全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)（GNSS）測量型天線性能要求及測試方法-編制說明

國家標準報批資料

一、工作簡況

1、任務來源

根據(jù)國家標準化管理委員會“關于下達《全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)（GNSS）船舶應

急定位信息服務系統(tǒng)_第1部分：功能描述》等45項國家標準制修訂計劃的通知”

的要求，《全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)(GNSS)測量型天線性能要求及測試方法》國家標準

項目由深圳市華信天線技術有限公司等單位負責起草，項目計劃編號為

20182296-T-339，編制期限計劃為24個月。

2、主要工作過程

本標準計劃下達后，深圳市華信天線技術有限公司成立了標準編制小組（包

括技術人員、標準人員和法律專員等成員在內(nèi)），確立了標準的編制計劃、任務

分工與協(xié)作方式。經(jīng)過廣泛收集資料，充分了解國內(nèi)外有關的技術現(xiàn)狀、法律法

規(guī)及標準情況，同時多次召開專題討論，聽取相關單位的意見和建議，并結合企

業(yè)在整個北斗領域的多年經(jīng)驗和技術積累，以及對客戶需求和使用環(huán)境的了解，

于2019年12月形成草稿，并于2020年1月17日在北京進行了第一次討論會，

各位專家對標準的整體框架、部分章節(jié)內(nèi)容等提出了修改意見，我們根據(jù)專家意

見進行了修改完善，并于2020年3月中旬形成了第二版標準草稿。于2020年8

月27日在北京進行了第二版草稿的評審工作，主要對標準中的技術內(nèi)容、技術

指標的合理性、測試方法的合理性進行了討論，并給出了修改意見，我們根據(jù)專

家意見進行了修改，并于2020年9月28日形成了第三版草稿，即征求意見稿。

二、標準編制原則和確定主要內(nèi)容的論據(jù)及解決的主要問題

1.編制原則

本標準適用于支持全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)（包括北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)）的

測量型天線的設計、生產(chǎn)、使用和測試。

國家標準《全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)（GNSS）測量型天線性能要求及測試方法》

是全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)終端應用系列標準之一。根據(jù)衛(wèi)星導航系統(tǒng)現(xiàn)階段和今后一

段時間內(nèi)所采用或?qū)⒁捎玫慕K端技術，本標準主要規(guī)定了GNSS測量型天線的

性能要求和測試方法。

國家標準報批資料

標準編制遵循了以下原則：

1）緊密圍繞我國衛(wèi)星導航測量型天線產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，使標準對GNSS測量

型天線的設計、開發(fā)、生產(chǎn)和檢測具有指導意義。

2）標準中的性能指標要求均應是經(jīng)過實際檢驗、試驗驗證的成熟成果，滿

足國家現(xiàn)行的有關法規(guī)和標準。

3)標準在編制過程中嚴格遵循與相關標準協(xié)調(diào)一致的原則，在規(guī)定性能要

求時，引用相關的國家標準和行業(yè)標準，確保編制的一致性。

4)標準所提出的概念、準則、性能要求與我國現(xiàn)行的法律、法規(guī)、政策及

相關標準相協(xié)調(diào)，同時還需考慮與相關國際標準的銜接與協(xié)調(diào)。

5)編寫格式按照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》的要求進行編寫。

2.確定主要內(nèi)容的依據(jù)

2.1.性能要求

測量型天線除在前半空間有足夠增益的寬波束覆蓋外，還必須具有高滾降、

高前后比、廣角圓極化和穩(wěn)定的相位中心，同時滿足PCO和PCV規(guī)定指標。對于不

同用戶，除適應特定的環(huán)境條件外，還需滿足其尺寸、重量、壽命、成本等條件。

在諸多因素的考慮下，GNSS測量型天線有特定的性能要求。對于各種不同應用，

性能要求也是不一樣的，甚至有較大的差異。

2.2.分類及組成

這里將測量型天線分為參考站天線和流動站天線，其中流動站天線按照出廠

時的不同狀態(tài)，又分為內(nèi)置天線和外置天線兩種形態(tài)，內(nèi)置天線和外置天線在低

溫、濕熱、鹽霧、防水等環(huán)境適應性方面的要求不同。

GNSS天線普遍為有源天線，包括無源天線和低噪聲放大器，這里分別對無源

天線性能、LNA性能和有源天線性能做出規(guī)定：無源天線性能包括軸向增益、仰

角20°增益、仰角20度軸比、增益前后比、滾降系數(shù)、極化特性和軸比；LNA性

能包括電壓駐波比、LNA增益、群時延、噪聲系數(shù)、帶外抑制、增益帶內(nèi)平坦度、

1dB壓縮點輸出功率；有源天線整機性能包括相位中心特性、視軸群時延、電壓

駐波比、供電特性等。

2.3.測試場

國家標準報批資料

無源天線輻射參數(shù)的測試環(huán)境包括室內(nèi)遠場、近場、緊縮場三種常用環(huán)境，

近場又包括平面近場、柱面近場、球面近場。本標準對幾種測試方法的原理進行

了簡單介紹。但只對常用的室內(nèi)遠場、多探頭球面近場測試法進行了介紹。

2.4.視軸群時延

視軸群時延在GNSS高精度定位領域沒有統(tǒng)一的行業(yè)規(guī)定，因此其特性參考了

美國航空無線電技術委員會（RTCA）最新發(fā)布的最低工作性能標準要求，規(guī)定了

有源天線微分群延遲≤25ns。

2.5.方向圖和增益測試

本標準介紹了GNSS天線測試最常用的室內(nèi)遠場測試法和多探頭球面近場測

試法。

多探頭球面近場測試法與遠場測試法的區(qū)別主要在于不同的指標數(shù)據(jù)提取

方式。對于測量型天線通常采用多探頭球面近場測試法，通過一次測試即可獲得

天線球面上所有的輻射信息（包括天線的極化方式、增益、方向圖等）。因此，

該標準中所描述的天線輻射指標通過一次測試即可獲得。

2.6.軸比

軸比的測試可以采用遠場旋轉(zhuǎn)源法、正交分量測量法、近場測試法、極化圖

形法等方法：

這里只介紹遠場旋轉(zhuǎn)源法和正交分量測試法。

旋轉(zhuǎn)源法對轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)速要求較高，需要進行精確控制，測試難度較大。

正交分量測試法通過測試兩個正交面上，某一方位角的電平差值即為軸比

值，該方法參考了《天線測量手冊》中介紹的軸比測量方法，測試簡便，效率高。

2.7.LNA增益

由于LNA增益的高低并不會直接影響到天線使用效果,因此規(guī)定LNA增益要與

GNSS板卡的要求互相匹配。

2.8.相位中心測試

相位中心特性的測試可以采用NGS室外相對校準法、GEO++室外絕對校準法、

微波暗室法等方法，這里重點介紹微波暗室測試法，在附錄中介紹了NGS測試法。

微波暗室測試法又有移動參考點法和相位方向圖擬合法；移動參考點法需要

通過多次的反復測試才能找到相位中心，測試過程較為繁瑣；相位方向圖擬合法

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通過一次測試就可以計算出PCO和PCV特性，測試方便，并且準確性較高；相位方

向圖擬合法的測試參考了發(fā)明專利“對接收機天線的相位中心進行校準的方法和

裝置”，測試過程中用到的PCO/PCV后處理軟件可以參見《軟著登字第0977214》。

2.9.環(huán)境適應性

內(nèi)置天線經(jīng)過低溫試驗，在恢復常溫時會在天線表面和LNA內(nèi)部出現(xiàn)冷凝水，

因此在重新測試性能前，需要進行風干，防止冷凝水導致天線工作異常。

三、主要試驗情況分析

為了保證標準的實用性、先進性、科學性、合理性和協(xié)調(diào)性，在標準編制過

程中，編制組對GNSS測量型天線的重要功能及性能進行多次論證和測試，經(jīng)過

充分的行業(yè)領域調(diào)研，并進行反復的討論和實際測試，明確了以下標準內(nèi)容：

1、天線增益

由于參考站天線不受尺寸限制，且綜合性能要求最高，因此需要對其增益做

出統(tǒng)一規(guī)定；而流動站天線尺寸各異，并且一直向著小型化方向發(fā)展，因此不對

其增益性能提出統(tǒng)一要求。

通過對多個廠家參考站天線的增益特性進行測試，將參考站天線天頂方向的

增益規(guī)定為不小于5.0dB。

參考站天線LEICAAR25Novatel750華信CGX601A

軸向增益（dBi）5.25.85.3

2、軸比

軸比反映了圓極化天線的極化純度，寬波束圓極化特性更有利于高精度定位

的實現(xiàn)，因此對參考站天線的軸向軸比和低仰角軸比都做出了規(guī)定，要求其軸向

軸比≤2，仰角20°方向軸比≤4，對流動站天線只規(guī)定了軸向軸比≤3。

通過對多個廠家參考站天線的軸比特性進行測試，將參考站天線的天頂方向

軸比規(guī)定為不大于2dB。

參考站天線LEICAAR25Novatel750華信CGX601A

軸比（dB）1.41.30.9

3、增益前后比

本標準在編寫時考慮到測量型天線需要具備較強的抗干擾能力和多徑抑制

能力，而天線前后比是天線抗多路徑干擾能力強弱最直接的表征指標；因此要做

出明確要求；由于流動站天線尺寸差異大，不做出統(tǒng)一要求。

通過對多個廠家參考站天線的增益前后比進行測試，將參考站天線各頻點增

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益前后比的平均值規(guī)定為不小于25dB。

華信

參考站天線LEICANovatel

AR25750CGX601A

增益前后比（dB）252627

4、滾降系數(shù)

通過對多個廠家參考站天線的滾降系數(shù)進行測試，將參考站天線各頻點滾降

系數(shù)的平均值規(guī)定為不小于11dB。

參考站天線LEICAAR25Novatel750華信參考站

滾降系數(shù)（dB）121113

5、20°仰角不圓度

通過對多個廠家參考站天線的20°仰角不圓度進行測試，將參考站天線各

頻點20°仰角不圓度的平均值規(guī)定為不大于1dB。

華信參考

參考站天線

LEICAAR25Novatel750站

仰角20°不圓度（dB）0.80.50.5

6、噪聲系數(shù)

通過對多個廠家參考站天線的噪聲系數(shù)進行測試，將天線的噪聲系數(shù)值規(guī)定

為不超過2.0dB。

天線LEICAAR25Novatel750華信CGX601A

噪聲系數(shù)（dB）1.20.91.1

7、帶內(nèi)平坦度

通過對多個廠家參考站天線的帶內(nèi)平坦度進行測試，將天線的帶內(nèi)平坦度值

規(guī)定為不超過2dB。

天線LEICAAR25Novatel750華信參考站

帶內(nèi)平坦度（dB）1.01.10.8

四、知識產(chǎn)權情況說明

無。

五、產(chǎn)業(yè)化情況、推廣應用論證和預期達到的經(jīng)濟效果

北斗三號衛(wèi)星導航系統(tǒng)共由30顆衛(wèi)星組成，目前已經(jīng)全部成功發(fā)射。2020

年7月，北斗三號全球星座部署全面完成，標志著我國北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)正式邁

向全球時代。

隨著北斗衛(wèi)星導航系統(tǒng)、GLONASS衛(wèi)星導航系統(tǒng)和GALILEO衛(wèi)星導航系統(tǒng)的不

斷發(fā)展，衛(wèi)星導航的多系統(tǒng)融合已經(jīng)成為衛(wèi)星導航系統(tǒng)應用的主流發(fā)展趨勢。因

國家標準報批資料

此，兼容四大衛(wèi)星導航系統(tǒng)的測量型天線也已經(jīng)成為目前高精度測量天線領域的

主流產(chǎn)品。目前，此類型的測量天線尚無國家標準，編制本標準能夠使GNSS測量

型天線的性能要求和測試方法有章可循，進而加快北斗導航系統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展進

度。

本標準規(guī)范了GNSS測量型天線的產(chǎn)品和市場，保證了GNSS測量型天線產(chǎn)

品的自主可控；通過在國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的各個領域進行應用，能夠有效促進

北斗導航產(chǎn)業(yè)的多元化應用與標準化進程。通過推進產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)率先實施標

準，從而帶動整個產(chǎn)業(yè)跟隨，可以高效率的提升標準的產(chǎn)業(yè)影響力。

六、采用國際標準和國外先進標準情況

無

七、與現(xiàn)行相關法律、法規(guī)、規(guī)章及相關標準的協(xié)調(diào)性

本標準符合現(xiàn)行法律法規(guī)的要求，與各項已有的強制性標準無矛盾。

本標準的起草符合國家的相關法律法規(guī)要求，與相關的國家標準、國家軍用

標準、行業(yè)標準、專項標準是協(xié)調(diào)一致的。

八、重大分歧意見的處理經(jīng)過和依據(jù)

無

九、標準性質(zhì)的建議

建議作為推薦性標準。

十、貫徹標準的要求和措施建議

建議標準在發(fā)布后盡快實施。

十一、替代或廢止現(xiàn)行相關標準的建議

無

十二、其它應與說明的事項

無

國家標準《全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)（GNSS）測

量型天線性能要求及測試方法》編制工作組

2020-09-28

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一、工作簡況

1、任務來源

根據(jù)國家標準化管理委員會“關于下達《全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)（GNSS）船舶應

急定位信息服務系統(tǒng)_第1部分：功能描述》等45項國家標準制修訂計劃的通知”

的要求，《全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)(GNSS)測量型天線性能要求及測試方法》國家標準

項目由深圳市華信天線技術有限公司等單位負責起草，項目計劃編號為

20182296-T-339，編制期限計劃為24個月。

2、主要工作過程

本標準計劃下達后，深圳市華信天線技術有限公司成立了標準編制小組（包

括技術人員、標準人員和法律專員等成員在內(nèi)），確立了標準的編制計劃、任務

分工與協(xié)作方式。經(jīng)過廣泛收集資料，充分了解國內(nèi)外有關的技術現(xiàn)狀、法律法

規(guī)及標準情況，同時多次召開專題討論，聽取相關單位的意見和建議，并結合企

業(yè)在整個北斗領域的多年經(jīng)驗和技術積累，以及對客戶需求和使用環(huán)境的了解，

于2019年12月形成草稿，并于2020年1月17日在北京進行了第一次討論會，

各位專家對標準的整體框架、部分章節(jié)內(nèi)容等提出了修改意見，我們根據(jù)專家意

見進行了修改完善，并于2020年3月中旬形成了第二版標準草稿。于2020年8

月27日在北京進行了第二版草稿的評審工作，主要對標準中的技術內(nèi)容、技術

指標的合理性、測試方法的合理性進行了討論，并給出了修改意見，我們根據(jù)專

家意見進行了修改，并于2020年9月28日形成了第三版草稿，即征求意見稿。

二、標準編制原則和確定主要內(nèi)容的論據(jù)及解決的主要問題

1.編制原則

本標準適用于支持全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)（包括北斗三號全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)）的

測量型天線的設計、生產(chǎn)、使用和測試。

國家標準《全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)（GNSS）測量型天線性能要求及測試方法》

是全球衛(wèi)星導航系統(tǒng)終端應用系列標準之一。根據(jù)衛(wèi)星導航系統(tǒng)現(xiàn)階段和今后一

段時間內(nèi)所采用或?qū)⒁捎玫慕K端技術，本標準主要規(guī)定了GNSS測量型天線的

性能要求和測試方法。

國家標準報批資料

標準編制遵循了以下原則：

1）緊密圍繞我國衛(wèi)星導航測量型天線產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，使標準對GNSS測量

型天線的設計、開發(fā)、生產(chǎn)和檢測具有指導意義。

2）標準中的性能指標要求均應是經(jīng)過實際檢驗、試驗驗證的成熟成果，滿

足國家現(xiàn)行的有關法規(guī)和標準。

3)標準在編制過程中嚴格遵循與相關標準協(xié)調(diào)一致的原則，在規(guī)定性能要

求時，引用相關的國家標準和行業(yè)標準，確保編制的一致性。

4)標準所提出的概念、準則、性能要求與我國現(xiàn)行的法律、法規(guī)、政策及

相關標準相協(xié)調(diào)，同時還需考慮與相關國際標準的銜接與協(xié)調(diào)。

5)編寫格式按照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》的要求進行編寫。

2.確定主要內(nèi)容的依據(jù)

2.1.性能要求

測量型天線除在前半空間有足夠增益的寬波束覆蓋外，還必須具有高滾降、

高前后比、廣角圓極化和穩(wěn)定的相位中心，同時滿足PCO和PCV規(guī)定指標。對于不

同用戶，除適應特定的環(huán)境條件外，還需滿足其尺寸、重量、壽命、成本等條件。

在諸多因素的考慮下，GNSS測量型天線有特定的性能要求。對于各種不同應用，

性能要求也是不一樣的，甚至有較大的差異。

2.2.分類及組成

這里將測量型天線分為參考站天線和流動站天線，其中流動站天線按照出廠

時的不同狀態(tài)，又分為內(nèi)置天線和外置天線兩種形態(tài)，內(nèi)置天線和外置天線在低

溫、濕熱、鹽霧、防水等環(huán)境適應性方面的要求不同。

GNSS天線普遍為有源天線，包括無源天線和低噪聲放大器，這里分別對無源

天線性能、LNA性能和有源天線性能做出規(guī)定：無源天線性能包括軸向增益、仰

角20°增益、仰角20度軸比、增益前后比、滾降系數(shù)、極化特性和軸比；LNA性

能包括電壓駐波比、LNA增益、群時延、噪聲系數(shù)、帶外抑制、增益帶內(nèi)平坦度、

1dB壓縮點輸出功率；有源天線整機性能包括相位中心特性、視軸群時延、電壓

駐波比、供電特性等。

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