JJF1286-2011无线信道模拟器校准规范pdf

JJF中华人民共和国国家计量技术规范JJF12862011无线信道模拟器校准规范CALIBRATIONSPECIFICATIONFORWIRELESSCHANNELEMULATOR20110614发布20110914实施国家质量监督检验检疫总局发布JJF12862011无线信道模拟器校准规范CALIBRATIONSPECIFICATIONFORWIRELESSCHANNELEMULATOR_本规范经国家质量监督检验检疫总局于2011年6月14日批准，并自2011年9月14日起施行。归口单位全国无线电计量技术委员会起草单位工业和信息化部通信计量中心本规范由全国无线电计量技术委员会负责解释JJF12862011JJF12862011本规范主要起草人冉志强（工业和信息化部通信计量中心）张睿（工业和信息化部通信计量中心）参加起草人郭隆庆（工业和信息化部通信计量中心）JJF12862011目录1范围12引用文献13术语和定义14概述15计量特性151本振输出频率准确度152路径损耗153输出衰减154射频频率响应平坦度255路径时延256群时延257频谱纯度258增益平坦度259输出功率线性度2510模拟基带频率响应平坦度2511模拟基带I/Q幅度平衡性2512模拟基带I/Q相位平衡性2513射频接口特性26校准条件261校准环境条件262标准及其它设备27校准项目和校准方法471外观及工作正常性检查472本振输出频率准确度473路径损耗574输出衰减575射频频率响应平坦度576路径时延777群时延778频谱纯度779增益平坦度7710输出功率线性度7711模拟基带频率响应平坦度8712模拟基带I/Q幅度平衡性8713模拟基带I/Q相位平衡性8714射频输入输出端口电压驻波比9715功能检查98校准结果表达129复校时间间隔13附录A校准记录表格14附录B校准证书内页格式18附录C不确定度评定实例22JJF128620111无线信道模拟器校准规范1范围本规范规定了无线信道模拟器的校准项目、方法及数据处理，适用于无线信道模拟器的校准。2引用文献JJF10011998通用计量名词术语JJF10712000国家计量校准规范编写规则JJF10591999测量不确定度评定与表示使用本规则时，应注意使用上述引用文献的现行有效版本。3术语和定义路径损耗（PATHLOSS）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。4概述无线信道模拟器是由射频前端模块（RFFRONTENDMODULE）、中频信号处理模块（IFSIGNALPROCESSINGMODULE）和内部本振模块（INTERNALLOMODULE）等构成的测试仪器，它能够对瑞利衰落（RAYLEIGHFADING）、莱斯衰落（RACIANFADING）和频移（FREQUENCYSHIFT）等重要的无线信道特征进行模拟，具备适用于GSM、CDMA及WLAN等无线通信标准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、制造和评估等环节。5计量特性51本振输出频率准确度频率准确度110652路径损耗0DB10DB，最大允许误差05DB10DB20DB，最大允许误差125DB20DB30DB，最大允许误差175DB30DB45DB，最大允许误差25DB45DB60DB，最大允许误差275DB60DB80DB，最大允许误差4DB53输出衰减0DB10DB，最大允许误差05DB10DB20DB，最大允许误差125DB20DB30DB，最大允许误差175DB30DB45DB，最大允许误差25DB45DB60DB，最大允许误差275DB60DB80DB，最大允许误差4DBJJF12862011254射频频率响应平坦度频率范围1MHZ3GHZ，最大允许误差2DB频率范围3GHZ6GHZ，最大允许误差3DB55路径时延时延范围0MS3MS最大允许误差10NS56群时延群时延40DB射频端口回损测量最大允许误差10DB相位测量最大允许误差相位2002注以上技术指标不作合格性判别，仅提供参考。JJF1286201147校准项目和校准方法校准项目见表1。表1校准项目表序号项目名称1外观及工作正常性检查2本振输出频率准确度3路径损耗4输出衰减5射频频率响应平坦度6路径时延7群时延8频谱纯度9增益平坦度10输出功率线性度11模拟基带频率响应平坦度12模拟基带I/Q幅度平衡性13模拟基带I/Q相位平衡性14射频输入输出端口电压驻波比功能检查15信道通路直通（BYPASS）功能检查16瑞利（RAYLEIGH）衰落模拟（频谱）17瑞利（RAYLEIGH）衰落模拟（时域）18莱斯（RACIAN）衰落模拟19频移（FREQUENCYSHIFT）模拟20对数正态阴影（LOGNORMALSHADOWING）衰落模拟71外观及工作正常性检查711被校无线信道模拟器应有说明书及全部配套附件。712被校无线信道模拟器各开关、旋钮和按键等应安装牢固，调节正常。仪器不应有影响电气性能的机械损伤。713进行校准时，被校无线信道模拟器及校准用设备应按规定时间预热。72本振输出频率准确度721仪表连接如图1所示。JJF128620115图1本振输出频率准确度722设置被校无线信道模拟器的本振模式为手动模式,设置频率为F，读取频率计数器的测量结果，记录在附录A表A1中的相应位置。723改变本振频率，重复步骤722，并将结果记录于表A1中的相应位置。注不具备本振输出端口的无线信道模拟器无需进行此项测试。73路径损耗731仪表连接如图2所示。图2连接测试图732信号发生器输出频率F，功率电平适当的正弦波信号。733频谱分析仪中心频率F，适当设置扫频带宽、分辨力带宽、参考电平及垂直，频率参考设置为外参考模式。734被校无线信道模拟器设置为初始状态，设置频率为F，设置一条路径打开，其余路径关闭，被校路径的损耗设置为0DB，调制项设置为无调制；使用频谱分析仪标记（MARKER）的峰值跟踪（PEAKSEARCH）功能，测量得到参考功率电平PREF。735改变被校无线信道模拟器路径损耗值为10DB。736读取频谱分析仪标记（MARKER）所示的功率电平值PM，根据式（1）计算当前路径损耗，并将计算结果记录于附录A表A2中相应的位置。路径损耗PREFPM（1）737改变路径的损耗值或中心频率值，重复步骤732736，并将结果记录于附录A表A2中相应的位置。738同理校准信道2。74输出衰减741按731734的步骤操作。742改变被校无线信道模拟器输出衰减值为10DB。743读取频谱分析仪标记（MARKER）所示的功率电平值PM，根据式（2）计算当前的输出衰减，并将计算结果记录于附录A表A3中相应的位置。输出衰减PREFPM（2）744根据附录A表A3改变无线信道模拟器的输出衰减值及信号发生器、频谱分析仪的中心频率值，重复步骤741743，并将结果记录于附录A表A3中相应的位置。75射频频率响应平坦度信号发生器无线信道模拟器频谱分析仪射频入射频出10MHZ参考输出10MHZ参考输入无线信道模拟器频率计数器本振入JJF128620116图3频率响应平坦度（单入单出）751根据无线信道模拟器频率范围技术指标，选择网络分析仪的起始频率和终止频率。752系统如图3所示连接，将无线信道模拟器的频率设置为待测值，适当设置无线信道模拟器的衰减值等参数，调制项设置为无调制，在网络分析仪上读出频率响应，根据式（3）计算当前的频率响应平坦度，将测试结果记录于附录A表A4中。频率响应平坦度（最大值最小值）/2（3）图4频率响应平坦度（单入多出）753测量单入多出的无线信道模拟器时，系统如图4所示连接，配置好无线信道模拟器工作在单入多出模式，先测试一个输出端口其余端口接负载，其余设置方法同752，分别测量各个端口的平坦度。图5频率响应平坦度（多入单出）信号发生器无线信道模拟器网络分析仪射频入射频出本振入功分器信号发生器无线信道模拟器网络分析仪射频入射频出本振入功分器信号发生器无线信道模拟器网络分析仪射频入射频出本振入JJF128620117754测量多入单口出的无线信道模拟器时，系统如图5，配置好无线信道模拟器工作在多入单出模式，其余设置方法同752，分别测量各个端口的平坦度。76路径时延761连接如图2所示。762无线信道模拟器选择单入单出模式，选择一个路径，其余路径关闭，时延设为0，设置好工作频率F，调制项设置为无调制。763网络分析仪设置在CW工作模式，扫宽为0，选择网络分析仪时延测量功能，直通校准764将无线信道模拟器设置为待测时延，读取该频率的时延值并记录于附录A表A5中。765改变时延，重复764。77群时延771根据无线信道模拟器的带宽和频率范围技术指标，选择网络分析仪的起始频率（F0FB）和终止频率（F0FB），F0为中心频率，FB为带宽的一半，然后网络分析仪直通校准。772连接如图3所示。773无线信道模拟器选择单入单出模式，选择一个路径，其余路径关闭，时延设为0，设置好工作频率F0，调制项设置为无调制。774网络分析仪设置在群时延测量工作状态，读取群时延最大值记录于附录A表A6中。78频谱纯度781连接如图2所示。782模拟器选择单入单出模式，选择一个路径，其余路径关闭，时延设为0，设置好工作频率为F，调制项设置为无调制。783信号发生器设置工作频率为F0，输出功率设置为模拟器最大允许输入电平，合理设置频谱分析仪的参考电平，中心频率为F0，扫宽为3倍FOFFSET，其余自动，打开峰值功能，选择DELTA功能，输入FOFFSET，从而得到该频率点的频谱纯度，然后改变FOFFSET，将结果记录于附录A表A7中。784按782783方法重复操作测量其他频率点的频谱纯度。79增益平坦度791根据无线信道模拟器频率范围技术指标，选择网络分析仪的起始频率和终止频率。792系统如图3所示连接，将无线信道模拟器的频率设置为待测值F0，适当设置无线信道模拟器的衰减值等参数，选择一个路径，其余路径关闭，调制项设置为无调制，在网络分析仪上读出F0处读数，记录于附录A表A8中。793改变输出频率重复792步骤，测量到无线信道模拟器最大频率点，记录于附录A表A8中。根据式（4）计算当前的增益平坦度，将测试结果记录于附录A表A8中。当有多端口时重复792步骤分别测量各个端口的增益平坦度。增益平坦度（最大值最小值）/2（4）710输出功率线性度7101设置网络分析仪CW频率F0，扫宽设为0HZ，扫描状态为输入功率扫描，根据无线信道模拟器的接收功率范围设置网络分析仪的扫描功率范围，网络分析仪直通校准。7102系统如图2所示连接，将无线信道模拟器的频率设置为待测值最高频率点JJF128620118F，设置无线信道模拟器的衰减值为0DB，选择一个路径，其余路径关闭，调制项设置为无调制，用网络分析仪MARKER标记第一个输出值，然后将该值设置为幅度的偏移值（MAGNITUDEOFFSET），利用MARKER功能读出各个功率点的线性度，将测试结果记录于附录A表A9中。7103按71017102方法重复操作，测量中间频率点，该项至少测2个频率点。当有多端口时分别测量各个端口。711模拟基带频率响应平坦度7111根据无线信道模拟器基带频率范围技术指标，选择网络分析仪的起始和终止频率，网络分析仪直通校准。7112将无线信道模拟器基带I路接入网络分析仪的输入和输出端口，连接如图6所示。图6模拟基带频率响应平坦度7113无线信道模拟器选择单入单出模式，根据无线信道模拟器技术指标设置无线信道模拟器。7114根据式（5）计算平坦度，读取测量结果记录于附录A表A10中。平坦度（最大值最小值）/2（5）7115按71127114方法重复操作，测量Q路以及其他端口。712模拟基带I/Q幅度平衡性7121根据无线信道模拟器基带频率范围技术指标，选择网络分析仪的起始和终止频率。7122将无线信道模拟器I路接入网络分析仪的输入和输出端口，无线信道模拟器选择单入单出模式。根据无线信道模拟器技术指标设置无线信道模拟器。连接如图6所示，网络分析仪直通校准。7123分别将网络分析仪输入和输出端口接到同一信道对应Q路的输入和输出端口。7124读取幅度测量结果最大值记录于附录A表A11中。7125按71227124方法重复操作，测量其他端口。713模拟基带I/Q相位平衡性7131根据无线信道模拟器基带频率范围技术指标，选择网络分析仪的起始和终止频率。7132将无线信道模拟器I路接入网络分析仪的输入和输出端口，无线信道模拟器选择单入单出模式，根据无线信道模拟器技术指标设置无线信道模拟器。连接如图4所示，然后网络分析仪直通校准。7133将无线信道模拟器Q路接入网络分析仪的输入和输出端口。无线信道模拟器网络分析仪基带入基带出JJF1286201197134读取相位测量结果最大值记录于附录A表A12中。7135按71327134方法重复操作，测量其他端口。714射频输入输出端口电压驻波比7141设置网络分析仪进行S参数“S11”测试，选择SWR驻波比测量。适当设置网络分析仪频率范围等参数。将网络分析仪进行单端口自校准。图7射频输入输出端口电压驻波比7142测量框图如图7所示，网络分析仪连接到无线信道模拟器的输入端口。7143用标记功能读出各频率上的电压驻波比，记录于附录A表A13中。7144按71427143方法重复操作测量无线信道模拟器的输入输出端口。715功能检查7151信道通路直通（BYPASS）功能检查71511仪表连接如图2所示。71512在被校无线信道模拟器上打开直通（“BYPASS”）功能，按照说明书要求检查“BYPASS”功能，记录于附录A表A14中。7152瑞利（RAYLEIGH）衰落模拟（频域）71521仪表连接如图2所示。71522信号发生器输出900MHZ功率电平10DBM的正弦波信号。71523频谱分析仪中心频率设置为900MHZ，扫频带宽1KHZ，分辨力带宽10HZ，扫描时间30S，适当参考电平。71524被校无线信道模拟器为初始状态，载波频率900MHZ，设置输出衰减0DB，打开一条路径，关闭其余路径，损耗0DB，衰落模式为瑞利（RAYLEIGH）衰落，速度100KM/H。注移动速度以及多普勒（DOPPLER）频移可根据无线信道模拟器指标范围适当设置，两者的换算关系如式（6）所示FDVFC/C6式中FD多普勒（DOPPLER）频移，单位为HZV移动速度，单位为M/SFC载波频率，单位为HZC光速，3108，单位为M/S71525使用频谱分析仪标记（MARKER）的DELTA功能，验证频谱分析仪上的信号是否呈现带宽约为1667HZ（理论值）的“标准瑞利频谱”的形状，如图8所示。在频谱分析仪上选择文件保存功能，保存屏幕图形记录于附录A的A15中。网络分析仪无线信道模拟器负载JJF1286201110图8瑞利（RAYLEIGH）衰落（频域）典型图7153瑞利（RAYLEIGH）衰落模拟（时域）71531仪表连接如图2所示。71532信号发生器输出900MHZ功率电平10DBM的正弦波信号。71533频谱分析仪中心频率900MHZ，扫频带宽零扫宽，分辨力带宽100KHZ，扫描时间100MS，适当参考电平，频率参考为外参考模式。71534被校无线信道模拟器为初始状态，载波频率900MHZ，设置输出衰减0DB，打开一条路径，关闭其余路径，损耗0DB，衰落模式为瑞利（RAYLEIGH）衰落，速度100KM/H。此时多普勒（DOPPLER）频移为833HZ。71535验证频谱分析仪上的信号波形是否快速波动（范围约为从30DB到60DB快衰落信号）。在频谱分析仪上选择文件保存功能，保存屏幕图形记录于附录A的A16中。7154莱斯（RACIAN）衰落模拟71541仪表连接如图2所示。71542信号发生器输出900MHZ功率电平10DBM的正弦波信号。71543频谱分析仪中心频率设置为900MHZ，扫频带宽1KHZ，分辨力带宽10HZ，扫描时间30S，适当参考电平。71544被校无线信道模拟器为初始状态，载波频率900MHZ，设置输出衰减0DB，打开一条路径，关闭其余路径，损耗0DB，衰落模式为莱斯（RICIAN）衰落，速度设置为100KM/H。此时DOPPLER（多普勒）频移为833HZ。71545验证频谱仪上的信号是否呈现“标准莱斯频谱”的形状,这个“标准莱斯频谱”带有多普勒频移1667HZ的视距（LOS）信号，如图9所示（图中MKR1宽约为1667HZ）。在频谱分析仪上选择文件保存功能，保存屏幕图形记录JJF1286201111于附录A的A17中。图9莱斯（RICIAN）衰落（频域）典型图7155频移（FREQUENCYSHIFT）模拟71551仪表连接如图2所示。71552信号发生器输出900MHZ功率电平10DBM的正弦波信号。71553频谱分析仪中心频率设置为900MHZ，扫频带宽1KHZ，分辨力带宽10HZ，扫描时间30S，适当参考电平。71554被校无线信道模拟器为初始状态，载波频率900MHZ，设置输出衰减0DB，打开一条路径，关闭其余路径，损耗0DB，调制项为频移（FREQUENCYSHIFT），多普勒（DOPPLER）频移为2417HZ。71555使用频谱分析仪标记（MARKER）的峰值跟踪（PEAKSEARCH）功能，找到信号的峰值，再使用标记（MARKER）的差值（DELTA）功能，读取测量结果并记录入原始记录中，验证频谱仪上的信号是否在频率上移动了2417HZ，如图10所示。在频谱分析仪上选择文件保存功能，保存屏幕图形记录于附录A的A18中。71556根据附录A改变频偏的设置值，重复步骤7155271555。JJF1286201112图10频移（FREQUENCYSHIFT）模拟结果示意图7156对数正态阴影衰落（LOGNORMALSHADOWING）模拟71561仪表连接如图2所示。71562信号发生器输出900MHZ功率电平10DBM的正弦波信号。71563频谱分析仪中心频率设置为900MHZ，扫频带宽为零扫宽模式，分辨力带宽100KHZ，扫描时间30S，适当设置参考电平及刻度，频率参考设置为外参考模式。71564被校无线信道模拟器设置为初始状态，载波频率900MHZ，输出衰减0DB，打开一条路径，关闭其余路径，路径损耗0DB，对数正态标准偏移（“LOGNORMALSTANDARDDEVIATION”）设置为8DB，对数正态速率（“LOGNORMALRATE”）设置为05HZ。71565验证频谱分析仪上的信号图形波动信号（由于阴影衰落导致路径损耗上下波动，信号强度随时间的变化服从对数正态分布）。在频谱分析仪上选择文件保存功能，保存屏幕图形记录于附录A的A19中。8校准结果表达校准后，出具校准证书。校准证书至少应包括以下信息1）标题，如“校准证书”；2）实验室名称和地址；3）证书或报告的唯一性标识（如编号），每页及总页数的标识；4）送校单位的名称和地址；JJF12862011135）被校对象的描述和明确标识；6）进行校准的日期，如果与校准结果的有效性和应用有关时，应说明被校对象的接收日期；7）对校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号；8）本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明；9）校准环境的描述；10）校准结果及其测量不确定度；11）校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识，以及签发日期。9复校时间间隔校准时间间隔由用户根据使用情况自行确定，但推荐为1年。JJF1286201114附录A校准记录表格表A0外观及工作正常性检查内容有无数量备注1配件2开关、键、钮损伤3通电后显示功能正常/不正常表A1本振输出频率准确度信道标称值F/MHZ实测值/MHZ表A2路径损耗信道路径示值/DB实测值/DB中心频率F中心频率JJF1286201115表A3输出衰减信道示值/DB实测值/DB中心频率F中心频率表A4射频频率响应平坦度信道中心频率/MHZ频率范围/MHZ实测值/DB表A5路径时延信道中心频率/MHZ示值/NS实测值/NS表A6群时延信道频率/MHZ实测值/NSFOJJF1286201116表A7频谱纯度频率/MHZ频偏/MHZ信道1信道2实测值/DBC实测值/DBC表A8增益平坦度频率/MHZ信道1信道2实测值/DB实测值/DBFO增益平坦度表A9输出功率线性度频率/MHZ输出功率/DBM信道1信道2实测值/DB实测值/DBFO表A10模拟基带频率响应平坦度频率范围信道通路实测值/DBIQIQJJF1286201117表A11模拟基带I/Q幅度平衡性频率范围信道实测值/DB表A12模拟基带I/Q相位平衡性频率范围信道实测值/度表A13射频输入输出端口电压驻波比信道频率/MHZ实测值输入端口输出端口表A14信道通路直通（BYPASS）功能检查信道结论信道1信道2注结论填写“正常”或“不正常”。A15瑞利（RAYLEIGH）衰落模拟（频域）A16瑞利（RAYLEIGH）衰落模拟（时域）A17莱斯（RACIAN）衰落模拟A18频移（FEQUENCYSHIFT）模拟A19对数正态阴影衰落（LOGNORMALSHADOWING）模拟JJF1286201118附录B校准证书内页格式表B1本振输出频率准确度信道标称值F/MHZ实测值/MHZ表B2路径损耗信道路径示值/DB实测值/DB中心频率F中心频率表B3输出衰减信道示值/DB实测值/DB中心频率F中心频率JJF1286201119表B4射频频率响应平坦度信道中心频率/MHZ频率范围/MHZ实测值/DB表B5路径时延信道中心频率/MHZ示值/NS实测值/NS表B6群时延信道频率/MHZ实测值/NSFO表B7频谱纯度频率/MHZ频偏/MHZ信道1信道2实测值/DBC实测值/DBCJJF1286201120表B8增益平坦度频率/MHZ信道1信道2实测值/DB实测值/DBFO增益平坦度表B9输出功率线性度频率/MHZ输出功率/DBM信道1信道2实测值/DB实测