GB/T 40602.3-2023 天线及接收系统的无线电干扰 第3部分：场地测量 紧缩场场地性能确认方法

　　ICS 33 . 100 CCS L 06

　　中 华 人 民 共 和 国 国 家 标 准

　　GB/T 40602 . 3—2023

　　天线及接收系统的无线电干扰

　　第 3 部分 : 场地测量 紧缩场场地

　　性能确认方法

　　Antennas and reception systems for radio interference—

　　part 3 : Test site measurement—performance test method of compact range

　　2023-09-07 发布 2023-09-07 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/T 40602 . 3—2023

　　目 次

　　前言 I

　　引言 "

　　1 范围 1

　　2 规范性引用文件 1

　　3 术语和定义 1

　　4 一般要求 2

　　4 . 1 概述 2

　　.

　　4 2 测量环境要求 2

　　4 . 3 电源要求 2

　　4 . 4 测量场地要求 2

　　5 测量系统 2

　　5 . 1 系统框图 2

　　5 . 2 测量设备 3

　　6 测量方法 5

　　.

　　6 1 概述 5

　　6 . 2 测量频段和测量频点 5

　　6 . 3 测试步骤 5

　　6 . 4 数据处理 6

　　6 . 5 场地指标 9

　　7 试验报告 9

　　8 安全防护 10

　　8 . 1 安全防护要求 10

　　8 . 2 安全防护措施 10

　　参考文献 11

　　GB/T 40602 . 3—2023

　　前 言

　　本文件按照 GB/T 1 . 1—2020《标准化工作导则 第 1 部分:标准化文件的结构和起草规则》的规定起草 。

　　本文件是 GB/T(Z) 40602《天线及接收系统的无线电干扰》的第 3 部分 。GB/T(Z) 40602 已经发布了以下部分:

　　— 第 1 部分:基础测量 天线方向图的窒内远场测量方法 ;

　　— 第 2 部分:基础测量 高增益天线方向图窒内平面近场测量方法 ;

　　— 第 3 部分:场地测量 紧缩场场地性能确认方法 ;

　　— 第 4 部分:无线接收系统 集成无线模块电子设备电磁兼容测试方法 。

　　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专利的责任 。

　　本文件由全国无线电干扰标准化技术委员会(SAC/TC79)提出并归口 。

　　本文件起草单位:上海电器科学研究院 、南京纳特通信电子有限公司 、广东省珠海市质量计量监督检测所 、美的集团股份有限公司 、深圳市信丰伟业科技有限公司 、湖南大学 、上海市医疗器械检验研究院 、上海莱天通信技术有限公司 、常熟市泓博通讯技术股份有限公司 、深圳市蓉声科技有限公司 、上海泰峰检测认证有限公司 、青岛空天电子信息技术研究院有限公司 、上海电器设备检测所有限公司 、东莞市东电检测技术有限公司 、上海机器人产业技术研究院有限公司 、东莞市南斗星科技有限公司 、上海电器科学研究所(集团)有限公司 、上海添唯认证技术有限公司 。

　　本文件主要起草人:于超 、李荣明 、何志辉 、罗良敏 、詹昌漫 、李高升 、卢卫卫 、李吉龙 、袁书传 、熊蒙 、李秉均 、陈冲 、李锦新 、颜红方 、林宪琦 、余江 、梁胜 、叶琼瑜 、张峰衔 、郑军奇 、孙作立 、苑鹏飞 、钱栋君 。

　　I

　　GB/T 40602 . 3—2023

　　引 言

　　天线及接收系统的无线电干扰是以“天线”(无形天线-无线接收系统)为切入点 , 建立天线和无线电接收系统的电磁兼容标准 , 涵盖天线 、测量场地和无线接收系统 。

　　GB/T(Z) 40602《天线及接收系统的无线电干扰》拟由四个部分构成 。

　　— 第 1 部分:基础测量 天线方向图的室内远场测量方法 。 目 的在于规定天线辐射方向图在微波暗室内等高架远场的测量方法 。

　　— 第 2 部分:基础测量 高增益天线方向图室内平面近场测量方法 。 目 的在于规定高增益天线平面近场扫描法在微波暗室内测量天线方向图的方法 。

　　— 第 3 部分:场地测量 紧缩场场地性能确认方法 。 目的在于规定紧缩场屏蔽效能 、静场辐射特性 、相位特性和交叉极化性能的测量方法 。

　　— 第 4 部分:无线接收系统 集成无线模块电子设备电磁兼容测试方法 。 目 的在于规定用于工业 、科学 、医疗 、汽车 、家用电器等集成无线模块电子设备的电磁兼容测试要求和测试方法 。

　　GB/T(Z) 40602 与 GB/T 38889 共同构成了天线及接收系统的无线电干扰标准体系 。

　　"

　　GB/T 40602 . 3—2023

　　天线及接收系统的无线电干扰

　　第 3 部分:场地测量 紧缩场场地

　　性能确认方法

　　1 范围

　　本文件规定了紧缩场场地性能确认方法 , 包括一般要求 、测量系统 、测量方法 、试验报告以及安全防护要求等。

　　本文件适用于工作频率范围为 0 . 6 GHz~110 GHz 的紧缩场场地性能的确认 , 其他频率范围参照使用。

　　2 规范性引用文件

　　下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中 , 注 日期的引用文件 , 仅该日期对应的版本适用于本文件;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 8702—2014 电磁环境控制限值

　　GB/T 12190—2021 电磁屏蔽室屏蔽效能的测量方法

　　3 术语和定义

　　GB 8702—2014 和 GB/T 12190—2021 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1

　　紧缩场 compact range

　　采用反射面或介质透镜结合屏蔽与吸波材料等将馈源产生的电磁波在近距离内变换成平面波 , 模拟平面波辐照的自由空间远场条件的测量场地。

　　3.2

　　静区 quiet zone

　　通常是在紧缩场内放置被测件的区域 , 在此区域内电磁波的杂波反射被控制到设计水平。 3.3

　　锥削 taper

　　定量描述一种在中心轴向边缘递减的电磁场分布中 , 从中心轴到边缘递减的幅度。

　　注 1 : 在静区场分布的曲线上指曲线最大值与最小值之差。

　　注 2 : 分为幅度锥削和相位锥削。 3.4

　　波纹 ripple

　　呈现随机的 , 接近周期形式的 , 类似波浪的分布不平度。

　　注 1 : 分为幅度波纹和相位波纹。

　　注 2 : 在静区场分布的结果中 , 用最小二乘法根据原始曲线拟合出二次曲线 , 然后在不同位置对原始曲线与二次曲线求差 , 以最大的差值作为波纹指标。

　　1

　　GB/T 40602 . 3—2023

　　3.5

　　幅度变化 amplitude deviation

　　水平线上或竖直线上场幅度对数值最大值与最小值之差 。

　　3.6

　　相位变化 phase deviation

　　水平线上或竖直线上场相位最大值和最小值之差 。

　　3.7

　　交叉极化 cross polar ratio

　　对所给定方向上主极化分量与正交极化分量功率之比 。

　　4 一般要求

　　4 . 1 概述

　　紧缩场场地是一个金属封闭的屏蔽壳体的六个面都贴有吸波材料的微波暗室场地 。场地的性能确认需在静区内进行 , 确认参数包含幅度平坦度 、幅度锥削 、幅度波纹 、相位平坦度 、相位锥削 、相位波纹和交叉极化 。

　　4 . 2 测量环境要求

　　除另有规定外 , 测量应在以下条件下进行:

　　a) 环境温度 : 15 ℃ ~35 ℃ ;

　　b) 相对湿度:25%~75% ;

　　c) 大气压力 :86 kpa~106 kpa 。

　　4 . 3 电源要求

　　除另有规定外 , 测量在以下电源条件下进行:

　　a) 紧缩场的电压波动应在额定电压的 ±5%内 , 频率变化应在额定频率的 ±5%内 , 宜配不间断电源 ;

　　b) 紧缩场的测量用电和工作用电应进行滤波 。

　　4 . 4 测量场地要求

　　紧缩场屏蔽性能检测按照 GB/T 12190—2021 的规定进行测量 。

　　5 测量系统

　　5 . 1 系统框图

　　紧缩场静区幅相测量系统通常由矢量网络分析仪 、校准天线 、扫描架 、射频放大器 , 稳幅稳相线缆等设备组成 , 毫米波频率一般需要使用扩频器才能满足要求 , 测量系统应满足动态范围大于 50 dB的要求 , 稳定性优于 0. 1 dB的要求 。

　　在 0. 6 GHz~110 GHz测量范围内 , 场地 、天线 、扫描架 、线缆都是测量的重要影响因素 , 测量系统示意见图 1 和图 2 。

　　2

　　GB/T 40602 . 3—2023

　　图 1 0 . 6 GHz ~ 50 GHz 测量系统示意图

　　图 2 50 GHz ~ 1 10 GHz 测量系统示意图

　　5 . 2 测量设备

　　5 . 2 . 1 矢量网络分析仪

　　频率分辨率 : 1 Hz。

　　源输出功率 : ≥0 dBm 。

　　动态范围 : ≥110 dB。

　　3

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　　5 . 2 . 2 测量天线

　　天线类型:线性极化 。

　　特性阻抗: 50 Ω。

　　驻波:≤1 . 5 。

　　增益:高增益天线 。

　　极化纯度:优于 40 dB。

　　注 1 : 不同的天线会得到不同的测量结果 , 在报告中需给出所用天线的增益和波瓣宽度等参数 。

　　注 2 : 一般来说 , 高增益天线相对低增益天线来说接收到其他方向的干扰信号小 , 因此使用高增益天线会得到更符合指标要求的测量结果 。

　　5 . 2 . 3 射频放大器

　　频率范围:满足测试要求范围 。

　　增益:典型值为 30 dB。

　　5 . 2 . 4 稳幅稳相电缆

　　电缆缓慢摆动时 , 幅度变化量小于 0 . 1 dB, 相位变化量小于 1。。

　　5 . 2 . 5 扫描架

　　扫描架在测量区域内 , 可通过远程精准控制测量频率小于或等于 1/8 测量频率的波长为步进移动 ,扫描架可旋转 , 定位准确度优于 1/4 个波长 。为了减少扫描架的反射 , 需要用吸波材料包裹 。扫描架的扫描范围应满足测量要求 , 平面度误差和直线度误差宜优于紧缩场相应要求的 1/10 。 扫描架示意见图 3 。

　　标引序号说明 :

　　1 — 旋转电机 ;

　　2 — 天线行程轨道 。

　　图 3 扫描架示意图

　　4

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　　6 测量方法

　　6 . 1 概述

　　静区内场幅度特性和相位特性通常采用扫描法测量。 扫描法测量原理是在静区内将天线在测量平面内移动 , 评估幅度变化和相位变化是否满足要求。 理想平面波的情况下 , 测得的场幅度是一致的 , 相位是恒定的。 实际情况下由于反射面加工精度 、边缘绕射 、馈源直漏 、周围反射等原因 , 不可能达到理想的要求 , 场幅度和相位会有一定的变化。

　　紧缩场的实际性能可用紧缩场静区测量平面内场幅度特性和相位特性来表示。 测量参数见 4 . 1 。

　　6 . 2 测量频段和测量频点

　　在紧缩场每个馈源工作频率范围内选择高 、中 、低三个频点 , 也可根据用户要求选择其所需求的频点测量。 标准增益喇叭天线的频率范围见表 1 。

　　表 1 标准增益喇叭天线的频率范围

　　序号

　　频率范围/GHz

　　1

　　0 . 49~0 . 75

　　2

　　0 . 75~1 . 12

　　3

　　1 . 12~1 . 70

　　4

　　1 . 70~2 . 60

　　5

　　2 . 60~3 . 95

　　6

　　3 . 95~5 . 85

　　7

　　5 . 85~8 . 20

　　8

　　8 . 20~12 . 4

　　9

　　12 . 4~18 . 0

　　10

　　18 . 0~26 . 5

　　11

　　26 . 5~40

　　12

　　33 . 0~50 . 0

　　13

　　50 . 0~75 . 0

　　14

　　75 . 0~110 . 0

　　6 . 3 测试步骤

　　测试静区内每个位置上幅度和相位的数值 , 需按如下步骤进行测试:

　　a) 将扫描架位于静区内 , 扫描架与来波方向垂直 , 水平方向为 x 轴 , 垂直方向为 Y 轴 , 静区中心点为坐标原点 , 扫描面坐标见图 4 ;

　　5

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　　图 4 扫描面坐标示意图

　　b) 架设馈源和天线,根据被校紧缩场类型,选择合适的校准系统配置 ;

　　c) 扫描架设置为水平方向,扫描行程需大于静区范围,扫描步进为八分之一波长,采用步进扫描模式 ;

　　d) 将馈源和天线分别设置为水平极化方向 ;

　　e) 记录每一个位置的场强幅度数值 Aij 和场强相位数值 pij ;

　　f) 将馈源设置为水平极化,天线垂直极化,重复步骤 e) ;

　　g) 将馈源设置为垂直极化,天线垂直极化,重复步骤 e) ;

　　h) 将馈源设置为垂直极化,天线水平极化,重复步骤 e) ;

　　i) 将扫描架设置为垂直方向,重复步骤 d)~h) ;

　　j) 测试结束后得到 8 组包含幅度和相位的数据,见表 2 ;

　　k) 更改馈源和天线,进行下一频段测试,重复步骤 b)~i) 。

　　表 2 测试结果表

　　扫描架水平方向

　　扫描架垂直方向

　　HH

　　Hv

　　vv

　　vH

　　HH

　　Hv

　　vv

　　vH

　　注 : HH 为馈源水平极化,天线水平极化;Hv为馈源水平极化,天线垂直极化;vv为馈源垂直极化,天线垂直极化;vH 为馈源垂直极化,天线水平极化 。

　　6 . 4 数据处理

　　6 . 4 . 1 幅度平坦度

　　取 6 . 3 测试步骤中测试馈源和天线极化相同的数据,用来计算幅度平坦度,见表 2 中的 HH、vv 。通过统计分析得到最大值 Aij — max和最小值 Aij — min ,由公式(1)计算幅度平坦度 :

　　Afi =Aij —max —Aij —min …………………………( 1 )

　　式中 :

　　Afi — 幅度平坦度,单位为分贝(dB) ;

　　Aij — max — 被校频率幅度数值的最大值,单位为分贝(dB) ;

　　Aij — min — 被校频率幅度数值的最小值,单位为分贝(dB) ;

　　i — 被校频率, i=1 ,2,3… ;

　　j — 扫描位置,j =1 ,2,3… 。

　　6

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　　6 . 4 . 2 幅度锥削

　　取 6 . 3 测试步骤中馈源和天线极化相同的数据 , 用来计算幅度锥削 , 见表 2 中的 HH、vv 。

　　幅度锥削数据处理步骤如下:

　　a) 将 6 . 3 测试步骤中 HH、vv 的幅度数值 Aij 利用最小二乘法进行二次多项式拟合 , 由公式(2)

　　得到拟合系数 , 再由公式(3)得到拟合幅度数值 A’ ij :

　　Aij = a 1 x j(2) +b1 xj + c 1 …………………………( 2 )

　　A’ ij = a 1 x j(2) +b1 xj + c 1 …………………………( 3 )

　　式中:

　　Aij — 场强幅度数值 , 单位为分贝(dB) ;

　　xj — 被校静区位置 , 单位为米(m) ;

　　a 1 , b 1 , c 1 — 幅度测量二次多项式拟合系数 。

　　b) 通过统计分析得到拟合幅度数值 Ai(’)j 的最大值 Ai(’)j — max 和最小值 A’ij — min , 由公式(4)计算幅度

　　锥削:

　　Ati =Ai(’)j—max — Ai(’)j—min …………………………( 4 )

　　式中:

　　Ati — 幅度锥削 , 单位为分贝(dB) ;

　　Ai(’)j — max — 被校频率拟合幅度数值的最大值 , 单位为分贝(dB) ;

　　Ai(’)j — min — 被校频率拟合幅度数值的最小值 , 单位为分贝(dB) 。

　　6 . 4 . 3 幅度波纹

　　取 6 . 3 测试步骤中馈源和天线极化相同的数据 , 用来计算幅度波纹 , 见表 2 中的 HH、vv 。

　　幅度波纹数据处理步骤如下:

　　a) 将 6 . 3 测试步骤中 HH、vv 幅度数值 Aij 和步骤 6 . 4 . 2 获取的对应位置拟合幅度数值 A’ij 相减 , 通过统计分析得到最大正值偏差(Aij —Ai(’)j ) max 和最大负值偏差(Aij —Ai(’)j ) min ;

　　b) 由公式 (5) 计算幅度波纹:

　　Ari = ± [(Aij — A’ ij ) max — (Aij —A’ ij ) min ] /2 …………………( 5 )

　　式中:

　　Ari — 幅度波纹 , 单位为分贝(dB) ;

　　(Aij —Ai(’)j ) max — 幅度数值与拟合幅度数值的最大正值偏差 , 单位为分贝(dB) ;

　　(Aij —Ai(’)j ) min — 幅度数值与拟合幅度数值的最大负值偏差 , 单位为分贝(dB) 。

　　6 . 4 . 4 相位平坦度

　　取 6 . 3 测试步骤中馈源和天线极化相同的数据 , 用来计算相位平坦度 , 见表 2 中的 HH、vv 。

　　相位平坦度数据处理步骤如下:

　　a) 分析 6 . 3 测试步骤中 HH、vv相位数值 pij , 若 6 . 3 步骤 a)扫描架精度现场标定后有个别位置超标 , 则记录为 L, 单位为米(m);若扫描架精度没有超过指标要求 , 则 L 默认为 0 , 由公式(6)对相位数值 pij 进行补偿修正 , 得到相位数值线性值 pij :

　　ij = pij …………………………( 6 )

　　式中:

　　λ i — 被校频率对应波长 , 单位为米(m) 。

　　b) 通过统计分析得到相位数值线性值的最大值 pij — max 和最小值 pij — min , 由公式(7)计算相位平

　　7

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　　坦度:

　　Pfi = Pij—max — Pij—min …………………………( 7 )

　　式中:

　　Pfi — 相位平坦度 , 单位为度(。) ;

　　Pij — max — 被校频率相位数据线性值的最大值 , 单位为度(。) ;

　　Pij — min — 被校频率相位数据线性值的最小值 , 单位为度(。) 。

　　6 . 4 . 5 相位锥削

　　取 6 . 3 测试步骤中馈源和天线极化相同的数据 , 用来计算相位锥削 , 见表 2 中的 HH、vv 。

　　相位锥削数据处理步骤如下:

　　a) 将步骤 6 . 4 . 4 获取的相位数据线性值 Pij 利用最小二乘法进行二次多项式拟合 , 由公式(8) 得

　　到拟合系数 , 再由公式(9)得到拟合相位数值 Pi’j :

　　Pij = a 2 x j(2) +b2 xj + c 2 …………………………( 8 )

　　Pi(’)j = a 2 x j(2) +b2 xj + c 2 …………………………( 9 )

　　式中:

　　a 2 , b 2 , c 2 — 相位测量二次多项式拟合系数 。

　　b) 通过统计分析得到拟合相位数值的最大值 P’ij — max 和最小值 Pij — min , 由公式(10)计算相位锥削:

　　Pti = Pi(’)j—max — Pi(’)j—min …………………………( 10 )

　　式中:

　　。

　　Pti — 相位锥削 , 单位为度( ) ;

　　Pi(’)j — max — 拟合相位数值的最大值 , 单位为度(。) ;

　　Pi(’)j — min — 拟合相位数值的最小值 , 单位为度(。) 。

　　6 . 4 . 6 相位波纹

　　取 6 . 3 测试步骤中馈源和天线极化相同的数据 , 用来计算相位波纹 , 见表 2 中的 HH、vv 。

　　相位波纹数据处理步骤如下 。

　　a) 若相位存在锥削指标 , 则将 6 . 4 . 4 获取的相位数据线性值 Pij 和 6 . 4 . 5 获取的拟合相位数值 Pi(’)j

　　相减 , 通过统计分析得到最大正值偏差 max 和最大负值偏差 min , 按公式 (11)计算相位波纹:

　　P’ ri /2 … … … … … … …

　　式中:

　　’ 。

　　Pri — 相位波纹 , 变化区间 , 单位为度( ) ;

　　max — 相位数值线性值与拟合相位数值的最大正值偏差 , 单位为度(。) ;

　　(Pij —Pi(’)j ) min — 相位数值线性值与拟合相位数值的最大负值偏差 , 单位为度(。) 。

　　b) 若相位不存在锥削指标 , 将步骤 6 . 4 . 4 获取的相位数据线性值 Pij 利用最小二乘法进行一次多

　　项式拟合 , 由公式(12)得到拟合系数 , 再由公式 (13) 得到拟合相位数值 Pij(”) :

　　Pij =b3 xj + c 3 …………………………( 12 )

　　Pi(”)j =b1 xj + c 3 …………………………( 13 )

　　式中:

　　b 3 , c 3 — 相位测量一次多项式拟合系数 。

　　8

　　GB/T 40602 . 3—2023

　　c) 将公式(6)获取的 Pij 和公式(13)获取的 Pij(”) 相减 , 通过统计分析得到最大正值偏差 max和最大负值偏差 min , 按公式 (14) 计算相位波纹:

　　P /2 … … … … … … …

　　式中:

　　Pr(”)i — 相位波纹 , 变化区间 , 单位为度(。) ;

　　max — 相位数值线性值与拟合相位数值的最大正值偏差 , 单位为度(。) ;

　　min — 相位数值线性值与拟合相位数值的最小正值偏差 , 单位为度(。) 。

　　6 . 4 . 7 交叉极化