北京市地方計(jì)量技術(shù)規(guī)范

JJF（京）82-2022

高精度GNSS測(cè)量型天線校準(zhǔn)規(guī)范

（多探頭球面近場(chǎng)測(cè)量方法）

CalibrationspecificationofHighPrecisionGNSSGeodeticAntenna

（Methodofsphericalnear-fieldmulti-probeantenna

measurement）

2022-04-08發(fā)布2022-05-08實(shí)施

北京市市場(chǎng)監(jiān)督管理局發(fā)布

高精度GNSS測(cè)量型天線校準(zhǔn)規(guī)范

（多探頭球面近場(chǎng)測(cè)量方法）

1范圍

本規(guī)范適用于支持全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)（包括北斗三號(hào)全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)）的

高精度GNSS測(cè)量型天線的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、使用和校準(zhǔn)。

2術(shù)語(yǔ)和計(jì)量單位

2.1滾降系數(shù)roll-offfactor

法向極化增益與水平方向極化增益之差。

2.2極化前后比f(wàn)ront-to-rearratio

天線法向極化增益與背向±30°內(nèi)的極化增益最大值之差。

2.3天線增益antennagain

天線在給定方向的輻射強(qiáng)度與饋入天線的凈功率被各個(gè)方向均勻輻射時(shí)所得

的輻射強(qiáng)度之比，通常以分貝表示。

注1：如方向未給定，則指給定天線最大輻射強(qiáng)度的方向。

注2：如天線無(wú)損耗，則給定方向上天線的絕對(duì)增益在數(shù)值上和它的方向性系數(shù)相同。

2.4不圓度patternroundness

在水平面方向圖中，其增益最大值或最小值與平均值的偏差。

3概述

測(cè)量型天線是高精度衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的重要組成部分，其性能優(yōu)劣直接關(guān)系

到衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)測(cè)量精度的高低。GNSS天線普遍為有源天線，包括無(wú)源天線

和低噪聲放大器。

4計(jì)量特性

4.1軸比

法向軸比≤2dB

仰角20°方向軸比≤4dB

4.2天線方向圖與增益

法向增益≥4.5dBi

仰角20°方向增益≥-5dBi

4.3極化增益前后比

≥20dB

1

4.420°仰角不圓度

≤1.5dB

4.5滾降系數(shù)

≥9dB

4.6帶外抑制

≥30dB（接收信號(hào)邊頻±100MHz處）

4.7帶內(nèi)平坦度

≤1.5dB

4.81dB壓縮點(diǎn)輸出功率

≥0dBm

4.9視軸群時(shí)延

≤25ns

4.10電壓駐波比

≤2.0

注：以上指標(biāo)均指在天線的接收頻點(diǎn)范圍內(nèi)，且不適用于合格性判別，僅供參考。

5校準(zhǔn)條件

5.1環(huán)境條件

供電電源：電壓(220±22)V，頻率(50±1)Hz；

環(huán)境溫度：（20±5）℃；

相對(duì)濕度：≤80%；

周圍無(wú)影響儀器正常工作的電磁干擾和機(jī)械振動(dòng)。

5.2測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備

5.2.1矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀

a)頻率：9kHz～40GHz；

b)信號(hào)源輸出功率：-55dBm～10dBm；

c)動(dòng)態(tài)范圍：140dB。

5.2.2OTA暗室

a)屏蔽效能：＞90dB（400MHz～6GHz）；

b)暗室靜區(qū)反射率：優(yōu)于-45dB（400MHz～6GHz）；

5.2.3多探頭球面近場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)

2

a)球面校準(zhǔn)系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)精度：優(yōu)于0.1°

b)探頭一致性：2dB

c)路徑損耗：0.3dB

5.2.4直流穩(wěn)壓電源

a)直流電壓：（0～30）V

b)直流電流：（0～3）A

6校準(zhǔn)項(xiàng)目和校準(zhǔn)方法

6.1校準(zhǔn)項(xiàng)目

校準(zhǔn)項(xiàng)目見表1。

表1校準(zhǔn)項(xiàng)目表

序號(hào)校準(zhǔn)項(xiàng)目名稱

1外觀

2電壓駐波比

3視軸群時(shí)延

4天線軸比

5天線增益

6極化增益前后比

720°仰角極化增益不圓度

8滾降系數(shù)

9帶外抑制

10帶內(nèi)平坦度

111dB壓縮點(diǎn)輸出功率

6.2校準(zhǔn)方法

6.2.1外觀

對(duì)天線標(biāo)志和代號(hào)進(jìn)行目測(cè)檢查，天線標(biāo)簽、代號(hào)應(yīng)完好，指北定向標(biāo)志清

晰；對(duì)天線的外觀質(zhì)量進(jìn)行目測(cè)檢查，不應(yīng)有凹痕、劃傷、裂縫、變形等缺陷，

金屬零件不應(yīng)有銹蝕。

6.2.2電壓駐波比

儀器連接如圖1所示，校準(zhǔn)步驟如下：

1）矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀開機(jī)充分預(yù)熱后，根據(jù)GNSS天線工作頻率，設(shè)置矢量網(wǎng)

絡(luò)分析儀起始頻率為1GHz，終止頻率為2GHz，使用校準(zhǔn)件自校準(zhǔn)；

2）自校準(zhǔn)完成后，讀取導(dǎo)航頻點(diǎn)信號(hào)頻率值處的電壓駐波比。

3

被校天線饋電器矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀

直流穩(wěn)壓電源

圖1電壓駐波比校準(zhǔn)圖

6.2.3視軸群時(shí)延

儀器連接如圖1所示，校準(zhǔn)步驟如下：

1）矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀開機(jī)充分預(yù)熱后，根據(jù)GNSS天線工作頻率，設(shè)置矢量網(wǎng)

絡(luò)分析儀起始頻率為1GHz，終止頻率為2GHz，使用校準(zhǔn)件自校準(zhǔn)；

2）自校準(zhǔn)完成后，讀取導(dǎo)航頻點(diǎn)信號(hào)頻率值處的群時(shí)延。

6.2.4天線軸比

儀器連接如圖2所示，校準(zhǔn)步驟如下：

圖2校準(zhǔn)系統(tǒng)示意圖

1）將待測(cè)天線架設(shè)到校準(zhǔn)工裝上，通過(guò)調(diào)整天線使得天線相位中心與探頭

陣圓環(huán)中心相重合；

2）連接校準(zhǔn)電纜，參照附錄D進(jìn)行設(shè)置，在校準(zhǔn)過(guò)程中，系統(tǒng)配套軟件自

動(dòng)完成待測(cè)天線幅度和相位數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)和計(jì)算；

3）用數(shù)據(jù)導(dǎo)出軟件從天線的軸比三維輻射數(shù)據(jù)中導(dǎo)出各個(gè)頻點(diǎn)的包含指定

方向的軸比方向圖，在導(dǎo)出的軸比方向圖中讀取需要的軸比數(shù)據(jù)。

6.2.5天線增益

4

儀器連接如圖2所示，校準(zhǔn)步驟如下：

1）將待測(cè)天線架設(shè)到校準(zhǔn)工裝上，通過(guò)調(diào)整天線使得天線相位中心與探頭

陣圓環(huán)中心相重合；

2）連接校準(zhǔn)電纜，參照附錄D進(jìn)行設(shè)置，在校準(zhǔn)過(guò)程中，系統(tǒng)配套軟件自

動(dòng)完成待測(cè)天線幅度和相位數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)和計(jì)算；

3)用數(shù)據(jù)導(dǎo)出軟件從天線的增益三維輻射數(shù)據(jù)中導(dǎo)出各個(gè)頻點(diǎn)的包含指定

方向的增益方向圖，在導(dǎo)出的增益方向圖中讀取需要的增益數(shù)據(jù)。

6.2.6極化增益前后比

儀器連接如圖2所示，校準(zhǔn)步驟如下：

1）將待測(cè)天線架設(shè)到校準(zhǔn)工裝上，通過(guò)調(diào)整天線使得天線相位中心與探頭

陣圓環(huán)中心相重合；

2）連接校準(zhǔn)電纜，參照附錄D進(jìn)行設(shè)置，在校準(zhǔn)過(guò)程中，系統(tǒng)配套軟件自

動(dòng)完成待測(cè)天線幅度和相位數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)和計(jì)算；

3）用數(shù)據(jù)導(dǎo)出軟件從天線的主極化增益三維輻射數(shù)據(jù)中導(dǎo)出天線法線方向

方位角為0°的方向圖；

4）由公式（1）計(jì)算天線法線方向方位角為0°的極化增益前后比：

G0

G0G法G30（1）

式中：

G法—法向主極化增益，單位為dB；

—背向±30°內(nèi)主極化增益最大值，單位為dB；

G30

5）重復(fù)步驟3）—4），分別計(jì)算出天線法線方向方位角為45°、90°和135°

的天線極化增益前后比、、；

G45G90G135

6）由公式（2）計(jì)算天線各校準(zhǔn)頻點(diǎn)的極化增益前后比：

Gmin(G0,G45,G90,

G135

)（2）

6.2.720°仰角極化增益不圓度

儀器連接如圖2所示，校準(zhǔn)步驟如下：

1）將待測(cè)天線架設(shè)到校準(zhǔn)工裝上，通過(guò)調(diào)整天線使得天線相位中心與探頭

陣圓環(huán)中心相重合；

2）連接校準(zhǔn)電纜，參照附錄D進(jìn)行設(shè)置，在校準(zhǔn)過(guò)程中，系統(tǒng)配套軟件自

5

動(dòng)完成待測(cè)天線幅度和相位數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)和計(jì)算；

3）用數(shù)據(jù)導(dǎo)出軟件從天線的主極化增益三維輻射數(shù)據(jù)中導(dǎo)出各個(gè)頻點(diǎn)仰角

20°方向圖；

4）由公式（3）計(jì)算天線校準(zhǔn)頻點(diǎn)的0°仰角極化增益不圓度G不圓度：

GG

Gmaxmin

不圓度2（3）

式中：

—仰角20°方向圖最大增益，單位為dB；

Gmax

—仰角20°方向圖最小增益，單位為dB。

Gmin

6.2.8滾降系數(shù)

儀器連接如圖2所示，校準(zhǔn)步驟如下：

1）將待測(cè)天線架設(shè)到校準(zhǔn)工裝上，通過(guò)調(diào)整天線使得天線相位中心與探頭

陣圓環(huán)中心相重合；

2）連接校準(zhǔn)電纜，參照附錄D進(jìn)行設(shè)置，在校準(zhǔn)過(guò)程中，系統(tǒng)配套軟件自

動(dòng)完成待測(cè)天線幅度和相位數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)和計(jì)算；

3）用數(shù)據(jù)導(dǎo)出軟件從天線的主極化增益三維輻射數(shù)據(jù)中導(dǎo)出各個(gè)頻點(diǎn)天線

法向的方向圖和仰角0°切面方向圖；

4）由公式（4）計(jì)算天線校準(zhǔn)頻點(diǎn)的滾降系數(shù)G滾降：

G滾將G法G水平（4）

式中：

G法—法向方向主極化增益方向圖的天線法向極化增益，單位為dB；

G水平—仰角0°切面方向圖中的水平方向極化增益最大值，單位為dB。

6.2.9帶外抑制

儀器連接如圖3所示，校準(zhǔn)步驟如下：

1）矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀充分預(yù)熱后，矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀設(shè)置為傳輸模式，設(shè)置校

準(zhǔn)頻率范圍，使用校準(zhǔn)件自校準(zhǔn)；

2）由公式（5）計(jì)算天線帶外抑制：

rejectGcGb（5）

式中：

6

reject—低噪聲放大器帶外抑制，單位為dB；

——低噪聲放大器中心頻率處增益，單位為dB；

Gcfc

——低噪聲放大器與之間增益的最大值，單位為dB。

Gbfbfc

低噪聲放大器饋電器矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀

直流穩(wěn)壓電源

圖3低噪放帶外抑制校準(zhǔn)框圖

6.2.10帶內(nèi)平坦度

儀器連接如圖3所示，校準(zhǔn)步驟如下：

1）矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀充分預(yù)熱后，將矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀設(shè)置為傳輸模式，設(shè)置

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的中心頻率和帶寬，使用校準(zhǔn)件自校準(zhǔn)；

2）記錄帶內(nèi)增益最大值和最小值，按公式（6）計(jì)算天線帶內(nèi)平坦度：

GG

Ripplehl

2（6）

式中：

Ripple——帶內(nèi)紋波，單位為dB；

Gh——低噪聲放大器帶內(nèi)最大增益，單位為dB；

Gl——低噪聲放大器帶內(nèi)最小增益，單位為dB。

6.2.111dB壓縮點(diǎn)輸出功率

儀器連接如圖3所示，校準(zhǔn)步驟如下：

1）設(shè)置矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀為傳輸模式，將中心頻率設(shè)置為工作頻率，并打開

功率掃描選項(xiàng)；

2）功率掃描下限設(shè)置為-50dBm，此時(shí)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀顯示一條直線，表示

在此范圍內(nèi)增益沒有出現(xiàn)壓縮；

3）逐漸增大功率，直至直線末端出現(xiàn)下彎，記錄下降1dB時(shí)的輸出功率值

即為天線1dB壓縮點(diǎn)輸出功率。

7校準(zhǔn)結(jié)果表達(dá)

7

校準(zhǔn)后，出具校準(zhǔn)證書。校準(zhǔn)結(jié)果應(yīng)在校準(zhǔn)證書上反映，校準(zhǔn)證書應(yīng)至少包

括以下信息：

a)標(biāo)題，如“校準(zhǔn)證書”；

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)被校檢測(cè)裝置的描述，如型號(hào)和出廠編號(hào)等明確標(biāo)識(shí)；

g)進(jìn)行校準(zhǔn)的日期，被校對(duì)象的接收日期；

h)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)；

i)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；

j)校準(zhǔn)環(huán)境的描述；

k)校準(zhǔn)結(jié)果及其測(cè)量不確定度的說(shuō)明；

8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，推薦不超過(guò)12個(gè)月。

8

附錄A校準(zhǔn)原始記錄格式

原始記錄編號(hào)：

被校儀器信息

委托單位名稱

委托單位地址

委托儀器名稱

生產(chǎn)單位

規(guī)格型號(hào)儀器編號(hào)

標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備信息

準(zhǔn)確度等級(jí)、最大允

標(biāo)準(zhǔn)器名稱型號(hào)編號(hào)證書編號(hào)

許誤差或不確定度

本次校準(zhǔn)所用測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)的溯源性說(shuō)明：

技術(shù)依據(jù)：

環(huán)境條件溫度：相對(duì)濕度：

校準(zhǔn)地點(diǎn)：

備注：

校準(zhǔn)日期：

校準(zhǔn)人員：核驗(yàn)人員：

9

原始記錄

A.1電壓駐波比

頻率（MHz）測(cè)量值測(cè)量不確定度

A.2視軸群時(shí)延

頻率（MHz）測(cè)量值（ns）測(cè)量不確定度（ns）

A.3天線軸比

頻率（MHz）測(cè)量值（dB）測(cè)量不確定度（dB）

A.4天線增益

頻率（MHz）測(cè)量值（dBi）測(cè)量不確定度（dBi）

A.5極化增益前后比

頻率（MHz）測(cè)量值（dB）測(cè)量不確定度（dB）

A.620°仰角極化增益不圓度

頻率（MHz）測(cè)量值（dB）測(cè)量不確定度（dB）

A.7滾降系數(shù)

頻率（MHz）測(cè)量值（dB）測(cè)量不確定度（dB）

A.8帶外抑制

頻率（MHz）測(cè)量值（dB）測(cè)量不確定度（dB）

10

A.9帶內(nèi)平坦度

頻率（MHz）測(cè)量值（dB）測(cè)量不確定度（dB）

A.101dB壓縮點(diǎn)輸出功率

頻率（MHz）1dB壓縮點(diǎn)輸出功率（dB）測(cè)量不確定度（dB）

11

附錄B校準(zhǔn)證書內(nèi)頁(yè)格式

證書編號(hào)XXXXXX-XXXX

校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)授權(quán)說(shuō)明

校準(zhǔn)環(huán)境條件及地點(diǎn)：

溫度℃地點(diǎn)

相對(duì)濕度%其它

校準(zhǔn)所依據(jù)的技術(shù)文件（代號(hào)、名稱）：

校準(zhǔn)所使用的主要測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)：

不確定度/檢定/校準(zhǔn)證

名稱測(cè)量范圍證書有效期至

準(zhǔn)確度等級(jí)書編號(hào)

注：

1.XXXXX僅對(duì)加蓋“XXXXX校準(zhǔn)專用章”的完整證書負(fù)責(zé)。

2.本證書的校準(zhǔn)結(jié)果僅對(duì)所校準(zhǔn)的對(duì)象有效。

3.未經(jīng)實(shí)驗(yàn)室書面批準(zhǔn)，不得部分復(fù)印證書。

第X頁(yè)共X頁(yè)

12

B.1電壓駐波比

頻率（MHz）測(cè)量值測(cè)量不確定度

B.2視軸群時(shí)延

頻率（MHz）測(cè)量值（ns）測(cè)量不確定度（ns）

B.3天線軸比

頻率（MHz）測(cè)量值（dB）測(cè)量不確定度（dB）

B.4天線增益

頻率（MHz）測(cè)量值（dBi）測(cè)量不確定度（dBi）

B.5極化增益前后比

頻率（MHz）測(cè)量值（dB）測(cè)量不確定度（dB）

B.620°仰角極化增益不圓度

頻率（MHz）測(cè)量值（dB）測(cè)量不確定度（dB）

B.7滾降系數(shù)

頻率（MHz）測(cè)量值（dB）測(cè)量不確定度（dB）

B.8帶外抑制

頻率（MHz）測(cè)量值（dB）測(cè)量不確定度（dB）

13

B.9帶內(nèi)平坦度

頻率（MHz）測(cè)量值（dB）測(cè)量不確定度（dB）

B.101dB壓縮點(diǎn)輸出功率

頻率（MHz）1dB壓縮點(diǎn)輸出功率（dB）測(cè)量不確定度（dB）

14

附錄C不確定度評(píng)定示例

主要項(xiàng)目校準(zhǔn)結(jié)果不確定度評(píng)定示例

C.1天線增益校準(zhǔn)結(jié)果不確定度

C.1.1測(cè)量模型

GGx（C.1）

式中：G為天線法向增益，單位為dBi。

C.1.2不確定度來(lái)源

法向增益的不確定度來(lái)源于以下幾個(gè)方面：矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀電平誤差引入的

不確定度、鏈路衰減引入的不確定度、失配引入的不確定度、多探頭一致性引入

的不確定度、暗室中反射電平引入的測(cè)量不確定度、吸波材料引入的測(cè)量不確定

度、探頭位置誤差引入的測(cè)量不確定度和測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度。

C.1.3標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量評(píng)定

C.1.3.1矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀引入的不確定度分量

u1

根據(jù)矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀的說(shuō)明書以及矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀校準(zhǔn)結(jié)果可知，矢量網(wǎng)絡(luò)

分析儀電平誤差為0.10dB，服從矩形分布，按B類評(píng)定，則

0.1（C.2）

u10.0577dB

3

C.1.3.2鏈路衰減引入的不確定度分量

u2

由于測(cè)試系統(tǒng)的鏈路長(zhǎng)度約為2m，鏈路衰減為0.3dB，服從矩形分布，按B

類評(píng)定，則

0.3

u10.1732dB（C.3）

3

C.1.3.3失配引入的不確定度為

u3

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，失配引入的誤差為0.1dB，服從矩形分布，按B類評(píng)定，則

0.1（C.4）

u30.0577dB

3

C.1.3.4多探頭一致性引入的不確定度分量

u4

根據(jù)查詢暗室技術(shù)指標(biāo)，多探頭一致性引入的誤差為2dB，服從矩形分布，

15

按B類評(píng)定，則

2（C.5）

u41.154dB

3

C.1.3.5暗室中反射電平引入的測(cè)量不確定度

u5

根據(jù)RZ2800產(chǎn)品說(shuō)明書，其由暗室中反射電平引起的的方向圖峰值測(cè)試誤

差為±1.0dB，服從矩形分布，按B類評(píng)定，則

1.0

u50.577dB（C.6）

3

C.1.3.6吸波材料引入的測(cè)量不確定度

u6

根據(jù)RZ2800產(chǎn)品說(shuō)明書，該測(cè)試系統(tǒng)采用新一代EPP吸波材料，其引入的

測(cè)試誤差為±0.1dB，服從矩形分布，按B類評(píng)定，則

0.1（C.7）

u60.0577dB

3

C.1.3.7測(cè)量重復(fù)性引入的不確定度分量

u7

在相同的實(shí)驗(yàn)條件下，重復(fù)測(cè)量10次20°仰角天線增益（以B1C頻點(diǎn)為例），

測(cè)得的結(jié)果如下表所示，按A類評(píng)定。

表C.110次重復(fù)測(cè)量的測(cè)量值

測(cè)量次數(shù)20°仰角增益（dBi）

10.36

20.38

30.35

40.36

50.37

60.34

70.38

80.36

90.39

100.37

n

（）2

sdsd0.014

si1

n-1

16

以10次測(cè)量的平均值作為校準(zhǔn)值時(shí)，重復(fù)性引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量：

（）

sx（）

u70.044dBC.6

10

C.1.3.5標(biāo)準(zhǔn)不確定度一覽表

表C.2標(biāo)準(zhǔn)不確定度分量一覽表

不確定度來(lái)源類型值分布因子標(biāo)準(zhǔn)不確定度

矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀電平誤差B0.1dB矩形30.0577dB

鏈路衰減B0.3dB矩形30.1732dB

失配B0.1dB矩形30.0577dB

多探頭