GB T 9410-1988 移动通信天线通用技术规范.pdf

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1、中华人民共和国国家标准移动通信天线通用技术规范发布实施中华人民共和国电子工业部发布中华人民共和国国家标准移动通信天线通用技术规范中华人民共和国电子工业部批准实施本规范适用于频段移动通信线极化无源天线本规范给出了移动通信天线的常用名词术语的定义规定了它的技术要求试验方法检验规则以及标志包装运输和贮存要求本规范是制定移动通信天线产品标准必须遵循的基本原则和最低要求名词术语天线天线是指能有效地辐射或接收电磁波将传输线与空间或其他媒质耦合起来的一种装置它包括直到传输线端口为止的所有匹配平衡移相或其他耦合装置基地台或固定台天线基地台或固定台天线是指用于基地台或固定台的天线全向天线全向天线是指在水平面内基

2、本上具有无方向的辐射特性而在垂直面内则具有定向的辐射特性的天线注在水平面方向图中最大电平与最小电平的差应不超过定向天线定向天线是一种在空间特定方向上具有比其他方向上能更有效地发射或接收电磁波的天线远场区远场区是天线辐射电磁波的一个区域在此区域内电场强度的大小与离开天线的距离成反比极化天线的极化是指天线辐射电磁波的电场矢量的取向线极化当电磁波的电场矢量取向不变电场矢量的取向为一直线时称这种电磁波的极化为线极化电场矢量与地平面平行的极化称为水平极化电场矢量与地平面垂直的极化称为垂直极化标称阻抗标称阻抗是指在天线端口测量反射系数等各项电性能指标时规定作为参考的电阻性阻抗辐射方向图辐射方向图简称方向图

3、它表示天线所辐射的电磁波随空间方向分布的图形功率方向图是指与天线相同距离各点的辐射功率通量密度随空间方向分布的图形场强方向图是指与天线相同距离各点的电场强度随空间方向分布的图形水平面方向图是指与地平面相平行的平面内的方向图垂直面方向图是指与地平面相垂直的平面内的方向图主瓣包含最大辐射方向的辐射波瓣称为主瓣旁瓣除主瓣以外的其他任何辐射波瓣称为旁瓣半功率波束宽度在功率方向图的主瓣中把相对最大辐射方向功率下降到一半处或小于最大值的两点之间的波束宽度称为半功率波束宽度在场强方向图的主瓣中把相对最大辐射方向场强下降到倍处的波束宽度也称为半功率波束宽度水平面半功率波束宽度是指在水平面方向图的半功率波束宽度

4、垂直面半功率波束宽度是指在垂直面方向图的半功率波束宽度前后比定向天线的前后比是指主瓣的最大辐射方向规定为的功率通量密度与相反方向附近规定为范围内的最大功率通量密度之比值天线增益天线增益是指天线在某一规定方向上的辐射功率通量密度与自由空间的无损耗半波偶极天线在相同输入功率时最大辐射功率通量密度的比值用符号表示注无损耗半波偶极子是没有损耗电长度为半个波长的偶极天线它在与其轴线相垂直的平面内的增益定为天线增益的参考标准为了与理想点源为参考的天线增益相区别这里用无损耗半波偶极天线为参考时以分贝为单位当天线增益以理想点源为参考时则以分贝为单位方向图圆度全向天线的方向图圆度是指在水平面方向图中其最大或最小

5、电平值与平均值的偏差注平均值是指水平面方向图中足够多的等间隔最大取方位上电平值的算术平均值额定功率天线的额定功率是指按规定的条件在规定的时间周期内可连续地加到天线上而又不致降低其性能的最大连续射频功率额定电压天线的额定电压是指可重复地加到天线上而不致降低其性能的最大瞬时射频峰值电压电压驻波比天线的电压驻波比是把天线作为无损耗传输线的负载时在沿传输线产生的电压驻波图形上其最大值与最小值之比值频带宽度天线的频带宽度简称为带宽它是指天线的电性能都符合产品标准所规定的要求的频率范围技术要求一般结构要求天线的结构应牢固可靠便于安装使用和运输馈电部分要具有防水防潮装置天线端口的连接应优选型或型射频插头座选

6、用天线材料时应考虑防电化学腐蚀具体要求由产品设计图纸规定基地台或固定台天线设计应有利于防雷防雷装置的设置由有关标准规定电性能技术要求工作频率范围由产品标准规定极化由产品标准规定标称阻抗天线端口的标称阻抗规定为特殊情况由产品标准规定辐射方向图应给出水平面方向图和垂直面方向图其要求由产品标准规定半功率波束宽度全向天线的半功率波束宽度是指垂直面的半功率波束宽度其要求由产品标准规定定向天线的半功率波束宽度应给出水平面的和垂直面的其要求由产品标准规定旁瓣由产品标准规定前后比由产品标准规定方向图圆度由产品标准规定天线增益由产品标准规定电压驻波比对基地台或固定台天线在工作频率范围内天线端口的电压驻波比应不大

7、于对特殊要求的天线其电压驻波比由产品标准规定额定功率在天线工作的极限环境条件下天线的额定功率应不小于配用发射机的最大输出额定功率额定电压在工作频带范围内天线的额定电压应不小于配用发射机的最大瞬时射频峰值电压频带宽度由产品标准规定环境适应性要求环境适应性要求见表天线经环境适应性试验后不应有形变松动和损坏焊接和紧固处不应有脱落驻波比不应超过条规定的试验方法试验条件除非另有规定天线各项技术要求的试验应在正常大气条件下进行电性能测量时天线及其支撑系统的安装见附录补充件所用试验设备和测量仪表的精度应按有关计量规定进行校验其精度应满足被测天线测量要求一般结构要求检测方法用观察和机械的方法对天线结构进行检测

8、以验证材料外形尺寸和结构设计加工是否符合要求电性能测量方法比例模型技术在本规范中所规定的频带低端由于测量场地或仪表设备等因素使得实际尺寸天线的电性能如辐射方向图天线增益等的测量难以实现时可采用比例模型技术即按一定的比例将天线每一个有效线性尺寸缩小这种比例缩小而作成的天线称为比例模型天线线性精度比例模型天线至少应按下述精度制作式中比例系数实际尺寸天线的每一个有效线尺寸比例模型天线的对应线尺寸结构及材料当天线支撑结构或地面的存在会影响天线的电性能时要尽可能考虑将它也按比例模型制作比例模型天线零件应采用电气性能相同或相近于实际天线对应零件的材料注虽然所选用的材料不是严格地与比例模型技术相一致只要比例

9、系数不太大其引入的误差是足够小的测量的频率测量比例模型天线的频率为实际天线测量频率的倍辐射方向图的测量根据互易原理用源天线作发射天线而用被测天线作接收天线时测量的结果与用源天线作接收天线而用被测天线作发射天线时测量的结果是相同的为了方便起见假定用源天线作为发射天线通常只测量水平面方向图和垂直面方向图测量条件试验场的配置按条规定测量要求源天线和被测天线应具有相同的极化方式源天线和被测天线之间最小的测量距离应为或式中被测天线的最大尺寸测试频率所对应的波长或两者中应取较大者注一般情况源天线尺寸时适用否则应以代替被测天线应该放置在电场强度基本上是均匀的区域内其检验方法如下用源天线作发射天线在接收端用与

10、场强计或其他接收系统相连接的对应频段的半波偶极子作接收天线在被测天线有效体积范围内检测场强如果电场强度的变化不超过则认为试验场地是合格的否则认为不合格不可使用对不合格的试验场地需要重新调整天线的高度和收发天线之间的距离以及采用其他减弱地面反射的措施以使试验场地满足要求在检测过程中应注意使偶极子垂直于传播方向并使电缆和测试设备对测量影响最小注天线有效体积是在考虑被测天线的各种位置情况下包含天线本身及其周围半个波长的实际空间被测天线的相位中心应置于或尽量靠近转台的旋转轴上测量步骤按和条安装测量系统被测天线端口接上一个阻抗等于天线标称阻抗的接收机或选频电平表将源天线与一个射频信号源连接并调整射频信号

11、源的频率至测量频率上被测天线在范围内绕轴旋转记录旋转角与对应的接收信号电平在每一个测量频率上重复步骤和在工作频带范围内至少要测量中心频率上边频和下边频三个频率的辐射方向图对天线的两个主平面即水平面和垂直面重复步骤和结果的表示对于每一个测量频率的测量结果都应该把每一旋转角上的电平值用最大值归一化最大电平规定为或其他电平值以小数或对应的负分贝表示将测量结果画在直角坐标图或极坐标图上从到以内的所有测量值都应在图中表示出来测量的平面频率和极化都应在图中注明天线在测量时的取向也用图表示出来半功率波束宽度的表示在已画出的辐射方向图中以符合度表示水平面半功率波束宽度度表示垂直面半功率波束宽度旁瓣的表示在已画

12、出的辐射方向图中标注或用数字表示以分贝为单位前后比的表示在已画出的辐射方向图中用符号表示以分贝为单位方向图圆度的表示在水平面的辐射方向图中表示或用数字表示以分贝为单位天线增益的测量测量条件按条规定标准增益天线和被测天线应使用同一根馈线或衰减量相同的两根馈线包括各种变换标准增益天线含馈线的电压驻波比应小于测量方法用与标准增益天线作比较的方法测量天线增益标准增益天线是按规定的结构严格制作的一种参考天线其增益可由理论计算出来也可由测量确定喇叭天线半波偶极子天线或其他已知增益天线等都可作标准增益天线测量步骤测量天线增益的步骤如下按条规定在被测天线端口接入一个阻抗等于标称阻抗的精密可变衰减器见图旋转被测

13、天线到最大信号电平的方向上即测量天线增益的规定方向记下衰减器的读数图比较法测量天线增益方框图用一副覆盖被测天线工作频率范围的标准增益天线代替被测天线重复步骤找到最大电平方向调节衰减器使接收电平回到值记下衰减器的读数并令在每一个测量频率上至少要测中心频率和上边频及下边频三个频率重复上述测量结果的计算被测天线的增益为相对于无损耗半波偶极子式中衰减量标准增益天线的增益注方向图圆度的校正全向天线的增益应是水平面内不同方向上增益的平均值即平均增益见条如果全向天线水平面方向图不是理想的圆形则式中为与的差值可从水平方向图求出结果的表示被测天线的增益对频率的关系应以表格或图形表示被测天线的方向与极化也应同时给

14、出电压驻波比的测量测量条件被测天线应该安装在一个相对地没有反射并且离测量设备和测量人员相当远的自由空间中其检验方法如下当被测天线含其支撑结构在八个相隔的水平方向上至少移动半个波长向上向下各移动半个波长时若电压驻波比的变化小于则认为试验场地是合格的测量步骤第一种方法用常用的驻波比测量装置如测量线驻波比电桥测量被测天线与测量装置连接方框图如图所示信号源的标称阻抗与传输线的特性阻抗应相等图驻波比测量方框图测量系统的校准该测量系统在低于频率范围内残余驻波比不大于在高于频率范围内残余驻波比不大于测量系统的残余驻波比应包括所有测量中所使用的连接器及终端接有匹配负载其驻波比不大于的馈线去掉匹配负载接上被测天

15、线在工作频率范围内的一个频率点上进行电压驻波比的测量当连接被测天线的馈线损耗小于时测得的电压驻波比读数就是被测天线端口的电压驻波比在所需要的其他频率上重复上述测量第二种方法用网络分析仪测量按其使用说明在工作频带范围内进行电压驻波比的测量结果的表示在测量中若连接被测天线的馈线损耗大于时则所测得的电压驻波比应予校正用阻抗圆图或计算的方法作出电压驻波比对频率的曲线各测量值应标注出来也可用表格或图形的形式表示额定功率的测量测量条件同条测量方法被测天线通过一个驻波比测量装置与一个射频信号源相连接在指定的频率上以规定的功率施加在被测天线上时间持续上述测试应在规定的温度及湿度条件下进行天线不应有损坏或损伤其

16、驻波比的变化应小于在不具备测量设备的情况下可通过理论计算的方法来确定结果的表示额定功率的测量结果以数字或表格的形式表示同时给出测量频率测量的环境温度和湿度额定功率采用分析方法时要给出具体的分析方法及计算结果额定电压的测量及结果表示一个射频信号源以规定的频率按峰值电压施加于被测天线上在以为一周期的时间内至少施加次提供一个适当的指示装置以判别天线是否有毁坏或打火现象发生所施加的平均功率不应超过天线的额定功率测量结果以数字表示同时给出测量频率环境温度和湿度频带宽度的测量及结果表示从上述各项测量中找出可共同满足规定电性能要求的频率范围即为频带宽度并以数字表示出来环境试验方法环境试验的目的是检查天线的结

17、构设计是否符合条的要求小型天线装入环境试验设备中较大的天线可取其含有匹配平衡移相或其他耦合装置的部件装入环境试验设备中进行试验某一具体产品的环境试验方法应在产品标准中规定本规范规定的为一般情况供拟定具体产品标准时参考环境试验的项目要求和方法见表表试验项目要求方法低温试验温度试验样品温度稳定时间持续试验时间恢复时间电工电子产品基本环境试验规程试验低温试验方法高温试验温度试验样品温度稳定时间持续试验时间恢复时间电工电子产品基本环境试验规程试验高温试验方法冲击试验加速度冲击脉冲持续时间冲击次数次电工电子产品基本环境试验规程试验冲击试验方法碰撞试验加速度碰撞脉冲持续时间每分钟碰撞次数总碰撞次数垂直方向

18、次前后左右水平方向各次共次电工电子产品基本环境试验规程试验碰撞试验方法振动正弦试验频率单振幅三个互相垂直轴上各振动时间谐振点振幅试验时间电工电子产品基本环境试验规程试验振动正弦试验方法汽车运输试验公路路程三级包装好的产品或对运输敏感的电气部件按标志向上或任意位置放置汽车装有三分之一的额定载重负荷以的速度行驶模拟运输试验模拟运输试验台时间宽带随机振动产品标准规定恒定湿热试验温度相对湿度试验时间恢复时间电工电子产品基本环境试验规程试验恒定湿热试验风载试验风速产品标准规定冰负荷试验冰厚度产品标准规定续表试验项目要求方法淋雨试验淋雨量喷射方式时间天线处于实际使用状态从与垂直线成方向的两个相对侧面同时喷

19、射产品标准规定注表要求项目中是否采用括号内的数值由产品标准规定环境试验一般要求做低温高温冲击振动正弦和恒定湿热五个项目其他项目可根据产品的实际使用情况选择或增加表中没有的项目若产品需增加试验项目在表表中也应考虑相应地增加这些项目检验规则产品检验分为两类鉴定检验和质量一致性检验鉴定检验鉴定检验是用同一型号的若干样品进行一系列完整的检验其目的在于确定制造者是否有能力生产符合该产品标准要求的产品当产品进行设计定型生产定型或主要的设计工艺材料及零部件变更后恢复生产时均应进行鉴定检验检验样品数检验样品一般应有四个进行鉴定大型检验样品可用二个进行鉴定检验步骤检验样品一般按表规定的顺序进行检验失效数失效数按

20、表规定若超过表允许的数量规定时可以将检验样品数加倍再做该失效检验项目及相关项目的检验如仍失效则本次鉴定不通过表序号检验项目要求条款检验条款检验样品数失效数材料外形尺寸和结构设计辐射方向图半功率波束宽度旁瓣前后比方向图圆度天线增益电压驻波比额定功率额定电压频带宽度低温试验高温试验冲击试验振动正弦试验恒定湿热试验或质量一致性检验逐批检验交收试验检验批一个检验批应从一条或几条生产线上在基本相同的条件下连续生产的同一型号的产品中抽样组成检验步骤逐批检验一般按表规定的顺序进行表序号检验项目要求条款检验条款合格质量水平轻缺陷不合格重缺陷不合格材料外形尺寸和结构设计辐射方向图天线增益电压驻波比注表要求项目中

21、是否采用括号内的数值由产品标准规定抽样方案抽样方案按逐批检查计数抽样程序及抽样表适用于连续批的检查进行统计抽样检查检查水平为级合格质量水平推荐表优选值可采用一次或二次抽样方案类型表缺陷类型合格质量水平重缺陷不合格轻缺陷不合格检验处理如果一个检验批不通过应返工修理或筛选出有缺陷的天线产品然后重新提交检验重新提交检验批应按中的条转移规则规定进行处理周期检验例行试验检验步骤周期检验样品一般应按表规定的顺序且在已通过逐批检验的产品上进行表序号检验项目要求条款检验条款低温试验高温试验冲击试验振动正弦试验恒定湿热试验抽样方案抽样方案按周期检查计数抽样程序及抽样表适用于生产过程稳定性的检查进行统计抽样一般情

22、况下采用判别水平级周期不合格质量水平优选值用或可采用一次或二次抽样方案类型判定数组或样品大小由产品标准规定检验处理如果周期检验不通过产品的交货应暂时停止直到产品设计采取改进措施经周期检验合格后产品才可交货对于检验不合格的原因应进行分析并写入检验报告只要最终通过了周期检验检验不合格的原因可不作为鉴定依据标志包装运输和贮存每副天线应在适当的位置贴有清晰的标志标志上应标明型号频率编号和厂名每副天线应有检验部门签发的合格证每副天线配用的附件备份件专用工具及使用说明书应包装在一起产品包装应根据产品的尺寸重量选用合适的材料和结构必要时应有防震防潮和其他保护措施以保证运输过程中不受损坏包装箱外面的文字及标记

23、应整齐清楚耐久其要求应符合包装储运图示标志的规定包装好的产品在避免雨雪直接影响的情况下可用任何运输工具运输包装好的产品应放置在周围空气中无酸性碱性及其他腐蚀性气体和通风干燥的库房中贮存期由产品标准规定附录天线试验场的说明补充件测量辐射方向图的典型配置示于图一般有三种配置方式可供选择近地试验场近地试验场是将源天线和被测天线两者均紧靠近地面的一种试验场调整图中源天线和被测天线的架设高度和使源天线和其镜像的合成场在被测天线处基本上是均匀的高架试验场高架试验场是将被测天线和源天线都充分地升高使源天线方向图的一个极小波瓣对准地面的反射点使地面反射的影响大为减少同时使两天线的主瓣最大方向对准图中两天线的高度通常是相等的高架试验场还可利用两相邻高层建筑物提高天线架设高度在建筑物顶部边缘一定距离处架设源天线和被测天线以消除地面反射的影响即二次反射法如图所示倾斜试验场倾斜试验场是将源天线接近地面架设将被测天线置于某一高仰角点上图中的角约为数图天线试验场图二次反射法附加说明本标准由电子工业部第七研究所负责起草