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1、 北斗/全球卫星导航系统（GNSS） 测量型天线性能要求及测试方法 Performance requirements and test methods for BeiDou/Global Navigation Satellite Systems (GNSS) geodetic antenna 2015-10-19 发布 2015-11-01 实施 BD 4200032015 BD 420003-2015 I 目 次 前言.III 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义、缩略语.1 3.1 术语和定义.1 3.2 缩略语.4 4 性能要求.4 4.1 总则.4 4.2 物理特性.4
2、 4.3 天线输出.5 4.4 供电特性.5 4.5 带宽.5 4.6 电压驻波比.5 4.7 极化特性和轴比.5 4.8 天线方向图与增益.5 4.9 极化增益前后比.5 4.10 滚降系数.6 4.11 20仰角不圆度.6 4.12 相位中心一致性.6 4.13 多径效应值.6 4.14 噪声系数.6 4.15 带外抑制.6 4.16 带内平坦度.6 4.17 1dB 压缩点输出功率.6 4.18 环境适应性.6 4.19 其他特性.7 5 测试条件.7 5.1 测试的标准大气条件.7 5.2 测试环境.7 5.3 测试设备.7 6 测试项目.9 7 测试方法.10 7.1 总则.10 7
3、.2 物理特性.10 7.3 天线输出.10 7.4 供电特性.10 7.5 带宽.11 7.6 电压驻波比.11 7.7 极化特性和轴比.12 7.8 天线方向图与增益.13 BD 420003-2015 II 7.9 相位中心偏差.15 7.10 多径效应值.15 7.11 噪声系数.16 7.12 带外抑制.16 7.13 带内平坦度.17 7.14 1dB 压缩点输出功率17 7.15 环境适应性.18 附录 A（资料性附录） 四大卫星系统频段对应表21 附录 B（资料性附录） 天线测量中使用的球面坐标系22 附录 C（资料性附录） 天线辐射参数的多探头球面近场测试法23 附录 D（资
4、料性附录） 多径效应值测试数据处理方法26 BD 420003-2015 III 前 言 为适应我国卫星导航发展对标准的需要， 全国北斗卫星导航标准化技术委员会组织制定北斗专项标 准，推荐有关方面参考采用。 本标准由中国卫星导航系统管理办公室提出。 本标准由全国北斗卫星导航标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：深圳市华信天线技术有限公司、中国卫星导航工程中心、国家光电测距仪检测中 心、中国航天标准化研究所。 本标准主要起草人：王春华、吴海玲、王海波、贾延波、吴文平、黄 毅、翟清斌、张 锐、李作 虎、任永超、王晓辉、泉浩芳、张新颜。 BD 420003-2015 1 北斗/全球卫星导航系统（G
5、NSS） 测量型天线性能要求及测试方法 1 范围 本标准规定了支持北斗卫星导航系统的 GNSS 测量型天线的性能要求及测试方法。 本标准适用于支持北斗卫星系统的 GNSS 测量型天线和参考站天线的设计、生产、测试和使用。 2 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， 仅所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（包括所有的修订版）适用于本文件。 GB/T 2423.1-2008 电子电工产品实验环境 第 2 部分：试验方法 试验 A：低温 GB/T2423.2-2008 电子电工产品实验环境 第 2 部分：试验方法 试验 B：高温 G
6、B/T 2423.3-2006 电子电工产品实验环境 第 2 部分：试验方法 试验 Cab：恒定湿热试验 GB/T 2423.5-1995 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/T 2423.10-2008 电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 Fc：振动（正弦） GB/T 2423.8-1995 电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 Ed：自由跌落 GB/T 2423.18-2012 电工电子产品环境试验 第 2 部分：试验方法 试验 Kb：盐雾，交变（氯化 钠溶液） GB/T 2423.38-2008 电工电子产品环境试验
7、 第 2 部分：试验方法 试验 R：水试验方法和导则 GB/T 17626.2-2006 电磁兼容 试验和测量技术 静电放电抗扰度试验 GB/T17626.5-2008 电磁兼容 试验和测量技术 浪涌（冲击）抗扰度试验 GB 50826-2012 电磁波暗室工程技术规范 BD 110001-2015 北斗卫星导航术语 3 术语和定义、缩略语 3.1 术语和定义 BD 110001-2015 界定的以及下列术语和定义适用于本文件。 3.1.1 天线 antenna 无线发射或接收系统中，用以辐射或接收电磁波的装置。 BD 420003-2015 2 3.1.2 天线极化 antenna pola
8、rization 描述天线辐射电磁波矢量空间指向的参数，包括圆极化和线极化。 3.1.3 轴比 axial ratio 椭圆极化波的长轴和短轴之比。 3.1.4 带宽 bandwidth 天线指定的性能参数符合规定的频率范围。 3.1.5 天线方向图 antenna radiation pattern 表征天线产生的电磁场特征量的空间分布图。常用特征量有功率密度、辐射强度、方向性系数、相 位、极化和场强。当不特别指明时，方向图指功率方向图。 3.1.6 滚降系数 roll-off factor 法向极化增益与水平方向极化增益之差。 3.1.7 极化增益前后比 front-to-rear rat
9、io 天线法向极化增益与背向30内的极化增益最大值之差。 3.1.8 天线增益 antenna gain 天线在给定方向的辐射强度与在输入功率相同的情况下全向天线的辐射强度之比，通常以分贝表 示。 注 1：如方向未给定，则指给定天线最大辐射强度的方向。 注 2：如天线无损耗，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。 3.1.9 不圆度 pattern roundness 在水平面方向图中，其增益最大值或最小值与平均值的偏差。 3.1.10 输入阻抗 input impedance 在天线输入端点呈现的阻抗，即天线馈电点处的电压与电流之比。 BD 420003-2015 3 3.
10、1.11 1dB 压缩点输入/出功率 1dB compression point 器件在非线性区工作时，随着输入功率的增大，输出功率的增加值相比于线性增益低 1dB 时的输 入/输出功率值。 3.1.12 噪声系数 noise figure 在标准信号源激励下输入信噪比与输出信噪比之比，用来表述一个器件对系统的噪声贡献。 3.1.13 天线参考点 antenna reference point（ARP） 天线上指定的一个点位，一般为天线底部安装面与中心轴线的交点，通常由制造厂家说明。 3.1.14 相位中心偏差 phase center offset（PCO） 天线平均相位中心与天线参考点之间
11、的偏差。 3.1.15 相位中心变化 phase center variation（PCV） 天线某一方向的实际相位中心与理想相位中心（波前）的吻合度，又称为相位中心离散度。 3.1.16 电压驻波比 voltage standing wave ratio（VSWR） 用来衡量阻抗失配的程度， 表述天线反射信号的强度， 其定义为沿线电压相邻的最大值与最小值之 比。 3.1.17 多径效应 multi-path effect 电波传播信道中的多径传输现象所引起的干涉延时效应。 3.1.18 测量型天线 geodetic antenna 应用于高精度测量的天线。 3.1.19 参考站天线 refe
12、rence station antenna 应用于参考站，具有抗多径能力的高精度天线。 3.1.20 内置天线 internal antenna 装配在接收机整机内的天线。 BD 420003-2015 4 3.1.21 外置天线 external antenna 装配在接收机整机外，自带外罩和射频连接口的天线。 3.1.22 有源天线 active antenna 包含无源天线和低噪声放大器的天线组件，需外加电源才能工作。 3.1.23 无源天线 passive antenna 不含低噪声放大器（LNA）电路、无需外加电源就能工作的天线组件。 3.2 缩略语 下列缩略语适用于本文件。 BDS
13、BeiDou Navigation Satellite System，北斗卫星导航系统； CORSContinuously Operating Reference Station，连续运行参考站； GLONASSGLObal NAvigation Satellite System，格洛拉斯卫星导航系统； GNSSGlobal Navigation Satellite System，全球卫星导航系统； GPSGlobal Positioning System，全球定位系统； LHCPLeft Hand Circular Polarization，左旋圆极化； LNALow Noise Ampli
14、fier，低噪声放大器； PCOPhase Center Offset，相位中心偏差； PCVPhase Center Variation，相位中心变化； RHCPRight Hand Circular Polarization，右旋圆极化； RTKReal-time Kinematic，实时动态差分。 4 性能要求 4.1 总则 天线至少应能接收BDS播发的公开服务信号。 根据天线的实际应用需求， 也可同时接收其他的卫星 导航信号。 4.2 物理特性 天线应外观良好，表面光洁，金属零件表面应有防锈防腐蚀涂层。天线标签、代号应完好，天线应 有指北定向标志。外置天线中心应该有5/811（英制）的
15、螺纹安装孔，孔深大于22mm。尺寸和重量分 别要求如下： BD 420003-2015 5 a) 测量型天线 外置天线：尺寸宜小于 200mm 70mm，重量宜不大于 500g； 内置天线：尺寸宜小于 160mm 26mm，重量宜不大于 250g。 b) 参考站天线 尺寸宜小于 380mm320mm，重量宜不大于 8500g。 4.3 天线输出 应在产品规范中标明天线的阻抗和输出接口类型。 天线的阻抗推荐为 50，接头形式分内置测量型天线、外置测量型天线和参考站天线三种： a) 测量型天线： 内置天线：输出接口推荐采用 MCX 型、MMCX 型、SMB 型； 外置天线：输出接口推荐采用 TNC
16、 型、N 型。 b) 参考站天线：输出接口推荐采用 TNC 型、N 型。 4.4 供电特性 有源天线功耗应尽量小。天线的工作电压应在（3.312）VDC 范围内，野外应用的天线工作电流 应小于 100mA。 4.5 带宽 天线带宽应涵盖天线所接收信号的工作频段，各系统工作频段对应表参见附录 A。 4.6 电压驻波比 在各接收频点范围内，对 50 传输线天线电压驻波比应不超过 2.0。 4.7 极化特性和轴比 在各接收频点范围内，天线的极化特性为右旋圆极化，法向轴比应不大于 2dB，仰角 20方向轴比 不大于 4dB。 4.8 天线方向图与增益 天线方向图应近似半球状，均匀分布。 测量型天线和参考站天线的增益应满足： a) 测量型天线：在各接收频点范围内，法向增益不小于 4.5dBi，仰角 20方向增益不小于-5dBi； b) 参考站天线：在各接收频点范围内，法向增益不小于 5.0dBi，仰角 20方向增益不小于-5dBi。 4.9 极
