有限公司、東莞市東電檢測技術有限公司、上海機器人產(chǎn)業(yè)技術研究院有限公司、東莞市南斗星科技有限公司、上海電器科學研究所(集團)有限公司、上海添唯認證技術有限公司。Ⅱ天線及接收系統(tǒng)的無線電干擾是以“天線”(無形天線-無線接收系統(tǒng))為切入點，建立天線和無線電接收系統(tǒng)的電磁兼容標準，涵蓋天線、測量場地和無線接收系統(tǒng)。GB/T(Z)40602《天線及接收系統(tǒng)的無線電干擾》擬由四個部分構成。——第1部分：基礎測量天線方向圖的室內遠場測量方法。目的在于規(guī)定天線輻射方向圖在微波暗室內等高架遠場的測量方法。——第2部分：基礎測量高增益天線方向圖室內平面近場測量方法。目的在于規(guī)定高增益天線平面近場掃描法在微波暗室內測量天線方向圖的方法。——第3部分：場地測量緊縮場場地性能確認方法。目的在于規(guī)定緊縮場屏蔽效能、靜場輻射特性、相位特性和交叉極化性能的測量方法?！?部分：無線接收系統(tǒng)集成無線模塊電子設備電磁兼容測試方法。目的在于規(guī)定用于工業(yè)、科學、醫(yī)療、汽車、家用電器等集成無線模塊電子設備的電磁兼容測試要求和測試方法。GB/T(Z)40602與GB/T38889共同構成了天線及接收系統(tǒng)的無線電干擾標準體系。1天線及接收系統(tǒng)的無線電干擾第3部分：場地測量緊縮場場地性能確認方法本文件規(guī)定了緊縮場場地性能確認方法，包括一般要求、測量系統(tǒng)、測量方法、試驗報告以及安全防護要求等。本文件適用于工作頻率范圍為0.6GHz～110GHz的緊縮場場地性能的確認，其他頻率范圍參照使用。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改單)適用于本文件。GB8702—2014電磁環(huán)境控制限值GB/T12190—2021電磁屏蔽室屏蔽效能的測量方法3術語和定義GB8702—2014和GB/T12190—2021界定的以及下列術語和定義適用于本文件。采用反射面或介質透鏡結合屏蔽與吸波材料等將饋源產(chǎn)生的電磁波在近距離內變換成平面波，模擬平面波輻照的自由空間遠場條件的測量場地。靜區(qū)quietzone通常是在緊縮場內放置被測件的區(qū)域，在此區(qū)域內電磁波的雜波反射被控制到設計水平。定量描述一種在中心軸向邊緣遞減的電磁場分布中，從中心軸到邊緣遞減的幅度。注1:在靜區(qū)場分布的曲線上指曲線最大值與最小值之差。注2:分為幅度錐削和相位錐削。波紋ripple呈現(xiàn)隨機的，接近周期形式的，類似波浪的分布不平度。注1:分為幅度波紋和相位波紋。注2:在靜區(qū)場分布的結果中，用最小二乘法根據(jù)原始曲線擬合出二次曲線，然后在不同位置對原始曲線與二次曲線求差，以最大的差值作為波紋指標。2幅度變化amplitudedeviation水平線上或豎直線上場幅度對數(shù)值最大值與最小值之差。相位變化phasedeviation水平線上或豎直線上場相位最大值和最小值之差。交叉極化crosspolarratio對所給定方向上主極化分量與正交極化分量功率之比。4一般要求4.1概述緊縮場場地是一個金屬封閉的屏蔽殼體的六個面都貼有吸波材料的微波暗室場地。場地的性能確交叉極化。4.2測量環(huán)境要求除另有規(guī)定外，測量應在以下條件下進行：a)環(huán)境溫度：15℃~35℃;b)相對濕度：25%～75%;4.3電源要求除另有規(guī)定外，測量在以下電源條件下進行：a)緊縮場的電壓波動應在額定電壓的±5%內，頻率變化應在額定頻率的±5%內，宜配不間斷b)緊縮場的測量用電和工作用電應進行濾波。4.4測量場地要求緊縮場屏蔽性能檢測按照GB/T12190—2021的規(guī)定進行測量。5測量系統(tǒng)5.1系統(tǒng)框圖緊縮場靜區(qū)幅相測量系統(tǒng)通常由矢量網(wǎng)絡分析儀、校準天線、掃描架、射頻放大器，穩(wěn)幅穩(wěn)相線纜等設備組成，毫米波頻率一般需要使用擴頻器才能滿足要求，測量系統(tǒng)應滿足動態(tài)范圍大于50dB的要在0.6GHz～110GHz測量范圍內，場地、天線、掃描架、線纜都是測量的重要影響因素，測量系統(tǒng)示意見圖1和圖2。3反射Im5.2測量設備5.2.1矢量網(wǎng)絡分析儀饋源打描架矢量網(wǎng)絡分析儀靜區(qū)計算機測量軟件圖250GHz～110GHz測量系統(tǒng)示意圖4極化純度：優(yōu)于40dB。注1:不同的天線會得到不同的測量結果，在報告中需給出所用天線的增益和波瓣寬度等參數(shù)。注2:一般來說，高增益天線相對低增益天線來說接收到其他方向的干擾信號小，因此使用高增益天線會得到更符合指標要求的測量結果。頻率范圍：滿足測試要求范圍。增益：典型值為30dB。5.2.4穩(wěn)幅穩(wěn)相電纜電纜緩慢擺動時，幅度變化量小于0.1dB,相位變化量小于1°。掃描架在測量區(qū)域內，可通過遠程精準控制測量頻率小于或等于1/8測量頻率的波長為步進移動，掃描架可旋轉，定位準確度優(yōu)于1/4個波長。為了減少掃描架的反射，需要用吸波材料包裹。掃描架的掃描范圍應滿足測量要求，平面度誤差和直線度誤差宜優(yōu)于緊縮場相應要求的1/10。掃描架示意見標引序號說明：1——旋轉電機：2——天線行程軌道。圖3掃描架示意圖56測量方法6.1概述靜區(qū)內場幅度特性和相位特性通常采用掃描法測量。掃描法測量原理是在靜區(qū)內將天線在測量平面內移動，評估幅度變化和相位變化是否滿足要求。理想平面波的情況下，測得的場幅度是一致的，相位是恒定的。實際情況下由于反射面加工精度、邊緣繞射、饋源直漏、周圍反射等原因，不可能達到理想的要求，場幅度和相位會有一定的變化。緊縮場的實際性能可用緊縮場靜區(qū)測量平面內場幅度特性和相位特性來表示。測量參數(shù)見4.1。6.2測量頻段和測量頻點在緊縮場每個饋源工作頻率范圍內選擇高、中、低三個頻點，也可根據(jù)用戶要求選擇其所需求的頻點測量。標準增益喇叭天線的頻率范圍見表1。表1標準增益喇叭天線的頻率范圍序號頻率范圍/GHz12345678926.5～4033.0～50.050.0～75.06.3測試步驟測試靜區(qū)內每個位置上幅度和相位的數(shù)值，需按如下步驟進行測試：a)將掃描架位于靜區(qū)內，掃描架與來波方向垂直，水平方向為X軸，垂直方向為Y軸，靜區(qū)中心點為坐標原點，掃描面坐標見圖4;6來波方向圖4掃描面坐標示意圖b)架設饋源和天線，根據(jù)被校緊縮場類型，選擇合適的校準系統(tǒng)配置；c)掃描架設置為水平方向，掃描行程需大于靜區(qū)范圍，掃描步進為八分之一波長，采用步進掃描d)將饋源和天線分別設置為水平極化方向；e)記錄每一個位置的場強幅度數(shù)值A;,和場強相位數(shù)值P;;g)將饋源設置為垂直極化，天線垂直極化，重復步驟e);h)將饋源設置為垂直極化，天線水平極化，重復步驟e);i)將掃描架設置為垂直方向，重復步驟d)～h);j)測試結束后得到8組包含幅度和相位的數(shù)據(jù)，見表2;k)更改饋源和天線，進行下一頻段測試，重復步驟b)～i)。表2測試結果表掃描架水平方向掃描架垂直方向注：HH為饋源水平極化，天線水平極化；HV為饋源水平極化，天線垂直極化；VV為饋源垂直極化，天線垂直極化；VH為饋源垂直極化，天線水平極化。6.4數(shù)據(jù)處理取6.3測試步驟中測試饋源和天線極化相同的數(shù)據(jù)，用來計算幅度平坦度，見表2中的HH通過統(tǒng)計分析得到最大值A;-mx和最小值A;-min,由公式(1)計算幅度平坦度：式中：Ai——幅度平坦度，單位為分貝(dB);Ay-mx——被校頻率幅度數(shù)值的最大值，單位為分貝(dB);A;;-min——被校頻率幅度數(shù)值的最小值，單位為分貝(dB);7GB/T40602.3—20236.4.2幅度錐削取6.3測試步驟中饋源和天線極化相同的數(shù)據(jù)，用來計算幅度錐削，見表2中的HH、VV。幅度錐削數(shù)據(jù)處理步驟如下：a)將6.3測試步驟中HH、VV的幅度數(shù)值A;利用最小二乘法進行二次多項式擬合，由公式(2)A;;=a?X}+b?X;+c (2)A′;=a?X}+b?X;+c (3)式中：A?——幅度錐削，單位為分貝(dB);6.4.3幅度波紋取6.3測試步驟中饋源和天線極化相同的數(shù)據(jù)，用來計算幅度波紋，見表2中的HH、VV。幅度波紋數(shù)據(jù)處理步驟如下：b)由公式(5)計算幅度波紋：A,=±[(A;;-A';;)mx—(A;;—A';)min]/2…(5)式中：A,——幅度波紋，單位為分貝(dB);6.4.4相位平坦度取6.3測試步驟中饋源和天線極化相同的數(shù)據(jù)，用來計算相位平坦度，見表2中的HH、VV。相位平坦度數(shù)據(jù)處理步驟如下： (6)式中：λ;——被校頻率對應波長，單位為米(m)。8GB/T40602.3—2023坦度：式中：Pg-mx——被校頻率相位數(shù)據(jù)線性值的最大值，單位為度(°);Pg-min——被校頻率相位數(shù)據(jù)線性值的最小值，單位為度(°)。6.4.5相位錐削取6.3測試步驟中饋源和天線極化相同的數(shù)據(jù)，用來計算相位錐削，見表2中的HH、VV。相位錐削數(shù)據(jù)處理步驟如下：a)將步驟6.4.4獲取的相位數(shù)據(jù)線性值P;利用最小二乘法進行二次多項式擬合，由公式(8)得到擬合系數(shù)，再由公式(9)得到擬合相位數(shù)值P;:P=a?X}+b?X;+c? P',=a?X}+b?X;+c? a?,b?,c?——相位測量二次多項式擬合系數(shù)。b)通過統(tǒng)計分析得到擬合相位數(shù)值的最大值P'-mx和最小值P-min,由公式(10)計算相位錐削：式中：取6.3測試步驟中饋源和天線極化相同的數(shù)據(jù)，用來計算相位波紋，見表2中的HH、VV。相位波紋數(shù)據(jù)處理步驟如下。式(11)計算相位波紋：P′,=±[(P,,-P'?)mx—(P,-P')…n]/2………………(11)式中：P'——相位波紋，變化區(qū)間，單位為度(°);b)若相位不存在錐削指標，將步驟6.4.4獲取的相位數(shù)據(jù)線性值P;利用最小二乘法進行一次多項式擬合，由公式(12)得到擬合系數(shù)，再由公式(13)得到擬合相位數(shù)值:P”,=b?X;+c?式中：b?,c?——相位測量一次多項式擬合系數(shù)。9GB/T40602.3—2023和最大負值偏差(P;-P”)min,按公式(14)計算相位波紋：P”=±[(P-P",)mx-(P;-P",)min]/2…(14)P"——相位波紋，變化區(qū)間，單位為度();(Pj;-P”)mx——相位數(shù)值線性值與擬合相位數(shù)值的最大正值偏差，單位為度(°);(P,-P”)mn——相位數(shù)值線性值與擬合相位數(shù)值的最小正值偏差，單位為度(°)。取6.3測試步驟獲取饋源和天線極化相同的數(shù)據(jù)減去饋源極化與天線極化不同數(shù)據(jù)，用來計算交交叉極化數(shù)據(jù)處理步驟如下：將6.3測試步驟獲取的相同極化(如HH)的幅度數(shù)值A;減去不同極化(如HV)的幅度數(shù)值A;x,由公式(15)計算交叉極化值：A.=A;c-A;x…(15)A;e—