国家标准 GB/T38889一2020 天线及接收系统的无线电干扰天线测量车载天线及系统 reeptionsystemsftrradiointerferenee- AntennaSand Antennameasurem1ent Vehicleantennasandsysem 2020-06-02发布 2020-12-01实施国家市场监督管理总局发布国家标涯花管理委员会国家标准
GB/T38889一2020 目次前言范围 2 规范性引用文件术语和定义、缩略语 3.1术语和定义 3.2缩略语测量参数 4.I概述 4.2测量对象 4,3有源天线OTA性能的测量 AM/FM接收天线的测量 5.！测量要求 5.2AM/FM接收天线的方向图测量导航天线测量 6.1测量要求 6.2导航天线近场3D方向图测量 l0 6.3导航天线oTA性能测量 13 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 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 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 19 10测量报告附录A规范性附录)测量场地要求 21 A.l基本要求 21 A.2开阔场要求 21 A.3微波暗室要求 21 23 附录B资料性附录经典探头补偿近远场换算 24 参考文献
GB/T38889一2020 前言本标准按照GB/T1.1一2009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、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()科技有限公司、深圳市蓉声科技有限公司、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、田永玻蒋江建、刘峻、王绎维、于超、袁书传、宋江伟谢延萍、邢琳、朱怡宁
GB/T38889一2020 天线及接收系统的无线电干扰天线测量车载天线及系统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/T14733.10-2008电信术语天线 GB/T2625620102.4GHz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/T2193一2010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/T2868一2015移动通信系统无源天线测量方法 IEEE145一2013天线术语定义IEEEStandardforDefinitionsofTermsforAntennas) 术语和定义、缩略语 3.1术语和定义 GB/T14733.10-2008,GB/T262562010、YD/T2193一2010、YD/T2868一2015、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,其鹏合距离小于与牺射场相关的距离注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合 3.1.2 车载天线vehieleantenna 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 [IEEE145一2013,定义4打 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
GB/T38889一2020 [IEEE145一2013,定义4们 3.1.5 有源天线系统 activeantenasystem 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gainm 在输人功率相等的条件下,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4x 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,则为最大辅射强度的方向 3.1.7 paten 辐射方向图radiation 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totalradiated power 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 近水平面辐射功率near-horizonpartialradiatedpower 表征H面附近天线的发射功率情况的参数 3.1.10 等效全向辐射功率effeetiveisotropicradiatedpower 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 总全向接收灵敏度totalisotropicsensitivit 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 近水平面接收灵敏度neiwr-horiwpartialisropcsensitity 表征H面附近天线的接收灵敏度情况的参数 3.1.13 等效全向灵敏度 effectiveisotropicsensitivity 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0dB增益)相比得到的结果 3.1.14 天线辐射口径antennaradiatiodiammeter D 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
GB/T38889一2020 3.2缩略语下列缩略语适用于本文件 EIRP 等效全向辐射功率effeectiveisotropieradiatedpower EIS 等效全向灵敏度effeective isotropicsensitivity) SatelliteSystems) GNSS 全球卫星导航系统(GlobalNa avigation HP 水平极化(hori zontalpolarization partialisot tropicsensitivity NHPIS近水平面接收灵敏度nearhorizon NHPRP近水平面辐射功率near-horizonpar rtialradiatedpower) 0TA 空口OverTheAir TIS 总全向接收灵敏度totalisotropiesensitivity TRP 总全向辐射功率totalradiatedpower 垂直极化(verticalpolarization) VP 测量参数 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测量方法章条号 AM/FM天线方向图方向图导航天线 TIS或NHPIS 4.3.4 只考虑GNSS功能方向图车载毫米波雷达天线 4.3.3 TRP或NHPRP 方向图 5.2.2 数字广播天线 TIs或NHPIs 4.3.4 4.3.4 TIs或NHPIs
GB/T38889一2020 表1续天线类型测量方法章条号测量参数方向图 5,2.2 无钥匙天线 TRP或NHPRP 4.3.3 TIS或NHPIs 4.3.4 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(0轴定位器与Phi(9)轴定位器独立安装,被测天线绕水平圆面/Phii(e)旋转,测量探头绕垂直圆面/Theta(0旋转被渊天线的方向图是在天线渊量场进行测量的,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(0)角为测量点与Z正半轴之间的夹角,Phip)角为测量点在 XY平面上的投影与X正半轴之间的夹角,Theta(0)极化方向为Theta()轴旋转时的运动方向,Phie) 极化方向为Phi(g)轴旋转时的运动方向 Phi极化 Thea极化 TTheta袖 TThea轴) -z(Phi轴 -z(Phi轴) 图10TA测量坐标系统 4.3.2测量系统有源天线TA性能的测量系统主要包括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; a) b) 网络分析仪用于路径校准; 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; c 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 d 开关转换单元用于各种测量间不同路径的切换; 控制设备用于测量软件以及整个测量系统的测量工作 f)
GB/T38889一2020 4.3.3TRP测量 4.3.3.1TRP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 a 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所示转动转台,在球坐标的Theta轴与Phi9)轴分别测量,测量三维空间各点的有效辐射功率EIRP TRP通过测量的EIRP和式(1)计算所得 RP=Nw习习"IEIRPg:(e.说)土ERP,(0.说)门hu(a) 式中: M-Phi9)轴的测量点数; N -Theta()轴的测量点数探头放大器项接收设备贾 L天线转合葛态图2TRP测量系统连接示意图 4.3.3.2NHPRP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士45"以上辐射功率可按式(2)计算 cut;十cut 2 NHPRP全 cut, 2NM 近地平处士30°以上辐射功率可按式(3)计算 cut十cut NHPRP0全 cut, 2NM 式(2)和式(3)中,cut，可按式(4)计算 [EIRP,(0,9)十EIRP,(,9))]sin( cut
GB/T38889一2020 4.3.4TIs测量 4.3.4.1TIS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38 a 所示探头放大然项无线通信练合利试仪接收设备 Link天线转台放大器可选项图3TIS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% 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(轴与Phi(9)轴间隔特定角度取测量点; 通过式(5)计算被测天线的TIS值 2NM TISs [1/EIS,(,9)十1/EIS,(0,9,)]sin(, 4.3.4.2NHPIS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,近地平处士45°以上辐射灵敏度按式6 计算: 2NM NHPIs. 6 厄十6v cutg十cut,十eut cen十can)+ 16 式中,cut，按式(7)计算: cut EIS,O,9十IS,O,9
GB/T38889一2020 注，sin(0,)项已经计算到式(6)中近地平处士30"以上辐射功率按式(8)计算 2NM NHPIS#参 cut2十cut T cut 式中,cut，按式(9)计算; cut，环十环以上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 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;一40~十70C; 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87MHz108MHz,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 5.2AM/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:士0.3%士0.43%; 频谱纯度;谐波<-20dBc,非谐波<一50dBe 输出功率;0dBm一30dBm
GB/T38889一2020 5.2.1.5接收设备接收设备应满足灵敏度;一110dBm一80dBm; 动态范围>50dB 频率精度;士5×10-" 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:士5×10-; 信号源输出功率:一55dBm~10dBm, 动态范围:130dB -测量带宽1Hz30kHHz 矢量网络分析仪可代替接收机和信号发生器使用 5.2.2测量程序参考天线校零 5.2.2.1 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,主要程序为整车位于测量场外,参考天线置于转台中间位置 a 参考天线与接收机输人端连接,发射天线与信号源的输出端连接,如图4所示; b 设定信号发生器测量频率点及发射强度; c 一小刻度了转动转盘,从0"刻度开始测量,读出此时接收机接收功率Virm(Vm),并把数 d 以每- 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 Vir(Vvnm),Vir(Vvm)VHn( Vir-(VT1) 所测数据单位为dBm Ti 2D 或R>10(两者取较大值 R 黄赞发射天线 >l.5m 接地平板信号发生器接收设备图4AM/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
GB/T38889一2020 确定发射天线的极化方向(垂直极化VP,水平极化HP); a 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; 整车的被测天线与接收机输人端连接,发射天线与信号源的输出端连接,测量布置如图5 所示; 必 "波(>1.(者取较大价 R 发射天线 >1.5m 转台接地平板信号发生器接收设备图5AM/FM测量布置示意图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 d 以每一小刻度5"转动转盘,从0"刻度开始测量,读出此时接收机上显示的数值V(Vw),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V(Vw,V(V) )V(VwVH-,(V vw-1; Vn(V)-VHr,(VT)即为被测天线系统的增益,记为X; 生成方向图 g 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X、X1XiXn,使用式(10)一式(12)进行方差S 计算,S值越小越好 x，表示xw或xw - Ex S2 10 11 360 12 式中: 转台转动的刻度导航天线测量 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
GB/T38889一2020 6.1.2测量场地测量场地为开阔场或者微波暗室,任何能够满足开阔场或者微波暗室的场地都可能成为可替换的试验场地场地要求应满足附录A的通用要求 6.2导航天线近场3D方向图测量 6.2.1测量设备测量设备应满足5.2.1.3及以下要求转台精度:0.1?; 球面采样精度:0.1" 6.2.2球面近场机械扫描系统 6.2.2.1 坐标系统球面近场机械扫描系统有多种实现方式,每种实现方式均应提供俯仰(0)、方位(p)、横滚(X)三轴旋转图描述了被测天线、探头最小球和相应的坐标系，A表示探头原点在被测天线坐标系下的径向位置图7描述了球面近场的一般性配置在测量球面(A,0.p)的任意点探头应指向球心并对两个正交极化采样根据机械复杂程度,实际机械可由多种方式实现:被测天线固定,所有旋转由探头实现; 被测天线两轴旋转,探头绕X旋转;被测天线一轴旋转,探头绕两轴旋转若探头采用双极化探头,则不必绕X轴旋转,此时,要求探头的两个极化的方向图一致 4,a 包围探头的最小球包围待测天线的最小球图6球面近场被测天线与探头坐标示意图 0
GB/T38889一2020 轴轴包围待测天线的最小球 0轴测量球面图7球面近场测量的一般性几何布局 6.2.2.2射频子系统射频子系统包括信号源、幅相接收机探头,电缆及实现测量功能的其他射频设备和器件在测量过程中,射频系统的短期和长期稳定性对测量精度至关重要,根据不同的测量要求配置不同射频系统测量使用的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 6.2.2.3控制子系统控制子系统包括实时时钟控制器、计算机和控制线缆等,实现各设备的协同控制 6.2.2.4 测量软件测量软件应具有数据采集与数据分析功能,并能实现方向图、增益、波束宽度、副瓣电平、波束指向、极化等测量 6.2.2.5标准增益天线比较法是测量天线增益最常用的方法,应具备一根已知增益的标准天线标准天线的精度直接影响被测天线增益的测量精度因此,确定标准增益天线的增益是比较法的前提和关键标准增益天线应具备以下特性: 天线的增益应精确已知; aa b) 天线的结构简单牢固; 天线应为线极化 c d 标准增益天线的增益要根据被测天线增益的高低来确定,近场测量时两者的增益比较接近为宜 6.2.3测量程序标准增益天线校零 6.2.3.1 标准增益天线在校零时,程序主要为 a 架设标准增益天线于转台上并确定标准增益天线的最小包络半径Rmn; b 根据校准布置示意图连接射频线缆,如图8所示设置信号源和矢量接收机的测量频率、功率和中频带宽等参数 c d 设置夕、9和X角扫描范围、采样间隔; 双极化测量探头实现日和X角的扫描,标准增益天线方位角度连续运动实现9角的扫描,矢量 11
GB/T38889一2020 接收机采集测量信号幅度相位值,并记录为(Ew),分贝每度[dB/(')] 接收机采集测量信号幅度相位值,并记录为(Ew),分贝每度[dB/('")] 双极化探头标准增益天线转台接收设备信号源图8球面近场标准增益天线标校布置示意图 6.2.3.2被测天线测量被测天线在测量时,程序主要为攀设被测天线于转台上,确定被测天线的最小包络半径R a 根据被测天线测量布置示意图连接射频线缆,如图9所示 b) 设置信号源和矢量接收机的测量频率,功率和中频带宽等参数 c 设置9、0和X角扫描范围,采样间隔 d 双极化测量探头实现0和X角的扫描,标准增益天线方位角度连续运动-180°+180"实现" e 角的扫描,矢量接收机采集测量信号幅度相位值,并记录为(Eth),分贝每度[dB/(")] 双极化探头被测天线转台接收设备信号源图9被测天线测量布置示意图 6.2.4测量结果导航天线方向图远场测量受到测量静区空间的限制,通常采用近场测量的方式进行测量,然后通过近场-远场转换的算法,推导出远场的测量结果参照附录B,根据测量仪器测量的被测天线原始数据进行近远场变换,得到被测天线的远场方向图,后处理得到波束宽度,波束指向及交叉极化 12
GB/T38889一2020 6.3导航天线oTA性能测量导航天线在GNSS工作模式下,按4.3.4进行TIS或NHPIS的测量车载毫米波雷达天线测量 7.1测量要求 7.1.1测量环境测量环境应满足5.1.1中的通用要求 7.1.2测量场地场地要求应满足附录A的通用要求 7.1.3电源利用交流电转换供电期间电压在正常供电电压的基础上浮动士10%或者配置不间断电源车载毫米波雷达天线方向图测量 7.2 7.2.1总则在进行车载毫米波雷达天线的方向图或者oTA测量时,均应对毫米波雷达天线系统在模拟装车状态下进行测量车载毫米波雷达天线方向图可采用柱面近场或球面近场两种方法进行测量,测量系统均包括机械扫描系统、射频子系统、控制子系统、测量软件柱面近场和球面近场测量主要是机械扫描系统和测量软件的算法不一样 7.2.2柱面近场测量法 7.2.2.1柱面近场机械扫描系统柱面近场机械扫描系统是在圆柱面上采集数据,探头安装在Z轴向的直线导轨上,被测天线安装在坐标系中父向旋转的方位转台上,如图10所示射频子系统、控制子系统、测量软件和标准增益天线要求见6.2.2 13
GB/T38889一2020 Pmn 被测天线采样网格探头图10柱面近场被测天线与探头坐标示意图 7.2.2.2系统对准测量探头一般安装在Z轴向的扫描架上沿垂线进行扫描,被测天线一般架设在一维方位转台上绕轴旋转一周,如图11所示 9 图11车载雷达柱面近场测量架设示意图测量设备应调整扫描架彼此对准,可参考大地或是测量系统探头运动的直线扫描轴乙'应至平行于方位转台的转轴乙,并垂直于场地方位转台在指定的扫描范围旋转时,转轴应保持稳定且平行于相对于轴Z,乡的测量半径的调整精度应达到0.01量级,相对坐标系关系如图1所示探头扫描轴典型的对准工具是经纬仪和激光跟踪仪通常完整的扫描轴对准参考场地坐标,如使用场地中特殊定位的立方镜或是经纬仪靶标来保证扫描系统垂直场地的标志点可固定于实体(如地板等)上的靶标安装好扫描架之后,应分别对准探头天线和被测天线探头天线的Y'应垂直于直线扫描架的 x'z'平面,线极化探头的天线极化应调整到x'轴或Z'轴方向上,定位精度达到0.01入量级被测天线相对于探头的对准由使用立方镜和(或)工具球的几何方法完成,如调整被测天线使其2 坐标平行于方位转台的转轴 14
GB/T38889一2020 7.2.2.3采样根据奈奎斯特准则,相邻数据的采样间隔不应大于最高频率所对应波长的一半(入/2),柱面扫描在方位向和Z向的采样间隔分别为A9=入/p,和AZ一A/2p,为最小圆柱直径,最小圆柱指以轴为中心包围被测天线的最小圆柱. 7.2.2.4扫描区域 Z向扫描范围,所对应的有效角域范围与平面近场类似,可由式(13)给出 arcta tan[(L一h/2)/d门 B 式中: 包围待测天线最小圆柱的高度,单位为米(m); -向上和向下扫描的垂直距离,单位为米(m); 士被测天线和探头之间的距离,单位为米(m) 好和L，可不相等给定9向近场方位扫描的范围,对应的远场有效角域与球面近场扫描类似,可由式(14)给出 9FF土=9NF arcsin( (14 0 式中: -最小圆柱直径,单位为米(m); n -测量圆柱直径,单位为米(m); Pm" -近场扫描的角域范围,单位为米(m) 9NF士 7.2.2.5柱面近场测量程序 7.2.2.5.1 标准增益天线校准标准增益天线在校准时,程序主要为架设标准增益天线于方位转台上,确定标准增益天线的最小包络半径R a mi 根据标校布置示意图12连接射频线缆,若标校77GHz频段应使用扩频设备 b 设置信号源和矢量接收机的测量频率、功率和中频带宽等参数 c 设置9角扫描范围、采样间隔,测量探头Z方向的扫描范围,采样间隔; d 测量探头实现2方向的扫描,标准增益天线方位角度连续运动实现角的扫描,矢量接收机采集测量信号幅度相位值,并记录为E.,分贝每度[dB;/()] 15
GB/T38889一2020 探头益天线接收机信号源图12柱面近场标准增益天线标校布置示意图 7.2.2.5.2被测天线测量被测天线在测量时,程序主要为架设被测天线于方位转台上,确定被测天线的最小包络半径R a b) 根据测量布置示意图13连接射频线缆,若标校77GHz频段应使用扩频设备设置信号源和矢量接收机的测量频率、功率和中频带宽等参数 c 设置必角扫描范围、采样间隔.测量探头乙方向的扫描范围、采样间隔 d 测量探头实现乙方向的扫描,被测天线方位角度连续运动实现9角的扫描,矢量接收机采集 e 测量信号幅度相位值,并记录为(E),分贝每度[dB/()] 探头被测天线接收机新号源图13柱面近场被测天线测量布置示意图 7.2.3球面近场测量法 7.2.3.1球面近场机械扫描系统球面近场机械扫描系统坐标系统见6.2.2 16
GB/T38889一2020 7.2.3.2系统对准测量探头一般安装在旋转臂、球形扫描架或圆环上进行扫描,被测天线一般架设在扫描球面的几何中心上车载雷达天线测量时,扫描方式有两种被测天线架设在一维转台上绕乡轴旋转,将双极化探头安装在是旋转臂,球形扫描架上实现0 a 角的机械扫描，X角的电子扫描,实现单探头快速扫描 b)将双极化探头安装在是圆弧上实现0和X角的电子扫描,实现多探头快速扫描;如图14所示转台图14车载雷达球面近场测量架设示意图测量系统搭建中被测天线的安装通常出于机械方面的考虑包括机械系统本身或是待测天线的机械接口被测天线移动和旋转的限制也会影响安装方式的选择传统的被测天线指向为极点指向或是赤道指向,车载雷达的指向一般为赤道指向,如图15所示 a极点指向》赤道指向图15车载雷达球面近场测量坐标系中被测天线的指向测量之前要系统对准，一般要求各轴彼此相交偏差应调整到约0.02入入为波长),并且垂直通常要达到0.01入量级系统应具备可调整性,并配备便于对准的工具如水平仪、经纬仪、反射镜、激光跟踪仪,光学靶标等被测天线和探头的安装和拆卸应精确、可重复,各机械部件应稳定和坚硬,以确保测量探头和被测天线旋转时不严重影响之前的对准状态应特别考虑去除被测天线沿传送轴往返时转换环节传递给它的位置偏差,因为这将导致指向偏差 17
GB/T38889一2020 应对所有天线的重力下垂进行补偿 7.2.3.3采样使用快速傅里叶变换,和9角上应进行均匀采样,若被测天线辐射场展开在N阶截断,则使用式(15)计算采样间隔: 180° 5) 0 N N通常来源经验准则,由式(16)给出 (16 N=[kr"]十n 式中 -波数，k=2r/A; 被长,单位为米(m). -完全包围被测天线,圆心位于坐标系原点的最小球半径,单位为米(m) [kr] 对kr”就近取整应注意,最小球应包含会影响辐射方向图的所有天线支撑结构,被测天线不必架设在球坐标系中心 n为整数,取决于最小球内源的位置、待计算的场点至最小球的距离及所需要的精度如果场点距岗最小球大于儿个波长,=10对绝大多数应用都有足够的精座随着天线尺寸的增大,精度要求的提高,计算速度和能力提升,修正的截断极限可按式(17)计算: N=[kr]十max(A.,10) (17 A为由精度需求确定的经验因子,对于小天线最小值可取10,对于- -80dB的相对精度A=3.6 一100dB时A=5.0 华的最大采样间隔与0相同 9=0 18 如被测天线具有一定的对称性时,也可根据具体情况使用稍大的A 对于指向赤道平面测量格点的定向天线,应选择&仰= 当投影在最小球厂一上,采样间隔约等于入/2,与奈奎斯特采样准则一致 7.2.3.4扫描区域若在完整的球面上扫描将不会有截断误差然而,在整个球面所对应的4x立体角内扫描工程上往往难以实现,这将产生截断误差而相应的远场也只在一定范围内有效,远场有效角域由式(19)确定一s 0F！=0NF *中 19 式中包围被测天线的最小球半径,单位为米(m); 广 R 测量球半径,单位为米(m); F 近场扫描所覆盖的角域范围 7.2.3.5球面近场测量程序按6.2.3进行测量若测量77GHz频段应使用扩频设备 7.2.4测量结果参照附录B,根据测量仪器测量的被测天线原始数据进行柱面或是球面近远场变换,得到被测天线的远场方向图,后处理得到波束宽度,波束指向及交叉极化;根据标校天线的数据,计算获得被测天线的 18
GB/T38889一2020 增益 7.3车载毫米波雷达天线orA测量车载毫米波雷达天线在进行oTA性能测量时,按4.3.3进行TRP或NHPRP的测量数字广播天线测量 8.1卫星数字广播天线方向图的测量因数字广播天线与AM/FM天线具有相同的辐射特性,它的方向图可按5.4章节进行测量 8.2卫星数字广播天线oTA的测量卫星数字广插天线进行oTA性能测量时,可按4.3.4进行TIS或NHPIs的测量无钥匙天线测量 9.1无钥匙天线方向图的测量因无钥匙天线与AM/FM天线具有相同的辐射特性,它的方向图可按5.2.2进行测量 9.2无钥匙天线oTA的测量无钥匙天线进行oTA性能测量时,可按4.3.3进行TRP或NHPRP的测量,或者按4.3.4进行 TIS或NHPIs的测量 10测量报告测量结果应记录在一份综合的测量报告中,表2给出了要求的所有条目的摘要清单该测量报告应具有以下细节以提供测量可重复性通用信息,包括: a 1通用信息应包括测量所在的地点,负责的能承担责任)的所有者等; 2) 如果场地确认是由其他方或组织进行的,应给出该方或该组织的信息; 3 应借助绘图、照片、部件号码等方式描述测量的配置,包括其辅助设备另外还应给出进行测量的日期,在报告的封面还应有报告的编制者和授权人的姓名及其！签名有效期和限制条件的评估,在对车载天线进行测量之前,应证明场地的有效期,并明确声明有 b 哪些特别的环境条件、配置条件或者限制条件测量布置,包括无论在检查还是在测量中,都应对每一条规范性要求的条目进行核查,以确定是否符合要求不同类型天线的测量程序,应在测量报告中给出若对测量布置有调整,也应在报告中注明 19
GB/T38889一2020 表2测量报告清单条目备注测量地址、所有者测量所用场地的相关信息测量报告的责任人或组织者的地址、电话传通用信息真、电邮测量报告相关责任人或组织方的签名测量过程中使用的配置和辅助设备的一般可使用照片、绘图和部件号以便描述于标识和描述有效期和限制条件的评估 TD 限制条件和配置的识别确认测量布置的详细描述测量布置特殊测量布置的描述 20
GB/T38889一2020 附录 A 规范性附录) 测量场地要求 A.1 基本要求车载天线的辐射参数和oTA参数的测量要求在开阔场或者微波暗室中进行,任何能满足开阔场或者微波暗室的场地都可能成为可替换的试验场地试验场地应满足以下要求净空间尺寸应满足测量设备和被测天线安装架设和扫描采样的空间需求; a 扫描静区的范围应大于或等于包含被测天线的最小球体 b 沿静区水平轴线方向移动被测天线时接收信号起伏不超过士2dB沿静区垂直于地面的同一平面上下,左右移动被测天线时接收信号起伏不超过士0.3dB d 确保来自外部物体的反射不影响测量结果 A.2开阔场要求开阔场应满足以下要求: 测量场地应是一个没有电磁波反射物的空旷场地,应避开建筑物,电力线、篱笆和树木等,并应 a 远离地下线缆、,管道等; 若测量场地使用气候保护罩,则气候保护罩应能保护包括被测天线及系统在内的整个试验场地,所用材料应具有射频透明性,以避免造成不需要的反射宜使用金属接地平板的测量场地,可使用时域法消除地面反射,测量设施和测量人员都应在无障碍区之外:; d 对于旋转组件位于接地平板下的转台,旋转表面应与接地平板齐平,并将其与接地平板导电连接; AM/FM方向图远场测量场地的指标要求如表A.l所示表A.1AM/FM方向图远场测量场地的要求类别测量场地指标要求 R>2D'/久或R>10a(两者取较大值 -测试距离,单位为米m); 远场测量条件被测天线的口径,单位为米(Gn m; 频率对应的波长,单位为米(m) 场地大小对于FM方向图:场地的最小尺寸为50m×20m(长×宽其他测量区域顶部无具有反射特性的防护罩 A.3微波暗室要求对于微波暗室,除满足A.1的基本要求外,还应满足以下要求 21
GB/T38889一2020 测量中使用的微波暗室屏蔽效能应大于105dB,如图A.1所示; a b)测量中使用的微波暗室回波损耗在300MHz以下时,应大于25dB;在300MHz以上时,应大于30dB,如图A.1所示 1107 崖敲效能 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 10G 30OM 30M50100M 2G3G5G 20G30G50G100G 1G 频率/Hz 图A.1暗室屏蔽效能和回波损耗限值 22
GB/T38889一2020 附录 B 资料性附录经典探头补偿近远场换算探头沿扫描架移动时能从不同方向看到被测天线中心而且,在固定位置探头可从不同方向看到被测天线的每个部分因此,无法通过不带探头补偿的近远场变换由近场测量数据准确恢复出天线远场探头补偿近场柱面测量基本理论是基于洛伦兹互易定理的应用提出的,它们严格证明了,被测天线辐射场的柱面波展开中的模式系数a，和b 与以下有关两组独立测量的探头输出电压的二维傅里叶变换,探头在第二组测量中沿其纵轴旋转90'; a b 当探头用作发射天线时,探头和旋转探头的辐射场的柱面波展开系数和b 由式(B.1)式(B.6)给出: a，习d'.(-7)H92(d)-I'.()习d.(-)H(Aad)](B1 a.)= w几" 万可U.习力H4s:-Am之'力)1n出L" b.Y 式(B.1)和式(B.2)中 =2p/; -个整数一个实数; =(k一y') A一 B.3 I.() IVp,心)exp(一jnp)exp7:)dpde j (B.4 I',() g,:)exp(一jnp)expj>:)dgde 式(B.3)和式(B.4)中 V ，V”" d.fs)点处探头和旋转探头的复输出电压,单位为伏(Vv A.( )H9Ad)d'.(一))HsA山) 习a( -(一)H9.Ad)d.(一)H.A山 (B.5 习式(B.5)中四Ha.c)=愿 j"十"exp(一jr (B.6 在经典方法中,傅里叶变换积分1，和1' 可用快速傅里叶变换高效计算;根据采样定理,近场数据按等间距得到与探头和旋转探头相关的模式系数(cm,d)和(e'.,d'.)可从它们辐射的远场分量的幅度和相位计算得到只要确定了a 和b.,电场远场分量可由式(B.7)计算得到 -2k Cexp(n9)exp(-R)sin0习"[a.(kecos)9十.(kco:0)p E(R,0,p B.7 式中被测天线远场的球面坐标 R,0,p 球面场的近远场方向图转换可参照以上方法进行计算 23
GB/T38889一2020 参考文献 [1]CTIA-TheWirelessAssociation一2019TestPlanforwirelessDevieeOver-the-AirPer formanceMethodofMeasurementforRadiatedRFPowerandReceiverPerformance tibilityandRadio MattersERM EN302858-1V1.2.lEleetromagneiecompat spectrumm RoadTre andTrafficTelematicsRTTT Short the24， ransport rangeradarequipmentoperatingin 05GHzto24,25GHzfre PartlTechnicalcharacteristics forautomotiveapplication requencyrange andtestmethods IEEEStd1720TM-2012IEEERecommmmendedPracticeforNear-FieldAntennaMeasurements 24

天线及接收系统的无线电干扰天线测量车载天线及系统GB/T38889-2020

天线是无线电通信系统中的重要组成部分，其工作稳定性和精度对通信质量具有直接影响。然而，在现代社会中，无线电干扰(EMI)已经成为天线及接收系统工作中面临的重要障碍之一。

GB/T38889-2020标准介绍

为了保证天线及接收系统的正常运行，国家质量监管局发布了GB/T38889-2020标准，该标准规定了天线测量、车载天线及系统等方面的技术要求，为天线及接收系统解决无线电干扰问题提供了指导。

天线测量

天线测量是指对天线进行性能测试和评估的过程。根据GB/T38889-2020标准，天线测量应该包括以下几个方面：

天线增益测试。这是测试天线的增益性能，以判断其在不同频段下的性能表现。
天线辐射图测试。这是测试天线的辐射图形状和方向性能，以确保天线在特定方向上具有最佳工作效果。
天线阻抗测试。这是测试天线的输入阻抗，以确定无线电设备与天线之间的匹配性。

车载天线及系统

车载天线及系统是指安装在车辆上的天线和相关设备组成的整体系统。根据GB/T38889-2020标准，车载天线及系统应该满足以下要求：

天线的安装位置选择合理，不会受到车身金属结构和其他信号源的干扰。
天线的接收灵敏度和发射功率符合相关技术要求。
车载系统中的各个部件匹配性良好，不会产生干扰或失真。

无线电干扰(EMI)问题

无线电干扰是指在无线电通信中，由于外部干扰源的存在，导致通信系统性能下降或者完全失效的现象。GB/T38889-2020标准规定了测试天线及接收系统受无线电干扰影响的方法和要求，以确保无线电设备在各种恶劣环境下也能正常工作。

结论

天线及接收系统的无线电干扰问题对于通信质量具有直接影响，而GB/T38889-2020标准提供了天线测量、车载天线及系统等方面的技术要求和测试方法，从根本上解决了无线电干扰问题，保证了通信系统的稳定性和可靠性。天线测量、车载天线及系统等方面的内容是专业人士必须掌握的技术要点，只有通过合理的测试和评估，才能确保天线及接收系统的正常运行。