JJF 1880-2020 250 MHz～110 GHz口面天线增益校准规范(外推法)

中华人民共和国国家计量技术规范

JJF1880—2020

250MHz~110GHz口面天线增益

校准规范(外推法)

GainCalibrationSpecificationforApertureAntennas

from250MHzto110GHz(ExtrapolationMethod)

2020-11-26发布2021-05-26实施

国家市场监督管理总局发布

JJF1880—2020

目录

引言

………………………(Ⅱ)

范围

1……………………(1)

引用文件

2………………(1)

术语

3……………………(1)

口面天线

3.1……………(1)

外推法

3.2………………(1)

增益

3.3…………………(1)

概述

4……………………(1)

计量特性

5………………(2)

校准条件

6………………(2)

环境条件

6.1……………(2)

测量标准及其他设备

6.2………………(2)

校准项目和校准方法

7…………………(3)

校准项目

7.1……………(3)

校准方法

7.2……………(3)

校准结果表达

8…………(6)

复校时间间隔

9…………(6)

附录原始记录格式

A…………………(7)

附录校准证书内页格式

B……………(11)

附录天线增益校准不确定度评定示例

C……………(12)

Ⅰ

JJF1880—2020

引言

本规范依据国家计量校准规范编写规则测

JJF1071—2010《》、JJF1059.1—2012《

量不确定度评定与表示的要求进行编写

》。

外推法是目前国际上公认的测量口面天线增益最准确的方法

。

本规范采纳了天线标准测试程序中关于待

IEEEStd149—1979(R2008)《IEEE》

校天线最大增益和天线塔高度方面的建议和要求

。

本规范为首次发布

。

Ⅱ

JJF1880—2020

250MHz~110GHz口面天线增益

校准规范(外推法)

1范围

本规范适用于频率范围的标准增益喇叭天线波纹喇叭天线

250MHz~110GHz、、

双脊喇叭天线等口面天线以及开口波导探头的增益校准其他频段口面天线增益校准也

,

可参照本规范

。

2引用文件

本规范引用了下列文件

:

关于电波骚扰与抗扰测量设备和方法的规范第部分

CISPR16-1-6:20141-6:

电波骚扰与抗扰测量设备天线校准

EMC(Specificationforradiodisturbanceandim-

munitymeasuringapparatusandmethods—Part1-6:Radiodisturbanceandimmunity

measuringapparatus—EMCantennacalibration)

天线术语定义

IEEEStd145:2013(DefinitionsofTermsforAntennas)

天线标准测试程序

IEEEStd149—1979(R2008)IEEE(IEEEStandardTest

ProceduresforAntennas)

凡是注日期的引用文件仅注日期的版本适用于本规范凡是不注日期的引用文

,;

件其最新版本包括所有的修改单适用于本规范

,()。

3术语

下列术语和定义适用于本规范

。

口面天线

3.1apertureantenna

具有电大物理口径的天线

。

[IEEEStd145,4]

外推法

3.2extrapolationmethod

测量天线增益的一种方法能够修正多路径和近距离效应对天线增益测量结果的

,

影响

。

注:外推法也称三天线外推法或广义三天线法。

[IEEEStd149,12.2.4]

增益

3.3gain

天线在给定方向上的辐射强度与馈入天线的净功率被向各个方向均匀辐射时所得辐

射强度之比当不指明方向时默认为天线最大辐射强度方向

。,。

4概述

天线是无线电系统的基本组成单元用于实现空间电磁场与导波结构中电磁场的转

,

换天线被广泛应用在通信导航遥感广播电视等领域中增益是天线的重要参数

。、、、。

1

JJF1880—2020

之一

。

口面天线是在微波频段常用的一种天线常见的口面天线包括角锥喇叭天线圆锥

。、

喇叭天线波纹喇叭天线双脊喇叭天线等此外开口波导探头有时也被作为口面天

、、。,

线处理尽管其物理口径并不满足电大条件图给出了角锥喇叭天线圆锥喇叭天

,。1、

线开口波导探头的示例

、。

角锥喇叭天线圆锥喇叭天线开口波导探头

a)b)c)

图口面天线和开口波导探头示例

1

5计量特性

增益GG频率

:0dBi<≤40dBi(250MHz~110GHz)。

注:G的上限采用了()中的建议。

40dBiIEEEStd149-1979R200812.2.4

6校准条件

环境条件

6.1

环境温度校准期间温度变化不超过

:(23±5)℃,2℃;

相对湿度

:≤80%;

电源要求

:(220±11)V、(50±1)Hz;

其他周围无影响正常校准工作的电磁干扰和机械振动

:。

测量标准及其他设备

6.2

测量标准

6.2.1

网络分析仪

6.2.1.1

频率范围

:250MHz~110GHz;

动态范围时

(IFBW=10Hz):≥80dB。

功率探头和功率计

6.2.1.2

频率范围

:250MHz~110GHz;

最大测量功率

:≥5dBm;

动态范围

:≥30dB。

信号源

6.2.1.3

频率范围

:250MHz~110GHz;

最大输出功率

:≥0dBm。

测距装置

6.2.1.4

最大测量距离

:≥10m;

分辨力

:≤0.2mm。

测量场地

6.2.2

2

JJF1880—2020

全电波暗室若在频点校准天线暗室尺寸应达到

:250MHz,14m×7m×7m。

其他辅助设备

6.2.3

定向耦合器功率放大器低通滤波器混频器本振中频分配单元直导轨

、、、、/、、

可移动天线塔辅助天线等辅助设备

、。

注:可移动天线塔的高度至少达到校准时天线最大间距的倍(见,)。

0.15IEEEStd14912.2.4

7校准项目和校准方法

校准项目

7.1

天线增益

。

校准方法

7.2

测量原理

7.2.1

首先在收发天线相距一系列不同距离下测量两天线端口之间的插入损耗然后通

、,

过数值滤波方法修正收发天线之间多重反射波对测量数据造成的影响再对滤波后的

、,

数据关于距离的变化曲线做拟合再将拟合结果做距离外推可得到收发天线的增益乘

,、

积三副天线两两组对进行上述测量和数据处理过程可得到三副天线两两之间的增益

。,

乘积然后解方程可得每副天线的增益

,。

可以使用功率计或网络分析仪方式进行测量两种方式下的系统原理框图见图

,2。

功率计方式系统原理框图

a)

网络分析仪方式系统原理框图

b)

图使用功率计网络分析仪两种方式测量天线增益原理框图

2、

3

JJF1880—2020

其中信号源用于产生单频发射信号功率放大器用于放大发射信号增大测量系

,。,

统动态范围低通滤波器用于减小功率放大器可能产生的谐波影响定向耦合器用于提

。。

取发射端参考信号接口可为同轴或波导形式功率探头和功率计用于测量发射端的耦

,。

合功率和接收端功率间接获得收发天线输入端口间的插入损耗这种方式可以获得

,、。

更好的系统稳定性网络分析仪用于测量收发天线输入端口间的插入损耗以及有关

。、,

元件的端口反射系数当网络分析仪使用外置信号源时在收发两端使用混频器配

。,、,

合使用本振中频分配单元完成收发两端射频信号的混频和网络分析仪的中频接收

/,、。

混频器射频信号端可为同轴或波导接口

。

此外用外推法校准天线增益时需在不同收发天线间距下进行测量收发天线

,、。、

间距的改变通过天线塔在导轨上前后移动实现测距仪用于测量收发天线间距用外

。、。

推法校准副待校天线时需使用副辅助天线辅助天线通常采用标准增益喇叭天线

12,。

准备工作

7.2.2

校准开始前应检查待校天线外观确保配件齐全形状无变形天线接口法兰盘

,,,,

或同轴连接器内无杂质应仔细检查同轴连接器的状况连接器阳头异常凸出的内导体

。,

可能损坏天线阴头的内导体应确保同轴连接器清洁干燥见中的

;、(CISPR16-1-6

A.8.2)。

校准过程

7.2.3

直通测量

7.2.3.1

将图中连接收发天线端口的电缆或波导对接如果收发端使用同轴电缆则

2、。、,

直通测量时需使用一个连接器将收发电缆对接

、。

若采用功率计方式测量记功率计示数为P功率计示数为P由式

,1T0,2R0。(1)

计算得到直通校准因子K()

f。

P

K(f)=R0

P(1)

T0

若采用网络分析仪方式测量假定发射端对应网络分析仪端口接收端对应端口

,1,2,

用网络分析仪测量参数得到S这种测量方式下K(f)S2

S21。=21。

在记录直通测量数据之前需检查测量系统线性方法是以信号源某一输出功率

,。,

为起点记下K(f)减小信号源功率至少确认K(f)的变化量小于

,,12dB,0.05dB。

否则减小信号源输出功率重复以上过程直至达到以上要求然后在最后一次调

,,,。,

整的起点信号源功率下开展直通测量

。

若采用功率计方式测量将P和P记录到的表中若采用网络分析仪方式

,T0R0A.2;

测量将测量得到的S记录到的表中

,21A.3。

传输测量

7.2.3.2

收发端接天线进行传输测量见图首先对准两天线使两天线视轴共线

、(2)。,,

极化匹配然后在一系列不同天线间距d下测量天线端口间的插入损耗(fd)其

。IL,,

中d通常定义为两天线口面间距

。

确定外推测量天线间距dddd的通常规则是dD2λd

(min≤≤max):max>2/,min=

dn其中D为收发天线的最大口径λ为波长n一般取或通常选取相邻

max/。、,;34。

4

JJF1880—2020

测量点间距dλ其中λ为待测频段的最小波长

Δ≤min/8,min。

若采用功率计方式测量记功率计示数为P(d)功率计示数为P(d)用

,1T,2R。

式计算(fd)

(2)IL,。

P(d)

(fd)=R1

IL,P(d)·K()(2)

Tf

若采用网络分析仪方式测量假定发射端对应网络分析仪端口接收端对应端口

,1,

用网络分析仪测量参数得到S这种测量方式下(fd)S2K(f)

2,