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QJ 20010-2011 卫星导航接收机天线性能要求及测试方法PDF文本

QJ中华人民共和国航天行业标准FL1650QJ20010—2011卫星导航接收机天线性能要求及测试方法Performance requirements and test methods for antenna of GNSS receiverJ.NE2011-07-19发布2011一10一01实施国家国防科技工业局发布理到素前阀Z.ZC.ET
QJ20010-2011前言本标准由中国航天科技集团公司提出。本标准由中国航天标准化研究所归。本标准起草单位：深圳市华颖锐兴科技有限公司、浙江正原电气股份有限公司、北京安华北斗信息技术有限公司。木标准主要起草人：王春华、杭大明、吴文平、王信权、许赛卿、葛伟平、胡元云、李冬航、刘学孔。J.NE理甄Z.ZC.ET
QJ20010-2011卫星导航接收机天线性能要求及测试方法1范围木标准规定了民用卫星导航接收机无源天线、有源天线的分类、技术要求及测试方法。本标准适用于单系统和多系统兼容型民用卫星导航接收机无源天线、有源天线的设计、生产及验收。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包含勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T2423.1一2001电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验A:低温GB/T2423.2一2001电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验B高温GB/T2423.3-2006电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Cb:恒定湿热试验GB/T2423.5一1995电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ea和导则：冲击GB/T2423102008手电于电卒品环境试验第2郡分：试验方法试验Fc振动（正弦GB/T2423.17-2008电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Ka:盐雾GB/T2423.38一2008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/T17626.2-2006电磁兼容试验和测量技术静电放电抗扰度试验3术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3.1有源天线active antenna包含无源天线、低噪声放大器LNA(可内置带通滤波器BPF)的天线组件。3.2内置天线internal antenna装配在导航接收机内，自身不带外罩的天线。3.3外置天线external antenna与导航接收机分离，自身带外罩的天线。3.4极化polarization在空间固定位置上沿着传播方向观察时，电场矢量的未端随时间变化所描述出的轨迹。用米描述辐射电磁波的电场矢量的方向和相对幅度的时变特性。根据电场矢量端点运动轨迹的形状、取向和旋转方向，分为线性极化（水平极化、垂直极化和其他极化）和圆极化（左旋、右旋）理闐素衬网Z..ET
QJ20010-2011两种。3.5轴比axial ratio在给定位置上，圆极化天线电场随时间变化轨迹曲线的长轴与短轴之比。3.6天线方向图radiation pattern(antenna pattern)天线辐射和接收的空间能量分布图。3.7天线增益antenna gain天线在指定方向上的辐射功率与相同的输入功率各向同性辐射时的辐射功率之比。3.8半功率波束宽度half-power beamwidth在包含波束轴的方向图切割中，辐射功率为最大值一半的两个方向间的夹角，3.9电压驻波比voltage stand wave ratio(VSWR)沿线电压最大值与最小值的比值。3.10LNA增益NA gain由s主太才W,I7NA在线性宝非状卷平故大春出场泽与输人射频合号玢泽的比省E可3.11噪声系数noise figure输入信噪比与输出信噪比之比。3.12ldB压缩点输出功率output power of IdB compression point使增益比线性放大器增益下降1B所对应的输出信号功率。4缩略语下列缩略语适用于本标准。BD-2一Beidou-2 system,北斗二代卫星定位系统：BPF一band pass filter,带通滤波器：Galileo-Galileo system。伽利略卫星定位系统：GLONASS一global navigation satellite system,全球卫星导航卫星系统：GNSS—global navigation satellite system,全球卫星导航系统：GPS一global positioning system,全球定位系统：LNA—-low noise amplifier,低噪声放大器；VSWR一voltage standing wave ratio,.电压驻波比。2理甄Z.ZC.ET
QJ20010-20115要求5.1接头形式天线输出一般采用标准接头。具体由订购方与承制方在订货合同中规定，承制方按合同供货。承制方应在产品规范中说明天线接头类型。5.2工作频率5.2.1GPSL1C/A码信号工作频率：1575.4Hz+1.023MHz5.2.2GPSL2C信号工作频率：1227.60MHz±1.023MHz。5.2.3GPSL5信号工作频率：1176.45MHz±10.23MHz。5.2.4BD-2B1C码导航信号工作频率：1561.098MHz±2.046MHz。5.2.5BD-2B2信号工作频率：1207.14MHz±10.23MHz。5.2.6 Galileo E1信号工作频率：1575.4Hz±2.046MHz。527 GLONASS出嫁码销号工作频率：1598.0625MHz~1604.25MHz。注：可以按照以上频带生产单频天线，也可兼容多个频点生产多频天线。5.3天线输入电压驻波比在工作频带范围内，对502传输线，天线输入电压驻波比应不大于2.0。5.4极化特性与轴比接收天线极化为右旋圆极化，在工作频带范围内，天顶方向轴比应不大于5B。5.5天线方向图天线方向图应呈半球形，在方位角0°~360°、仰角大于5时应分布均匀，垂直面半功率点波束宽度应不小于70°。5.6天线增益承制方应在产品规范中说明其天线产品在不同仰角时的增益值，或这些增益值可以从方向图上读出。具体增益可由订购方与承制方在订货合同中规定，承制方按合同供货。5.7供电特性有源天线的工作电压、工作电流等应符合订货合同的要求。馈电方式一般采用输出同轴线缆馈电，特殊要求由订购方和承制方协商确定。5.8有源天线输出驻波比在工作频带范围内，对502端阻抗，LNA输入电压驻波比应不大于2.0。LNA与天线组成有源天线后，对502端阻抗，LNA输出端电压驻波比应不大于2.0。5.9LNA增益在工作频带范围内，LNA净增益（包括滤波器插损和线缆损耗）应不小于15dB,应不超出标称值3筑素衬网Z..ET
QJ20010-2011±2dB,具体指标应由承制方在产品规范中说明。5.10LNA带内纹波在工作频带范围内，LNA纹波应不大于±0.5dB。5.11LNA带外抑制带外抑制指标要达到承制方在产品规范或合同中的标称值。通常情况如下：a)在偏离中心频率±50MHz时，带外抑制应不小于10dB:b)在偏离中心频率±140MHz时，带外抑制应不小于30dB。5.12LNA噪声系数在工作频带范围内，噪声系数值应不大于2.0B。5.131dB压缩点输出功率LNA输出端的1dB压缩点输出功率应不小于-5dBm。5.14防静电天线在经受空气放电8kV、接触放电4kV的静电冲击后，不应损坏。5.15环境适应性5.15.1低温天线在温度为-40℃±3℃时，应能满足5.35.14的规定。5.15.2高温6哥箭紧桥榜Z.J.NE可天线在温度为40℃±2℃、相对湿度为93%±3%环境中，应能满足5.3一5.14的规定。5.15.4淋雨外置天线应具备防水能力。5.15.5盐雾外置天线应具备抗盐雾腐蚀能力。5.15.6振动天线在经受正弦波垂直振动后，应保持结构完好，并满足5.3~5.14的规定。5.15.7冲击外置天线在经受冲击测试后，应保持结构完好，并满足5.3一5.14的规定。6测试条件6.1测试环境除另有规定外，测试应在下列环境条件下进行：a)温度：15℃~35℃：b)相对湿度：45%~75%；c)气压：86kPa~106kPa。6.2测试场地天线的电性能检验应尽可能在微波暗室内进行。天线测试场的要求如下：a)暗室频率范围应高于待测天线工作频段：b)待测天线和发射天线之间的测试距离应大于2m:4理甄Z.ZC.ET
QJ20010-2011c)待测天线应置于静场区内。6.3测试设备测试设备均应经过计量部门检定合格，具有检定合格证，并在有效期内。测试设备的量程应能覆盖所测试指标的范围，并至少有10%的余量，其精度应至少高于被测指标精度一个量级。使用前应按规定进行校准。7测试方法7.1接头形式用量具或标准接插件检验接头的尺寸，应符合订货合同的要求。7.2无源天线7.2.1工作频率7.2.1.1测试设备测试设备：网络分析仪。7.2.1.2测试程序测试程序如下：a)按所需频段校准网络分析仪：b)按照图1连接网络分析仪和待测无源天线：?)测量并记录输入电压驻波比不大于2,0的频率范围。典可系材JRJ网路分析仪待测天线图1无源天线工作频率、输入电压驻波比测量框图7.2.2天线输入电压驻波比7.2.2.1测试设备测试设备同7.2.1.1。7.2.2.2测试程序测试程序如下：a)按所需频段校准网络分析仪：b)按照图1连接网络分析仪和待测天线：c)测量输入电压驻波比并记录数据。7.2.3轴比7.2.3.1测试设备测试设备包括：a)信号源：b)接收机：?)线极化发射天线。7.2.3.2测试程序测试程序如下：理甄Z.ZC.ET
QJ20010-2011)待测天线瞄准线极化发射天线后固定，按照图2所示，线极化发射天线接信号源，待测天线接接收机：b)将信号源和接收机频率设置为测试频点：?)线极化发射天线绕水平轴旋转360°，从接收机上读取接收信号电平，其最大电平与最小电平差即为待测天线的轴比。微波陪室线极化发射天线特测天线信号源接收机图2天线轴比测试框图7.2.4天线方向图7.2.4.1测试设备测试设备包括：a)信号源：由J.NE可b)接收机：c)圆极化发射天线：d)测试转台。7.2.4.2测试程序测试程序如下：)待测天线对准圆极化发射天线后固定，按照图3所示，圆极化发射天线接信号源，待测天线接接收机：b)将信号源和接收机频率设置为测试频点：?)将待测天线沿垂直轴旋转360°，以1°为步进间隔，记录0°~360°接收机上的电平，得到垂直面方向图：d将待测天线沿接收水平轴旋转90°，重复步骤7.2.4.2c,测得另一个垂直面方向图：?)从垂直面方向图中读取半功率波束宽度等指标。6理甄Z.ZC.ET
QJ20010-2011微波暗室接收水平轴圆极化发射待测天线天线垂直轴测试转台償号源接收机图3天线方向图测试框图7.2.5天线增益7.2.5.1测试设备测试设备包括：a)信号源：b)接收机：c)线极化发射天线：9斯馨替筑d)7.2.5.2测试程序测试程序如下：)待测天线对准线极化发射天线后固定，按照图4所示，线极化发射天线接信号源，待测天线接接收机：b)将信号源和接收机频率设置为测试频点，将0电平记作Ah:c)将待测天线沿接收水平轴旋转90°，将0电平记作A:)将待测圆极化天线取下，换上标准增益天线，使其极化方向与线极化发射天线的极化方向平行，记录0电平Se:?)把标准增益天线和线极化发射天线分别沿接收水平轴和发射水平轴反向旋转90°后，记录0°电平Sh。待测圆极化天线的增益按照公式(1)~公式(3)计算。Gh=Gs+(Ah-Sh)()Ge=Gs+(Ae-Se)(2)Gr=10x log10G/0+10Ge/0)(3)式1)3)中：Gh—待测天线垂直极化增益，dBi:Gs—标准天线增益，dBi:Ah一待测天线水平极化接收电平，单位为分贝(dB):Sh—标准天线水平极化接收电平，单位为分贝(B):理甄Z.ZC.ET
QJ20010-2011Ge—待测天线水平极化增益，dBi:Ae待测天线垂直极化接收电平，单位为分贝(dB):Se标准天线垂直极化接收电平，单位为分贝(dB):G1一待测天线圆极化增益，dBi。际准增益天线引微波暗室发射水平轴接收水平抽线极化发射特测天线天线测试转台信号源接牧机图4天线增益测试框图7.3有源天线13.1工作韩J.NE可工作频率的测试方法同7.2。7.3.2天线输入电压驻波比天线输入电压驻波比的测试方法同7.2.2。7.3.3轴比轴比的测试方法同7.23。7.3.4天线方向图天线方向图的测试方法同7.2.4。7.3.5天线增益天线增益的测试方法同7.2.5。7.3.6供电特性7.36.1测试设备测试设备：毫安级直流稳压电源。7.3.6.2测试程序测试程序如下：a)按照图5连接直流稳压电源和待测天线：b)按天线的工作电压给天线供电，记录天线的工作电流。直流稳压电源待测天线图5供电特性测试框图8理甄Z.ZC.ET
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