JJF 2124-2024 三环天线校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范JJF2124—2024三环天线校准规范CalibrationSpecificationforTriple-LoopAntennas2024-06-14发布2024-12-14实施国家市场监督管理总局发布JJF2124—2024三环天线校准规范CalibrationSpecificationforTriple-LoopAntennas→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→→归口单位:全国无线电计量技术委员会主要起草单位:上海市计量测试技术研究院中国计量科学研究院参加起草单位:辽宁省计量科学研究院江苏省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JJF2124—2024本规范主要起草人:朱建刚(上海市计量测试技术研究院)黄攀(中国计量科学研究院)左建生(上海市计量测试技术研究院)参加起草人:郝松(辽宁省计量科学研究院)缪轶(上海市计量测试技术研究院)赵品彰(江苏省计量科学研究院)JJF2124—2024Ⅰ引言 1范围 (1)2引用文件 (1)3术语和计量单位 (1)4概述 (1)5计量特性 (2)6校准条件 (5)6.1环境条件 (5)6.2测量标准及其他设备 (5)7校准项目和校准方法 (6)7.1校准项目 (6)7.2外观及工作正常性检查 (6)7.3确认系数 (6)8校准结果表达 (9)9复校时间间隔 (10)附录A原始记录内页格式 (11)附录B校准证书内页格式 (13)附录C主要项目校准不确定度评定示例 (14)附录D巴伦-偶极子的结构 (16)JJF2124—2024ⅡJJF1071—2010《国家计量校准规范编写规则》和JJF1059.1—2012《测量不确定度评定与表示》共同构成支撑本规范编制工作的基础性系列规范。本规范参考了GB/T6113.104—2016《无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范第1-4部分: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》和CISPR16-1-4:2019/AMD1:2020《无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范第1-4部分: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》(SpecificationforradiodisturbanceandimmunitymeasurinPart1-4:Radiodisturbanceandimmunitymeasuringapparatus—Antennasandtestsitesforradiateddisturbancemeasurements)。本规范与CISPR16-1-4:2019/AMD1:2020的一致性程度为非等效。本规范为首次发布。JJF2124—20241三环天线校准规范1范围本规范适用于频率范围为9kHz~30MHz的三环天线校准。2引用文件本规范引用了下列文件:GB/T6113.104无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范第1-4部分: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CISPR16-1-4无线电骚扰和抗扰度测量设备和测量方法规范第1-4部分: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(Specificationforradiodisturbanceandimmunitymeasuringapparatusandmethods—Part1-4:Radiodisturb-anceandimmunitymeasuringapparatus—Antennasandtestsitesforradiated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术语和计量单位下列术语和定义适用于本规范。3.1确认系数validationfactor;VF确认系数可表示为:F=20lg(Vgo/Ii)(1)式中:F—确认系数,dB(Ω);Vgo—射频信号源的开路电压,V;Ii—大环天线感应电流,A。4概述三环天线由三个相互垂直的大环天线(LLA)构成,大环天线的标准直径为2m,整个三环天线系统由非金属底座支撑,每个大环天线的输出端有一个灵敏度为1V/A的电流探头。该环形天线系统用于测量由单台受试设备发射的磁场所感应的电流,受试设备置于环形天线系统的中心,三环天线的结构如图1所示。JJF2124—20242图1三环天线结构示意图F—铁氧体吸收环;A1、A2、A3—大环天线5计量特性直径为2m、3m、4m的大环天线的确认系数与表1中给出的确认系数参考值之间偏差不超过±3dB。JJF2124—20243表1直径为2m、3m、4m的大环天线的确认系数参考值频率MHz确认系数参考值频率MHz确认系数参考值2mLLA3mLLA4mLLA2mLLA3mLLA4mLLAdB(Ω)dB(Ω)0.00972.5281.0786.64779.5787.8793.130.0172.5281.0786.64880.4788.7193.880.0272.5281.0786.64981.3089.4594.540.0372.5281.0786.641082.0490.1295.110.0472.5281.0786.641182.7290.7195.620.0572.5281.0786.641283.3481.2496.070.0672.5281.0786.651383.9081.7296.470.0772.5281.0786.651484.4292.1596.840.0872.5281.0786.651584.9092.5497.180.0972.5281.0786.651685.3492.8997.500.172.5281.0786.651785.7593.2297.800.272.5481.0886.661886.1393.5398.100.372.5581.1086.681986.4893.8298.390.472.5881.1386.702086.8194.0998.670.572.6181.1686.732187.1294.3598.940.672.6581.2086.772287.4194.6099.210.772.7081.2486.822387.6894.8599.470.872.7581.3086.872487.9495.0999.720.972.8181.3686.932588.1995.3299.96172.8881.4286.992688.4395.56100.18273.8182.3387.882788.6695.79100.38375.0183.5189.022888.8896.02100.57476.2684.7290.192989.0996.25100.73577.4685.8891.283089.3096.47100.88678.5686.9392.26————直径为D的大环天线相对标准直径(D=2m)的大环天线的灵敏度SD如图JJF2124—20244图2直径为D的大环天线相对标准直径(D=2m)的大环天线的灵敏度SD表2直径为D的大环天线相对标准直径(D=2m)的大环天线的灵敏度SD频率MHzLLA直径D频率MHzLLA直径D1m1.5m3m4m1m1.5m3m4mdBdBdBdBdBdBdBdB0.00912.885.34-7.50-12.800.712.885.33-7.50-12.800.0112.885.34-7.50-12.800.812.885.33-7.49-12.800.0212.885.34-7.50-12.800.912.885.33-7.49-12.790.0312.885.34-7.50-12.80112.875.33-7.49-12.790.0412.885.34-7.50-12.80212.865.33-7.48-12.750.0512.885.34-7.50-12.80312.855.32-7.45-12.690.0612.885.34-7.50-12.80412.835.30-7.41-12.610.0712.885.34-7.50-12.80512.805.29-7.37-12.500.0812.885.34-7.50-12.80612.765.27-7.31-12.380.0912.885.34-7.50-12.80712.725.24-7.35-12.240.112.885.34-7.50-12.80812.675.22-7.18-12.080.212.885.33-7.50-12.80912.625.19-7.11-11.920.312.885.33-7.50-12.801012.565.16-7.02-11.750.412.885.33-7.50-12.801112.505.12-6.94-11.580.512.885.33-7.50-12.801212.435.08-6.85-11.410.612.885.33-7.50-12.801312.365.04-6.76-11.25JJF2124—20245表2(续)频率MHzLLA直径D频率MHzLLA直径D1m1.5m3m4m1m1.5m3m4mdBdBdBdBdBdBdBdB1412.295.00-6.67-11.092311.514.60-6.11-10.461512.214.96-6.58-10.962411.424.55-6.09-10.451612.124.91-6.50-10.842511.334.52-6.08-10.441712.044.87-6.42-10.732611.254.48-6.08-10.431811.954.82-6.35-10.652711.174.45-6.08-10.401911.864.77-6.28-10.582811.094.41-6.09-10.372011.774.73-6.23-10.532911.024.39-6.10-10.322111.684.68-6.18-10.503010.954.36-6.12-10.252211.604.64-6.14-10.48—————直径为D的大环天线的确认系数可用式(2)计算:FD=F0-SD(2)式中:FD—直径为D的大环天线的确认系数,dB(Ω);F0—直径为2m的大环天线的确认系数,dB(Ω);SD—相对灵敏度,dB。注:以上技术指标不作合格性判别,仅供参考。6校准条件6.1环境条件6.1.1环境温度:(23±5)℃。6.1.2相对湿度:≤80%。6.1.3供电电源:电压(220±11)V,频率(50±1)Hz。6.1.4其他:三环天线的外径与周围物体(如底板和墙壁)的距离至少应为0.5m,周围无影响仪器正常工作的电磁干扰和机械振动。6.2测量标准及其他设备6.2.1网络分析仪频率范围:9kHz~30MHz;最大输出功率:≥10dBm;动态范围:≥100dB;传输系数模值最大允许误差:±(0.2~2)dB。6.2.2信号发生器频率范围:9kHz~30MHz;最大输出电平:≥10Bm。JJF2124—202466.2.3频谱分析仪频率范围:9kHz~30MHz;动态范围:≥100dB;绝对电平最大允许误差:±0.5dB。6.2.4其他辅助设备3dB衰减器:衰减最大允许误差:±0.5dB;带铁氧体环电缆若干(铁氧体环最小尺寸:外径29mm×内径29mm×长度7.5mm);巴伦-偶极子。7校准项目和校准方法7.1校准项目校准项目见表3。表3校准项目表序号校准项目1外观及工作正常性检查2确认系数7.2外观及工作正常性检查检查被校三环天线的外观应完好,无影响其正常工作的机械损伤和变形;接口缝隙应均匀无松动;电流探头固定无松动;通道控制或同轴开关应灵活、可靠,输出端口牢固;电缆位置应装配铁氧体环。将检查结果记录到表A.1中。7.3确认系数7.3.1方法一(网络分析仪法)7.3.1.1在测量前对网络分析仪做完全2端口自校准。网络分析仪的测量模式设置为传输测量S21或S12,扫描模式设置为对数频率,源信号功率设置为10dBm,中频带宽设为不大于100Hz,起始频率为9kHz,终止频率大于等于30MHz。7.3.1.2按图3在网络分析仪的测试端口连接带铁氧体环的电缆1和电缆2,电缆1和电缆2之间接3dB衰减器,对网络分析仪进行直通校准。图3直通校准连接示意图7.3.1.3按图4、图5连接仪器,将网络分析仪的输出端电缆1带衰减器接至巴伦-偶极子的射频信号输入端,三环天线转换开关的输出端通过电缆2接至网络分析仪的输入JJF2124—20247端,电缆1应与大环天线所在空间的夹角为相同的45°穿出,且与任何一个环的距离不小于0.4m。7.3.1.4巴伦-偶极子用支架置于被校大环天线A1环的同一平面,并使巴伦-偶极子的转动轴位于大环天线的圆心处,水平放置初始位置为0°(图6中位置1)。图4网络分析仪法校准连接示意图图5三环天线校准布置示意图7.3.1.5用网络分析仪标记功能读取不同频率点的传输测量值Tm,选取不少于11个频率点并应包括三环天线频率范围的下限9kHz和上限30MHz。在9kHz、100kHz、1MHz、2MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz、25MHz、30MHz中优先选取,将网络分析仪的传输测量值Tm记录到表A.2中。7.3.1.6按式(3)计算确认系数;记录到表A.2中:F0=6dB-Tm(3)式中:F0—确认系数,dB(Ω);Tm—网络分析仪传输测量值,dB。注:6dB为开路电压与匹配电压的转换系数。7.3.1.7转动巴伦-偶极子的角度,重复7.3.1.4~7.3.1.6,分别在位置2,45°;位置3,90°;位置4,135°;位置5,180°;位置6,225°;位置7,270°;位置8,315°进JJF2124—20248图6所示。图6确认系数校准位置图7.3.1.8大环天线A1环校准完后,分别置巴伦-偶极子于大环天线A2环、A3环的平面内进行校准,重复校准步骤7.3.1.4~7.3.1.7并记录结果于表A.2中。7.3.2方法二(信号发生器、频谱分析仪法)7.3.2.1按图7连接仪器,信号发生器输出用带铁氧体环的电缆1接3dB衰减器的输入端,3dB衰减器输出端通过电缆2接频谱分析仪的输入端。图7参考电平测量连接示意图7.3.2.2设置信号发生器输出频率为9kHz,输出电平为117dBμV,频谱分析中心频率等于信号发生器输出频率,记录频谱分析仪显示峰值即为参考值V1。保持信号发生器输出电平不变,按测试频率点改变信号发生器载波频率和频谱分析仪中心频率,选取不少于11个频率点并应包括三环天线频率范围的下限9kHz和上限30MHz。在9kHz、100kHz、1MHz、2MHz、3MHz、5MHz、10MHz、15MHz、20MHz、25MHz、30MHz中优先选取。记录不同频点电平测量参考值于表A.3中。7.3.2.3按图5、图8连接仪器,巴伦-偶极子用支架置于被校大环天线A1环的同一平面,将信号发生器输出端的电缆1和3dB衰减器接至巴伦-偶极子的射频信号输入端,三环天线的转换开关输出端通过电缆2接至频谱分析仪的输入端。电缆1应与大环天线所在空间的夹角为相同的45°穿出,且与任何一个环的距离不小于0.4m。7.3.2.4将巴伦-偶极子的转动轴位于大环天线的圆心处,水平放置初始位置为0°(图6中位置1)。JJF2124—20249图8信号发生器、频谱仪法校准连接示意图7.3.2.5校准过程中保持巴伦-偶极子与被校大环天线共面,保持信号发生器输出电平不变,设置信号发生器和频谱分析仪的频率与参考电平测量时相同,用频谱分析仪峰值功能读取不同频率点的测量值V2,根据大环天线输出端1V/A的电流探头进行计算,从而得出感应电流值I2,记录各频点I2值到表A.3中。7.3.2.6按式(4)计算确认系数,记录到表A.3中。F0=20lg(Vgo/Ii)=V1+6dB-I2(4)式中:F0—确认系数,dB(Ω);V1—电平测量参考值,dB(μV);I2—大环天线感应电流值,dB(μA)。注:测量结果V1是射频信号源在输出阻抗为50Ω负载的电压,因此测量结果V1加上6dB才是开路电压值。7.3.2.7转动巴伦-偶极子的角度,重复7.3.1.7校准过程。7.3.2.8大环天线A1环校准完后,分别置巴伦-偶极子于大环天线A2环、A3环的平面内进行校准,重复校准步骤7.3.2.2~7.3.2.7并记录到表A.3中。8校准结果表达三环天线校准后,出具校准证书。校准证书应至少包含以下信息:a)标题:“校准证书”;b)实验室名称和地址;c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);d)证书或报告的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识;e)客户的名称和地址;f)被校对象的描述和明确标识;g)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;h)如果与校准结果的有效性和应用有关时,应对被校样品的抽样程序进行说明;i)校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;k)校准环境的描述;l)校准结果及其测量不确定度的说明;JJF2124—202410m)对校准规范的偏离的说明;n)校准证书及校准报告签发人的签名、职务或等效标识;o)校准结果仅对被校对象有效的说明;p)未经实验室书面批准,不得部分复制证书的声明。9复校时间间隔复校时间间隔由用户根据使用情况自行确定,推荐为1年。JJF2124—202411附录A原始记录内页格式A.1外观及工作正常性检查表A.1外观及工作正常性检查项目检查结果外观检查工作正常性检查A.2确认系数A.2.1网络分析仪法表A.2A1环/A2环/A3环确认系数位置频率传输模值dB确认系数dB(Ω)不确定度UdB(k=2)0°9kHz…30MHz45°9kHz…30MHz…9kHz…30MHz315°9kHz…30MHzA.2.2信号发生器、频谱分析仪法表A.3A1环/A2环/A3环确认系数位置频率电平测量参考值dB(μV)大环天线感应电流值dB(μA)确认系数dB(Ω)不确定度UdB(k=2)0°9kHz…30MHzJJF2124—202412表A.3(续)位置频率电平测量参考值dB(μV)大环天线感应电流值dB(μA)确认系数dB(Ω)不确定度UdB(k=2)45°9kHz…30MHz…9kHz…30MHz315°9kHz…30MHzJJF2124—202413附录B校准证书内页格式B.1确认系数表B.1A1环/A2环/A3环确认系数位置频率确认系数dB(Ω)不确定度UdB(k=2)0°9kHz…30MHz45°9kHz…30MHz…9kHz…30MHz315°9kHz…30MHzJJF2124—2024附录C主要项目校准不确定度评定示例C.1确认系数测量结果不确定度的评定C.1.1测量模型以使用网络分析仪和巴伦-偶极子在10MHz频率点对三环天线的确认系数进行校准为例进行不确定度评定。依据校准原理,确认系数的测量模型为:F0=6dB-Tm(C.1)式中:F0—确认系数,dB(Ω);Tm—网络分析仪传输模值,dB。注:6dB为开路电压与匹配电压的转换系数。C.1.2不确定度来源根据公式(C.1),不确定度分量来源包括:a)网络分析仪传输系数测量不准引入的不确定度分量u1;b)网络分析仪示值分辨力引入的不确定度分量u2。经分析,上述各分量之间彼此不相关,对各分量求偏导,得到的灵敏系数c为:由于在测量过程中一些其他非理想因素的影响,引入的不确定度分量包括:a)线缆位置及偶极子与大环天线不共面引入的不确定度分量u3;b)系统失配引入的不确定度分量u4;c)测量重复性引入的不确定度分量u5。C.1.3标准不确定度评定C.1.3.1网络分析仪传输系数测量不准引入的不确定度分量u1由网络分析仪技术说明书得到,在频率为10MHz,传输系数模值-80dB时测量C.1.3.2网络分析仪示值分辨力引入的不确定度分量u2的不确定度为U=1.4dB(k=2),则标准不确定度分量u1=U/2=0.7C.1.3.2网络分析仪示值分辨力引入的不确定度分量u2C.1.3.3线缆位置及偶极子与大环天线不共面引入的不确定度分量u3网络分析仪测量电平时分辨力为0.01dB,按均匀分布,k=3,由分辨力引入的不确定度分量为:u2=0.005dB/C.1.3.3线缆位置及偶极子与大