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文档简介
ICS
M50
中华人民共和国国家标准
GB/TXXXXX-20XX
xxx
全球卫星导航系统(GNSS)测量型天线性能
要求及测试方法
PerformancerequirementsandtestmethodsforgeodeticantennasofGlobal
NavigationSatelliteSystem
(征求意见稿)
XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施
国家市场监督管理总局
国家标准化管理委员会发布
GB/TXXXXX-20XX
目 次
前言.....................................................................................................................................................................IV
1范围...................................................................................................................................................................1
2规范性引用文件...............................................................................................................................................1
3术语和定义、缩略语.......................................................................................................................................1
3.1术语和定义...............................................................................................................................................1
3.2缩略语.......................................................................................................................................................4
4要求...................................................................................................................................................................4
4.1分类及组成...............................................................................................................................................4
4.2工作频带...................................................................................................................................................4
4.3无源天线性能...........................................................................................................................................5
4.3.1方向图和增益...................................................................................................................................5
4.3.2极化特性和轴比...............................................................................................................................5
4.4LNA性能....................................................................................................................................................5
4.4.1电压驻波比.......................................................................................................................................5
4.4.2LNA增益............................................................................................................................................6
4.4.3LNA模块群时延变化........................................................................................................................6
4.4.4噪声系数...........................................................................................................................................6
4.4.5带外抑制...........................................................................................................................................6
4.4.6增益带内平坦度...............................................................................................................................6
4.4.71dB压缩点输出功率........................................................................................................................6
4.5有源天线性能...........................................................................................................................................6
4.5.1相位中心偏差...................................................................................................................................6
4.5.2相位中心变化...................................................................................................................................6
4.5.3相位中心稳定度...............................................................................................................................6
4.5.4视轴群时延.......................................................................................................................................6
4.5.5电压驻波比.......................................................................................................................................6
4.5.6供电特性...........................................................................................................................................6
4.6环境适应性...............................................................................................................................................6
4.6.1温度...................................................................................................................................................6
4.6.2恒定湿热...........................................................................................................................................7
4.6.3防水...................................................................................................................................................7
4.6.4盐雾...................................................................................................................................................7
4.6.5振动...................................................................................................................................................7
4.6.6冲击...................................................................................................................................................7
4.6.7跌落...................................................................................................................................................7
4.7安全性.......................................................................................................................................................7
4.7.1静电...................................................................................................................................................7
4.7.2浪涌...................................................................................................................................................7
I
GB/TXXXX-20XX
4.8物理特性...................................................................................................................................................7
4.8.1尺寸与重量.......................................................................................................................................7
4.8.2接口...................................................................................................................................................7
4.8.3外观...................................................................................................................................................8
5测试方法...........................................................................................................................................................8
5.1测试条件...................................................................................................................................................8
5.1.1被测天线状态...................................................................................................................................8
5.1.2辅助天线状态...................................................................................................................................8
5.1.3测试场地工作坐标系.......................................................................................................................8
5.1.4测试环境条件...................................................................................................................................8
5.1.5测试场...............................................................................................................................................8
5.1.6测试仪器设备.................................................................................................................................10
5.2无源天线性能.........................................................................................................................................10
5.2.1方向图和增益.................................................................................................................................10
5.2.2极化特性和轴比.............................................................................................................................14
5.3LNA性能..................................................................................................................................................16
5.3.1电压驻波比.....................................................................................................................................16
5.3.2LNA增益..........................................................................................................................................16
5.3.3LNA模块群时延变化......................................................................................................................17
5.3.4LNA噪声系数..................................................................................................................................17
5.3.5带外抑制.........................................................................................................................................18
5.3.6增益带内平坦度.............................................................................................................................19
5.3.71dB压缩点输出功率......................................................................................................................20
5.4有源天线性能.........................................................................................................................................20
5.4.1相位中心特性.................................................................................................................................20
5.4.2视轴群时延.....................................................................................................................................22
5.4.3电压驻波比.....................................................................................................................................24
5.4.4供电特性.........................................................................................................................................24
5.5环境适应性.............................................................................................................................................25
5.5.1低温工作.........................................................................................................................................25
5.5.2低温存储.........................................................................................................................................25
5.5.3高温工作.........................................................................................................................................25
5.5.4高温存储.........................................................................................................................................26
5.5.5恒定湿热.........................................................................................................................................26
5.5.6防水.................................................................................................................................................26
5.5.7盐雾.................................................................................................................................................26
5.5.8振动.................................................................................................................................................26
5.5.9冲击.................................................................................................................................................27
5.5.10跌落...............................................................................................................................................27
5.6安全性.....................................................................................................................................................27
5.6.1静电.................................................................................................................................................27
5.6.2浪涌.................................................................................................................................................27
5.7物理特性.................................................................................................................................................27
II
GB/TXXXXX-20XX
5.7.1尺寸与重量.....................................................................................................................................27
5.7.2接口.................................................................................................................................................28
5.7.3外观.................................................................................................................................................28
附录ANGS室外测试相位中心.........................................................................................................................29
III
GB/TXXXXX-20XX
全球卫星导航系统(GNSS)测量型天线
性能要求及测试方法
1范围
本标准规定了全球卫星导航系统(GNSS)测量型天线的性能要求及测试方法。
本标准适用于全球卫星导航系统(GNSS)测量型天线的设计、生产、使用和测试。
2规范性引用文件
下列文件对于本文件的应用是必不可少。凡是注日期的引用文件,仅所注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修订版)适用于本文件。
GB/T2423.1-2008电子电工产品实验环境第2部分:试验方法试验A:低温
GB/T2423.2-2008电子电工产品实验环境第2部分:试验方法试验B:高温
GB/T2423.3-2016电工电子产品环境试验第2部分试验Cab:恒定湿热试验方法
GB/T2423.5-2019电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验Ea:冲击
GB/T2423.10-2019电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验Fc:振动(正弦)
GB/T2423.8-1995电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验Ed:自由跌落
GB/T2423.18-2012电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验Kb:盐雾,交变(氯化钠溶
液)
GB/T2423.38-2008电工电子产品环境试验第2部分:试验方法试验R:水试验方法和导则
GB/T4208-2017外壳防护等级(IP代码)
GB/T9410移动通信天线通用技术规范
GB/T12190-2006电磁屏蔽室屏蔽效能的测试
GB/T14733.10-2008电信术语天线
GB/T17626.2-2018电磁兼容试验和测试技术静电放电抗扰度试验
GB/T17626.5-2008电磁兼容试验和测量技术浪涌(冲击)抗扰度试验
GB/T19391-2003全球定位系统(GPS)术语和定义
GB50826-2012电磁波暗室工程技术规范
GJB2436-1995天线术语
GJB4882-2003导航术语
GJB6780-2009微波暗室性能测试方法
GJB6564-2008全球定位系统(GPS)接收机检定规程
3术语和定义、缩略语
3.1术语和定义
GB/T18214-1-2000导航术语和GJB4882-2003导航术语适合本文件。除此之外,下列术语和定义
适用于本文件。
1
GB/TXXXX-20XX
3.1.1测量型天线geodeticantenna
接收GNSS信号,适用于大地测量、海洋测量、桥梁测量、山体滑坡测量、航道测量、地震监测等场
合,采用对称馈源技术,具有稳定相位中心的天线。
3.1.2参考站天线geodeticantenna
应用于地基增强系统参考站、地震监测站、形变监测站等固定站点,用来实现毫米级或亚毫米级高
精度定位的GNSS天线。
3.1.3流动站天线geodeticantenna
应用于RTK接收机等移动终端设备,用来实现厘米级或毫米级高精度定位的GNSS天线。
3.1.4天线方向图radiationpatternofantennas
天线辐射的电磁波随空间方向分布的图形。
3.1.5天线增益antennagain
天线在某一规定方向上的辐射功率通量密度与参考天线(通常采用无损耗半波偶极子)在相同输入
功率时最大辐射功率通量密度的比值,用符号G表示。通常,天线增益均指最大辐射方向的增益。
注1:无损耗半波偶极子是没有损耗、电长度为半个波长的偶极天线,它在与其轴线相垂直的平面内的增益定位天
线增益的参考标准。
注2:为了与理想点源为参考的天线增益相区别,这里,用无损耗半波偶极天线为参考时,以dBd为单位。当天线
增益以理想点源为参考时,则以dBi为单位,0dBd=2.15dBi。
3.1.6不圆度un-roundness
在某一仰角上,天线方向图增益最大值或最小值与增益平均值的偏差。
注1:平均值指某一仰角上方向图中,最大间隔不超过5°方位上辐射强度的算术平均值
3.1.7增益前后比gainfront-to-backratio(FBR)
天线轴向增益与背向(180°±30°)角域内的增益最大值之比;
3.1.8增益滚降系数gainroll-off
天线轴向增益与水平方向增益之比。
3.1.9天线极化antennapolarization
在垂直于传播方向的平面内,电场矢量端点随时间变化的轨迹。
3.1.10轴比axialratio
电场矢量端点随时间变化的轨迹为椭圆时,椭圆的长轴与短轴之比。
3.1.11天线参考点antennareferencepoint(ARP)
天线上指定的一个点位,一般为天线底部安装面与中心轴线的交点。
2
GB/TXXXXX-20XX
注:通常由制造厂家说明。
3.1.12天线相位中心antennaphasecenter
天线远区辐射场的等相位面与通过天线轴线的剖面相交的曲线的曲率中心。
3.1.13相位中心偏差phasecenteroffset(PCO)
天线相位中心与天线几何中心之间的偏离。
注1:相位中心偏差包括北、东、高(即x,y,z)三个方向的偏差,其中北、东方向的偏差为水平方向的偏差;高
方向的偏差为高程偏差;
注2:一般只对水平方向的相位中心偏差做出要求。
3.1.14相位中心变化phasecentervariation(PCV)
特定方向上瞬时相位中心相对相位中心的偏移量。
3.1.15相位中心稳定度phasecenterstability(PCS)
通过天线主波束相位峰峰值的一半所对应的波长距离,公式定义为:
…………..………………(1)
∆
式中:∆x= th λ
∆x为天线相位中心稳定度;
∆φ为天线主波束相位方向图的峰值起伏;
λ为工作波长。
3.1.16带外抑制outofbandrejection
对工作频带以外信号的抑制程度。
3.1.171dB压缩点1dBcompressionpoint()
dB
放大器进入非线性区后增益下降到比线性增P益低1dB时的输出功率值。
3.1.18群时延groupDelay(GP)
信号通过待测设备的传输时间,定义为相对角频率的导数,公式表示为:
………..………………(2)
d∅ωd∅
τ=−dω=− πd
3.1.19LNA群时延变化LNAgroupdelayvariation
LNA模块在工作频段内群时延随频率变化峰峰值的差值。
3.1.20视轴群时延boresightdifferentialgroupdelayvariation(BDGD)
3
GB/TXXXX-20XX
天线视轴群时延随频率变化的定义如下:
GDV=max(GD(f))-min(GD(f))……(3)
式中:
f表示工作频带;
max(GD(f))表示工作频带内视轴群时延的最大值;
min(GD(f))表示工作频带内视轴群时延的最小值。
3.2缩略语
下列缩略语适用于本文件。
BDS——BeiDouNavigationSatelliteSystem,北斗卫星导航系统;
BDGD——BoresightDifferentialGroupDelay,电轴群时延;
DGD——DifferentialGroupDelay,群时延;
GDV——groupdelayvariation,群时延变化
GLONASS——GlobalNavigationSatelliteSystem,格洛纳斯卫星导航系统;
GNSS——GlobalNavigationSatelliteSystem,全球卫星导航系统;
GPS——GlobalPositioningSystem,全球定位系统;
LHCP——LeftHandCircularPolarization,左旋圆极化;
LNA——LowNoiseAmplifier,低噪声放大器;
MOPS——MinimumOperationPerformanceStandard,最低工作性能标准;
MPR——MultipathRatio,多径抑制比;
PCO——PhaseCenterOffset,相位中心偏差;
PCV——PhaseCenterVariation,相位中心变化;
RHCP——RightHandCircularPolarization,右旋圆极化;
4要求
4.1分类及组成
根据测量天线的适用场景和性能要求的不同,将其分为参考站天线和流动站天线,流动站天线根据
应用场景的不同可以分为外置流动站天线和内置流动站天线,外置流动站天线和内置流动站天线通常又
称为外置测量天线和内置测量天线。
GNSS天线一般为有源天线,由无源天线和LNA组成。
4.2工作频带
天线应工作于GNSS卫星导航系统播发的导航信号频段,具体见表1。天线具体工作频段可以根据产
品规范进行选择。
表1GNSS全球卫星导航系统频段对应表
系统名称频点
B1I:(1561.098±2.046)MHz
B1C:(1575.42±16.368)MHz
B2a:(1176.45±10.23)MHz
BDS
B2b:(1207.14±10.23)MHz
B3I:(1268.52±10.23)MHz
4
GB/TXXXXX-20XX
L1:(1575.42±10.23)MHz
GPSL2:(1227.60±10.23)MHz
L5:(1176.45±10.23)MHz
L1:(1598-1612)MHz
GLONASSL2:(1242-1254)MHz
L3:(1190-1212)MHz
E1:(1559-1591)MHz
E5a:(1164-1191.795)MHz
Galileo
E5b:(1191.795-1215)MHz
E6:(1260-1300)MHz
4.3无源天线性能
4.3.1方向图和增益
4.3.1.1轴向增益
参考站天线:在工作频段范围内,天线轴向增益≥5.0dBi。
流动站天线:由产品规范给出。
4.3.1.220°仰角增益
参考站天线:在各接收频点范围内,仰角20°方向增益≥-5dBi。
流动站天线:由产品规范给出。
4.3.1.320°仰角不圆度
参考站天线:在工作频段范围内,20°仰角不圆度应≤±1dB。
流动站天线:在工作频段范围内,20°仰角不圆度应≤±2dB。
4.3.1.4增益前后比
参考站天线:在工作频段范围内,增益前后比应≥25dB。
流动站天线:由产品规范给出。
4.3.1.5增益滚降系数
参考站天线:在工作频段范围内,滚降系数≥11dB。
流动站天线:由产品规范给出。
4.3.2极化特性和轴比
天线极化特性为右旋圆极化;
参考站天线:在各接收频点范围内,轴向轴比应≤2dB,仰角20°方向轴比≤4dB。
流动站天线:在各接收频点范围内,轴向轴比应≤3dB,仰角20°方向轴比由产品规范给出。
4.4LNA性能
4.4.1电压驻波比
在各接收频点范围内,LNA电压驻波比应≤2.0。
5
GB/TXXXX-20XX
4.4.2LNA增益
由产品规范给出,应与板卡相适配;
4.4.3LNA模块群时延变化
在各工作频段范围内,LNA模块群时延变化≤5ns;
4.4.4噪声系数
在工作频段范围内,LNA噪声系数应≤2.0dB。
4.4.5带外抑制
参考站天线:接收信号边频±100MHz处,带外抑制应≥30dB;
流动站天线:由产品规范给出。
4.4.6增益带内平坦度
在各工作频段范围内,LNA增益带内平坦度应≤±2dB。
4.4.71dB压缩点输出功率
1dB压缩点输出功率应≥0dBm。
4.5有源天线性能
4.5.1相位中心偏差
相位中心偏差(PCO)在水平方向应满足:
参考站天线:≤1.5mm;
流动站天线:≤2mm。
4.5.2相位中心变化
由产品规范给出。
4.5.3相位中心稳定度
由产品规范给出。
4.5.4视轴群时延
在工作频段范围内,有源天线视轴群时延≤25ns;
4.5.5电压驻波比
在各接收频点范围内,天线输出电压驻波比应≤2.0。
4.5.6供电特性
天线的工作电压应在(﹢3.3~﹢12VDC),天线工作电流应≤100mA。
4.6环境适应性
4.6.1温度
6
GB/TXXXXX-20XX
天线在温度为-40°C~+80°C时应能正常工作;
天线在经过温度为-55°C~+85°C的存储后应能正常工作;
4.6.2恒定湿热
参考站天线和外置测量天线在温度为(402)℃、相对湿度为(933)%环境中,应能正常工作。
4.6.3防水
参考站天线和外置测量天线应满足IP67防护标准。
4.6.4盐雾
参考站天线和外置测量天线应具备抗盐雾腐蚀能力,在喷雾时间2h,喷雾间隔存放时间22h,循环3
次的情况下应能正常工作。
4.6.5振动
参考站天线和外置测量天线分别在三个互相垂直轴上经受频率为(5~30)Hz,单振幅为0.75mm的
振动试验50min后,应能保持结构完好,工作正常;分别在三个互相垂直轴上经受频率为(30~55)Hz,
单振幅为0.25mm的振动试验25min后,应能保持结构完好,工作正常。
4.6.6冲击
参考站天线和外置测量天线在经受18次加速度为50m/s2,持续时间为18ms的冲击试验后,应能保持
结构完好,工作正常。
4.6.7跌落
参考站天线和外置测量天线在1m高度自由跌落2次后,应能保持结构完好,工作正常。
4.7安全性
4.7.1静电
天线应能承受一定的静电冲击,在接触放电4kV,空气放电8kV各5次情况下不致损坏。
4.7.2浪涌
天线应能承受一定的浪涌冲击,流动站天线的试验等级为2kV,参考站天线的试验等级为4kV,浪涌
冲击后天线应能保持工作正常。
4.8物理特性
4.8.1尺寸与重量
天线的尺寸和重量由产品规范给出。
4.8.2接口
a)机械接口:根据安装使用环境确定,参考站天线和外置测量天线宜采用位于其中心位置的5/8''
×11(英制)的螺纹安装孔,孔深大于22mm。
b)射频接口:天线阻抗50Ω同轴系统,应在产品规范中标明天线的阻抗和输出接口类型。
参考站天线:输出接口推荐采用TNC型、N型。
外置测量天线:输出接口推荐采用TNC型、N型。
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GB/TXXXX-20XX
内置流动站天线:输出接口推荐采用MCX型、MMCX型。
4.8.3外观
天线应外观良好,表面光洁,金属零件表面应有防锈防腐蚀涂层。
天线标签、代号应完好,天线应有指北定向标志。
5测试方法
5.1测试条件
5.1.1被测天线状态
被测天线应功能正常,可固定安装于测试场地中。
5.1.2辅助天线状态
测试中使用的辅助线极化天线、圆极化天线为标准增益天线,均应通过校准并在校准有效期内。
5.1.3测试场地工作坐标系
用于天线测量的球面坐标系如图1所示。
图1天线测量用的球面坐标系
5.1.4测试环境条件
除另有规定外,所有测试应在如下测试用标准大气条件下进行:
a)温度:15℃~35℃;
b)相对湿度:25%~75%;
c)气压:86kPa~106kPa。
5.1.5测试场
天线无源辐射特性的测量可以在室内远场、近场、紧缩场中进行测试,三种测试场均应满足GB
50826-2012的要求,采用具有低反射电平的无回波暗室环境,以尽量消除环境和干扰的影响。
当远场、近场、紧缩场的测试结果出现差异时,应该以远场测试结果为准。
8
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5.1.5.1室内远场测试
5.1.5.1.1远场条件
远场测试时,发射天线和接收天线之间距离满足远场要求,即:
当D/λ≥1:
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当D/λ<1:R>
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其中:
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