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| 标准编号 | GB/T 38889-2020 (GB/T38889-2020) | | 中文名称 | 天线及接收系统的无线电干扰 天线测量 车载天线及系统 | | 英文名称 | Antennas and Reception Systems for Radio Interference - Antenna Measurement - Vehicle Antennas and System | | 行业 | 国家标准 (推荐) | | 中标分类 | L06 | | 国际标准分类 | 33.100 | | 字数估计 | 30,350 | | 发布日期 | 2020-06-02 | | 实施日期 | 2020-12-01 | | 发布机构 | 国家市场监督管理总局、中国国家标准化管理委员会 | GB/T 38889-2020
(Radio interference of antenna and receiving system Antenna measurement Car antenna and system)
ICS 33.100
L06
中华人民共和国国家标准
天线及接收系统的无线电干扰 天线测量
车载天线及系统
2020-06-02发布
2020-12-01实施
国 家 市 场 监 督 管 理 总 局
国 家 标 准 化 管 理 委 员 会 发 布
目次
前言 Ⅲ
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 3
4 测量参数 3
4.1 概述 3
4.2 测量对象 3
4.3 有源天线OTA性能的测量 4
5 AM/FM接收天线的测量 7
5.1 测量要求 7
5.2 AM/FM接收天线的方向图测量 7
6 导航天线测量 9
6.1 测量要求 9
6.2 导航天线近场3D方向图测量 10
6.3 导航天线OTA性能测量 13
7 车载毫米波雷达天线测量 13
7.1 测量要求 13
7.2 车载毫米波雷达天线方向图测量 13
7.3 车载毫米波雷达天线OTA测量 19
8 数字广播天线测量 19
8.1 卫星数字广播天线方向图的测量 19
8.2 卫星数字广播天线OTA的测量 19
9 无钥匙天线测量 19
9.1 无钥匙天线方向图的测量 19
9.2 无钥匙天线OTA的测量 19
10 测量报告 19
附录A(规范性附录) 测量场地要求 21
A.1 基本要求 21
A.2 开阔场要求 21
A.3 微波暗室要求 21
附录B(资料性附录) 经典探头补偿近远场换算 23
参考文献 24
前言
本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。
请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。
本标准由全国无线电干扰标准化技术委员会(SAC/TC79)提出并归口。
本标准起草单位:上海电器科学研究院、上海霍莱沃电子系统技术股份有限公司、中国汽车工程研
究院股份有限公司、上海电器设备检测所有限公司、上海电器科学研究所(集团)有限公司、罗德与施瓦
茨(中国)科技有限公司、深圳市蓉声科技有限公司、中国信息通信研究院、上海汽车集团股份有限公司
技术中心、长城汽车股份有限公司、上海机动车检测认证技术研究中心有限公司、深圳市可信华成通信
科技有限公司、威凯检测技术有限公司。
本标准主要起草人:叶琼瑜、毛小莲、雷剑梅、熊蒙、郑军奇、谷思佳、蒋乾、孙思扬、江晨、田永坡、
蒋江建、刘峻、王绎维、于超、袁书传、宋江伟、谢延萍、邢琳、朱怡宁。
天线及接收系统的无线电干扰 天线测量
车载天线及系统
1 范围
本标准规定了车载天线在整车条件下的辐射特性和OTA特性的测量要求和测量程序,包括测量
环境及测量场地的要求,天线方向图,接受灵敏度和接发射功率的测量程序。
本标准适用于车载天线中的AM/FM 接收天线、导航天线、车载毫米波雷达天线、数字广播天线、
卫星数字广播天线和无钥匙天线的测量。其他类型的天线也可参考此标准中的规定进行测量。
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的。凡是注日期的引用文件,仅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(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 14733.10-2008 电信术语 天线
GB/T 26256-2010 2.4GHz频段无线电通信设备的相互干扰限制与共存要求及测试方法
YD/T 2193-2010 移动用户终端无线局域网空间射频辐射功率和接收机性能测量方法
YD/T 2868-2015 移动通信系统无源天线测量方法
3 术语和定义、缩略语
3.1 术语和定义
GB/T 14733.10-2008、GB/T 26256-2010、YD/T 2193-2010、YD/T 2868-2015、IEEE145-
2013界定的以及下列术语和定义适用于本文件。
3.1.1
天线 antenna
能有效地向空间辐射或从空间接收无线电波的装置。
注1:术语天线有时用于电磁设备,其耦合距离小于与辐射场相关的距离。
注2:天线为发射机或接收机与传播无线电波的媒质之间提供所需要的耦合。
3.1.2
车载天线 vehicleantenna
安装在车辆上,完成无线电发射、接收系统中辐射或接收无线电波功能的装置。
3.1.3
无源天线 passiveantenna
不带任何有源器件的天线。
[IEEE145-2013,定义4]
3.1.4
有源天线 activeantenna
与有源器件(如放大器或阻抗匹配电子器件)封装在一起的天线。
[IEEE145-2013,定义4]
3.1.5
有源天线系统 activeantennasystem
集成天线收发模块、低噪声放大模块、电源供给模块、有源阻抗匹配电阻等模块的天线系统。
3.1.6
增益 gain
在输入功率相等的条件下,实际天线与理想的辐射单元在空间同一点处所产生的信号的功率密度
之比。
注1:增益的单位为dBi。
注2:增益不包括阻抗和极化失配引起的损耗,并且不依赖于天线所连接的系统。
注3:对应于各向同性辐射功率的辐射强度等于天线接收的功率除以4π。
注4:如果天线无损耗,则给定方向上天线的绝对增益在数值上和它的方向性系数相同。
注5:如果未指定方向,则为最大辐射强度的方向。
3.1.7
辐射方向图 radiationpattern
表征由天线辐射产生的电磁场的量的空间分布。
注:分布可表示为数学函数或图形。
3.1.8
总全向辐射功率 totalradiatedpower
天线在空间三维球面上的射频辐射功率积分值。
注:反映车载天线的发射功率情况,跟整车天线在传导情况下的发射功率和天线辐射效率有关。
3.1.9
表征H面附近天线的发射功率情况的参数。
3.1.10
天线得到的功率与天线增益的乘积。
注:反映天线在各个方向上辐射的功率的大小。
3.1.11
天线在空间三维球面上的接收灵敏度积分值。
注:反映整车天线的接收灵敏度的情况,跟整车天线的传导灵敏度和天线辐射性能有关。
3.1.12
表征H面附近天线的接收灵敏度情况的参数。
3.1.13
待测终端在某一方向上的接收灵敏度值,以待测终端能接收到的基站在此方向上发送的最小前向
链路功率来表示,此功率值是与全向天线(0dBi增益)相比得到的结果。
3.1.14
为包围天线辐射部分的最小球直径。
注:最小球包含会影响辐射方向图的所有天线支撑结构。
3.2 缩略语
下列缩略语适用于本文件。
OTA 空口 (OverTheAir)
TRP 总全向辐射功率 (totalradiatedpower)
4.1 概述
车载天线测量中,整车辐射性能反映了车辆的最终发射和接收性能。主要有两种方法对车辆的辐
射性能进行考察:
a) 从天线的辐射性能进行判定,是目前较为传统的测量方法,称为无源测量,包括增益和方向图;
b) 在特定的测量条件下,从整车的发射功率和接收灵敏度考察车载天线的辐射性能,称为有源测
量,包括TRP和TIS。
4.2 测量对象
本标准对安装在整车中的AM/FM接收天线、导航天线、车载毫米波雷达天线、数字广播天线、卫
星数字广播天线和无钥匙天线的天线方向图、OTA等参数的测量进行了规定,其中无源天线应进行辐
射参数的测量,包括增益、方向图等;有源天线应进行 OTA测量,包括TRP和TIS。各类车载天线的
测量参数汇总如表1所示。
表1 各类车载天线测量参数的汇总
天线类型 测量参数a 测量方法章条号
AM/FM天线 方向图 5
导航天线
方向图 6
TIS或NHPIS
(只考虑GNSS功能)
4.3.4
车载毫米波雷达天线
方向图 7
TRP或NHPRP 4.3.3
数字广播天线
方向图 5.2.2
TIS或NHPIS 4.3.4
TIS或NHPIS 4.3.4
表1(续)
天线类型 测量参数a 测量方法章条号
无钥匙天线
方向图 5.2.2
TRP或NHPRP 4.3.3
TIS或NHPIS 4.3.4
a 测量参数均在被测天线装车或者模拟装车状态下进行测量。
4.3 有源天线OTA性能的测量
4.3.1 坐标系统
OTA的测量坐标如图1所示。有源天线进行OTA测量时,Theta(θ)轴定位器与Phi(φ)轴定位
器独立安装,被测天线绕水平圆面/Phi(φ)旋转,测量探头绕垂直圆面/T heta(θ)旋转。
被测天线的方向图是在天线测量场进行测量的,被测天线的工作坐标系一般采用球坐标系。
用于天线测量的球坐标系,Theta(θ)角为测量点与Z 正半轴之间的夹角,Phi(φ)角为测量点在
XY平面上的投影与X 正半轴之间的夹角,Theta(θ)极化方向为Theta(θ)轴旋转时的运动方向,Phi(φ)
极化方向为Phi(φ)轴旋转时的运动方向。
图1 OTA测量坐标系统
4.3.2 测量系统
有源天线OTA性能的测量系统主要包括:
a) 测量设备有网络分析仪、频谱分析仪、功率计、无线通信综合测试仪、射频开关单元、控制设备;
b) 网络分析仪用于路径校准;
c) 频谱分析仪或功率计用于测量射频辐射功率,其信号强度至少要高于本底噪声40dB;
d) 无线通信综合测试仪用于模拟基站与被测天线建立连接,并用于接收灵敏度的测量;
e) 开关转换单元用于各种测量间不同路径的切换;
f) 控制设备用于测量软件以及整个测量系统的测量工作。
4.3.3 TRP测量
4.3.3.1 TRP测量方法
TRP的测量是通过在被测天线周围的不同球形位置测量其EIRP来衡量被测天线的射频辐射性
能。每个频段均在最大发射功率状态下测量。
TRP的测量方法包括:
a) 无线通信综合测试仪通过通信天线与被测天线进行通信链接。
b) 测量探头将测量数据通过测量路径传送给频谱分析仪或功率计进行信号分析。测量系统连接
示意图如图2所示。
c) 转动转台,在球坐标的Theta(θ)轴与Phi(φ)轴分别测量,测量三维空间各点的有效辐射功
率EIRP。
d) TRP通过测量的EIRP和式(1)计算所得:
TRP≅
2NM∑
N-1
i=1∑
M-1
j=0
[EIRPθ(θi,φj)+EIRPφ(θi,φj)]sin(θi)(1)
式中:
M---Phi(φ)轴的测量点数;
N---Theta(θ)轴的测量点数。
图2 TRP测量系统连接示意图
4.3.3.2 NHPRP测量方法
当测量的辐射功率不为全球测量时,可计算部分角度的辐射功率。
对于N=12间隔和M 间隔均为均匀角距的完整球面时:
近地平处±45°以上辐射功率可按式(2)计算:
NHPRP±45 ≅
2NM
(cut3+cut9
2 +∑
i=4
cuti)(2)
近地平处±30°以上辐射功率可按式(3)计算:
NHPRP±30 ≅
2NM
(cut4+cut8
2 +∑
i=5
cuti)(3)
式(2)和式(3)中,cuti 可按式(4)计算:
cuti=∑
M-1
j=0
[EIRPθ(θi,φj)+EIRPφ(θi,φj) ]sin(θi) (4)
4.3.4 TIS测量
4.3.4.1 TIS测量方法
在接收性能测量中,首先应定义衡量接收性能的指标,例如信噪比、误码率等,并定义信号灵敏度界
定值。辅助通信设备给被测车辆发射信号,由被测通信功能模块接收信号,并根据接收性能指标给出接
收信号质量的评估,如指标测量值优于界定值,调整辅助通信设备的发射电平,重复接收性能指标的测
量,直到指标测量值接近界定值为止。整个测量过程应在所有采样点上进行,并参考 TIS的计算公式,
进行接收性能的计算。
TIS的测量方法按以下步骤:
a) 被测天线通过通信天线与无线通信综合测试仪进行通信连接,测量系统连接示意图如图3
所示;
图3 TIS测量示意图
b) 降低无线通信综合测试仪的输出功率,无线通信综合测试仪记录被测天线发送的误码率,误
码率的置信度大于95%;
c) 调节无线通信综合测试仪的射频输出电平,使得被测天线的误码率在每一个测量点上达到期
望值;
d) 通过控制被测天线的位置,分别在Theta(θ)轴与Phi(φ)轴间隔特定角度取测量点;
e) 通过式(5)计算被测天线的TIS值:
TIS≅
2NM
π∑
N-1
i=1
M-1
j=0
[1/EISθ(θi,φj)+1/EISφ(θi,φj)]·sin(θi)
(5)
4.3.4.2 NHPIS测量方法
当测量的辐射灵敏度不为全球测量时,可计算部分角度的辐射灵敏度。
对于N=6间隔和M 间隔均为均匀角距的完整球面时,近地平处±45°以上辐射灵敏度按式(6)
计算:
NHPIS±45 ≅
2NM
π[216
(cut1+cut5)+
2+63
(cut2+cut4)+cut3]
(6)
式中,cuti 按式(7)计算:
cuti=∑
M-1
j=0
[ 1
EISθ(θi,φj)
EISφ(θi,φj)
] (7)
注:sin(θi)项已经计算到式(6)中。
近地平处±30°以上辐射功率按式(8)计算:
NHPIS±30 ≅
2NM
π(
cut2+cut4
2 +cut3
(8)
式中,cuti 按式(9)计算:
cuti=∑
M-1
j=0
[ 1
EISθ(θi,φj)
EISφ(θi,φj)
] (9)
以上OTA测量不考虑近远场的测量条件,且不对测量结果进行近场-远场的算法转换。
5 AM/FM接收天线的测量
5.1 测量要求
5.1.1 测量环境
被测天线应工作于以下环境:
---温度:-40℃~+70℃;
---相对湿度:20%~75%。
5.1.2 测量场地
AM/FM接收天线的调频广播工作频段为87MHz~108MHz,且车辆体积较大,对测量环境的空
间要求较大,应在开阔场进行AM/FM方向图的测量。
5.2 AM/FM接收天线的方向图测量
5.2.1 测量设备
5.2.1.1 转台
转台可实现360°旋转。
5.2.1.2 天线
AM/FM接收天线的方向图测量时使用的天线包括:
---参考天线:进行校零测量时使用的天线。应使用方向图均匀分布的偶极子天线。
---发射天线:频率段覆盖被测天线频段的定向天线,天线的交叉极化隔离度小于30dB。
5.2.1.3 基本要求
测量使用的信号发生器、接收机或者矢量网络分析仪等测量设备和仪表应具有良好的稳定性、可靠
性、动态范围和测量精度,仪器具备扫频工作模式,且仪器的可用频率范围应覆盖测量频率。
5.2.1.4 信号发生器
信号发生器应满足:
---频率准确度:±0.3%~±0.43%;
---频谱纯度:谐波< -20dBc,非谐波< -50dBc;
---输出功率:0dBm~30dBm。
5.2.1.5 接收设备
接收设备应满足:
---灵敏度:-110dBm~-80dBm;
---动态范围: >50dB;
---频率精度:±5×10-6。
5.2.1.6 信号放大器
保证发射信号能达到一定功率。
5.2.1.7 矢量网络分析仪
矢量网络分析仪应满足:
---分辨率:1Hz;
---频率精度:±5×10-6;
---信号源输出功率:-55dBm~10dBm;
---动态范围:130dB;
---测量带宽:1Hz~30kHz。
矢量网络分析仪可代替接收机和信号发生器使用。
5.2.2 测量程序
5.2.2.1 参考天线校零
在进行参考天线校零时,垂直和水平两种极化方向都应进行校零,主要程序为:
a) 整车位于测量场外,参考天线置于转台中间位置;
b) 参考天线与接收机输入端连接,发射天线与信号源的输出端连接,如图4所示;
c) 设定信号发生器测量频率点及发射强度;
d) 以每一小刻度5°转动转盘,从0°刻度开始测量,读出此时接收机接收功率VHT0(VVT0),并把数
值记录在与之对应的方向图0°刻度上,以5°为步进进行测量,直到360°停止,所测数据标记为
图4 AM/FM测量布置校准示意图
5.2.2.2 被测天线测量
被测天线测量时应满足以下要求:
a) 确定发射天线的极化方向(垂直极化VP、水平极化HP);
b) 将被测天线车辆放置于转台中间位置,发射天线架高在1.5m以上,若车身高度小于1.5m,发
射天线应尽可能与被测天线在同一平面上;
c) 整车的被测天线与接收机输入端连接,发射天线与信号源的输出端连接,测量布置如图5
所示;
图5 AM/FM测量布置示意图
d) 设定信号发生器测量频率点及发射强度,使其与校零时相同;
e) 以每一小刻度5°转动转盘,从0°刻度开始测量,读出此时接收机上显示的数值VH0(VV0),并把
数值记录在与之对应的方向图0°刻度上,以5°为步进进行测量,直到360°停止,所测数据标记
为VH0(VV0)、VH1(VV1)VHi(VVi)VHn-1(VVn-1);
f) VHi(VVi)-VHTi(VVTi)即为被测天线系统的增益,记为Xi;
g) 生成方向图。
注1:宜使用时域法减少地面反射来进行测量。
注2:如有需要可进行方差计算。根据被测天线的增益值X0、X1XiXn,使用式(10)~式(12)进行方差S2
计算,S2 值越小越好。Xi 表示XHi或XVi:
S2 =
n-1
i=0
(Xi-X)2
(10)
X =
n-1
i=0
Xi
(11)
n=
360
(12)
式中:
d---转台转动的刻度。
6 导航天线测量
6.1 测量要求
6.1.1 测量环境
测量环境应满足5.1.1中的通用要求。
6.1.2......
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