无线信道模拟器校准规范

JJF1286—20221无线信道模拟器校准规范1范围本规范适用于频率6GHz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。3.2路径时延pathdelay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:±1×10-7。5.2频率范围1MHz~6GHz。5.3路径损耗测量范围:0dB~80dB。最大允许误差:±(0.5~4)dB。5.4输出衰减测量范围:0dB~100dB。最大允许误差:±(0.5~4)dB。5.5输出电平测量范围:-4dBm~-120dBm。2最大允许误差:±1dB。5.6多普勒最大频移频移范围:0MHz~1.5MHz。5.7路径时延时延范围:0ms~1.3s。最大允许误差:±1ns。5.8初始时延时延范围:<4μs。5.9频谱纯度<-35dBc。5.10增益平坦度频率范围:1MHz~3GHz,<1.5dB。频率范围:3GHz~6GHz,<2dB。5.11射频输入输出端口电压驻波比电压驻波比:<1.5。注:以上技术指标不做合格性判别,仅提供参考。6校准条件6.1环境条件6.1.1环境温度:(23±5)℃。6.1.2相对湿度:≤80%。6.1.3电源电压及频率:(220±11)V,(50±1)Hz。6.1.4周围无影响正常校准工作的电磁干扰和机械振动。6.2测量标准及其他设备6.2.1频率计频率范围:1MHz~6GHz。最大允许误差:±1×10-8。6.2.2信号发生器频率范围:1MHz~6GHz。电平范围:-120dBm~10dBm。电平最大允许误差:±0.9dB。6.2.3频谱分析仪频率范围:1MHz~18GHz。电平测量范围:-120dBm~10dBm。线性度:±0.13dB。频率最大允许误差:±1×10-8。6.2.4功率计频率范围:1MHz~6GHz。JJF1286—20223电平测量范围:-60dBm~20dBm。绝对功率测量最大允许误差:±0.12dB。6.2.5BPSK调制器频率范围:1MHz~6GHz。6.2.6任意波形发生器具有两个时标(Marker)。采样率:>10MSa/s;时标(Marker)幅度范围:(0.5~1.4)V(峰峰值);时标(Marker)时延范围:0s~2s;时标(Marker)上升时间:<1ns。6.2.7示波器带宽:6GHz。水平偏转系数:50ps/div~20s/div。6.2.8铷原子频标输出频率:10MHz。最大允许误差:±5×10-10。6.2.9网络分析仪频率范围:1MHz~6GHz。相位测量最大允许误差:±5°。反射模值最大允许误差:±0.030。传输模值最大允许误差:±0.20dB。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4表1(续)序号校准项目10频谱纯度11增益平坦度12射频输入输出端口电压驻波比13功能检查信道通路直通(BYPASS)功能瑞利(Rayleigh)衰落模拟(频谱)瑞利(Rayleigh)衰落模拟(时域)莱斯(Racian)衰落模拟对数正态阴影(Log-NormalShadowing)衰落模拟平坦(Flat)衰落模拟高斯(Gaussian)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。JJF1286—202257.3.4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7.3.2~7.3.5。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0dB,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(Marker),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7.4.3~7.4.4。7.4.6改变信道,重复步骤7.4.3~7.4.5。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0dB,其余路径关闭,设置为常量衰落。设置无线信道模拟器的输出衰减为0dB。设置频谱分析仪为外参考,中心频率为f,SPAN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(Marker)的峰值搜索(PeakSearch)功能,找到信号峰值,再使用标记(Marker)的差值(Delta)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(Marker)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7.5.3~7.5.4。7.5.6改变信道,重复步骤7.5.3~7.5.5。7.6输出电平7.6.1信号发生器输出电平按图4a)连接仪器。JJF1286—20226a)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4b)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0dB,其余路径关闭,设置为常量衰落。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,SPAN为2kHz,参考电平设置为适当值。打开频谱分析仪标记的(Marker)的峰值搜索(PeakSearch)功能,找到信号峰值,再将频谱分析仪的Marker示值Amax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Marker示值Ai,并记录于附录A.6中。7.6.7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-(Amax-P)(1)式中:Si—无线信道模拟器的输出电平实测值,dBm;Ai—频谱分析仪的示值,dBm;Amax—无线信道模拟器为输出电平最大时频谱分析仪的示值,dBm;P—无线信道模拟器为输出电平最大时功率计的示值,dBm。7.6.8改变中心频率,重复步骤7.6.2~7.6.7。7.6.9改变信道,重复步骤7.6.2~7.6.8。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0dB,设置纯多普勒衰落模型,多普勒频移设7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(Marker)的峰值搜索(PeakSearch)功能,找到信号峰值,再使用标记(Marker)的差值(Delta)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,此时多普勒频移为最大值,记录标记(Marker)的频率测量值于附录A.7中。7.7.7改变信道,重复步骤7.7.2~7.7.67.8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0ms~3ms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span、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S21,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0dB,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MARKER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7.8.1.1~7.8.1.4。7.8.1.6改变校准频率f,重复步骤7.8.1.1~7.8.1.5。8a)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、BPSK调制器、铷原子频标和示波器为主要测量设备,适用于0ms~1.3s时延的测量。7.8.2.1按图6a)进行连接。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求,推荐0dBm。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。7.8.2.2设置任意波形发生器的采样率为10MHz,记录长度为2s。设置Mkr1和Mkr2脉冲宽度约为100μs,脉冲周期设置为大于被测时延的值,脉冲信号的幅度根据BPSK调制器调制信号幅度的要求适当设置。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求,推荐0dBm。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。JJF1286—202297.8.2.4设置示波器CH1和CH2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CH2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7.8.2.3~7.8.2.4。7.8.2.6按图6b)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0dB,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Mkr2相对于Mkr1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。7.8.2.10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CH2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,记为Δt,记录在附录A.8.2中。7.8.2.11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+Δt-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Mkr2相对于Mkr1的时延设置值,s;Δt—示波器CH2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CH1采集的任意波形发生器Mkr2信号的时延差值,s;t0—7.8.2.1~7.8.2.5步骤中,对应频率点测得的测试链路的初始时延值,s。7.8.2.12改变时延,重复步骤7.8.2.8~7.8.2.11。7.8.2.13改变频率,重复步骤7.8.2.7~7.8.2.12。7.8.2.14改变信道,重复步骤7.8.2.7~7.8.2.13。7.9初始时延7.9.1按图5a)连接仪器。根据无线信道模拟器带宽和频率范围的技术指标,选择网络分析仪的起始频率(f-fB)和终止频率(f+fB),f为中心频率,fB为带宽的一半,设置网络分析仪扫描点数和中频带宽为适当值,选择S21,然后网络分析仪做直通校准。7.9.2连接如图5b)所示。7.9.3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0s,损耗0dB,设置为常量衰落,设置输出电平为适当值。7.9.4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MARKER读取群时延最大值记录于附录A.9中。JJF1286—2022107.9.5改变校准频率f,重复步骤7.9.1~7.9.4。7.10频谱纯度7.10.1按图3连接仪器。7.10.2设置信号发生器输出电平适当的正弦波,频率为f。7.10.3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0s,路径损耗0dB,设置为常量衰落,输出电平为适当值。7.10.4设置频谱仪中心频率为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(Marker),设置在峰值电平处,选择标记相对测量功能,读取二次谐波、三次谐波及带内/带外杂散的测量值,将其中的最大值记录于附录A.10中。7.10.5改变校准频率f,重复步骤7.10.1~7.10.4。7.11增益平坦度7.11.1根据无线信道模拟器的带宽和频率范围的技术指标,选择适当的网络分析仪的起始频率和终止频率,起始频率和终止频率覆盖当前校准的频点,然后网络分析仪做全两端口校准。7.11.2按图5b)连接仪器,图中不连接转接器2。7.11.3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0s,路径损耗0dB,设置为常量衰落,设置输出衰减为0dB,输出电平为适当值。7.11.4设置网络分析仪中心频率f,“span”为无线信道模拟器的带宽,在网络分析仪上读取幅度最大与最小值,根据公式(3)计算增益平坦度,将计算结果记录于附录A.11中。增益平坦度=最大值最小值(3)7.11.5改变校准频率f,重复步骤7.11.1~7.11.4。7.12射频输入输出端口电压驻波比7.12.1根据无线信道模拟器的带宽和频率范围的技术指标,选择适当的网络分析仪的起始频率和终止频率,起始频率和终止频率覆盖当前校准的频点,然后对网络分析仪进行单端口校准。7.12.2按图7连接仪器。图7射频输入输出端口电压驻波比校准连接示意图JJF1286—2022117.12.3设置网络分析仪进行S参数“S11”测试,选择SWR电压驻波比测试。用标记功能读出各频率点的电压驻波比,输入输出口的电压驻波比分别按图7连接测量。测量结果记录于附录A.12中。7.13功能检查7.13.1信道通路直通(BYPASS)功能7.13.1.1仪表连接如图3所示。7.13.1.2设置信号发生器输出正弦波信号,电平为-10dBm,频率为f,校准频点通常选择无线信道模拟器的中心频率,或根据技术要求选择。7.13.1.3在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.13中。7.13.2瑞利(Rayleigh)衰落模拟(频域)7.13.2.1仪表连接如图3所示。7.13.2.2信号发生器输出900MHz,功率电平-10dBm的正弦波。7.13.2.3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。7.13.2.4无线信道模拟器设置为初始状态,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,速度为100km/h。注:移动速度以及多普勒频移可根据无线信道模拟器指标范围适当设置,两者的换算关系如公式(4)所示:fd=(v×fc)/c(4)式中:fd—多普勒频移,Hz;v—移动速度,m/s;fc—载波频率,Hz;c—光速,3×108m/s。7.13.2.5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166.7Hz(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,保存屏幕图形记录在附录A.14中。JJF1286—202212图8瑞利(Rayleigh)衰落模拟(频域)典型图7.13.3瑞利(Rayleigh)衰落模拟(时域)7.13.3.1仪表连接如图3所示。7.13.3.2信号发生器输出900MHz,功率电平-10dBm的正弦波。7.13.3.3频谱分析仪中心频率设置为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。7.13.3.4无线信道模拟器设置为初始状态,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。此时多普勒频移为83.3Hz。7.13.3.5验证频谱分析仪上的信号波形快速波动(范围约从30dB到60dB快衰落信号)。在频谱分析仪上选择文件保存功能,保存屏幕图形记录在附录A.15中。7.13.4莱斯(Racian)衰落模拟7.13.4.1仪表连接如图3所示。7.13.4.2信号发生器输出900MHz,功率电平-10dBm的正弦波。7.13.4.3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。7.13.4.4无线信道模拟器设置为初始状态,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。此时多普勒频移为83.3Hz。7.13.4.5验证频谱仪上的信号是否呈现“标准莱斯谱”的形状,这个“标准莱斯谱”带有多普勒频移166.7Hz的视距(LOS)信号,如图9所示(图中ΔMkr1宽约为166.7Hz)。在频谱分析仪上选择文件保存功能,保存屏幕图形记录在附录A.16中。JJF1286—202213图9莱斯(Racian)衰落模拟典型图7.13.5对数正态阴影(Log-NormalShadowing)衰落模拟7.13.5.1仪表连接如图3所示。7.13.5.2信号发生器输出900MHz,功率电平-10dBm的正弦波。7.13.5.3频谱分析仪中心频率设置为900MHz,扫频带宽零扫宽,分辨力带宽100kHz,扫描时间30s,适当参考电平及刻度,频率参考为外参考模式。7.13.5.4无线信道模拟器设置为初始状态,载波频率900MHz,设置输出衰减0dB,打开一条路径,关闭其余路径,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0.5Hz。7.13.5.5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,保存屏幕图形记录在附录A.17中。7.13.6平坦(Flat)衰落模拟7.13.6.1仪表连接如图3所示。7.13.6.2信号发生器输出900MHz,功率电平-10dBm的正弦波。7.13.6.3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。7.13.6.4无线信道模拟器设置为初始状态,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,衰落模式为平坦(Flat),速度设置为100km/h。此时多普勒频移为83.3Hz。7.13.6.5验证频谱仪上的信号是否呈现“标准平坦谱”的形状,带宽约为116.7Hz。JJF1286—202214在频谱分析仪上选择文件保存功能,保存屏幕图形记录在附录A.18中。图10平坦(Flat)衰落模拟典型图7.13.7高斯(Gaussian)衰落模拟7.13.7.1仪表连接如图3所示。7.13.7.2信号发生器输出900MHz,功率电平-10dBm的正弦波。7.13.7.3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。7.13.7.4无线信道模拟器设置为初始状态,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,衰落模式为高斯(Gaussian)衰落,速度设置为100km/h。此时多普勒频移为83.3Hz。7.13.7.5验证频谱仪上的信号是否呈现“标准高斯谱”的形状,带宽约为116.7Hz。在频谱分析仪上选择文件保存功能,保存屏幕图形记录在附录A.19中。JJF1286—202215图11高斯(Gaussian)衰落模拟典型图注:本规范仅举例了典型衰落模拟的功能检查,校准中可根据被测件实际具备的衰落模拟功能,适当的增加或删减。8校准结果表达无线信道模拟器校准后,出具校准证书。校准证书至少应包括以下信息:a)标题:“校准证书”;b)实验室名称和地址;c)进行校准的地点(如果与实验室的地址不同);d)证书的唯一性标识(如编号),每页及总页数的标识;e)客户的名称和地址;f)被校对象的描述和明确标识;g)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;h)如果与校准结果的有效性应用有关时,应对被校样品的抽样程序进行说明;i)校准所依据的技术规范的标识,包括名称及代号;j)本次校准所用测量标准的溯源性及有效性说明;k)校准环境的描述;l)校准结果及其测量不确定度的说明;m)对校准规范的偏离的说明;n)校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识;16o)校准结果仅对被校对象有效的声明;p)未经实验室书面批准,不得部分复制证书的声明。9复校时间间隔复校时间间隔由用户根据使用情况自行确定,推荐为1年。JJF1286—202217附录A原始记录格式A.1外观及工作正常性检查A.2本振输出频率(石英晶体振荡器频率)标称值实测值A.3频率范围信道频率实测值A.4路径损耗信道频率标称值实测值18A.5输出衰减信道频率输出衰减设定值频谱仪读数A.6输出电平信道频率输出电平设定值功率计示值P频谱仪示值Ai输出电平最大时,频谱仪示值Amax实测值SiA.7多普勒最大频移多普勒最大频移设定值信道中心频率多普勒最大频移实测值19A.8路径时延A.8.1方法一信道中心频率路径时延设定值路径时延实测值A.8.2方法二信道中心频率路径时延设定值初始时延t0标准时延TsΔt路径时延实测值Ts+Δt-t0A.9初始时延信道中心频率实测值20A.10频谱纯度信道中心频率实测值A.11增益平坦度信道带宽中心频率实测值A.12射频输入输出端口电压驻波比信道中心频率实测值输入端口输出端口A.13信道通路直通(BYPASS)功能检查信道结论21A.14瑞利(Rayleigh)衰落模拟(频域)图形图形结论A.15瑞利(Rayleigh)衰落模拟(时域)图形图形结论A.16莱斯(Racian)衰落模拟图形图形结论A.17对数正态阴影(Log-NormalShadowing)衰落模拟图形图形结论22A.18平坦(Flat)衰落模拟图形图形结论A.19高斯(Gaussian)衰落模拟图形图形结论23附录B校准证书内页格式B.1外观及工作正常性检查B.2本振输出频率(石英晶体振荡器频率)标称值实测值测量不确定度U(k=2)B.3频率范围信道频率实测值测量不确定度U(k=2)B.4路径损耗信道频率标称值实测值测量不确定度U(k=2)24B.5输出衰减信道频率输出电平设定值实测值测量不确定度U(k=2)B.6输出电平信道频率输出电平设定值功率计示值P频谱仪示值Ai输出电平最大时,频谱仪示值Amax实测值Si测量不确定度U(k=2)B.7多普勒最大频移多普勒最大频移示值信道中心频率多普勒最大频移实测值测量不确定度U(k=2)25B.8路径时延B.8.1方法一信道中心频率路径时延设定值路径时延实测值测量不确定度U(k=2)B.8.2方法二信道中心频率路径时延设定值初始时延t0标准时延TsΔt路径时延实测值Ts+Δt-t0测量不确定度U(k=2)B.9初始时延信道中心频率实测值测量不确定度U(k=2)26B.10频谱纯度信道中心频率实测值测量不确定度U(k=2)B.11增益平坦度信道带宽频率实测值测量不确定度U(k=2)B.12射频接口特性信道中心频率实测值输入端口输出端口B.13信道通路直通(BYPASS)功能检查信道结论27B.14瑞利(Rayleigh)衰落模拟(频域)图形图形结论B.15瑞利(Rayleigh)衰落模拟(时域)图形图形结论B.16莱斯(Racian)衰落模拟图形图形结论B.17对数正态阴影(Log-NormalShadowing)衰落模拟图形图形结论28B.18平坦(Flat)衰落模拟图形图形结论B.19高斯(Gaussian)衰落模拟图形图形结论29附录C主要项目校准不确定度评定示例C.1本振输出频率(石英晶体振荡器频率)校准不确定度评定C.1.1测量方法使用频率计直接测量无线信道模拟器本振输出频率。以使用53131A频率计校准无线信道模拟器本振输出10MHz信号为例进行不确定度评定。C.1.2不确定度来源不确定度来源有以下3项:a)测量重复性引入的不确定度分量u1;b)频率计计数不准引入的不确定度分量u2;c)频率计测量分辨力引入的不确定度分量u3。C.1.3标准不确定度评定C.1.3.1测量重复性引入的不确定度分量u1采用频率计对本振输出频率进行测量,独立重复测量10次,数据见表C.1。表C.1重复测量10次数据(1)次数12345实测值MHz9.9999991459.9999991529.9999991979.9999991489.999999166次数678910实测值MHz9.9999991609.9999991909.9999991869.9999991599.999999171C.1.算频,2u1=s/x-≈1.8E-9MHz。频率计频率测量最大允许误差为±1×10-8MHz,区间半宽度a=1×10-8MHz,C.1.3.3频率计测量分辨力引入的不确定度分量u3概率分布为均匀分布,包含因子k=3,由此引入的不确定度分量为:u=a/k=1×10-8MHz/3≈5.8×10C.1.3.3频率计测量分辨力引入的不确定度分量u3此引入的不确定度分量为:频率计测量分辨力为1×10-10MHz,概率分布为均匀分布,包含因子k=3此引入的不确定度分量为:此不确定度分量为极小分量,可忽略不计。u3=a/2k=1×10-10MHz/2此不确定度分量为极小分量,可忽略不计。C.1.4不确定度分量表不确定度分量汇总见表C.2。表C.2本振输出频率标准不确定度分量汇总表序号不确定度分量来源评定方法分布k值标准不确定度/MHz1u1测量重复性A——1.8×10-92u2频率计计数不准B均匀 35.8×10-9C.1.5合成标准不确定度以上各不确定度分量互不相关,合成标准不确定度为:C.1.6C.1.6扩展不确定度C.2=1.2×10-8MHz(k=2)同C.1本振输出频率(石英晶体振荡器频率)校准不确定度评定。C.3路径损耗校准不确定度评定C.3.1测量方法使用频谱分析仪直接测量无线信道模拟器的路径损耗。以使用频谱分析仪E4440A校准无线信道模拟器80dB路径损耗为例进行不确定度评定。C.3.2不确定度来源不确定度来源有以下3项:a)测量重复性引入的不确定度分量u1;b)频谱分析仪幅度测量线性度引入的不确定度分量u2;c)系统失配引入的不确定度分量u3。C.3.3标准不确定度评定C.3.3.1测量重复性引入的不确定度分量u1采用频谱分析仪对无线信道模拟器信道1的路径损耗最大动态80dB进行测量,无线信道模拟器的中心频率为1GHz,独立重复测量10次,数据见表C.3。表C.3重复测量10次数据(2)次数12345678910实测值/dB79.6379.6879.7880.0379.8380.2680.0280.0179.8579.954.5%)。频谱分析仪幅度线性的最大允许误差为±0.13dB,则区间半宽度a=0.13dB,概30率分布为均匀分布,包含因子k=3,由此引入的标准不确定度为:3031C.3.3.3系统失配引2.33≈0.08dB(1.9%)频谱分析仪的电压驻波比典型值为1.35,则Γs=(1.35-1)/(1.35+1)≈频谱分析仪的电压驻波比典型值为1.35,则Γs=(1.35-1)/(1.35+1)≈确定度为:C.3.4不确定度分量表不确定度分量汇总见表C.4。区间半宽度a=0.144dB,在区间内反正弦分布确定度为:C.3.4不确定度分量表不确定度分量汇总见表C.4。u3=a/k=0.144dB/2≈0.102dB(2.4%)表C.4路径损耗校准不确定度分量汇总表序号不确定度分量来源评定方法分布k值标准不确定度1u1测量重复性A——4.5%2u2频谱分析仪幅度测量线性度B均匀 31.9%3u3系统失配B反正弦 22.4%C.3.5合成标准不确定度根据表C.4,各标准不确定度分量互不相关,合成标准不确定度为:uc=u+u+u=5.5%(0.23dB)C.3.6扩展不确定度取包含因子k=2,则:U=2×uc=0.46dB(k=2)C.4输出衰减校准不确定度评定同C.3路径损耗校准不确定度评定。C.5输出电平不确定度评定C.5.1测量模型以使用功率计E4418A和频谱分析仪E4440A校准无线信道模拟器输出电平为例进行不确定度评定。依据校准原理,输出电平的测量模型:Si=Ai-(Amax-P)(C.1)式中:Si—无线信道模拟器的输出电平实测值,dBm;Ai—频谱分析仪的示值,dBm;Amax—无线信道模拟器为输出电平最大时频谱分析仪的示值,dBm;P—无线信道模拟器为输出电平最大时,功率计的示值,dBm。JJF1286—202232C.5.2不确定度来源及相对合成标准不确定度计算公式C.5.2.1不确定度来源根据式(C.1),引入的不确定度分量来源包括:a)功率测量引入的不确定度分量u1(P);b)频谱分析仪幅度测量线性度引入的不确定度分量u2(Ai);c)频谱分析仪幅度测量线性度引入的不确定度分量u3(Amax);经分析,上述各分量之间彼此不相关,求测量模型输出量对各输入量的偏导,得到:由于在测量过程中一些其他非理想因素的影响,引入的不确定度分量包括:d)测量重复性引入的不确定度分量u4;e)系统失配引入的不确定度分量u5。C.5.2.2合成标准不确定度计算公式根据上面分析结果,合成标准不确定度计算公式如下:u=c1|2·u12+c2|2·u22+c32·u32+u+uC.5.3标准不确定度的评定C.5.3.1功率测量引入的不确定度分量u1(P)a)功率传感器的校准因子引入的不确定度分量ua功率传感器校准因子的最大允许误差为:±3%,则区间半宽度a=3%,在区间内均匀分布,包含因子k=3,由此引入的不确定度分量为:ua=a/k=3%/3≈1.7%b)功率计的替代功率测量不准引入的不确定度分量ub功率计的替代功率是由它的功率指示器测量的,查说明书功率指示器的允许误差极的:.,:半宽度a=0.5%,在区间内均匀分布,包含因子k=3,由此ub=a/k=0.5%/3≈0.3%c)功率传感器的失配引入的不确定度分量uc功率传感器的电压驻波比典型值为1.15,则Γs=(1.15-1)/(1.15+1)≈功率传感器的电压驻波比典型值为1.15,则Γs=(1.15-1)/(1.15+1)≈分量为:间半宽度a=0.07dB,在区间内反正弦分布,包含因子k=2分量为:uc=a/k=0.07dB/2≈0.05dB(1uc=a/k=0.07dB/2≈0.05dB(1.2%)JJF1286—202233C.5.3.2频谱分析仪幅度测量线性度引入的不确定度分量u2(Ai)、u3(Amax)频谱分析仪幅度测量线性度为±0.13dB,则区间半宽度a=0.13dB,在区间内均匀分布,包含因子k=3,由此引入的不确定度分量为:C.5.3.3测量重复性引入的不确定度分量u4u2(Ai)=a/k=0.13dB/3≈0.08dB(1.9%)u3(A)=a/k=0.13dB/3≈0.08dBC.5.3.3测量重复性引入的不确定度分量u4采用功率计和频谱分析仪对无线信道模拟器信道输出电平-20dBm和-60dBm进行测量,无线信道模拟器的中心频率为1GHz,独立重复测量10次,数据见表C.5。表C.5重复测量10次数据(3)次数12345678910实测值dBm-19.92-19.91-19.92-19.90-19.89-19.91-19.92-19.91-19.89-19.88实测值dBm-60.10-60.09-60.08-60.12-60.11-60.12-60.10-60.11-60.09-60.12C.5.3.4系统失配引入的不确定度分量u5--C.5.3.4系统失配引入的不确定度分量u5频谱分析仪的电压驻波比典型值为1.35,则Γs=(1.35-1)/(1.35+1)≈1)/(1.25+1)≈0.111,则失配误差极限Δp=2×4.34×ΓsΓ1)/(1.25+1)≈0.111,则失配误差极限Δp=2×4.34×ΓsΓu≈0.144dB,则度分量为:区间半宽度a=0.144dB,在区间内反正弦分布,包含因子k=2度分量为:C.5.4不确定度分量表不确定度分量汇总见表C.6。u5=a/k=0.144dB/2C.5.4不确定度分量表不确定度分量汇总见表C.6。表C.6输出电平不确定度分量汇总表序号不确定度分量来源评定方法分布k值标准不确定度1u1(P)功率测量B——2.1%2u2(Ai)频谱分析仪幅度测量线性度B均匀 31.9%3u3(Amax)频谱分析仪幅度测量线性度B均匀 31.9%4u4测量重复性A——-20dBm输出:0.3%-60dBm输出:0.3%5u5系统失配B反正弦 22.4%JJF1286—2022C.5.5相对合成标准不确定度根据表C.3,各不确定度分量互不相关,合成标准不确定度为:取包含因子k=2,扩展不确定度为:取包含因子k=2,扩展不确定度为:C.6.1测量方法使用频谱分析仪直接测量无线信道模拟器的多普勒最大频移。以使用频谱分析仪E4440A校准无线信道模拟器1.5MHz多普勒最大频移为例进行不确定度评定。C.6.2不确定度来源不确定度来源有以下3项:a)测量重复性引入的不确定度分量u1;b)频谱分析仪频率测量不准引入的不确定度分量u2;c)频谱分析仪频率分辨力引入的不确定度分量u3。C.6.3标准不确定度评定C.6.3.1测量重复性引入的不确定度分量u1采用频谱分析仪对无线信道模拟器信道1的多普勒最大频移进行测量,无线信道模拟器的中心频率为6GHz、多普勒频移为最大值1.5MHz,独立重复测量10次,数据见表C.7。表C.7重复测量10次数据(4)次数实测值/MHz11.5000221.5000231.5000141.5000251.5000161.5000271.5000281.5000291.50002101.5000234经计算,测量重复性引入的标准不确定度:u1=0.0000042MHz。34JJF1286—202235C.6.3.2频谱分析仪频率测量不准引入的不确定度分量u2频谱分析仪频率测量准确度的指标为:±(ΔMarker×频率准确度+0.141Hz),频率准确度为1×10-8,相对频率测量的最大允许误差为±0.141Hz,则区间半宽度a=0.141Hz,概率分布为均匀分布,包含因子k=3,由此引入的不确定度分量为:C.6.3.3频谱分析仪频率分辨力引入的不确定度分量u3u2=a/k=0.141Hz/3C.6.3.3频谱分析仪频率分辨力引入的不确定度分量u3被校无线信道模拟器多普勒频移设为1.5MHz,频谱分析仪扫宽设为6MHz,扫描点数3001,则频率分辨力为6MHz/3000=0.0002MHz,则区间半宽度a=0.0001MHz,假设概率分布为均匀分布,包含因子k=3,由此引入的不确定度分量为:C.6.4不确定度分3表=a/k=0.0001MHz/3≈0.00006MHz不确定度分量汇总见表C.8。表C.8多普勒最大频移不确定度分量汇总表序号不确定度分量来源评定方法分布k值标准不确定度1u1测量重复性A——0.0000042MHz2u2频谱分析仪频率测量不准B均匀 30.081Hz3u3频谱分析仪频率分辨力B均匀 30.00006MHzC.6.5合成标准不确定度根据表C.8,各不确定度分量互不相关,合成标准不确定度为:C.6.6C.6.6扩展不确定度C.700012MHz(k=2)C.7.1路径时延不确定度评定(方法一)C.7.1.1测量方法使用网络分析仪直接测量无线信道模拟器的路径时延。以使用网络分析仪E5061B校准无线信道模拟器100μs路径时延为例进行不确定度评定。C.7.1.2不确定度来源不确定度来源有以下两项:a)测量重复性引入的不确定度分量u1;b)网络分析仪时延测量不准引入的不确定度分量u2。JJF1286—202236C.7.1.3标准不确定度的评定C.7.1.3.1测量的重复性引入的不确定度分量u1采用网络分析仪对无线信道模拟器信道1的路径时延进行测量,无线信道模拟器的中心频率为1GHz、路径时延示值为100μs,无线信道模拟器的中心频率为1GHz,独立重复测量10次,数据见表C.9。表C.9重复测量10次数据(5)次数实测值/μs199.9992299.9993399.9992499.9992599.9993699.9993799.9992899.9992999.99921099.9992C.7.1.3.2网络分析仪时延测量不准引入的不确定度分量u2经计算,测量重复性引入的标准不确定度u1C.7.1.3.2网络分析仪时延测量不准引入的不确定度分量u2当中心频率为1GHz时,网络分析仪设置中心频率1GHz,SPAN:200MHz,IFBW:100Hz,做直通校准,smooth:20%,根据网络分析仪E5061的指标,相位测量最大允许误差ΔΦ为:±4.3°,则时延测量最大允许误差:ΔΦ/(360°×span×分量为:C.7.1.4不确定度分量表不确定度分量汇总见表C.10。smooth)=±0.30ns,分量为:C.7.1.4不确定度分量表不确定度分量汇总见表C.10。u2=a/k=0.30ns/3≈0.2ns表C.10路径时延不确定度分量汇总表序号不确定度分量来源评定方法分布k值标准不确定度/ns1u1测量重复性A——0.0482u2网络分析仪时延测量不准B均匀 30.2C.7.1.5合成标准不确定度根据表C.10,各不确定度分量互不相关,合成标准不确定度为:JJF1286—2022C.7.1.6扩展不确定度U=2×ucU=2×uc=0.4ns(k=2)C.7.2路径时延不确定度评定(方法二)C.7.2.1测量模型以使用任意波形发生器AWG7082C、BPSK调制器、铷原子频标和示波器WM813Zi校准无线信道模拟器10ms路径时延为例进行不确定度评定。依据校准原理,路径时延的测量模型:t=tS+Δt-t0(C.2)式中:t—路径时延测量值;tS—标准时延值;Δt—时间间隔测量值;t0—校准系统初始时延值。C.7.2.2不确定度来源及合成标准不确定度计算公式C.7.2.2.1不确定度来源根据式(C.2),引入的不确定度分量来源包括:1)标准时延值不准引入的不确定度分量u1;2)时间间隔测量值不准引入的不确定度分量u2;3)校准系统初始时延值不准引入的不确定度分量u3;经分析,上述各分量之间彼此不相关,求测量模型输出量对各输入量的偏导,得到:由于在测量过程中一些其他非理想因素的影响,引入的不确定度分量包括:4)测量重复性引入的不确定度分量u4。C.7.2.2.2合成标准不确定度计算公式根据上面分析结果,合成标准不确定度计算公式如下:u=|c1|2·u+|c2|2·u+|c3|2·u+uC.7.2.3标准不确定度的评定C.7.2.3.1标准时延值不准引入的不确定度分量u1任意波发生器采用以铷原子频标外参考输入,则时基的准确度是铷原子频标的频率准确度为5×10-11。10ms的标准时延最大允许误差为±10ms×5×10-11=±5×10-10ms,确定度分量为:则区间半宽度a=5×10-10ms,概率分布为均匀分布,包含因子k=3确定度分量为:37u1=a/k=5×10-10ms/3≈3.6×10-10ms=3.6×10-4ns37JJF1286—202238C.7.2.3.2时间间隔测量值不准引入的不确定度分量u2时间间隔测量值不准引入不确定度的主要来源如下:BPSK调制器相位翻转不一致引入的不确定度分量u21。BPSK调制器相位翻转不一致,会导致包络低点时间不稳定,根据经验数据,包络低点时间不稳定的最大允许误差为调制脉冲上升时间的10%,任意波发生器上升时间为350ps,包络低点时间不稳示波器测量时间不准引入的不确定度分量u22。由于时间间隔Δt是纳秒量级,且示波器以铷原子频标为外参考,时基准确度为5×10-11,则示波器测量时间不准引入的不确定度分量u22可以忽略不计。因此,时间间隔测量值不准引入的不确定度分量为:定的最大允许误差为35ps,则区间半宽度为示波器测量时间不准引入的不确定度分量u22。由于时间间隔Δt是纳秒量级,且示波器以铷原子频标为外参考,时基准确度为5×10-11,则示波器测量时间不准引入的不确定度分量u22可以忽略不计。因此,时间间隔测量值不准引入的不确定度分量为:C.7.2.3.3校准系统初始时延值不准引入的不确定度分量u3校准系统初始时延值不准引入的不确定度主要来源如下:u2C.7.2.3.3校准系统初始时延值不准引入的不确定度分量u3校准系统初始时延值不准引入的不确定度主要来源如下:BPSK调制源调制器相位翻转不一致引入的不确定度分量u31。BPSK调制源调制器相位翻转不一致,会导致包络低点时间不稳定,根据经验数据,包络低点时间不稳定的最大允许误差为调制脉冲上升时间的10%,任意波发生器上升时间为350ps,包络低点时间不稳定的最大允许误差为35ps,则区间半宽度为a=17.5ps,概率分布为均3示波器以铷原子频标为外参考,时基准确度为5×10-11,则示波器测量时间不准引入的不确定度分量u32可以忽略不计。因此,校准系统初始时延值不准引入的不确定度分量为:C.7.2.3.4测量重复性引入的不确定度分量u4u3=u31=C.7.2.3.4测量重复性引入的不确定度分量u4采用信号源BPSK调制器、任意波形发生器、示波器和铷原子频标对无线信道模拟器信道1的一条路径时延进行测量,无线信道模拟器的中心频率为1GHz、路径时延示值为10ms,独立重复测量10次,数据见表C.11。表C.11重复测量10次数据(6)次数实测值/ms19.9999995529.9999996739.9999995649.9999995859.9999994769.9999994839表C.11(续)次数实测值/ms79.9999994989.9999997899.99999978109.99999955C.7.算不,入的标准不确定度u4=0.12ns。不确定度分量汇总见表C.12。表C.12路径时延不确定度分量汇总表序号不确定度分量来源评定方法分布k值标准不确定度1u1标准时延值不准B均匀 33.6×10-4ns2u2时间间隔测量值不准B均匀 310ps3u3校准系统初始时延值不准B均匀 310ps4u4测量重复性A——0.12nsC.7.2.5合成标准不确定度根据表C.12,各不确定度分量互不相关,合成标准不确定度为:=0.12nsC.7.2.6扩展不确定度C.8(k=2)同C.7.1路径时延校准不确定度评定。C.9频谱纯度C.9.1测量方法使用频谱分析仪直接测量无线信道模拟器的频谱纯度。以使用频谱分析仪E4440A校准无线信道模拟器频谱纯度为例进行不确定度评定。C.9.2不确定度来源不确定度来源有以下4项:a)测量重复性引入的不确定度分量u1;b)频谱分析仪幅度测量线性度引入的不确定度分量u2;c)频谱分析仪频率响应引入的不确定度分量u3;d)系统失配引入的不确定度分量u4。40C.9.3标准不确定度的评定C.9.3.1测量的重复性引入的不确定度分量u1采用频谱分析仪对无线信道模拟器信道1的频谱纯度进行测量,无线信道模拟器的中心频率设置为1GHz,独立重复测量10次,数据见表C.13。表C.13重复测量10次数据(7)次数实测值/dBc1-55.442-55.203-54.854-54.625-55.596-55.377-53.958-54.239-54.6810-5