JJF 1897-2021 30 MHz～1 GHz测量天线校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范

JJF1897—2021

30MHz~1GHz测量天线校准规范

CalibrationSpecificationforMeasurementAntennasfrom30MHzto1GHz

2021-02-23发布2021-08-23实施

国家市场监督管理总局发布

JJF1897—2021

30MHz~1GHz测量天线

校准规范

JJF1897—2021

CalibrationSpecificationforMeasurement

Antennasfrom30MHzto1GHz

归口单位全国无线电计量技术委员会

:

主要起草单位中国计量科学研究院

:

本规范委托全国无线电计量技术委员会负责解释

JJF1897—2021

本规范起草人

:

孟东林中国计量科学研究院

()

高小珣中国计量科学研究院

()

谢鸣中国计量科学研究院

()

JJF1897—2021

目录

引言

………………………(Ⅱ)

范围

1……………………(1)

引用文件

2………………(1)

术语和计量单位

3………………………(1)

场地插入损耗

3.1………………………(1)

场地衰减

3.2……………(2)

天线对参考场地衰减

3.3………………(2)

特定布局修正系数

3.4…………………(2)

理想开阔试验场地

3.5…………………(2)

校准试验场地

3.6………………………(2)

参考试验场地

3.7………………………(2)

符合性试验用试验场地

3.8……………(2)

概述

4……………………(2)

计量特性

5………………(2)

校准条件

6………………(3)

环境条件

6.1……………(3)

测量标准及其他设备

6.2………………(3)

校准项目和校准方法

7…………………(5)

校准项目

7.1……………(5)

校准方法

7.2……………(5)

校准结果

8………………(10)

复校时间间隔

9…………(10)

附录原始记录格式

A…………………(11)

附录校准证书内页格式

B……………(13)

附录主要项目校准不确定度评定示例

C……………(15)

附录归一化场地衰减理论值AN的计算

D…………(30)

附录修正系数

E………………………(31)

附录对数周期天线及复合天线相位中心的计算

F…………………(36)

附录其他校准方法

G…………………(38)

附录天线术语及校准方法汇总

H……………………(43)

Ⅰ

JJF1897—2021

引言

本规范依据国家计量校准规范编写规则和

JJF1071—2010《》JJF1059.1—2012

测量不确定度评定与表示编制

《》。

本规范采用了以下文件

:

常规天线系数校准方法等同采用了包括

ANSIC63.5:2017(CISPR16-1-6:2017)

中的标准场地法偶极子天线的天线系数校准方法等同采用中的

;CISPR16-1-6:2017

标准天线法对数周期天线绝对增益校准方法等同采用TM

;IEEEStd149—1979

其余天线的增益校准采用了由天线系数做

(R2008)(RevisionofIEEEStd149—1965);

换算的方法

。

场地确认用天线对参考场地衰减的校准方法等同采用了中的

CISPR16-1-4:2019

参考场地法归一化场地衰减用天线系数校准方法等同采用天线

,ANSIC63.5:2017。

量值溯源方法采用了

GB/T6113.105—2018。

本规范正文提供了最常用的校准方法其他方法见附录

,。

本规范为首次发布

。

Ⅱ

JJF1897—2021

30MHz~1GHz测量天线校准规范

1范围

本规范适用于频段的偶极子天线双锥天线对数周期天线复

30MHz~1GHz、、、

合天线套筒天线以及其他应用于此频段的测量天线以下简称天线的校准

、()。

2引用文件

本规范引用了下列文件

:

无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范第部

GB/T6113.105—20181-5

分无线电骚扰和抗扰度测量设备天线校准场地和参考试验场地

:35MHz~18GHz

无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范第部

CISPR16-1-4:20191-4

分无线电骚扰和抗扰度测量设备辐射骚扰测量用天线和试验场地

:(Specificationfor

radiodisturbanceandimmunitymeasuringapparatusandmethods—Part1-4:Radiodis-

turbanceandimmunitymeasuringapparatus—Antennasandtestsitesforradiateddis-

turbancemeasurements)

无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范第部

CISPR16-1-6:20171-6

分无线电骚扰和抗扰度测量设备天线校准

:EMC(Specificationforradiodisturbance

andimmunitymeasuringapparatusandmethods—Part1-6:Radiodisturbanceandim-

munitymeasuringapparatus—EMCantennacalibration)

美国电磁兼容国家标准电磁干扰抑制中的辐射发射测量

ANSIC63.5:2017

天线校准

(9kHz~40GHz)[AmericanNationalStandardforElectromagneticCompat-

ibility—RadiatedEmissionMeasurementsinElectromagneticInterference(EMI)Con-

trol—CalibrationofAntennas(9kHzto40GHz)]

标准天线术语定义

IEEEStd145—1993(R2004)IEEE(IEEEStandardDefini-

tionsofTermsforAntennas)

TM的修订版天线测

IEEEStd149—1979(R2008)(IEEEStd149—1965)IEEE

量程序标准

(IEEEStandardTestProceduresforAntennas)

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术语和计量单位

场地插入损耗

3.1siteinsertionloss

当信号发生器的输出与接收机的输入之间通过电缆和衰减器直接进行的电气连接被

校准场地规定位置上的发射天线和接收天线所代替时两副极化匹配的天线之间的传输

,

损耗

。

场地衰减

3.2siteattenuation

1

JJF1897—2021

当一副天线在规定的高度范围内垂直移动另一副天线架设在固定高度时位于校

,,

准场地导电接地平面上的这两副极化匹配的天线之间测得的最小场地插入损耗

。

天线对参考场地衰减

3.3antennapairreferencesiteattenuation

一对天线在理想开阔试验场地上相距规定距离时水平极化场地衰减和垂直极化场地

衰减测量值的集合即一副天线架设在接地平板上固定高度另一副极化匹配的天线在

,,

规定的高度范围内垂直移动时测量到的最小场地插入损耗

。

特定布局修正系数

3.4geometryspecificcorrectionfactors

在特定的天线安装位置布局上计算或测量得到的对应频率点的修正系数用于

(),

修正基于准自由空间或自由空间理论模型的计算结果其包含了r2和r3项r为

,1/1/(

天线间距接收天线处平面波的近似性收发天线间的耦合以及天线与地面直接的耦

)、、

合特性

。

理想开阔试验场地

3.5idealopen-areatestsite

由一个无限大和无限平的理想导电平面构成的开阔试验场除了导电平面外没有任

,

何反射物是一个理论化概念用于计算具有地平面的理论归一化场地衰减值

;,。

校准试验场地

3.6calibrationtestsite

具有金属接地平面并严格规定了水平极化时场地插入损耗的校准场地

。

参考试验场地

3.7referencetestsite

具有金属接地平面且严格规定了水平极化和垂直极化电场的场地插入损耗的试验

场地

。

符合性试验用试验场地

3.8compliancetestsite

为与符合性限值相比较保证受试设备骚扰场强测量结果有效且可复现的环境

,。

4概述

天线是电压和自由空间电磁波之间的转换器图是一个典型的双锥天线包含电

,1,

路部分巴伦和辐射单元双锥本规范中的天线仅指用于进行测量从而得到电场

()()。

强度值或者需要产生一定场强所需输入功率时使用的天线

,。

图双锥天线

1

5计量特性

本规范中的天线计量特性见表

1。

2

JJF1897—2021

表1天线计量特性(典型值)

待校参数偶极子天线双锥天线对数周期天线复合天线其他天线

频率范围30~300

/MHz30~1000*200~100030~100030~1000

30~1000

天线系数范围

/取决于天线

-10~404~2510~305~30

dB(m)

归一化方向图取决于天线

/dB-40~0-40~0-40~0-40~0

增益取决于天线

/dBi-30~-1-19~34~7-30~9

端口回波损耗取决于天线

/dB3.5~320.2~143.5~320.6~26

天线对参考

不适用取决于天线

场地衰减10~7011~6711~33

/dB

注:

*指小双锥天线。

1

以上技术指标不作合格性判别,仅提供参考。

2

6校准条件

环境条件

6.1

室外环境温度室内温度

6.1.1:(-10~+40)℃;:(10~30)℃。

相对湿度

6.1.2:20%~70%。

电源要求

6.1.3:(220±11)V、(50±1)Hz。

周围无影响仪器正常校准工作的强电磁干扰

6.1.4。

风力小于或等于三级无雨钢板上无水

6.1.5,,。

测量标准及其他设备

6.2

开阔试验场地

6.2.1

采用无气候保护罩的开阔试验场地其电磁波反射地平面最小尺寸为

,30m×

反射面的不平整度需要优于反射面的边缘与周围的土壤间的接地电

20m;±10mm;

阻小于反射面四周的范围内不能有任何高于反射面的物体如建筑物

0.1Ω。30m,、

树木或照明灯杆等

。

开阔试验场的电性能应满足的要求即在收发天线水平

GB/T6113.105—2018,:

投影间距距离条件下利用可计算偶极子天线对测量得到的场地插入损耗与计算

10m,

值差别的绝对值在考虑了测量不确定度条件下水平极化时应小于用于产品

,,1dB(

检测用天线系数的校准垂直极化时应小于用于电波暗室性能确认用天线的

),1.5dB(

校准

)。

全电波暗室

6.2.2

暗室内壁个面均铺设复合吸波材料其电性能应满足自由空间归一化场地衰减偏

6,

差优于的要求

2dB。

3

JJF1897—2021

网络分析仪

6.2.3

测量场地插入损耗或场地衰减时推荐使用网络分析仪也可以使用信号源和频谱

,,

分析仪的组合或内置跟踪源的频谱分析仪

。

频率范围

———:30MHz~1GHz。

信号源输出幅度不低于

———:10dBm。

网络分析仪校准套件频率范围连接器类型为型

———:30MHz~1GHz,N

或

3.5mm。

动态范围优于

———:80dB。

标准天线

6.2.4

以下天线应分别配备至少副并且能够覆盖待测天线的频段

,2,:

偶极子天线

———;

双锥天线

———;

对数周期天线

———;

复合天线

———。

其中双锥天线的巴伦平衡性幅度要求小于对数周期天线及复合天线的交

,1dB,

叉极化率在时需大于

1GHz10dB。

辅助设施

6.2.5

以下辅助设施为最低要求

。

天线杆塔

()

开阔试验场中的天线塔高采用相对介电常数小于的绝缘材料制作电动天

6m;4;

线塔的电机位于钢板底下

。

天线转台

天线转台直径和承重应与待测天线及相应的天线塔相匹配转台驱动部分的射频泄

;

漏量在频段内应比测量信号的电平低

30MHz~1000MHz-30dB。

吸波材料

用于测量天线在自由空间中的辐射波瓣图时在收发天线间铺设的面积为

3m×3m

的复合吸波材料频率范围为反射率应低于

,30MHz~1GHz,-10dB。

微波附件

微波附件的要求见表所示

2。

表2微波附件

参数同轴电缆线衰减器旋转关节

频率范围

/MHz30~100030~100030~1000

插入损耗当温度变化量小于

/dB0.15(5℃)4~25———

电压驻波比

<1.1<1.06<1.08

插入损耗变化量

/dB<0.1<0.1<0.1

测距工具

测量收发天线间距时可以采用皮尺也可以采用手持式激光测距仪测量天线高

,,;

4

JJF1897—2021

度时推荐采用钢卷尺或手持式激光测距仪

,。

7校准项目和校准方法

校准项目

7.1

天线系数

1)

天线增益

2)

方向性图

3)

半电波暗室场地性能确认中的天线对参考场地衰减

4)

全电波暗室性能确认用天线对参考场地衰减

5)

天线端口回波损耗

6)

校准方法

7.2

天线系数

7.2.1

以下提供了标准场地法的校准步骤标准天线法见附录

,G:

检查待测天线的外观确保配件齐全振子紧固形状无变形连接器内芯

a),,,,

深度符合相关技术指标要求将相关信息记录到表中

(Pin);A.1。

采用射频电缆连接网络分析仪的发射和接收端口与天线相连的电缆端口串入

b),

衰减器设置好频率范围在以下最大频率步进为然后进行

6dB,(100MHz1MHz),

直通校准

。

对于偶极子天线按照中方法完成测量对于其他天线收发天线均设置

c),G.1;,

为水平极化天线厂商标记点或参考点之间的间隔为发射天线高度为接

,10m,2m,

收天线在范围内进行高度扫描移动速率应与网络分析仪的扫频时间相匹

1m~4m,

配以确保接收到最大电平采用幅度最大保持测量方式校准记录格式参见表

,。,A.2。

分别按照步骤完成图所示三组两两配对天线的测量

d)c),2。

天线配对

a)(1,2)

天线配对

b)(1,3)天线配对

c)(2,3)

图天线配对方式示意图

2

5

JJF1897—2021

按照式式计算天线系数记入表

e)(1)~(3),,A.3。

F=f-+1Emax+A+A-A

a1,SSM10lgM24.46[D121323](1)

2

F=f-+1Emax+A-A+A

a2,SSM10lgM24.46[D121323](2)

2

F=f-+1Emax-A+A+A

a3,SSM10lgM24.46[D121323](3)

2

式中

:

Fi天线i的天线系数i-1

a,SSM———,=1,2,3,dB(m);

f频率

M———,MHz;

A天线对和之间的场地衰减

12———12,dB;

A天线对和之间的场地衰减

13———13,dB;

A天线对和之间的场地衰减

23———23,dB;

Emax距离发射天线水平投影距离R时的最大场强见式

D———,dB(μV/m),

但限定为以下条件hRh

(D.2),:1=2m,=10m,2=(1~4)m;

常数

24.46———,dB(mμV/s)。

对于双锥天线根据式进行修正得到自由空间的天线系数记入

f),(4),,

表

A.3。

F=F-F

aaSSMΔa(4)

式中

:

F自由空间天线系数-1

a———,dB(m);

F参照式式所示计算值-1

aSSM———(1)~(3)