JJF1893—20211(0.2~40)GHz電磁兼容喇叭天線校準(zhǔn)規(guī)范1范圍本規(guī)范適用于符合CISPR16-1-6:2014、ANSIC63.5—2006和SAEARP958D—2003要求的電磁兼容測(cè)試用喇叭天線的校準(zhǔn),頻率范圍為0.2GHz~40GHz,其他喇叭天線可參照本規(guī)范執(zhí)行。2引用文件本規(guī)范引用了下列文件:JJF-2008無(wú)線電計(jì)量名詞術(shù)語(yǔ)及其定義GB/T4365—2003電磁兼容術(shù)語(yǔ)(idtIEC50(161):90)ANSIC63.5—2006電磁兼容美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)電磁騷擾的輻射發(fā)射(EMI)測(cè)量控制(9kHz~40GHz)頻段天線校準(zhǔn)[AmericanNationalStandardforElectromag-neticCompatibility—RadiatedEmissionMeasurementsinElectromagneticInterference(EMI)Control—CalibrationofAntennas(9kHzto40GHz)]SAEARP958—2003電磁騷擾測(cè)量天線標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)方法(ElectromagneticInterfer-enceMeasurementAntennasStandardCalibrationMethod)CISPR16-1-5:2014無(wú)線電騷擾和抗擾度測(cè)量設(shè)備校準(zhǔn)方法第1-5部分:用于5MHz~18GHz頻段輻射發(fā)射測(cè)量和抗擾度測(cè)量的天線校準(zhǔn)場(chǎng)地和參考場(chǎng)地(Specifi-cationforradiodisturvanceandimmunitymeasuringapparatusmethods—Part1-5:Radiodisturbanceandimmunitymeasuringapparatus—Antennacalibrationsitesandref-erencetestsitesfor5MHzto18GHz)CISPR16-1-6:2014無(wú)線電騷擾和抗擾度測(cè)量?jī)x器和測(cè)量方法第1-6部分:輻射騷擾和抗擾度測(cè)量?jī)x器電磁兼容天線校準(zhǔn)(Specificationforradiodisturbanceandimmunitymeasuringapparatusandmethods—Part1-6:Radiodisturbanceandim-munitymeasuringapparatus—EMCan凡是注日期的引用文件,僅注日期的版本適用于本規(guī)范;凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改單)適用于本規(guī)范。3術(shù)語(yǔ)和計(jì)量單位3.1自由空間天線系數(shù)freespaceantennafactorAFa在一個(gè)自由空間環(huán)境中,從對(duì)應(yīng)于天線的機(jī)械視軸方向上(即天線的主軸線)入射到天線位置的平面波的電場(chǎng)強(qiáng)度,與在一個(gè)連接到天線端口的指定負(fù)載上產(chǎn)生的電壓的JJF1893—20212比值。單位為dB/m。3.21m天線系數(shù)antennafactorfor1mAF1m參照SAEARP958D—2003的方式確定的天線1m增益,借助遠(yuǎn)場(chǎng)條件下天線增益與天線系數(shù)的關(guān)系所導(dǎo)出的天線系數(shù)。單位為dB/m。注:1m天線系數(shù)用于EMC領(lǐng)域中符合性方面的測(cè)試,不能直接用于絕對(duì)場(chǎng)強(qiáng)測(cè)量和評(píng)價(jià)。其表達(dá)式見(jiàn)附錄D。3.3天線端口電壓駐波比antennavoltagestandingwaveratioVSWR在自由空間中,天線輸入端口所呈現(xiàn)的電壓駐波比。3.4標(biāo)準(zhǔn)天線standardantenna能夠精確計(jì)算或精確測(cè)量天線系數(shù)的天線,在標(biāo)準(zhǔn)天線法中,標(biāo)準(zhǔn)天線的天線系數(shù)作為參考測(cè)量的參考值。4概述電磁兼容測(cè)試用喇叭天線主要用于測(cè)量受試設(shè)備(EUT)向外輻射的電磁波場(chǎng)強(qiáng),以及用于產(chǎn)生輻射抗擾度實(shí)驗(yàn)所需的場(chǎng)強(qiáng)。電磁兼容喇叭天線通常包括角錐喇叭天線和雙脊波導(dǎo)喇叭天線,許多電磁兼容喇叭天線(以下簡(jiǎn)稱天線)為寬帶天線,并用于在固定距離上進(jìn)行相應(yīng)的測(cè)試,通常測(cè)試距離為1m、3m等。5計(jì)量特性5.1天線系數(shù)AF(0.0~60.0)dB/m(0.2GHz≤f≤40GHz)。5.2天線半功率波束寬度HPBW0.0°~360.0°(0.75GHz≤f≤40GHz)。5.3天線端口電壓駐波比VSWR≤2.5(0.2GHz≤f≤40GHz)。6校準(zhǔn)條件6.1環(huán)境條件6.1.1環(huán)境溫度:(23±5)℃。6.1.2相對(duì)濕度:≤80%。6.1.3電源要求:(220±22)V,(50±1)Hz。6.1.4周圍無(wú)影響正常校準(zhǔn)工作的電磁干擾和機(jī)械振動(dòng)。6.2校準(zhǔn)用設(shè)備6.2.1測(cè)試場(chǎng)地(0.2~40)GHz頻段內(nèi)推薦使用全電波暗室。JJF1893—20213注:場(chǎng)地確認(rèn)方法參見(jiàn)CISPR16-1-5:2014。6.2.2校準(zhǔn)用儀器6.2.2.1網(wǎng)絡(luò)分析儀頻率范圍:(0.2~40)GHz;內(nèi)置源或外部信號(hào)源的輸出功率:不低于5dBm;校準(zhǔn)套件:(0.2~40)GHz的機(jī)械或電子校準(zhǔn)件;動(dòng)態(tài)范圍:在(0.2~40)GHz全頻段范圍優(yōu)于80dB。6.2.2.2測(cè)距儀器測(cè)距最大允許誤差:±0.5mm。6.2.2.3標(biāo)準(zhǔn)天線頻率范圍:(0.75~40)GHz;天線系數(shù):不確定度U=0.2dB(k=2)6.2.2.4天線轉(zhuǎn)臺(tái)的方位、極化轉(zhuǎn)動(dòng)定位控制系統(tǒng)轉(zhuǎn)臺(tái)方位角0°~360°可順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),角度步進(jìn)不大于1.0°;極化器轉(zhuǎn)角0°~360°可順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),角度步進(jìn)不大于1.0°。天線轉(zhuǎn)臺(tái)的承重需要與待校天線及相應(yīng)的天線夾具相匹配。天線轉(zhuǎn)臺(tái)和極化器均需要內(nèi)置連接同軸電纜用的旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié),其工作頻段需在40GHz以內(nèi)。6.2.3輔助設(shè)備6.2.3.1參考天線頻率范圍:(0.2~40)GHz。注:1參考天線用于被校天線半功率波束寬度的校準(zhǔn),以及標(biāo)準(zhǔn)天線法中輻射發(fā)射場(chǎng)的產(chǎn)生。2半功率波束寬度校準(zhǔn)時(shí)建議選用輻射波束窄、增益高的發(fā)射天線;用標(biāo)準(zhǔn)天線法時(shí)選用滿足場(chǎng)地遠(yuǎn)場(chǎng)條件2D2/λ的天線。其中D是被校準(zhǔn)天線的口面尺寸,λ是測(cè)試頻率對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng),單位均為m。6.2.3.2發(fā)射、接收天線塔用于安裝定位收發(fā)天線,天線塔滿足承重和架設(shè)高度要求。6.2.3.3天線夾具實(shí)現(xiàn)收發(fā)天線與天線塔的精確安裝和定位,在滿足使用要求的前提下,體積應(yīng)盡可能小,并在天線口面后方的天線塔上局部安裝遮擋吸波材料,抑制天線塔、夾具對(duì)電磁波的反射。7校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法7.1校準(zhǔn)項(xiàng)目校準(zhǔn)項(xiàng)目如表1所示。JJF1893—20214表1校準(zhǔn)項(xiàng)目表序號(hào)校準(zhǔn)項(xiàng)目1外觀及工作正常性檢查23m天線系數(shù)AF3m(0.75~40)GHz31m天線系數(shù)AF1m(0.2~40)GHz4天線半功率波束寬度HPBW(0.75~40)GHz5天線端口電壓駐波比VSWR(0.2~40)GHz7.2校準(zhǔn)方法7.2.1外觀及工作正常性檢查7.2.1.1完成視覺(jué)檢查,確認(rèn)被校準(zhǔn)天線機(jī)械或結(jié)構(gòu)完好,接觸面無(wú)氧化污損。7.2.1.2天線連接器pin深度檢查:檢查確認(rèn)被測(cè)天線N型(或SMA、2.92mm、2.4mm等)接頭的pin深度,確保符合標(biāo)準(zhǔn)的偏差要求,表2給出N型接頭pin深度允差參考值。表2N型連接器pin深度允差N型連接器pin深度/mm陽(yáng)-0.05~+0.05陰-0.05~+0.257.2.1.3根據(jù)校準(zhǔn)的頻率范圍對(duì)天線端口駐波比檢查:測(cè)量被校準(zhǔn)天線端口電壓駐波比,確保天線的端口VSWR滿足產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)要求。7.2.23m天線系數(shù)AF3m(0.75~40)GHz7.2.2.1標(biāo)準(zhǔn)天線法校準(zhǔn)步驟及其數(shù)據(jù)處理如下:a)開(kāi)機(jī)預(yù)熱打開(kāi)天線校準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)的儀器、設(shè)備電源,按要求開(kāi)機(jī)預(yù)熱。b)天線安裝設(shè)置將發(fā)射天線、標(biāo)準(zhǔn)天線(天線系數(shù)已知為AFR)分別以相同極化方式安裝到發(fā)射天線和接收天線塔上,并在收發(fā)天線端口分別連接一個(gè)6dB衰減器,調(diào)整天線轉(zhuǎn)臺(tái)的平動(dòng)平臺(tái)和升降塔高度,使得收發(fā)天線的主軸對(duì)正;微調(diào)收發(fā)天線的極化,實(shí)現(xiàn)極化初步匹配,測(cè)量確認(rèn)收發(fā)天線的間距R(標(biāo)準(zhǔn)天線的參考點(diǎn)一般已經(jīng)給出)。c)儀表設(shè)置及測(cè)量頻率點(diǎn)的校準(zhǔn)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)分析儀為連續(xù)波測(cè)量模式,測(cè)量參數(shù)為S21;依據(jù)需要設(shè)置校準(zhǔn)頻率點(diǎn)、中頻帶寬、源輸出幅度,保證參考測(cè)量的電平幅值進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)分析儀系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi);以網(wǎng)絡(luò)分析儀與收、發(fā)天線相連的兩個(gè)端口為參考面,對(duì)網(wǎng)絡(luò)分析儀進(jìn)行全雙端口校準(zhǔn),保存相應(yīng)頻點(diǎn)的校準(zhǔn)文件FA1;選擇其他頻點(diǎn)進(jìn)行同樣操作,保存相應(yīng)校準(zhǔn)狀態(tài)文件FAi。注:1為提高校準(zhǔn)效率,網(wǎng)絡(luò)分析儀也可以設(shè)置為掃頻測(cè)量模式,并相應(yīng)設(shè)置起始頻率、終止頻JJF1893—20215率、頻率步進(jìn)或測(cè)量點(diǎn)數(shù)等,其他設(shè)置均與本項(xiàng)相同;2如果采用頻譜儀和信號(hào)源的方式,則需要考慮各端口反射對(duì)校準(zhǔn)結(jié)果的影響;3必要時(shí),可在收、發(fā)天線端口與連接網(wǎng)絡(luò)分析儀的電纜之間分別加接衰減器(建議衰減量為6dB,端口駐波VSWR<1.1)。d)參考測(cè)量將收發(fā)電纜端口(如有加衰減器,則在衰減器端口)分別與標(biāo)準(zhǔn)天線和發(fā)射天線相連,見(jiàn)圖1。調(diào)用相應(yīng)校準(zhǔn)頻點(diǎn)的校準(zhǔn)狀態(tài)文件FAi,然后測(cè)量S21,調(diào)整標(biāo)準(zhǔn)接收天線的極化器,使得測(cè)量的S21為最大值,并記錄于表A.1“標(biāo)準(zhǔn)天線測(cè)量值S21-Ref”對(duì)應(yīng)列中,單位為dB。圖1標(biāo)準(zhǔn)天線連接示意圖e)被校準(zhǔn)天線的測(cè)量用被校準(zhǔn)天線替代標(biāo)準(zhǔn)天線作為接收天線,確保收發(fā)天線距離R不變(被校準(zhǔn)天線的參考位置一般取口面位置),如圖2所示。重復(fù)步驟d),并將此時(shí)該頻點(diǎn)上的測(cè)量值S21-Test(單位為dB)記錄于表A.1“被校天線測(cè)量值”對(duì)應(yīng)列中。圖2被校天線連接示意圖f)其他頻點(diǎn)的測(cè)量選擇下一個(gè)校準(zhǔn)頻率,執(zhí)行步驟d)~e),完成其他頻點(diǎn)的校準(zhǔn)。g)驗(yàn)證測(cè)量在完成校準(zhǔn)后,需要再次將與天線端口相連的接收和發(fā)射電纜端口直通連接,記下相應(yīng)直通時(shí)的測(cè)量值S21-Direct(單位為dB),并依據(jù)|S21-Direct|是否小于0.1dB進(jìn)行判定:1)當(dāng)|S21-Direct|≤0.1dB,則判定本次結(jié)果有效;JJF1893—202162)當(dāng)|S21-Direct|>0.1dB,則判定本次結(jié)果可能有問(wèn)題,需要進(jìn)一步檢查,或重新進(jìn)行校準(zhǔn),直到滿足條件1)為止。h)數(shù)據(jù)處理將上述校準(zhǔn)結(jié)果分別代入式(1),計(jì)算得到被校準(zhǔn)天線的天線系數(shù)AFTest,記錄于表A.1“天線系數(shù)”對(duì)應(yīng)列中。AFTest=AFRef+(S21-Ref-S21-Test)(1)式中:AFTest—被校準(zhǔn)天線的天線系數(shù),dB/m;AFRef—標(biāo)準(zhǔn)天線的天線系數(shù),dB/m;S21-Ref、S21-Test———分別為連接標(biāo)準(zhǔn)天線和被校準(zhǔn)天線時(shí)S21的模值,dB。7.2.2.2三天線法校準(zhǔn)步驟及其數(shù)據(jù)處理如下:a)開(kāi)機(jī)預(yù)熱打開(kāi)天線校準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)的儀器、設(shè)備電源,按要求開(kāi)機(jī)預(yù)熱。b)儀表設(shè)置和全雙端口校準(zhǔn)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)分析儀為掃頻測(cè)量模式,依據(jù)實(shí)際需要設(shè)置起始頻率、終止頻率、掃頻步進(jìn)或頻點(diǎn);設(shè)置中頻帶寬IF、源輸出電平,使得測(cè)量的電平幅值進(jìn)入系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)(如采用頻譜儀加信號(hào)源時(shí),設(shè)置信號(hào)源的輸出幅度,頻譜分析儀的參數(shù),使得參考測(cè)量時(shí)測(cè)量電平在頻譜分析儀的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi))。按照?qǐng)D3所示,用標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)件(機(jī)械或電子)在與收發(fā)天線端口直接相連的兩個(gè)電纜端口(校準(zhǔn)參考端面)對(duì)網(wǎng)絡(luò)分析儀系統(tǒng)進(jìn)行全雙端口校準(zhǔn)。圖3全雙端口校準(zhǔn)連接框圖c)天線安裝及其調(diào)試對(duì)正按圖4所示,首先將1號(hào)天線和2號(hào)天線分別與連接到源端和接收端的6dB衰減器連接,調(diào)整天線平動(dòng)平臺(tái),升降平臺(tái)位置,使得收發(fā)天線的主軸在同一直線上,調(diào)整收發(fā)天線口面的距離(可用激光測(cè)距儀測(cè)量該距離),達(dá)到需要的距離(R=3m)。注:建議三只天線中有一只天線的天線系數(shù)為已知,以方便判斷測(cè)量過(guò)程中的問(wèn)題,提高效率等。d)極化匹配調(diào)整利用水平尺,初調(diào)收發(fā)天線的極化匹配,使收發(fā)天線處于同一極化方式(水平、垂7直);調(diào)整接收天線極化角度,使網(wǎng)絡(luò)分析儀S21達(dá)到最大值。e)記錄網(wǎng)絡(luò)分析儀S21測(cè)量值于表A.2“L12”對(duì)應(yīng)列中,即為兩天線之間的空間插入損耗(可運(yùn)行自動(dòng)測(cè)量程序?qū)崿F(xiàn))。f)用3號(hào)天線置換2號(hào)天線,重復(fù)操作步驟d),完成空間插入損耗L13的測(cè)量,并將測(cè)量值記錄于表A.2“L13”對(duì)應(yīng)列中。g)用2號(hào)天線置換1號(hào)天線,重復(fù)操作步驟d),完成空間插入損耗L23的測(cè)量,并將測(cè)量值記錄于表A.2“L23”對(duì)應(yīng)列中。圖4三天線法測(cè)量示意圖h)驗(yàn)證測(cè)量在完成校準(zhǔn)測(cè)量后,需要再次將與天線端口相連的接收和發(fā)射電纜端口直通連接,記下相應(yīng)直通時(shí)S21-Direct的測(cè)量值(單位為dB)并依據(jù)|S21-Direct|是否小于0.1dB進(jìn)行判定:1)若|S21-Direct|≤0.1dB,則判定本次結(jié)果有效;2)若|S21-Direct|>0.1dB,則判定本次結(jié)果可能有問(wèn)題,需要進(jìn)一步檢查,或重新進(jìn)行校準(zhǔn),直到滿足條件1)。i)數(shù)據(jù)處理將上述測(cè)量結(jié)果分別代入式(2)~式(4),可得到被校天線的天線系數(shù),并記錄于表A.2“AF1、AF2、AF3”對(duì)應(yīng)列中。AF1=(L12+L13-L23)-(K012+K013-K023)(2)AF2=(L12+L23-L13)-(K012+K023-K013)(3)AF3=(L13+L23-L12)-(K013+K023-K012)(4)其中在全電波暗室中(近似自由空間中):K0ij=20lg-20lg(5)式中:L12、L13、L23———被校準(zhǔn)天線對(duì)的空間插入損耗,dB;8f—對(duì)應(yīng)的信號(hào)頻率,MHz;R—被校準(zhǔn)的天線對(duì)口面的距離,m;AF1、AF2、AF3———被校天線的天線系數(shù),dB/m;Z0—測(cè)量設(shè)備的特性阻抗,Ω;η—自由空間的固有阻抗(約376.7Ω)。7.2.2.3互易法校準(zhǔn)步驟及其數(shù)據(jù)處理如下:a)開(kāi)機(jī)預(yù)熱打開(kāi)天線校準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)的儀器、設(shè)備電源,按要求開(kāi)機(jī)預(yù)熱。b)儀表設(shè)置和全雙端口校準(zhǔn)設(shè)置網(wǎng)絡(luò)分析儀為掃頻測(cè)量模式,依據(jù)實(shí)際需要設(shè)置起始頻率、終止頻率、掃頻步進(jìn)或頻點(diǎn);設(shè)置中頻帶寬IF、源輸出電平,使得測(cè)量的電平幅值進(jìn)入系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)(如采用頻譜儀加信號(hào)源時(shí),設(shè)置信號(hào)源的輸出幅度、頻譜分析儀的參數(shù),使得參考測(cè)量時(shí)測(cè)量電平在頻譜分析儀的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi))。按照?qǐng)D3用標(biāo)準(zhǔn)校準(zhǔn)件(機(jī)械或電子)在與收發(fā)天線端口直接相連的兩個(gè)電纜端口間使用相應(yīng)的校準(zhǔn)組件進(jìn)行全雙端口校準(zhǔn)。c)天線安裝及其調(diào)試對(duì)正按圖4所示,將兩只型號(hào)規(guī)格一致或近似的天線(含被校準(zhǔn)天線)分別與連接到源端和接收端的6dB衰減器連接,調(diào)整天線平動(dòng)平臺(tái),升降平臺(tái)位置,使得收發(fā)天線的主軸在同一直線上,用激光測(cè)距儀調(diào)整收發(fā)天線口面的距離,達(dá)到需要的距離(R=3m)。d)極化匹配調(diào)整利用水平尺,初調(diào)收發(fā)天線的極化匹配,使收發(fā)天線處于同一極化方式(水平、垂直);調(diào)整接收天線極化角度,使網(wǎng)絡(luò)分析儀S21達(dá)到最大值。e)將網(wǎng)絡(luò)分析儀S21測(cè)量值作為兩天線之間的空間插入損耗L(可運(yùn)行自動(dòng)測(cè)量程序?qū)崿F(xiàn))記錄于表A.3。f)驗(yàn)證測(cè)量在完成校準(zhǔn)測(cè)量后,需要再次將與天線端口相連的接收和發(fā)射電纜端口直通連接,記下相應(yīng)直通時(shí)S21-Direct的測(cè)量值(單位為dB),并依據(jù)|S21-Direct|是否小于0.1dB進(jìn)行判定:1)若|S21-Direct|≤0.1dB,則判定本次結(jié)果有效;2)若|S21-Direct|>0.1dB,則判定本次結(jié)果可能有問(wèn)題,需要進(jìn)一步檢查,或重新進(jìn)行校準(zhǔn),直到滿足條件1)。g)數(shù)據(jù)處理互易法是三天線法的一個(gè)特例,是用兩只型號(hào)特性一致的天線,并假設(shè)兩只天線的天線系數(shù)相等。其數(shù)據(jù)處理公式可從三天線法的公式中推導(dǎo)出來(lái),這里略去推導(dǎo)過(guò)程。將上述測(cè)量的數(shù)據(jù)分別代入公式(6),即可得到被校天線的天線系數(shù)。AF=(L-K)(6)9式中:L、K—分別對(duì)應(yīng)公式(2)或公式(3)、公式(4)中的L和K項(xiàng)。7.2.31m天線系數(shù)AF1m(0.2~40)GHz校準(zhǔn)步驟和數(shù)據(jù)處理如下。7.2.3.1開(kāi)機(jī)預(yù)熱打開(kāi)天線校準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)的儀器、設(shè)備電源,按要求開(kāi)機(jī)預(yù)熱。7.2.3.2儀表設(shè)置和全雙端口校準(zhǔn)設(shè)置矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)量模式為(CW)模式,依據(jù)需要設(shè)置校準(zhǔn)的頻率點(diǎn),設(shè)輸出幅度,頻譜分析儀的參數(shù),使得測(cè)量電平在頻譜分析儀的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)),針對(duì)與網(wǎng)絡(luò)分析儀連接的收發(fā)電纜的另外兩個(gè)端口分別連接一個(gè)10dB/50Ω衰減器并進(jìn)行全雙端口校準(zhǔn)(分別對(duì)收發(fā)端口進(jìn)行開(kāi)路、短路、負(fù)載和直通校準(zhǔn))保存相應(yīng)頻點(diǎn)的校準(zhǔn)狀態(tài)文件FA1,選擇其他頻點(diǎn)進(jìn)行上述同樣的操作,并保存相應(yīng)的校準(zhǔn)狀態(tài)文件FAi。7.2.3.3天線安裝及其調(diào)試對(duì)正如圖5所示,首先將一對(duì)一樣的天線(電器特性和幾何尺寸均相同)分別安裝到發(fā)射天線和接收天線塔上,調(diào)整天線轉(zhuǎn)臺(tái)的平動(dòng)平臺(tái)和升降塔高度,使得收發(fā)天線的主軸對(duì)正;調(diào)整收發(fā)天線的極化,實(shí)現(xiàn)極化初步目視匹配;用激光測(cè)距儀調(diào)整收發(fā)天線口面的距離,達(dá)到需要的距離R=1m。7.2.3.4極化匹配調(diào)整首先初調(diào)收發(fā)天線的極化匹配,使收發(fā)天線處于同一極化方式(水平、垂直),其次用網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量S21,調(diào)整接收天線極化角度,使得接收信號(hào)達(dá)到最大值,完成極化匹配調(diào)整。7.2.3.5雙天線端口間S21的測(cè)量測(cè)量雙天線端口間的S21,完成天線端口間插入損耗L12的測(cè)量(可運(yùn)行自動(dòng)測(cè)量程序?qū)崿F(xiàn))見(jiàn)圖5,并將S21測(cè)量數(shù)據(jù)記錄于表A.4。圖51m天線系數(shù)校準(zhǔn)測(cè)量示意圖注:網(wǎng)絡(luò)分析儀也可以設(shè)置為掃頻模式,并相應(yīng)設(shè)置起始、終止頻點(diǎn)、頻率步進(jìn)和點(diǎn)數(shù)等,相應(yīng)的其他設(shè)置均與上述不變,這樣可以提高校準(zhǔn)效率。JJF1893—2021107.2.3.6驗(yàn)證測(cè)量在完成校準(zhǔn)測(cè)量后,需要再次將與天線端口相連的接收和發(fā)射電纜端口直通連接,記下相應(yīng)直通時(shí)S21-Direct的測(cè)量值(單位為dB),并依據(jù)|S21-Direct|的值是否小于0.1dB進(jìn)行判定:1)若|S21-Direct|≤0.1dB,則判定本次結(jié)果有效;2)若|S21-Direct|>0.1dB,則判定本次結(jié)果可能有問(wèn)題,需要進(jìn)一步檢查,或重新進(jìn)行校準(zhǔn),直到實(shí)現(xiàn)條件1)的結(jié)論。7.2.3.7數(shù)據(jù)處理該方法是用兩只型號(hào)特性一致的天線,并假設(shè)兩只天線的天線系數(shù)相等,從互易法公式推導(dǎo)出來(lái),參見(jiàn)附錄D。將上述測(cè)量的結(jié)果代入式(7),得到被校準(zhǔn)天線的天線系數(shù):AF1m=-16.004+10lg(fM)-0.5S21(7)注:使用三天線法的公式也可以推導(dǎo)出用三天線法校準(zhǔn)獲得的1m天線系數(shù),過(guò)程可參考三天線法的天線系數(shù)計(jì)算公式。7.2.4天線半功率波束寬度HPBW(0.75~40)GHz校準(zhǔn)步驟及其數(shù)據(jù)處理如下。7.2.4.1開(kāi)機(jī)預(yù)熱打開(kāi)天線校準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)的儀器、設(shè)備電源,按要求開(kāi)機(jī)預(yù)熱。7.2.4.2儀表設(shè)置a)網(wǎng)絡(luò)分析儀設(shè)置設(shè)置網(wǎng)絡(luò)分析儀為連續(xù)波(CW)模式,依據(jù)實(shí)際需要設(shè)置測(cè)量頻率點(diǎn);設(shè)置中頻帶寬IF=(10~1000)Hz;源輸出設(shè)置為適當(dāng)?shù)姆?使得測(cè)量的電平幅值進(jìn)入系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)(如采用頻譜儀加信號(hào)源時(shí),設(shè)置信號(hào)源的輸出幅度、頻譜分析儀的參數(shù),使得參考測(cè)量時(shí)測(cè)量電平在頻譜分析儀的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi))。b)轉(zhuǎn)臺(tái)設(shè)置設(shè)置方位轉(zhuǎn)臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)分辨率、轉(zhuǎn)動(dòng)速度,轉(zhuǎn)動(dòng)角度范圍,確認(rèn)轉(zhuǎn)動(dòng)方向;上述設(shè)置建議采用程序控制實(shí)現(xiàn)。圖6半功率波束寬度(HPBW)測(cè)量JJF1893—2021117.2.4.3天線安裝設(shè)置及轉(zhuǎn)臺(tái)方位的初始化如圖6所示,將發(fā)射和被校天線口面正向面對(duì),分別安裝到發(fā)射和接收天線塔上;調(diào)整天線平動(dòng)平臺(tái)位置,使得收發(fā)天線的主軸在同一直線上;利用水平尺微調(diào)整,使收發(fā)天線處于同一極化方式;用激光測(cè)距儀測(cè)量收發(fā)天線口面間距并調(diào)整間距,使其滿足一;天線方位轉(zhuǎn)臺(tái)的方位角到θ0=180°,使得接收天線口面7.2.4.4相對(duì)幅度方向圖數(shù)據(jù)測(cè)量a)在方位角180°初始位置記錄相應(yīng)的S21-180,按照設(shè)置的步進(jìn)和規(guī)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度δ(推薦δ=1°),在新的位置再次測(cè)量S21-180+δ,并記錄該值;以此類推,讓天線轉(zhuǎn)臺(tái)按同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)同樣的步進(jìn)角度δ,并記錄對(duì)應(yīng)的S21+iδ,最后在所需測(cè)量的空間內(nèi)完成不同方位角度上插入損耗L的測(cè)量,并得到一組與方位角對(duì)應(yīng)的L值序列:b)將各個(gè)方位角及對(duì)應(yīng)的插入損耗測(cè)量值L記錄于表A.5中相應(yīng)位置。7.2.4.5數(shù)據(jù)處理L={S21-180,S21-180+δ,S21-180+2δ,…,S21-180+iδ,b)將各個(gè)方位角及對(duì)應(yīng)的插入損耗測(cè)量值L記錄于表A.5中相應(yīng)位置。7.2.4.5數(shù)據(jù)處理a)數(shù)據(jù)的歸一化:從上述各個(gè)方位角上測(cè)量的插入損耗L中取最大幅度值Lmax,并用L數(shù)組中的每一項(xiàng)減去Lmax(這里取值單位均為dB,如果為絕對(duì)單位則是比值),得到一個(gè)歸一化到最大值的新數(shù)組,記為L(zhǎng)1。L1={S21-180-Lmax,S21-180+δ-Lmax,S21-180+2δ-Lmax,…,S21-180+iδ-Lmax,…,0,…,S21+180-Lmax}b)將新數(shù)組中對(duì)應(yīng)項(xiàng)記錄于表A.5中相應(yīng)位置。c)求得半功率波束寬度HPBW:從新數(shù)組L1中,在幅值為-3dB的兩個(gè)位置確和θ2,最后得到半功率波束寬度:HPBW=|θ1-θ2|,記錄7.2.4.6測(cè)量其余頻率點(diǎn)的半功率波束寬度(HPBW)改變網(wǎng)絡(luò)分析儀工作頻率,重復(fù)步驟7.2.4.2~7.2.4.5,測(cè)量其余頻率點(diǎn)的半功率波束寬度。7.2.5天線端口電壓駐波比VSWR(0.2~40)GHz7.2.5.1校準(zhǔn)步驟a)開(kāi)機(jī)預(yù)熱打開(kāi)天線校準(zhǔn)測(cè)量系統(tǒng)的儀器、設(shè)備電源,按要求開(kāi)機(jī)預(yù)熱。b)網(wǎng)絡(luò)分析儀設(shè)置校準(zhǔn)根據(jù)實(shí)際測(cè)測(cè)量頻段,設(shè)置網(wǎng)絡(luò)分析儀的測(cè)量起始、終止頻率,設(shè)置頻點(diǎn)數(shù);設(shè)置中頻帶寬IF;源輸出設(shè)置為適當(dāng)?shù)姆?選取網(wǎng)絡(luò)分析儀的某一端口進(jìn)行校準(zhǔn),如選擇Port1端口,則選擇測(cè)量S11,顯示模式選擇VSWR;選用一條適當(dāng)長(zhǎng)度的穩(wěn)幅穩(wěn)相的高性能電纜與所選擇端口連接,選取適當(dāng)?shù)臋C(jī)械或電子校準(zhǔn)件,在該電纜另一端進(jìn)行開(kāi)路、短路、負(fù)載校準(zhǔn)。c)天線端口駐波測(cè)量將被校準(zhǔn)天線安裝到天線塔上,確保天線周圍沒(méi)有反射物,將該電纜另一端與被測(cè)JJF1893—202112天線相連,運(yùn)行測(cè)量程序(或手動(dòng)測(cè)量)并保存測(cè)量結(jié)果(回波損耗或電壓駐波比VSWR)。7.2.5.2結(jié)果處理將測(cè)量結(jié)果記錄于表A.6對(duì)應(yīng)列中,或直接存儲(chǔ)并繪制端口駐波圖。8校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)天線校準(zhǔn)后出具校準(zhǔn)證書(shū)。校準(zhǔn)證書(shū)至少應(yīng)包含以下信息:a)標(biāo)題:“校準(zhǔn)證書(shū)”;b)實(shí)驗(yàn)室名稱和地址;c)進(jìn)行校準(zhǔn)的地點(diǎn)(如果與實(shí)驗(yàn)室的地址不同);d)證書(shū)的唯一性標(biāo)識(shí)(如編號(hào)),每頁(yè)及總頁(yè)數(shù)的標(biāo)識(shí);e)客戶的名稱和地址;f)被校對(duì)象的描述和明確標(biāo)識(shí);g)進(jìn)行校準(zhǔn)的日期,如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性和應(yīng)用有關(guān)時(shí),應(yīng)說(shuō)明被校對(duì)象的接收日期;h)如果與校準(zhǔn)結(jié)果的有效性或應(yīng)用有關(guān)時(shí),應(yīng)對(duì)被校樣品的抽樣程序進(jìn)行說(shuō)明;i)校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)規(guī)范的標(biāo)識(shí),包括名稱及代號(hào);j)本次校準(zhǔn)所用測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性及有效性說(shuō)明;k)校準(zhǔn)環(huán)境的描述;l)校準(zhǔn)結(jié)果及其測(cè)量不確定度的說(shuō)明;m)對(duì)校準(zhǔn)規(guī)范的偏離的說(shuō)明;n)校準(zhǔn)證書(shū)簽發(fā)人的簽名、職務(wù)或等效標(biāo)識(shí);o)校準(zhǔn)結(jié)果僅對(duì)被校對(duì)象有效的說(shuō)明;p)未經(jīng)實(shí)驗(yàn)室書(shū)面批準(zhǔn),不得部分復(fù)制證書(shū)的聲明。9復(fù)校時(shí)間間隔復(fù)校時(shí)間間隔由用戶根據(jù)使用情況自行確定,推薦為1年。JJF1893—202113附錄A原始記錄格式外觀及工作正常性檢查表A.1標(biāo)準(zhǔn)天線法天線系數(shù)頻率GHz標(biāo)準(zhǔn)天線系數(shù)dB/m標(biāo)準(zhǔn)天線測(cè)量值S21-RefdB被校天線測(cè)量值S21-TestdB天線系數(shù)dB/m表A.2三天線法天線系數(shù)(增益-無(wú)駐波修正)頻率GHz距離mK0ijdBL12dBL13dBL23dBAF1dB/mAF2dB/mAF3dB/m14表A.3互易法天線系數(shù)頻率GHz距離mK0ijdBLdBAFdB/m表A.41m天線系數(shù)頻率GHzS21dBAFdB/m15表A.5天線半功率波束寬度(頻率:)方位角θ(°)插入損耗LdB歸一化后插入損耗L1dB半功率波束寬度HPBW(°)表A.6天線端口駐波頻率fGHzS11dBVSWR16附錄B校準(zhǔn)證書(shū)內(nèi)頁(yè)格式B.1外觀及工作正常性檢查B.2天線系數(shù)頻率fGHz天線系數(shù)AFdB/m擴(kuò)展不確定度U(k=2)0.7540B.3天線半功率波束寬度頻率fGHz半功率波束寬度HPBW(°)0.754017B.4天線端口駐波頻率fGHz電壓駐波比VSWR0.754018附錄C主要項(xiàng)目校準(zhǔn)不確定度評(píng)定示例本附錄對(duì)EMC(0.2~2)GHz、(0.75~18)GHz雙脊喇叭天線和(18~40)GHz頻段的角錐喇叭天線的天線系數(shù)校準(zhǔn)結(jié)果進(jìn)行不確定度評(píng)定,對(duì)(0.75~40)GHz頻段天線半功率波束寬度也進(jìn)行了不確定度評(píng)定。C.1標(biāo)準(zhǔn)天線法校準(zhǔn)天線的天線系數(shù)不確定度評(píng)定C.1.1測(cè)量模型根據(jù)公式(1)得到的天線系數(shù)測(cè)量模型:AFTest=AFRef+(S21STA-S21AUT)(C.1)C.1.2不確定度來(lái)源及標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定C.1.2.1不確定度來(lái)源根據(jù)式(C.1)分析不確定度來(lái)源主要包括:—測(cè)量被校準(zhǔn)天線的場(chǎng)地插入損耗S21AUT時(shí)引入的不確定度u1(S21AUT);—測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)天線的場(chǎng)地插入損耗S21STA時(shí)引入的不確定度u2(S21STA);—引用標(biāo)準(zhǔn)天線確定感應(yīng)電壓時(shí)引入的不確定度u3(y)。C.1.2.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定C.1.2.2.1測(cè)量S21AUT時(shí)引入的不確定度u1(S21AUT)u1(S21AUT)包含的各分量見(jiàn)表(C.1)。u1(S21AUT)按式(C.2)計(jì)算:(C.2)u1(S21AUT)=u+u+u+upm+u(C.2)表C.1u1(S21AUT)的分量分量來(lái)源uS21網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量S21引入uma天線端口的失配引入uam兩天線對(duì)正偏差引入uapm線極化天線對(duì)間的極化失配引入urm系統(tǒng)重復(fù)測(cè)量引入a)網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量S21引入的不確定度分量uS21以測(cè)試18GHz頻點(diǎn)為例,參考矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量手冊(cè)得到由網(wǎng)絡(luò)分析儀本身引入S21的測(cè)量結(jié)果的不確定度,見(jiàn)表C.2。取整個(gè)頻段最大值,US21=0.078dB(k=2),則uS21≈0.04dB。JJF1893—202119[1+(ΓeS11+ΓrS22+[1+(ΓeS11+ΓrS22+ΓeS11ΓrS22+S212ΓeΓr)]δM+-δM-=20lg11reee測(cè)量頻點(diǎn)S21擴(kuò)展不確定度(k=2)標(biāo)準(zhǔn)不確定度uS2118GHz-24.8dB0.078dB0.040dBb)天線端口的失配引入的不確定度分量uma根據(jù)微波衰減測(cè)量的理論,失配引起的極端偏差為:[1[1-(ΓΓ11S11++ΓΓ22S22++ΓΓSSrΓr22S22++21S212ΓΓrΓr)])](C.3)式中:Γe—網(wǎng)絡(luò)分析儀源端的端口反射系數(shù);Γr—網(wǎng)絡(luò)分析儀接收端的端口反射系數(shù);S11、S12、S21、S22———二端口網(wǎng)絡(luò)4個(gè)S參數(shù)。測(cè)量4個(gè)S參數(shù)以及向源和接收端看進(jìn)去的反射系數(shù),然后針對(duì)對(duì)應(yīng)的頻點(diǎn)按照公式(C.3)計(jì)算,得到δma-12.4GHz=0.105dB、δma-15GHz=0.114dB、δma-18GHz=0.131dB在本頻段取最大偏差,且其為反正弦分布,則得到:c)兩天線對(duì)正偏差引入的0.10dB天線對(duì)正包含俯仰、方位對(duì)正以及高度、左右對(duì)正,由對(duì)正偏差引起的不確定度采用實(shí)驗(yàn)的方式,讓天線對(duì)正產(chǎn)生一個(gè)可控的、可接受的偏差,然后通過(guò)試驗(yàn)確認(rèn)其對(duì)測(cè)量結(jié)果的貢獻(xiàn),相關(guān)數(shù)據(jù)見(jiàn)表C.3。表C.3天線對(duì)正偏差引入的不確定度分量頻點(diǎn)GHz俯仰偏差dB方位偏差dB高低及左右偏差dB最大偏差dB12.40.00760.05540.02000.055415.00.01400.07760.02620.077618.00.02000.09580.03730.0958由表C.3取最大偏差,δam-max=0.0985dB,則δam≈0.05dB。且δam分布判定為矩形分布,可得到:uam≈0.03dBd)線極化天線對(duì)間的極化失配引入的不確定度uapm在天線對(duì)實(shí)現(xiàn)極化匹配之后,通過(guò)使接收天線左右分別轉(zhuǎn)動(dòng)1°角,然后在(12.4~每個(gè)測(cè)量頻點(diǎn),取三組數(shù)據(jù)的最大偏差δmax-apm=0.08dB,其JJF1893—202120e)重復(fù)測(cè)量引入的不確pm/3≈0.05dB在(12.4~18)GHz頻段,分別每隔0.01GHz測(cè)量場(chǎng)地插損,試驗(yàn)重復(fù)10次,應(yīng)用式(C.3)處理測(cè)量的結(jié)果,按式(C.4)通過(guò)計(jì)算單次測(cè)量的實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差,得到urm,見(jiàn)表C.4。urm=式中:n—重復(fù)測(cè)量的次數(shù);(S21-i-S21)2i=1n-1(C.4)S21-i—n次測(cè)量中的第i次測(cè)量的S21數(shù)據(jù);S21—n次測(cè)量的S21的算數(shù)平均值。表C.4重復(fù)測(cè)量引入的不確定度分量頻點(diǎn)GHz實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差dBurmdB測(cè)定次數(shù)18.00.10970.109710取三組數(shù)據(jù)的最大偏差0.11dB,則:f)測(cè)量S21AUC時(shí)引入的不確uA)dB依據(jù)公式(C.2),且各不確定度分量間正交不相關(guān),則得到u1(S21AUT)為:u1(S21AUT)=u+u+u+upm+u≈0.16dBC.1.2.2.2用標(biāo)準(zhǔn)天線(STA)測(cè)量S21STA時(shí)引入的不確定度u2(S21STA)由于采用標(biāo)準(zhǔn)天線與用被測(cè)天線完成一樣的過(guò)程,設(shè)置完全一致,所以這里省略分析,近似得到:u2(S21STA)=u1(S21AUT)=u+u+u+upm+u≈0.16dBC.1.2.2.3引用標(biāo)準(zhǔn)天線確定感應(yīng)電壓時(shí)引入的不確定度u3(y)確定感應(yīng)電壓引入的不確定度u3(y)包含的各個(gè)分量見(jiàn)表C.5,不確定度表達(dá)式為:u3(y)=u+u+u+u(C.5)表C.5u3(y)包含的不確定度分量分量來(lái)源uSTA標(biāo)準(zhǔn)天線的天線系數(shù)引入的不確定度分量uAP標(biāo)準(zhǔn)天線定位布置偏差導(dǎo)致感應(yīng)電壓差異引入的不確定度分量uAPC被校準(zhǔn)天線和標(biāo)準(zhǔn)天線的相位中心的偏差引入的不確定度分量uAD標(biāo)準(zhǔn)天線與被校準(zhǔn)天線的指向性差異引入的不確定度分量JJF1893—202121a)標(biāo)準(zhǔn)天線(STA)天線系數(shù)引入的不確定度分量uSTA根據(jù)使用的標(biāo)準(zhǔn)天線校準(zhǔn)報(bào)告提供的不確定度參數(shù),可得到:uSTA=0.025dBb)標(biāo)準(zhǔn)天線(STA)定位布置偏差導(dǎo)致感應(yīng)電壓差異引入的不確定度分量uAP標(biāo)準(zhǔn)天線在測(cè)量時(shí)由于安裝布置、定位系統(tǒng)的離散性,導(dǎo)致測(cè)量到的感應(yīng)電壓的差異,通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)天線的多次安裝,并測(cè)量S21STA,確認(rèn)這種偏差最大為0.04dB,并設(shè)其符合矩形分布,得到:uAP=0.04dB/3≈0.023dBc)被校準(zhǔn)天線和標(biāo)準(zhǔn)天線的相位中心的偏差引入的不確定度分量uAPC當(dāng)使用口面距離作為天線距離時(shí),會(huì)由相位中心的位置帶來(lái)偏差:δphasecenter=20lg(C.6)●相位中心圖C.1天線的相位中心與測(cè)量距離如圖C.1所示,d1F和d2F分別是發(fā)射和接收天線的相位中心到天線口面的距離。d是兩天線口面間距離,dphasecenter是兩天線相位中心的間距,le是天線的斜高,E為在天線口面的電場(chǎng)強(qiáng)度。d1F和d2F可以通過(guò)測(cè)試的方法確定,也可以通過(guò)數(shù)字仿真的方法確定。根據(jù)國(guó)際上對(duì)雙脊喇叭天線的實(shí)驗(yàn)和分析經(jīng)驗(yàn),在3m測(cè)試距離上,天線的相位中心帶來(lái)的誤差,假定相位中心d2F-STA=0m,d2F-AUT=0.1m,用一個(gè)誤差為0.05m來(lái)確定。根據(jù)式(C.6),可以計(jì)算得到:.05=20lg3+≈0.14dB其分布為矩形分布,得到uAPC≈0.081dB。d)標(biāo)準(zhǔn)天線與被校準(zhǔn)天線的指向性差異引入的不確定度分量uAD考慮到暗室對(duì)不同指向性天線的反射影響的差異,采用保持標(biāo)準(zhǔn)天線對(duì)和被校準(zhǔn)天線對(duì)兩組測(cè)量的相對(duì)位置、間距固定,在轉(zhuǎn)臺(tái)中軸線的視軸中心位置、左右偏10cm的位置,沿中軸線后延30cm的4個(gè)位置,取水平和垂直兩個(gè)極化方式在(12.4~18)GHz頻段每隔0.1GHz分別測(cè)量,比較測(cè)量結(jié)果的偏差,并取偏差最大的天線對(duì)的測(cè)量結(jié)果在表C.6中列出。JJF1893—202122表C.6標(biāo)準(zhǔn)天線與被校準(zhǔn)天線的指向性差異測(cè)量結(jié)果的變化極化方式(12.4~18)GHz頻段上的不同位置的最大偏差dB前移10cm后移10cm左右各移10cm水平極化0.1140.112垂直極化0.1200.118由表(C.6)可知δmax-AD=0.12dB,其分布為矩形分布,則:uAD=δmax-AD/3≈0.069dBf)標(biāo)準(zhǔn)天線確認(rèn)產(chǎn)生的感應(yīng)電壓引入的不確定度分量u3(y)根據(jù)公式(C.5)得到:u3(y)=u+u+u+u≈0.11dBC.1.3合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度依據(jù)實(shí)際不確定度分量的來(lái)源,上述三個(gè)分量彼此獨(dú)立不相關(guān),其合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:uc=u(S21AUT)+u(S21STA)+u(y)表C.7標(biāo)準(zhǔn)天線法校準(zhǔn)EMC微波喇叭天線不確定度匯總表取包含因子k=2,則擴(kuò)展不確定度為表C.7標(biāo)準(zhǔn)天線法校準(zhǔn)EMC微波喇叭天線不確定度匯總表(示例用Ku波段標(biāo)準(zhǔn)天線)不確定度來(lái)源區(qū)間半寬度±dB概率分布包含因子標(biāo)準(zhǔn)不確定度dB網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量不準(zhǔn)0.078正態(tài)20.04天線端口失配0.13反正弦形 20.10天線對(duì)正偏差0.05矩形 30.03天線極化失配0.08矩形 30.05重復(fù)性0.11正態(tài)1.000.11測(cè)量被校準(zhǔn)天線的場(chǎng)地插入損耗S21AUT時(shí)引入的u1(S21AUT)0.16測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)天線場(chǎng)地插入損耗S21STA時(shí)引入的u2(S21STA)0.16標(biāo)準(zhǔn)天線定位、布置誤差0.04矩形 30.023標(biāo)準(zhǔn)天線天線系數(shù)引入不確定度0.05正態(tài)2.00.02523表C.7(續(xù))不確定度來(lái)源區(qū)間半寬度±dB概率分布包含因子標(biāo)準(zhǔn)不確定度dB標(biāo)準(zhǔn)天線和被校準(zhǔn)天線相位中心的偏差引入0.14矩形 30.081標(biāo)準(zhǔn)天線與被校準(zhǔn)天線的指向性差異引入0.12矩形 30.069u3(y)0.11合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc0.24擴(kuò)展不確定度UAF(k=2)0.50C.2三天線法校準(zhǔn)電磁兼容喇叭天線的天線系數(shù)不確定度評(píng)定C.2.1測(cè)量模型及不確定度傳播律C.2.1.1測(cè)量模型測(cè)量模型為:AF1=(L12+L13-L23)-(K012+K013-K023)(C.7)其中在全電波暗室中(近似自由空間中):K0ij=20lg·-20lg式中:L12、L13、L23———被校準(zhǔn)天線對(duì)的空間插入損耗,dB;f—對(duì)應(yīng)的信號(hào)頻率,MHz;R—被校準(zhǔn)的天線對(duì)口面的距離,m;AF—被校天線的天線系數(shù),dB/m;Z0—測(cè)量設(shè)備的特性阻抗,Ω;η—自由空間的固有阻抗(約376.7Ω)。C.2.1.2不確定度傳播律2u2(xi)2u2(xi)=[ciu(xi)]2靈敏系數(shù)為: c1=c2=c3=c4=c5=c6=c7=c8=c9=c11=c10=4.3C.2.2不確定度來(lái)源及標(biāo)準(zhǔn)不確定度評(píng)定C.2.2.1不確定度來(lái)源根據(jù)公式(C.7),影響天線系數(shù)AF測(cè)量結(jié)果的不確定度分量為:—網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量S21引入的不確定度分量u1;(C.8)(C.9)JJF1893—202124—校準(zhǔn)用適配器引入的不確定度分量u2;—天線的相位中心與天線口面的距離差引入的不確定度分量u3;—由于線極化天線對(duì)間的極化失配引入的不確定度分量u4;—天線間的耦合引入的不確定度分量u5;—天線端口的失配修正引入的不確定度分量u6;—由于暗室的反射引入的不確定度分量u7;—天線對(duì)正引入的不確定度分量u8;—天線近場(chǎng)效應(yīng)引入的不確定度分量u9;—距離測(cè)量引入的不確定度分量u10;—重復(fù)測(cè)量引入的不確定度分量u11。C.2.2.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定C.2.2.2.1網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量S21引入的不確定度分量u1由于校準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)的不完善性導(dǎo)致串?dāng)_殘余、負(fù)載匹配殘差、源匹配殘差、傳輸跟蹤殘差等,均引入一定的系統(tǒng)誤差;而機(jī)器內(nèi)部的噪聲、連接器的重復(fù)性和連接電纜的穩(wěn)定性等也引入一定的隨機(jī)誤差。因此使用網(wǎng)絡(luò)分析儀必然引入一定的誤差。使用校準(zhǔn)件在(18~40)GHz使用N4692A2.92mm電子校準(zhǔn)套件,結(jié)合實(shí)際測(cè)量頻點(diǎn)處給定的S21幅度范圍,從矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀不確定度計(jì)算器(VectorNetworkAnalyzerUncertaintyCalculator)2.6.1版本計(jì)算得到在使用對(duì)應(yīng)校準(zhǔn)套件的情況下S21的幅度測(cè)量結(jié)果的不確定度,見(jiàn)表C.8。表C.8網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量S21引入的不確定度測(cè)量頻率范圍S21dB擴(kuò)展不確定度dB標(biāo)準(zhǔn)不確定度u1dB包含因子(26.5~40)GHz-300.280.14k=2C.2.2.2.2校準(zhǔn)用適配器引入的不確定度分量u2在網(wǎng)絡(luò)分析儀的直通連接校準(zhǔn)測(cè)量時(shí),應(yīng)使用一個(gè)雙陰直通連接器,但在實(shí)際的天線校準(zhǔn)線路中,卻不再使用這個(gè)雙陰直通連接器,由此會(huì)給天線校準(zhǔn)帶來(lái)不確定度。雙陰直通連接器失配帶來(lái)的誤差可以簡(jiǎn)單表示為:δVadaptor=20lg[1±(ΓTS11+ΓRS22+ΓTΓRS)](C.10)式中:ΓT和ΓR———發(fā)射和接收端口的反射系數(shù);S11,S12,S21和S22———雙陰直通連接器的四個(gè)S參數(shù)。一般情況下,一個(gè)良好的雙陰直通連接(<0.05),而插入損耗都會(huì)小于0.1dB(>0.99)。在這種情況下,通過(guò)式(C.10)可以計(jì)算得到:δVadaptor=20lg[1±(0.1×0.1+0.1×0.1+0.1×0.1×0.992)]=0.06dBC.2.為o入的不確定度分量u3JJF1893—202125對(duì)于雙脊喇叭天線來(lái)說(shuō),以喇叭天線的前端口面間的距離為兩個(gè)相位中心的距離而引入的天線系數(shù)的誤差是足夠小的,忽略的這一項(xiàng)可以添加到不確定度項(xiàng)中,因而對(duì)于雙脊喇叭天線,兩個(gè)天線的距離就用口面間的距離來(lái)代替。圖C.2天線的相位中心與測(cè)量距離當(dāng)使用口面距離作為天線距離時(shí),由相位中心的位置帶來(lái)的誤差為:δphasecenter=20lg(C.11)如圖C.2所示,d1F和d2F分別是發(fā)射和接收天線的相位中心到天線口面的距離。d為兩天線口面間距離,le是天線的斜高,E為在天線口面的電場(chǎng)強(qiáng)度,dphasecenter為兩天線相位中心的間距,δphasecenter是由相位中心按照天線口面計(jì)算時(shí)引入的偏差。d1F和d2F可以通過(guò)測(cè)試的方法確定,也可以通過(guò)數(shù)字仿真的方法確定。根據(jù)國(guó)際上對(duì)雙脊喇叭天線的實(shí)驗(yàn)和分析經(jīng)驗(yàn),對(duì)于(18~40)GHz的雙脊喇叭天線,由于天線尺寸相應(yīng)縮小,,可2F=0.03m,在1m距離測(cè)δphasecenter=20lgd+d+d2F=20lg105=0.25dBC.2.為p定度分量u4線極化天線對(duì)間的極化匹配是天線校準(zhǔn)中一個(gè)非常重要的問(wèn)題,為了確認(rèn)失配影響,在進(jìn)行不確定度評(píng)定時(shí),假設(shè)極化匹配的偏差接收和發(fā)射天線各為1°。這樣沿著主軸軸線的電場(chǎng)分量將是偏離角度的余弦函數(shù),所帶來(lái)的偏差為:δpolarization=20lg=0.02dBC.2.2.2.5喇叭天線間的耦合引入的不確定度分量u5其分布為矩形分布,則u4=δpolarizationC.2.2.2.5喇叭天線間的耦合引入的不確定度分量u5被測(cè)量的喇叭天線對(duì)之間會(huì)出現(xiàn)多次的反射,這種反射還包括相應(yīng)的其他支撐設(shè)備的影響。當(dāng)只用一個(gè)單值距離來(lái)確認(rèn)自由空間的AF時(shí),由于喇叭間的反射將會(huì)產(chǎn)生很大的影響。這種影響將直接影響到測(cè)量值的準(zhǔn)確性。從18GHz到40GHz的駐波曲線見(jiàn)圖C.3和圖C.4可以看到,曲線以半個(gè)波長(zhǎng)為周期振蕩變化,主要顯示了天線之間的耦合影響。將曲線的波峰值和波谷值相減,可以得到由天線間相互耦合和多路徑耦合引入的不確定度。JJF1893—202126圖C.318GHz空間駐波曲線由圖可獲得最大偏差δmax=0.6dB,其半寬為δamc=0.3dB,其分布為矩形分布,則u5=δamc/3≈0.17dB。圖C.440GHz空間駐波曲線C.2.2.2.6天線測(cè)量時(shí)天線端口的失配修正引入的不確定度分量u6在進(jìn)行天線間的場(chǎng)地插入損耗測(cè)量時(shí),兩只天線的可看成一個(gè)雙端口網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)端口,根據(jù)微波衰減測(cè)量的理論,失配引起的極端偏差為:δM+-δM-=[1+(ΓeS11[1+(ΓeS11+ΓrS22+ΓeS11ΓrS22+S212ΓeΓr)][1-(ΓeS11+ΓrS22+ΓeS11ΓrS22+S212ΓeΓr)]式中:Γe—網(wǎng)絡(luò)分析儀源端的端口反射系數(shù);Γr—網(wǎng)絡(luò)分析儀分接收端的端口反射系數(shù);S11、S12、S21、S22、———二端口網(wǎng)絡(luò)的4個(gè)S參數(shù)。JJF1893—202127依據(jù)實(shí)際校準(zhǔn)天線的頻段,在(18~40)GHz的范圍內(nèi)測(cè)量4個(gè)S參數(shù),以及向C.2.2.2.7由于暗室的反射引入的不確定度分量u7發(fā)射端和接收端的反射系數(shù),然后針對(duì)對(duì)應(yīng)的頻點(diǎn)依據(jù)式(C.12)計(jì)算,得到δmax=0.02dB,可以取最大值0.02dB,其分布為反正弦分布,則u6=δmax/C.2.2.2.7由于暗室的反射引入的不確定度分量u7為了找出暗室反射對(duì)天線對(duì)插損測(cè)量的影響,采用保持天線對(duì)的相對(duì)位置、間距固定,在轉(zhuǎn)臺(tái)中軸線的常用位置、左右10cm的位置,沿中軸線后延30cm的4個(gè)位置,取水平和垂直兩個(gè)極化方式在(18~40)GHz頻段每隔0.1GHz分別測(cè)量,其測(cè)量結(jié)果見(jiàn)表C.9。表C.9暗室不同區(qū)域由于反射引起的測(cè)量結(jié)果的變化極化方式(18~40)GHz頻段上不同位置的最大偏差/dB前移10cm后移30cm左右各移10cm水平極化0.3640.377垂直極化0.3620.369C.2.2.2.8天線對(duì)正引入的不確定度分量u8由表C.9可知δmax≈0.38dB,其半寬為δma=0.19dB,其分布為矩形分布,則u7=δmcC.2.2.2.8天線對(duì)正引入的不確定度分量u8由于雙脊喇叭天線是方向性天線,因此如果天線對(duì)不正,將會(huì)測(cè)量不到主軸方向上的最大值,其測(cè)量結(jié)果將會(huì)引入誤差。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),對(duì)于雙脊喇叭天線在主瓣的半寬度一般為10°左右的情況下,波瓣圖的主瓣幅度(AMP)可以用式(C.13)近似表達(dá):式中:式中:在(18~40)GHz頻段,測(cè)試距離為1m。如果偏差1°,就相當(dāng)于水平偏差達(dá)到17mm。在天線的實(shí)際校準(zhǔn)中使用激光水平儀調(diào)整天線沿軸線的對(duì)正,通常情況下,水平偏差達(dá)到5mm就已經(jīng)非常明顯了。對(duì)應(yīng)5mm的水平偏差,(18~40)GHz頻段對(duì)應(yīng)的方位角偏差僅為0.3°。因此與天線平移對(duì)正偏差相比,天線方向角的偏差的影響要大得多。假設(shè)發(fā)射和接收天線各偏離1°,則得到由天線對(duì)正引入的偏差為:δAlignment=20lg[cos2(45°×1°/10°)]=0.05dBC.2.2.2.9天線近場(chǎng)效應(yīng)引入的測(cè)量不確定度分量u9其分布為矩形分布,則u8=δC.2.2.2.9天線近場(chǎng)效應(yīng)引入的測(cè)量不確定度分量u9通常在(18~40)GHz的EMC喇叭天線,要在3m或1m距離上校準(zhǔn)測(cè)量。由于在該位置上均為非理想遠(yuǎn)場(chǎng)的平面波,這種近場(chǎng)效應(yīng)導(dǎo)致測(cè)量的場(chǎng)地插入損耗時(shí)會(huì)產(chǎn)生偏差,借鑒(1~18)GHz頻段天線分析這種影響的方法,采用實(shí)驗(yàn)比對(duì)的方式,確認(rèn)在(18~40)GHz頻段,這種近場(chǎng)效應(yīng)產(chǎn)生約0.3dB的偏差,即:δnf=0.3dB,并JJF1893—202128C.2.2.2.10距離測(cè)量引入的不確定度分量u10假設(shè)為矩形分布,則u9=δnf/3C.2.2.2.10距離測(cè)量引入的不確定度分量u10a)頻率分量對(duì)天線系數(shù)的貢獻(xiàn)分量為:uF=·uf=·uf=4.3×uf對(duì)于本測(cè)量系統(tǒng),使用的PNX5245A矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀,參考PNX5245A矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀手冊(cè),uf≈0dB,即由PNX5245A矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀頻率讀出精度引入的不確定度可以忽略不計(jì),即uf≈0。b)測(cè)量距離引入的不確定度uR天線口面間距對(duì)天線系數(shù)的貢獻(xiàn)分量為:DR=10lg這里R是口面距離,DR為距離為天線系數(shù)的貢獻(xiàn)分量,則與距離相關(guān)的不確定度分量為:uR·ur·ur;對(duì)于最壞的情況R=1m,則uR·ur·ur≈4.3ur由此引起的天線系數(shù)的不確定度uR=4.3ur,其中R為實(shí)際的距離,ur是距離的偏差引入的不確定度貢獻(xiàn)。天線間的間隔距離使用高精度激光測(cè)距儀,依據(jù)使用的測(cè)距儀的測(cè)量準(zhǔn)確度以及使用情況,設(shè)距離測(cè)量偏差在±0.005m,當(dāng)距離出現(xiàn)偏差時(shí),其分布為矩形分布,則:ur=0.005m/1.73≈0.003m實(shí)際測(cè)試距離為3m,則轉(zhuǎn)化為dB表示為ur=20lg[(3+0.003)/3]=0.009dB則由距離偏差引入的AF的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:其中uf和ur完全不相關(guān),則:u10=u+u則由距離偏差引入的AF的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:uR=4.3×u10=4.3×0.009dB=0.04dBC.2.2.2.11重復(fù)測(cè)量引入的不確定度分量u11天線對(duì)間的插入損耗測(cè)量的重復(fù)性不確定度由A類統(tǒng)計(jì)不確定度給出,因此這部分的不確定度數(shù)值用A類統(tǒng)計(jì)不確定度計(jì)算式來(lái)給出,即 u11=(21iS21)(C.14)式中:S21i—第i次測(cè)量的S21值; S21—n次測(cè)量S21的平均值。在(18~40)GHz頻段,分別每隔50MHz測(cè)量場(chǎng)地插損S21i。這樣的試驗(yàn)重復(fù)10次。由處理的測(cè)量結(jié)果得到單次測(cè)量的標(biāo)準(zhǔn)差。取在整個(gè)頻段最大的標(biāo)準(zhǔn)差值作為JJF1893—202129不確定度,得到u11=0.1dB。C.2.2.3合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度根據(jù)上述分析,(18~40)GHzEMC寬帶喇叭天線系數(shù)測(cè)量結(jié)果的不確定度見(jiàn)表,0.。標(biāo).不k不確定度為U=不確定度分量不確定度來(lái)源值dB分布類型系數(shù)標(biāo)準(zhǔn)不確定度dB靈敏系數(shù)ci貢獻(xiàn)量dBu1網(wǎng)絡(luò)分析儀測(cè)量精度0.28—20.14 3/20.12u2校準(zhǔn)用適配器0.06U形分布 20.04 3/20.03u3天線的相位中心與天線口面的距離差0.25矩形分布 30.14 3/20.13u4線權(quán)化天線對(duì)間的極化失配0.02矩形分布 30.01 3/20.01u5天線間的耦合0.3矩形分布 30.17 3/20.15u6天線端口的失配修正0.02反正弦分布 20.01 3/20.01u7暗室反射0.19矩形分布 30.11 3/20.10u8天線對(duì)正0.05矩形分布 30.03 3/20.03u9天線近場(chǎng)效應(yīng)0.3矩形分布 30.17 3/20.15u10距離測(cè)量0.005矩形分布 30.0094.30.04u11重復(fù)測(cè)量0.1 10.1 3/20.09合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc0.313擴(kuò)展不確定度U(k=2)0.63C.3天線半功率波束寬度(HPBW)校準(zhǔn)不確定度評(píng)定C.3.1測(cè)量模型和標(biāo)準(zhǔn)不確定度公式測(cè)量模型為:y=θHPBW(C.15)式中:θHPBW—天線半功率波束寬度測(cè)量值(°)。依據(jù)實(shí)際測(cè)量過(guò)程,由于測(cè)量引入的半功率波束寬度的不確定度分量為:—方向圖相對(duì)幅度測(cè)量引入的不確定度分量u1;—方向角度測(cè)量誤差引入的不確定度分量u2;—重復(fù)測(cè)量半功率波束寬度引入的不確定度分量u3;上述三個(gè)分量彼此獨(dú)立不相關(guān),依據(jù)不確定度傳播律公式,得到半功率波束寬度測(cè)JJF1893—202130量的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度表達(dá)式:uc=u+u+u(C.16)C.3.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定C.3.2.1方向圖相對(duì)幅度測(cè)量的變化引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量u1a)測(cè)試環(huán)境反射引起的方向圖幅度的變化uΓAm測(cè)試場(chǎng)地內(nèi)總是存在反射波,電磁波是按場(chǎng)疊加而不是按功率相加,所以很小的反射波就可以引起較大的測(cè)量誤差。一項(xiàng)很小的反射通過(guò)主瓣耦合到待測(cè)天線,可以完全掩蓋住耦合到旁瓣的直射波。暗室反射模型見(jiàn)圖C.5。圖C.5暗室反射模型設(shè)直射波為Ed,反射波為ER,則直射波與反射波同相和反相時(shí)可表示為:Emax=Ed+EREmin=Ed-ER測(cè)量得到的疊加場(chǎng)E的范圍為:Emin<E<Emax(C.17)(C.18)(C.19)測(cè)量旁瓣時(shí),如果相耦合的直射波和反射波強(qiáng)度相等,那么測(cè)出的旁瓣電平可能會(huì)高出6dB,也有可能在測(cè)得的波瓣圖中成為零點(diǎn)。相對(duì)誤差σ(單位為dB)可表示為:σ=20lg(Emax/Emin)=20lg(Ed+ER)-20lg(Ed-ER)(C.20)計(jì)算結(jié)果如圖C.6所示,在測(cè)量主瓣寬度時(shí),關(guān)心反射電平對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響,即對(duì)主瓣寬度的影響,利用圖C.6分析方向圖電平為-3dB時(shí),在微波暗室中(1~40)GHz頻率范圍內(nèi),靜區(qū)反射率電平估值為-42dB時(shí),可以估算相對(duì)方向圖幅度不確定度小于0.2dB。圖C.6給定方向圖電平和反射電平時(shí)的相對(duì)測(cè)量誤差JJF1893—202131設(shè)定δuΓ=0.2dB,它為反射引起的幅度的正負(fù)偏差最大值。根據(jù)上述分析可知,設(shè)其半寬為矩形分布,則環(huán)境反射引起的方向圖相對(duì)幅度的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為:uΓAm=/3≈0.058dB由于反射引起的電場(chǎng)強(qiáng)度的誤差而引入的方向圖的偏差見(jiàn)圖C.7。圖C.7由于反射引起的電場(chǎng)強(qiáng)度的誤差而引入的方向圖的偏差b)有限距離測(cè)量引入的方向圖幅度測(cè)量的不確定度分量udAm在有限距離的場(chǎng)地上進(jìn)行方向圖測(cè)量,源天線的相位波前面在待測(cè)天線口徑上是一個(gè)球面,此時(shí)在待測(cè)天線口徑邊緣產(chǎn)生一個(gè)隨測(cè)量距離不同而變化的最大相位偏差,如圖C.8所示。圖C.8有限距離的影響R0—源點(diǎn)到待測(cè)天線口徑的距離;R—源點(diǎn)到待測(cè)天線口徑上任一點(diǎn)的距離;θ—天線測(cè)量時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)的方位角有限距離造成的相位誤差主要指由它產(chǎn)生的平方律相位誤差,實(shí)際測(cè)量中,將對(duì)半功率角的測(cè)量問(wèn)題,轉(zhuǎn)化為方向圖的相對(duì)幅度的測(cè)量問(wèn)題,參考相關(guān)資料對(duì)于-3dB的相對(duì)幅度的影響分析,有限距離導(dǎo)致的相位差引起的方向圖的-3dB幅度的誤差可以忽略不計(jì),但有限距離導(dǎo)致的相對(duì)幅度本身的測(cè)量誤差還是存在的,參考相關(guān)資料對(duì)于相對(duì)幅度測(cè)量引入的偏差見(jiàn)C.11。JJF1893—202132表C.11有限距離導(dǎo)致的相對(duì)幅度偏差ΔΦπ/16π/32R4D2λ8D2λ幅度/dB均勻分布0.010.03余弦分布0.0380.01這里為簡(jiǎn)便起見(jiàn),不妨設(shè)由有限距離引起的相對(duì)幅的偏差為0.038dB,設(shè)δdAm=0.038dB,則有:udAm=0.0219dB。由于上述兩種影響方向圖幅度的分量彼此獨(dú)立不相關(guān),則共同影響方向圖幅度的標(biāo)+d,將導(dǎo)致引入的角度偏差的變化,這里選取如下幾個(gè)頻點(diǎn)為代表,同時(shí)依據(jù)仿真方向圖在-3dB位置點(diǎn)的斜率kHPBW,最終得到幅度偏差引入的θHPBW的不確定度u1,見(jiàn)表C.12。表C.12方向圖幅度偏差引入的θHPBW的不確定度u1頻率GHz測(cè)試面kHPBW(°)/dB幅度測(cè)量引入的幅度的不確定度uAmdB幅度測(cè)量引起θHPBW的不確定度u1(°)3.2E面9.090.0691.254H面5.260.0690.7264.0E面7.410.0691.023H面6.670.0690.9208.0E面8.330.0691.150H面4.880.0690.67312.0E面10.50.0691.449H面4.760.0690.65717.5E面8.330.0691.150H面5.130.0690.70822.0E面11.10.0691.532H面5.260.0690.726C.3.2.2方向角度測(cè)量誤差引入的半功率波束寬度的不確定度u2a)由角度測(cè)量裝置(轉(zhuǎn)臺(tái))產(chǎn)生的角度誤差:軸位指示誤差,用δθ1表示。測(cè)量天線位置控制器的軸定位角通常用的是同步發(fā)送機(jī)、結(jié)算裝置或數(shù)字編碼器。JJF1893—202133其中軸位誤差是真實(shí)軸位角和編碼器或同步機(jī)指示軸位角之間的差別。典型的位置控制器的測(cè)角設(shè)備包含對(duì)于每一個(gè)軸比為1∶1和36∶1齒輪傳動(dòng)同步發(fā)送機(jī),根據(jù)不同設(shè)備型號(hào),轉(zhuǎn)軸指示誤差在360°范圍內(nèi)通常小于0.05°~0.01°。由轉(zhuǎn)臺(tái)產(chǎn)生的角度誤差θ1由轉(zhuǎn)臺(tái)的生產(chǎn)商提供,一般是已知的,本系統(tǒng)中轉(zhuǎn)軸指示誤差為δθ1=0.05°。b)待測(cè)天線相位中心與轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)軸不重合而產(chǎn)生的角度誤差,用δθ2表示。θ2是系統(tǒng)的偏差,所以總的誤差角度為:θ2按以下方法計(jì)算。θ2=(2-sinα1)≈cos+α1sin(C.22)式中:d———天線相位中心偏離器旋轉(zhuǎn)軸的距離;1———轉(zhuǎn)臺(tái)測(cè)試的起始角度,在相位中心位置上轉(zhuǎn)臺(tái)測(cè)試的角度;2———轉(zhuǎn)臺(tái)測(cè)試的中止角度,在測(cè)試某一電平時(shí)轉(zhuǎn)臺(tái)測(cè)試的角度;θ———真實(shí)的測(cè)試角度:R為源天線與被測(cè)天線間的距離:R為源天線與被測(cè)天線間的距離:當(dāng)R?d時(shí),可得θ?δθ2。從公式(C.22)可看出,誤差最大值將發(fā)生在+α1=nπ時(shí)(n=0,1,2,3…)。因此,最大誤差為:θ2≈sin(C.23)天線相位中心偏離轉(zhuǎn)軸距離為d時(shí),引起的角度誤差原理圖如圖(C.9)所示。圖C.9相位中心偏離轉(zhuǎn)軸中心引入的方向圖誤差實(shí)際測(cè)試中天線相位中心在口面前后位置估算在4cm之內(nèi),而測(cè)試距離R在4mθ2≈sin=0.01sin(C.24)θmax=δθ1+δθ2=0.05+0.01sin=0.06°取最大偏差為不確定度分量,則得到:u2=δθmax=0.06°C.3.2.3重復(fù)測(cè)量引入的方向圖半功率波束寬度的不確定度u3JJF1893—202134針對(duì)EMC天線喇叭進(jìn)行方向圖測(cè)量,10次重復(fù)測(cè)量半功率角的結(jié)果見(jiàn)表C.13。表C.1310次重復(fù)測(cè)量引入的θHPBW的不確定度頻率GHz測(cè)試面CST仿真值(°)10次均值θHPBW-Ave(°)不確定度u3(°)3.2E面113.9111.150.17H面62.262.190.144.0E面125.1124.800.06H面67.267.850.148.0E面100.9100.120.14H面58.358.750.4312.0E面101.6102.530.15H面58.559.130.0617.5E面91.690.090.39H面59.259.330.3422.0E面117.4118.380.42H面62.362.460.25C.3.3θHPBW的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度和擴(kuò)展不確定度θHPBW的合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度見(jiàn)表C.14。表C.14天線半功率波束寬度(HPBW)標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表頻率GHz測(cè)試面相對(duì)幅度測(cè)量引起θHPBW的不確定度u1(°)轉(zhuǎn)角測(cè)量引入的θHPBW不確定度u2(°)重復(fù)測(cè)量引入的方向圖半功率波束寬度的不確定度u3(°)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(°)3.2E面1.2540.060.171.267H面0.7260.060.140.7414.0E面1.0230.060.061.025H面0.9200.060.140.9328.0E面1.1500.060.141.159H面0.6730.060.430.80212.0E面1.4490.060.151.458H面0.6570.060.060.66235表C.14(續(xù))頻率GHz測(cè)試面相對(duì)幅度測(cè)量引起θHPBW的不確定度u1(°)轉(zhuǎn)角測(cè)量引入的θHPBW不確定度u2(°)重復(fù)測(cè)量引入的方向圖半功率波束寬度的不確定度u3(°)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(°)17.5E面1.1500.060.391.214H面0.7080.060.340.78722.0E面1.5320.060.421.588H面0.7260.060.250.770最后給出θHPBW相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度見(jiàn)表C.15。表C.15天線半功率波束寬度(HPBW)標(biāo)準(zhǔn)不確定度匯總表頻率GHz測(cè)試面CST仿真值(°)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度uc(°)相對(duì)合成標(biāo)準(zhǔn)不確定度ucr%相對(duì)擴(kuò)展不確定度Ur%3.2E面113.91.2671.1122.224H面62.20.7411.1912.3824.0E面125.11.0250.8201.639H面67.20.9321.3872.7738.0E面100.91.1591.1492.298H面58.30.8021.3762.75212.0E面101.61.4581.4352.870H面58.50.6621.1312.26317.5E面91.61.2141.3252.651H面59.20.7871.3302.66022.0E面117.41.5881.3532.706H面62.30.7701.2362.472C.4(0.2~2.0)GHz雙脊寬帶天線1m法天線系數(shù)校準(zhǔn)不確定度評(píng)定示例C.4