JJF 1286-2011 无线信道模拟器校准规范

了J卢

中华人民共和国国家计量技术规范

JJF1286--2011

无线信道模拟器校准规范

CalibrationforWirelessChannelEmulator

Specification

2011—06—14发布2011—09—14实施

国家质量监督检验检疫总局发布

无线信道模拟器校准规范{i

52

CalibrationforJJFl286—2011

Specificationil

52

Emulator

WirelessChannel

本规范经国家质量监督检验检疫总局于2011年6月1413批准，并自

2011年9月14日起施行。

归口单位：全国无线电计量技术委员会

起草单位：工业和信息化部通信计量中心

本规范由全国无线电计量技术委员会负责解释

本规范主要起草人：

冉志强(工业和信息化部通信计量中心)

张睿(工业和信息化部通信计量中心)

参加起草人：

郭隆庆(工业和信息化部通信计量中心)

耵F1286—2011

目录

1范围……一l

2引用文献…一l

3术语和定义…-………………·l

4概述………-…-…-………“l

5计量特性…………-…--…l

5．1本振输出频率准确度……l

5．2路径损耗……-……-·……··1

5．3输出衰减…l

5．4射频频率响应平坦度……··l；vvv2

5．5路径时延…·2

5．6群时延……--……………一2

5．7频谱纯度…·2

5．8增益平坦度………………一2

5．9输出功率线性度………．．2

5．10模拟基带频率响应平坦度2

5．1J模拟基带I／Q幅度平衡性2

5．12模拟基带I／Q相位平衡性2

5．13射频接口特性………-l；l2

6校准条件………………2

6．1校准环境条件……………·2

6．2标准及其他设备…………··3

7校准项目和校准方法………·3

7．1外观及工作正常性检查…一4

7．2本振输出频率准确度……“4

7．3路径损耗………………4

7．4输出衰减…-………………·5

7．5射频频率响应平坦度……“l；l5

7．6路径时延…··6

7．7群时延……·6

7．8频谱纯度…一l7

7．9增益平坦度………--…-··7

7．10输出功率线性度………一7

7．11模拟基带频率响应平坦度7

7．12模拟基带I／Q幅度平衡性8

7．13模拟基带I／Q相位平衡性vvv((8

I

JJF1286—201l

7．14射频输入输出端口电压驻波比(8)

7．15功能检查…………-…-……-·(9)

8校准结果表达……·(12)

9复校时间间隔…·(13)

附录A校准记录表格……………·(14)

附录B校准证书内页格式……-…(18)

附录C不确定度评定实例………(22)

Ⅱ

1286--2011

JJF

无线信道模拟器校准规范

范围

本规范规定了无线信道模拟器的校准项目、方法及数据处理，适用于无线信道模拟

器的校准。

2引用文献

JJF

100]1998通用计量术语及定义

JJF

1059--1999测量不确定度评定与表示

使用本规范时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本

3术语和定义

loss

路径损耗path

无线射频信号从发射端经过某个路径到达接收端所引入的信号衰减

4概述

Front

End

无线信道模拟器是由射频前端模块(RFModule)、中频信号处理模块

(IFLO

SignalProcessingModule)和内部本振模块(InternalModule)等构成的测试

仪器，它能够对瑞利衰落(RayleighFading)、莱斯衰落(Racian

Fading)和频移

(Frequency

WLAN等无线通信标准的宽带信道模拟能力，主要用于无线通信设备和产品的研发、

制造和评估等环节。

5计量特性

5．1本振输出频率准确度

频率准确度：1×10“

5．2路径损耗

0dB～10dB

dB，最大允许误差：±0．5

10dB～2025dB

dB，最大允许误差：士1

20dB～30dB

dB，最大允许误差：±1．75

30dB～45dB

dB，最大允许误差：士2．5

45dB～60dB

dB，最大允许误差：±2．75

60dB～80dB，最大允许误差：±4dB

5．3输出衰减

0dB～10

dB，最大允许误差：土0．5dB

10dB～20dB

dB，最大允许误差：±1．25

]

20dB～30dB

dB，最大允许误差：±1．75

30dB～45dB

dB，最大允许误差：±2．5

45dB～60dB

dB，最大允许误差：±2．75

60dB～80dB

dB，最大允许误差：士4

5．4射频频率响应平坦度

MHz～3dB

频率范围：1GHz，最大允许误差：±2

GHz～6dB

频率范围：3GHz，最大允许误差：±3

5．5路径时延

时延范围：0ms～3ms

ns

最大允许误差：±10

5．6群时延

群时延：<4ps

5．7频谱纯度

dBc

频谱纯度：<一30

5．8增益平坦度

GHz，G1．5dB

频率范围：1MHz～3

频率范围：3GHz～6GHz，G2dB

j9输出功率线眭度

MHz--3dB

频率范国：1GHz，最大允许误差：士2

GHz～6dB

频率范围：3GHz，最大允许误差：±3

510模拟基带频率响应平坦度

频率范围：lMHz～30MHz

平坦度：G025dB

511模拟基带I／Q幅度平衡性

MHz

频率范围：1MHz～30

dB

幅度平衡性：G0．25

5．12模拟基带I／Q相位平衡性

MHz

频率范围：1MHz～5

相位平衡性：G0．8。

5．13射频接口特性

阻抗：500

电压驻波比：G1．5

6校准条件

6．1校准环境条件

6．1．1环境温度：(23士5)℃

6．1．2相对湿度：G80％

6．1．3电源电压及频率：(220±11)V，(50_--4-1)Hz

2

6．1．4实验室应无影响测量结果的剧烈震动和电磁干扰。

6．2标准及其他设备

6．2．1信号发生器

频率范围：1MHz～6GHz

dBm～0dBm

电平范围：一120

dB

电平最大允许误差：士0．9

6．2．2频谱分析仪

频率范围：1MHz～6GHz

dBm～0dBm

电平测量范围：一]Z0

线性度：土0．07dBm)

dB(输入混频器电平≤一20

±O．13

dB(输入混频器电平≤10dBm)

6．2．3频率计数器

OHz

测量范围：1MHz～6

频率准确度：±5x10叫

62．4网络分析仪

频率范围：1MHz～6GHz

dB

方向性：>40

射频端口回损测量最大允许误差：士1．0dB

相位测量最大允许误差(相位<20。)：士0．2。

注：以上技术指标不作合格性判别，仅提供参考。

7校准项目和校准方法

校准项目见表1。

表1校准项目表

序号项目名称

外观及工作正常性检查

2本振输出频率准确度

3路径损耗

4输出衰减

5射频频率响应平坦度

6路径时延

群时延

8频谱纯度

9增益平坦度

lO输出功率线性度

3

耵F1286--2011

表1(续)

序号项目名称

模拟基带频率响应平坦度

12模拟基带I／Q幅度平衡性

13模拟基带I／q相位平衡性

射频输入输出端口电压驻波比

功能检查

15信道通路直通(BYPASS)功能检查

瑞利(Rayleigh)衰落模拟(频谱)

瑞利(Rayleigh)衰落模拟(时域)

18莱斯(Racian)衰落模拟

19频移(FrequencyShift)模拟

20对数正态阴影(Log-NormalShadowing)衰落模拟

71外观及工作正常性检查

7．11被校无线信道模拟器应有说明书及全部配套附件。

71．2被校无线信道模拟器各开关、旋钮和按键等应安装牢固，调节正常。仪器不应

有影响电气性能的机械损伤。

713进行校准时，被校无线信道模拟器及校准用设备应按规定时间预热。

7．2本振输出频率准确度

7．2．1仪表连接如图1所示。

巨三习丽[互

图1本振输出频率准确度

7．2．2设置被校无线信道模拟器的本振模式为手动模式，设置频率为，，读取频率计

数器的测量结果，记录在附录A表A．1中的相应位置。

7．2．3改变本振频率，重复步骤7．2．2，并将结果记录于表A．1中的相应位置。

注：不具备本报输出端口的无线信道模拟器无需进行此项测试。

7．3路径损耗

7．3．1仪表连接如图2所示。

图2连接测试图

7．3．2信号发生器输出频率，，功率电平适当的正弦波信号。

7．3．3频谱分析仪中心频率，，适当设置扫频带宽、分辨力带宽、参考电平及垂直，

频率参考设置为外参考模式。

7．3．4被校无线信道模拟器设置为初始状态，设置频率为，，设置一条路径打开，其

余路径关闭，被校路径的损耗设置为0dB，调制项设置为无调制；使用频谱分析仪标

记(Marker)的峰值跟踪(PeakSearch)功能，测量得到参考功率电平PⅢ。

dB。

7．3．5改变被校无线信道模拟器路径损耗值为10

路径损耗，并将计算结果记录于附录A表A．2中相应的位置。

路径损耗一P一一尸。(1)

7．3．7改变路径的损耗值或中心频率值，重复步骤7．3．2～7．3．6，并将结果记录于附

录A表A．2中相应的位置。

7．3．8同理校准信道2。

7．4输出衰减

7．4．1按7．3

1～7．3．4的步骤操作。

7．4．2改变被校无线信道模拟器输出衰减值为10dB。

的输出衰减，并将计算结果记录于附录A表九3中相应的位置。

输出衰减一P，“一P。(2)

7．4．4根据附录A表A．3改变无线信道模拟器的输出衰减值及信号发生器、频谱分析

仪的中心频率值，重复步骤7．4．1～7．43，并将结果记录于附录A表A．3中相应的

位置。

7．5射频频率响应平坦度

图3频率响应平坦度(单人单出)

7．5．1根据无线信道模拟器频率范围技术指标，选择网络分析仪的起始频率和终止

频率。

7．5．2系统如图3所示连接，将无线信道模拟器的频率设置为待测值，适当设置无线

信道模拟器的衰减值等参数，调制项设置为无调制，在网络分析仪上读出频率响应，根

据式(3)计算当前的频率响应平坦度，将测试结果记录于附录A表A．4中。

频率响应平坦度一量盘僮；量丛遒(31

‘

5

1286—2011

JJF

日一…辑m

芷

圈一塑(三至田

射频入lf射频出

困

圈

图5频率响应平坦度(多人单出)

7．5．4测量多人单出的无线信道模拟器时，系统如图5，配置好无线信道模拟器工作

在多人单出模式，其余设置方法同7．5．2，分别测量各个端口的平坦度。

7．6路径时延

7．6．i连接如图2所示。

7．6．2无线信道模拟器选择单人单出模式，选择一个路径，其余路径关闭，时延设为

0，设置好工作频率，，调制项设置为无调制。

7．6．3网络分析仪设置在CW工作模式，扫宽为0，选择网络分析仪时延测量功能，

直通校准。

7．6．4将无线信道模拟器设置为待测时延，读取该频率的时延值并记录于附录A表

A．5中。

76．5改变时延，重复7．6．4。

7．7群时延

7．7．i根据无线信道模拟器的带宽和频率范围技术指标，选择网络分析仪的起始频率

直通校准。

7．7．2连接如图3所示。

6

7．7．3无线信道模拟器选择单人单出模式，选择一个路径，其余路径关闭，时延设为

0，设置好工作频率，。，调制项设置为无调制。

7．7．4网络分析仪设置在群时延测量工作状态，读取群时延最大值记录于附录A表

A．6中。

7．8频谱纯度

7．8．1连接如图2所示。

7．8．2模拟器选择单人单出模式，选择一个路径，其余路径关闭，时延设为0，设置

好工作频率为，，凋制项设置为元调制。

7．8．3信号发生器设置工作频率为，。，输出功率设置为模拟器最大允许输人电平，合

理设置频谱分析仪的参考电平，中心频率为^，扫宽为3倍，。‰，其余自动，打开峰

值功能，选择Delta功能，输人，0鼬，从而得到该频率点的频谱纯度，然后改变^‰。，

将结果记录于附录A表A7中。

7．8．4按7．8．2--7．8．3方法重复操作测量其他频率点的频谱纯度。

7．9增益平坦度

7．9．1根据无线信道模拟器的带宽和频率范围技术指标，选择网络分析仪的起始频率

(fo一，B)和终止频率(fo+，B)，，B为带宽的一半。

7．9．2系统如图3所示连接，将无线信道模拟器的频率设置为待测值^，适当设置无

线信道模拟器的衰减值等参数，选择一个路径，其余路径关闭，调制项设置为无调制，

在网络分析仪上读出频率响应，根据式(4)计算当前的增益平坦度，将测试结果记录

于附录A表A．8中。

最大值一最小值

增益平坦度(4)

7．9．3改变输出频率重复7．9．2步骤，测量到无线信道模拟器最大频率点，记录于附

2步骤分别测量各个端口的增益平坦度。

录A表A．8中。当有多端口时重复7．9

7．10输出功率线性度

Hz，扫描状态为输入功率扫描，根

7．10．1设置网络分析仪cw频率，0，扫宽设为o

据无线信道模拟器的接收功率范围设置网络分析仪的扫描功率范围，网络分析仪直通

校准。

7．10．2系统如图2所示连接，将无线信道模拟器的频率设置为待测值最高频率点，，

设置无线信道模拟器的衰减值为0dB，选择一个路径，其余路径关闭，调制项设置为

无调制，用网络分析仪Marker标记第一个输出值，然后将该值设置为幅度的偏移值

(Magnitude

录A表A．9中。

当有多端口时分别测量各个端口。

7．11模拟基带频率响应平坦度

7．11．1根据无线信道模拟器基带频率范围技术指标，选择网络分析仪的起始和终止频

率，网络分析仪直通校准。

JJF1286--2011

7．11．2将无线信道模拟器基带I路接入网络分析仪的输入和输出端口，连接如图6

所示。

图6模拟基带频率响应平坦度

711．3无线信道模拟器选择单人单出模式，根据无线信遭模拟器技术指标设置无线信

道模拟器。

7．11．4根据式(5)计算平坦度，读取测量结果记录于附录A表A．10中。

平坦度一量盍焦_二9j逍(5)

-

7．115按7．11．2～7．11．4方法重复操作，测量Q路以及其他端口。

712模拟基带I／q幅度平衡性

7．12．1根据无线信道模拟器基带频率范围技术指标，选择网络分析仪的起始和终止

频率。

7．12

2将无线信道模拟器I路接人网络分析仪的输入和输出端口，无线信道模拟器选

择单人单出模式。根据无线信道模拟器技术指标设置无线信道模拟器。连接如匿6所

示，网络分析仪直通校准。

7．12．3分别将网络分析仪输入和输出端口接到同一信道对应Q路的输入和输出端口。

7．12．4读取幅度测量结果最大值记录于附录A表A．11中。

7．12．5按7．12．2～7．12．4方法重复操作，测量其他端口。

7．13模拟基带I／Q相位平衡性

7．13．1根据无线信道模拟器基带频率范围技术指标，选择网络分析仪的起始和终止

频率。

7．13．2将无线信道模拟器I路接入网络分析仪的输人和输出端口，无线信道模拟器选

择单人单出模式，根据无线信道模拟器技术指标设置无线信道模拟器。连接如图4所

示，然后网络分析仪直通校准。

7．13．3将无线信道模拟器Q路接入网络分析仪的输入和输出端口。

7．13．4读取相位测量结果最大值记录于附录A表A．12中。

7．13．5按7．13．2～713．4方法重复操作，测量其他端口。

7．14射频输人输出端口电压驻波比

网络分析仪频率范围等参数。将网络分析仪进行单端口自校准。

8

图7射频输人输出端口电压驻波比

7．14．2测量框图如图7所示，网络分析仪连接到无线信道模拟器的输入端口。

7．14．3用标记功能读出各频率上的电压驻波比，记录于附录A表A．13中。

7．14．4按7．14．2～7．14．3方法重复操作测量无线信道模拟器的输人输出端口。

7．15功能检查

7．15．1信道通路直通(BYPASS)功能检查

7．15．1．1仪表连接如图2所示。

查“Bypass”功能，记录于附录A表A．14中。

7．15．2瑞利(Rayleigh)衰落模拟(频域)

7．15．2．1仪表连接如图2所示。

7．15．2．2信号发生器输出900MHz功率电平一10dBm的正弦波信号。

7．15．2．3频谱分析仪中心频率设置为900MHz，扫频带宽1kHz，分辨力带宽

10Hz，扫描时间30s，适当参考电平。

dB，

7．15．2．4被校无线信遭模拟器为初始状态，载波频率900MHz，设置输出衰减0

打开一条路径，关闭其余路径，损耗0

i00km／h。

注：移葫速度旺厦多普靳(Doppler)糖移可根据无线信道模拟嚣指标范围适当设置，两者的换

算关系如式(6)所示：

Fd：坠坐(6)

f

式中：Fd——多普勒(Doppler)频移，Hz；

v——移动速度，m／s；

F。——载波频率，Hz；

c——光速，3×1妒，m／s。

否呈现带宽约为166．7Hz(理论值)的“标准瑞利频谱”的形状，如图8所示。在频

谱分析仪上选择文件保存功能，保存屏幕图形记录于附录A的A．15中。

9

JJF1286--2011

Ref

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dB／II．．I-3

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30

#Sweeps(601

pts)

图8瑞利(Rayleigh)衰落(频域)典型图

7．15．3瑞利(Rayleigh)衰落模拟(时域)

7．15．3．1仪表连接如图2所示。

7．15．3．2信号发生器输出900MHz功率电平10dBm的正弦波信号。

715．3．3频谱分析仪中心频率900MHz，扫频带宽零扫宽，分辨力带宽100kHz，扫

描时间100ms，适当参考电平，频率参考为外参考模式。

7．15．3．4被校无线信道模拟器为初始状态，载波频率900MHz，设置输出衰减0dB，

打开一条路径，关闭其余路径，损耗0

100Hz。

km／h。此时多普勒(Doppler)频移为83．3

7．15．3．5验证频谱分析仪上的信号波形是否快速波动(范围约为从30dB到60dB快

衰落信号)。在频谱分析仪上选择文件保存功能，保存屏幕图形记录于附录A的

A．16中。

7．15．4莱斯(Racian)衰落模拟

7．15．4．1仪表连接如图2所示。

7．15．4．2信号发生器输出900MHz功率电平一10dBm的正弦波信号。

Hz，

7．15．4．3频谱分析仪中心频率设置为900MHz，扫频带宽1kHz，分辨力带宽10

扫描时间30S，适当参考电平。

dB，

7．15．4．4被校无线信道模拟器为初始状态，载波频率900MHz，设置输出衰减0

打开一条路径，关闭其余路径，损耗0

10

为]00

km／h。此时Doppler(多普勒)频移为83．3Hz。

7．15．4．5验证频谱仪上的信号是否呈现“标准莱斯频谱”的形状，这个“标准莱斯频

谱”带有多普勒频移166．7

166．7

Hz)。在频谱分析仪上选择文件保存功能，保存屏幕图形记录于附录A的

A．17中。

Ref

Norm

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10

dB／l

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Center

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#sⅥ。pp曲

图9莱斯(Rician)衰落(频域)典型图

7．15．5频移(FrequencyShift)模拟

7．155．1仪表连接如图2所示。

7．15．5．2信号发生器输出900MHz功率电平一10dBm的正弦波信号。

7．15．5．3频谱分析仪中心频率设置为900MHz，扫频带宽1kHz，分辨力带宽loHz，

扫描时间30

s，适当参考电平。

dB．

7．15．5．4被校无线信道模拟器为初始状态，载波频率900MHz，设置输出衰减0

打开一条路径，关闭其余路径，损耗0dB，调制项为频移(FrequencyShift)，多普勒

(Doppler)频移为241．7Hz。

7．15．5．5使用频谱分析仪标记(Marker)的峰值跟踪(Peak

Search)功能，找到信

记录中，验证频谱仪上的信号是否在频率上移动了241，7

Hz，如图10所示。在频谱分

析仪上选择文件保存功能，保存屏幕图形记录于附录A的A18中。

7．15．5．6根据附录A改变颠偏的设置值，重复步骤7．15．5．2--7．15．5．5。

JJF1286--2011

1R

o

n

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30

s(601

#Sweeppts)

Shift)模拟结果示意图

图lo频移(Frequency

7．15Shadowing)模拟

6对数正态阴影衰落(Log，Normal

7．15．6．1仪表连接如图2所示。

MHz功率电平10dBm的正弦波信号。

7．15．6．2信号发生器输出900

MHz，扫频带宽为零扫宽模式，分辨力带

7．15．6．3频谱分析仪中心频率设置为900

宽100kHz，扫描时间30s，适当设置参考电平及刻度，频率参考设置为外参考模式。

7．15．6．4被校无线信道模拟器设置为初始状态，载波频率900MHz，输出衰减0dB，

NORMAL

打开一条路径，关闭其余路径，路径损耗0dB，对数正态标准偏移(“LOG

STANDARDNORMAL

DEVIATION”)设置为8dB，对数正态速率(“LOG

RATE”)设置为0．5Hz。

7．15．6．5验证频谱分析仪上的信号图形波动信号(由于阴影衰落导致路径损耗上下波

动，信号强度随时间的变化服从对数正态分布)。在频谱分析仪上选择文件保存功能，

保存屏幕图形记录于附录A的A．19中。

8校准结果表达

校准后，出具校准证书。校准证书至少应包括以下信息：

1)标题，如“校准证书”；

2)实验室名称和地址；

3)证书或报告的唯一性标识(如编号)，每页及总页数的标识

12

JJF1286--2011

4)送校单位的名称和地址；

5)被校对象的描述和明确标识；

6)进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和应用有关时，应说明被校对象的

接收日期；

7)对校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号；

8)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明；

9)校准环境的描述；

10)校准结果及其测量不确定度；

u)校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识，以及签发日期。

9复校时间间隔

校准时间间隔由用户根据使用情况自行确定，推荐为1年。

1286--2011

JJF

附录A

校准记录表格

表A．0外观及工作正常性检查

内容有无数量备注

配件

2开关、键、钮损伤

3通电后显示功能正常／不正常

表丸1本振输出频率准确度

信道标称值f／MHz实测值／MHz

表A．2路径损耗

实测值／dB

信道路径示值／dB

中-／L,频率：，中心频率；

衰乱3输出衰减