JJF 1286-2022 无线信道模拟器校准规范-(高清原版).pdf
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1、中华人民共和国国家计量技术规范J J F1 2 8 62 0 2 2无线信道模拟器校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rW i r e l e s sC h a n n e lE m u l a t o r s 2 0 2 2-0 9-2 6发布2 0 2 3-0 3-2 6实施国 家 市 场 监 督 管 理 总 局 发 布市场监管总局市场监管总局无线信道模拟器校准规范C a l i b r a t i o nS p e c i f i c a t i o nf o rW i r e l e s sC h a n n e
2、lE m u l a t o r sJ J F1 2 8 62 0 2 2代替J J F1 2 8 62 0 1 1 归 口 单 位:全国无线电计量技术委员会 起 草 单 位:中国电子科技集团公司第十研究所中国信息通信研究院 本规范委托全国无线电计量技术委员会负责解释J J F1 2 8 62 0 2 2市场监管总局市场监管总局本规范主要起草人:潘 柳(中国电子科技集团公司第十研究所)张靖悉(中国电子科技集团公司第十研究所)张培艳(中国信息通信研究院)参加起草人:成 锴(中国信息通信研究院)孙景禄(中国信息通信研究院)叶晓书(中国电子科技集团公司第十研究所)J J F1 2 8 62 0 2
3、2市场监管总局市场监管总局目 录引言()1 范围(1)2 引用文件(1)3 术语(1)4 概述(1)5 计量特性(1)5.1 本振输出频率(石英晶体振荡器频率)(1)5.2 频率范围(1)5.3 路径损耗(1)5.4 输出衰减(1)5.5 输出电平(1)5.6 多普勒最大频移(2)5.7 路径时延(2)5.8 初始时延(2)5.9 频谱纯度(2)5.1 0 增益平坦度(2)5.1 1 射频输入输出端口电压驻波比(2)6 校准条件(2)6.1 环境条件(2)6.2 测量标准及其他设备(2)7 校准项目和校准方法(3)7.1 外观及工作正常性检查(4)7.2 本振输出频率(石英晶体振荡器频率)(4
4、)7.3 频率范围(4)7.4 路径损耗(5)7.5 输出衰减(5)7.6 输出电平(5)7.7 多普勒最大频移(6)7.8 路径时延(7)7.9 初始时延(9)7.1 0 频谱纯度(1 0)7.1 1 增益平坦度(1 0)7.1 2 射频输入输出端口电压驻波比(1 0)7.1 3 功能检查(1 1)8 校准结果表达(1 5)J J F1 2 8 62 0 2 2市场监管总局市场监管总局9 复校时间间隔(1 6)附录A 原始记录格式(1 7)附录B 校准证书内页格式(2 3)附录C 主要项目校准不确定度评定示例(2 9)附录D 基于B P S K调制的标准比较时延测量法(路径时延方法二时延测量
5、原理)(4 4)J J F1 2 8 62 0 2 2市场监管总局市场监管总局引 言J J F1 0 7 12 0 1 0 国家计量校准规范编写规则和J J F1 0 5 9.12 0 1 2 测量不确定度评定与表示共同构成支撑校准规范制修订工作的基础性系列规范。与J J F1 2 8 62 0 1 1相比,除编辑性修改外,本规范主要技术变化如下:将“本振输出频率准确度”的校准改为“本振输出频率(石英晶体振荡器频率)”的校准(见4.1、6.2、A.2、B.2、C.1);修改了路径损耗的校准方法(见第6章);修改了路径时延的校准方法,时延范围由0m s 3m s扩至0m s 1.3s,最大允许误
6、差由1 0n s提高到1n s(见4.7);将计量特性“群时延”的名称改为“初始时延”,“射频接口特性”的名称改为“射频输入输出端口电压驻波比”(见4.8、4.1 1);增加了“频率范围”“输出电平”和“多普勒最大频移”3项计量特性(见5.2、5.5、5.6);删除了“射频频率响应平坦度”“输出功率线性度”“模拟基带频率响应平坦度”“模拟基带I/Q幅度平衡”和“模拟基带I/Q相位平衡性”5项计量特性(见上一版5.4、5.9、5.1 0、5.1 1、5.1 2);删除了1项功能检查项“频移模拟”的功能检查(见2 0 1 1版表1)。本规范历次版本发布情况:J J F1 2 8 62 0 1 1。
7、J J F1 2 8 62 0 2 2市场监管总局市场监管总局无线信道模拟器校准规范1 范围本规范适用于频率6 GH z以下的无线信道模拟器的校准。2 引用文件本规范无引用文件。3 术语下列术语和定义适用于本规范。3.1 路径损耗 p a t h l o s s无线射频信号从发射端经过某个路径到达接收端所引入的信号衰减。3.2 路径时延 p a t hd e l a y无线射频信号从发射端经过多条路径到达接收端,由经过的路径长度所引入的时延。4 概述无线信道模拟器是由射频前端模块、中频信号处理模块和内部本振模块等构成的测试仪器,它具有收发一体的结构,变频部分共本振。它能够对瑞利衰落、莱斯衰落和
8、频移等重要的无线信道特征进行模拟,具备适用于航空、航天、通信等无线通信系统的宽带信道模拟能力,主要用于无线通信设备和产品的研发、制造和评估。5 计量特性5.1 本振输出频率(石英晶体振荡器频率)最大允许误差:11 0-7。5.2 频率范围1MH z 6GH z。5.3 路径损耗测量范围:0d B8 0d B。最大允许误差:(0.54)d B。5.4 输出衰减测量范围:0d B1 0 0d B。最大允许误差:(0.54)d B。5.5 输出电平测量范围:-4d B m-1 2 0d B m。1J J F1 2 8 62 0 2 2市场监管总局市场监管总局最大允许误差:1d B。5.6 多普勒最大
9、频移频移范围:0MH z 1.5MH z。5.7 路径时延时延范围:0m s 1.3s。最大允许误差:1n s。5.8 初始时延时延范围:4s。5.9 频谱纯度-3 5d B c。5.1 0 增益平坦度频率范围:1MH z 3GH z,1.5d B。频率范围:3GH z 6GH z,2d B。5.1 1 射频输入输出端口电压驻波比电压驻波比:1 0M S a/s;时标(M a r k e r)幅度范围:(0.51.4)V(峰峰值);时标(M a r k e r)时延范围:0s 2s;时标(M a r k e r)上升时间:1n s。6.2.7 示波器带宽:6GH z。水平偏转系数:5 0p s
10、/d i v 2 0s/d i v。6.2.8 铷原子频标输出频率:1 0MH z。最大允许误差:51 0-1 0。6.2.9 网络分析仪频率范围:1MH z 6GH z。相位测量最大允许误差:5。反射模值最大允许误差:0.0 3 0。传输模值最大允许误差:0.2 0d B。7 校准项目和校准方法校准项目见表1。表1 校准项目序号校准项目1外观及工作正常性检查2本振输出频率(石英晶体振荡器频率)3频率范围4路径损耗5输出衰减6输出电平7多普勒最大频移8路径时延9初始时延3J J F1 2 8 62 0 2 2市场监管总局市场监管总局表1(续)序号校准项目1 0频谱纯度1 1增益平坦度1 2射频
11、输入输出端口电压驻波比1 3功能检查信道通路直通(B Y P A S S)功能瑞利(R a y l e i g h)衰落模拟(频谱)瑞利(R a y l e i g h)衰落模拟(时域)莱斯(R a c i a n)衰落模拟对数正态阴影(L o g-N o r m a lS h a d o w i n g)衰落模拟平坦(F l a t)衰落模拟高斯(G a u s s i a n)衰落模拟7.1 外观及工作正常性检查被校无线信道模拟器的开关、旋钮、按键等应能够正常工作。仪器不应有影响电气性能的机械损伤。将检查结果记录在附录A.1中。7.2 本振输出频率(石英晶体振荡器频率)7.2.1 按图1连
12、接仪器。图1 本振输出频率(石英晶体振荡器频率)校准连接示意图7.2.2 具备参考时钟输出和本振输出的利用频率计分别测量参考时钟输出和本振输出频率,不具备本振输出的,测量参考时钟输出频率。频率计设置为频率测量功能,读取频率测量值,记录于附录A.2中。7.3 频率范围7.3.1 按图2连接仪器。图2 频率范围校准连接示意图7.3.2 设置信号发生器为外参考模式,输出电平适当的正弦波,频率为f。7.3.3 无线信道模拟器设置为初始状态,设置频率为f,设置被校信道的一条路径打开,其余路径关闭,设置输出电平或输出衰减为适当值。4J J F1 2 8 62 0 2 2市场监管总局市场监管总局7.3.4
13、将频率计设置为频率测量功能,读取频率测量值,记录于附录A.3中。7.3.5 改变信号发生器和无线信道模拟器的频率(建议频率选点覆盖高、中、低),重复7.3.4操作步骤。7.3.6 改变信道,重复步骤7.3.27.3.5。7.4 路径损耗7.4.1 按图3连接仪器。图3 路径损耗校准连接示意图7.4.2 设置信号发生器输出正弦波,频率为f,电平一般设置为稍小于最大输入电平。7.4.3 无线信道模拟器设置为初始状态,设置频率为f,设置被校信道的两条路径打开,其余路径关闭。打开的第一路径损耗设置为0d B,打开的第二路径损耗设置为最大值,设置为纯多普勒衰落,两条路径的多普勒频移差设为适当值,设置输出
14、电平为适当值。7.4.4 设置频谱仪为外参考,中心频率为f,适当设置扫频带宽、分辨力带宽、参考电平和输入衰减。打开标记功能(M a r k e r),利用标记的相对测量功能测量两条路径的相对损耗值,并记录于附录A.4中。7.4.5 改变中心频率,重复步骤7.4.37.4.4。7.4.6 改变信道,重复步骤7.4.37.4.5。7.5 输出衰减7.5.1 按图3连接仪器。7.5.2 设置信号发生器输出正弦波,频率为f,电平一般设置为稍小于无线信道模拟器的最大输入电平。7.5.3 将无线信道模拟器设置为初始状态,设置频率为f,设置被校信道一条路径打开,路径损耗设置为0d B,其余路径关闭,设置为常
15、量衰落。设置无线信道模拟器的输出衰减为0d B。设置频谱分析仪为外参考,中心频率为f,S P AN为适当值,参考电平设置为适当电平。打开频谱分析仪标记的(M a r k e r)的峰值搜索(P e a kS e a r c h)功能,找到信号峰值,再使用标记(M a r k e r)的差值(D e l t a)的功能。7.5.4 改变无线信道模拟器的输出衰减值,设置适当的频谱仪参考电平,并在适当时候打开频谱仪的平均功能,记录标记(M a r k e r)的差值测量值于附录A.5中。7.5.5 改变中心频率,重复步骤7.5.37.5.4。7.5.6 改变信道,重复步骤7.5.37.5.5。7.6
16、 输出电平7.6.1 信号发生器输出电平按图4 a)连接仪器。5J J F1 2 8 62 0 2 2市场监管总局市场监管总局a)信号发生器输出电平定标连接示意图b)无线信道模拟器最大输出电平定标连接示意图图4 输出电平定标连接示意图7.6.2 设置信号发生器输出正弦波,频率为f,电平一般设置为稍小于无线信道模拟器的最大输入电平。使用功率计对信号发生器的输出电平定标。将功率计的示值作为设定值记录于附录A.6中。7.6.3 无线信道模拟器最大输出电平按图4 b)连接仪器。7.6.4 将无线信道模拟器设置为初始状态,设置频率为f,设置信道1一条路径打开,路径损耗设置为0d B,其余路径关闭,设置为
17、常量衰落。设置无线信道模拟器的输出电平值为最大值,将功率计的示值P作为最大电平实测值记录于附录A.6中。7.6.5 按图3连接仪器。设置频谱分析仪为外参考,中心频率为f,S P AN为2k H z,参考电平设置为适当值。打开频谱分析仪标记的(M a r k e r)的峰值搜索(P e a kS e a r c h)功能,找到信号峰值,再将频谱分析仪的M a r k e r示值Am a x记录于附录A.6中。7.6.6 改变无线信道模拟器的输出电平值,设置适当的频谱仪参考电平,并在适当时候打开频谱分析仪的平均功能,读取频谱分析仪的M a r k e r示值Ai,并记录于附录A.6中。7.6.7
18、按公式(1)计算无线信道模拟器的输出电平实测值,记录于附录A.6中;Si=Ai-(Am a x-P)(1)式中:Si 无线信道模拟器的输出电平实测值,d B m;Ai 频谱分析仪的示值,d B m;Am a x 无线信道模拟器为输出电平最大时频谱分析仪的示值,d B m;P 无线信道模拟器为输出电平最大时功率计的示值,d B m。7.6.8 改变中心频率,重复步骤7.6.27.6.7。7.6.9 改变信道,重复步骤7.6.27.6.8。7.7 多普勒最大频移7.7.1 仪表连接如图3所示。7.7.2 信号发生器输出频率为无线信道模拟器的最大载频f,输出电平为适当的正弦波信号。7.7.3 频谱分
19、析仪中心频率设置为无线信道模拟器的最大载频f,设置扫频带宽,分辨力带宽和扫描点数,适当参考电平。7.7.4 无线信道模拟器设为初始状态,载波频率为最大载频f,打开被校信道一条路径,关闭其余路径,设置时延0s,损耗0d B,设置纯多普勒衰落模型,多普勒频移设6J J F1 2 8 62 0 2 2市场监管总局市场监管总局为0,输出电平或衰减为适当值。7.7.5 打开频谱分析仪标记的(M a r k e r)的峰值搜索(P e a kS e a r c h)功能,找到信号峰值,再使用标记(M a r k e r)的差值(D e l t a)的功能。7.7.6 将无线信道模拟器的移动速度设置为最大值
20、,此时多普勒频移为最大值,记录标记(M a r k e r)的频率测量值于附录A.7中。7.7.7 改变信道,重复步骤7.7.27.7.67.8 路径时延7.8.1 方法一,以网络分析仪为主要测量设备,适用于0m s 3m s时延的测量。a)路径时延(方法一)网络分析仪直通校准连接示意图b)路径时延(方法一)校准连接示意图图5 路径时延校准连接示意图7.8.1.1 根据无线信道模拟器时延和带宽的技术指标,选择适当的网络分析仪的s p a n、扫描点数、中频带宽,网络分析仪的中心频率设置为当前校准频率点,选择S2 1,然后按图5a)连接网络分析仪做直通校准。7.8.1.2 连接如图5b)所示。转
21、接器2选择与转接器1等长的一阴一阳的转接器。7.8.1.3 无线信道模拟器设为初始状态,中心频率f,打开信道1一条路径,关闭其余路径,设置时延,损耗0d B,设置为常量衰落,输出电平或衰减为适当值。7.8.1.4 网络分析仪设置在群时延测量工作状态,打开平滑和平均,用MA R K E R读取当前校准频率点路径时延值记录于附录A.8.1中。7.8.1.5 改变时延,重复步骤7.8.1.17.8.1.4。7.8.1.6 改变校准频率f,重复步骤7.8.1.17.8.1.5。7J J F1 2 8 62 0 2 2市场监管总局市场监管总局a)路径时延(方法二)校准系统初始时延校准连接示意图b)路径时
22、延(方法二)校准连接示意图图6 路径时延校准连接示意图7.8.2 方法二,以任意波形发生器、B P S K调制器、铷原子频标和示波器为主要测量设备,适用于0m s 1.3s时延的测量。7.8.2.1 按图6 a)进行连接。7.8.2.2 设置任意波形发生器的采样率为1 0 MH z,记录长度为2s。设置M k r 1和M k r 2脉冲宽度约为1 0 0s,脉冲周期设置为大于被测时延的值,脉冲信号的幅度根据B P S K调制器调制信号幅度的要求适当设置。设置M k r 2相对于M k r 1的标称时延Ts=0。7.8.2.3 设置信号发生器的幅度,幅度值设置为满足无线信道模拟器输入信号电平的要
23、求,推荐0d B m。频率设置为无线信道模拟器所需校准的中心频率f。信号源的时钟参考选为外参考,无线信道模拟器设为外参考。8J J F1 2 8 62 0 2 2市场监管总局市场监管总局7.8.2.4 设置示波器CH 1和CH 2通道打开。在测量软件中设置中心频率f、采样率、适当的时基,点击初始化按钮,完成信号的采集以及CH 2波形的解包络,在测量窗口,拖动光标设置一个测量时间窗,选中包络波谷,点击连续测量,等待测量值变蓝后,获得时延测量值,该值为测试系统的初始时延,记为t0,记录在附录A.8.2中。7.8.2.5 改变信号发生器频率,重复步骤7.8.2.37.8.2.4。7.8.2.6 按图
24、6 b)进行连接。转接器4选择与转接器3等长的一阴一阳的转接器。7.8.2.7 选择无线信道模拟器被校信道的一个路径,其余路径关闭,设置中心频率f,设置为外参考,设置路径损耗为0d B,设置为常量衰落,设置输出电平为适当值。设置信号发生器的频率为无线信道模拟器的中心频率。7.8.2.8 设置无线信道模拟器路径时延T。7.8.2.9 设置任意波形发生器M k r 2相对于M k r 1的标称时延Ts的值等于路径时延T的设置值,记录在附录A.8.2中。7.8.2.1 0 在测量软件中设置中心频率f、适当的时基,点击初始化按钮,完成信号的采集以及CH 2波形的解包络,在测量窗口,拖动光标设置一个测量
25、时间窗,选中包络波谷,点击连续测量,等待测量值变蓝后,获得时延测量值,记为t,记录在附录A.8.2中。7.8.2.1 1 则路径时延T的实测值按公式(2)计算。并将T的实测值记录在附录A.8.2中。T=Ts+t-t0(2)式中:T 无线信道模拟器路径时延的实测值,s;Ts 任意波形发生器M k r 2相对于M k r 1的时延设置值,s;t 示波器CH 2采集的无线信道模拟器输出信号的波形包络相对于示波器CH 1采集的任意波形发生器M k r 2信号的时延差值,s;t0 7.8.2.17.8.2.5步骤中,对应频率点测得的测试链路的初始时延值,s。7.8.2.1 2 改变时延,重复步骤7.8.
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