多频段机车天线技术规范.doc

I 目目 次次 1 范围 1 2 规范性引用文件 1 3 名词 术语 1 3 1 天线 1 3 2 全向天线 1 3 3 远场区 1 3 4 极化 1 3 5 线极化 1 3 6 标称阻抗 2 3 7 辐射方向图 2 3 8 半功率波束宽度 2 3 9 天线增益 2 3 10 方向图圆度 2 3 11 额定功率 2 3 12 电压驻波比 VSWR 2 3 13 频带宽度 2 4 技术要求 2 4 1 命名原则 2 4 2一般结构要求 2 4 2 1 结构设计 2 4 2 2 天线接头 3 4 2 3 底座尺寸 3 4 2 4 外形尺寸 3 4 2 5 安装要求 3 4 2 6 颜色 3 4 2 7 抗风能力 3 4 3 DTX I 型天线电性能技术要求 3 4 3 1 工作频率范围 3 4 3 2 极化方式 3 4 3 3 标称输入阻抗 3 4 3 4 辐射方向图 3 4 3 4 1 半功率波束宽度 3 4 3 4 2 方向图圆度 3 4 3 5天线增益 3 4 3 6 额定功率 4 4 3 7 电压驻波比 VSWR 4 4 4 环境适应性要求 4 5 测量方法 4 5 1 测量基本要求 4 5 2 一般结构要求检测方法 4 II 5 3 天线辐射方向图的测量 4 5 3 1 测量仪表 4 5 3 2 测量要求 4 5 3 3 测量步骤 4 5 4 天线增益的测量 4 5 4 1 测量仪表 4 5 4 2 测量要求 4 5 4 3 测量步骤 5 5 5 驻波比和输入阻抗的测量 6 5 5 1 测量仪表 6 5 5 2 测量要求 6 5 5 3 测量步骤 6 5 6 额定功率的测量 6 5 6 1 测量仪表 6 5 6 2 测量步骤 6 5 7 频带宽度的测量及表示 7 5 8 环境试验方法 7 6 检验规则 7 6 1 鉴定检验 7 6 1 1 检验样品数 7 6 1 2 检验步骤 7 6 1 3 失效数 7 6 2 质量一致性检验 7 6 2 1 逐批检验 交收试验 7 6 2 1 1 检验批 7 6 2 1 2 检验步骤 8 6 2 1 3 抽样方案 8 6 2 1 4 检验处理 8 6 2 2 周期检验 例行试验 8 6 2 2 1 检验步骤 8 6 2 2 2 抽样方案 8 6 2 2 3 检验处理 9 7 标志 包装 运输和储存 9 附 录 A 10 附 录 B 11 附 录 C 12 附 录 D 13 1 多频段机车天线技术规范多频段机车天线技术规范 1 范围范围 本规范规定了列车车载电台多频段天线的常用名词 术语的定义 命名原则 技术要求 测量方 法 检验规则以及标志 包装 运输和储存条件 本规范适用于列车车载电台多频段天线的工程设计 生产制造 施工安装及维护管理 2 规范性引用文件规范性引用文件 下列标准所包含的条文 通过在本标准中引用而成为本标准的条文 在标准出版时 所示版本均 为有效 所有标准都会被修订 使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性 GSM R 数字移动通信网络技术体制 暂行 GSM R 数字移动通信设备通用技术条件 暂行 TB T 3052 2002 列车无线调度通信系统制式及主要技术条件 TB 1875 87 列车无线电通信天线类型 基本参数及测量方法 GB T 1 1 2000 标准化工作导则 第 1 部分 标准的结构和编写规则 GB T 14733 10 1993 电信术语 天线 GB T 14733 9 1993 电信术语 无线电波传播 GB T 9410 1988 移动通信天线通用技术规范 GB 2423 2001 电工电子产品基本环境试验规程 GB T 2828 1 2001 逐批检查计数抽样程序及抽样表 适用于连续批的检查 GB T 2829 2002 周期检查技术抽样程序及抽样表 适用于生产过程稳定性的检查 GB 191 2000 包装储运图示标志 3 名词 术语名词 术语 3 1 天线天线 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 3 2 全向天线全向天线 全向天线是指在水平面上基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 3dB 3 3 远场区远场区 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 3 4 极化极化 天线的极化是指天线辐射电磁波的电场矢量的取向 3 5 线极化线极化 当电磁波的电场矢量取向不变 电场矢量的端点随时间变化的轨迹为一直线时 称这种电磁波的 极化为线极化 电场矢量与地面垂直的极化称为垂直极化 电场矢量与地面平行的极化称为水平极化 2 3 6 标称阻抗标称阻抗 标称阻抗是指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 3 7 辐射方向图辐射方向图 辐射方向图简称方向图 它分为功率方向图和场强方向图两种 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 3 8 半功率波束宽度半功率波束宽度 在辐射方向图的主瓣中 把相对最大辐射方向功率下降到一半处或小于最大值 3dB 的两点之间的 波束宽度称为半功率波束宽度 3 9 天线增益天线增益 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理想点源在相同输入功率 时最大辐射功率通量密度的比值 用符号 G 表示 注 无损耗半波偶极天线是没有损耗 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 dB 为单位 当天线增益以理想点源为参考时 则以分贝 dBi 为单位 3 10 方向图圆度方向图圆度 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方位上电平值的算术平均值 3 11 额定功率额定功率 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不致降低其性能的 最大连续射频功率 3 12 电压驻波比 电压驻波比 VSWR 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 3 13 频带宽度频带宽度 天线的频带宽度简称为带宽 它指天线的电性能都符合产品标准规定要求的频率范围 4 技术要求技术要求 4 1 命名原则命名原则 命名原则可见图 1 图 1 多频段机车天线的命名原则 4 2一般结构要求一般结构要求 4 2 1 结构设计结构设计 天线结构设计应牢固可靠 便于安装 使用和运输 馈电部分要具有防水防潮装置 3 4 2 2 天线接头天线接头 天线接头应选用 N 50KF 或加长型射频接头 4 2 3 底座尺寸底座尺寸 底座尺寸见附录 A 4 2 4 外形尺寸外形尺寸 为了满足不同的应用要求 规范了三种型号的天线 DTX I DTX II DTX III 外形尺寸见 附录 B 4 2 5 安装要求安装要求 天线采用与车体密贴或在其它金属平面上安装的方式 金属平面的直径不小于 500 机车顶或 金属平面预留螺栓及预留孔尺寸见附录 C 在以天线为中心的 50cm 50cm 范围内不应有超过天线 高度的金属物 安装方式及要求见附录 D 3 2 4 2 6 颜色颜色 国标 B02 4 2 7 抗风能力抗风能力 300Km h 4 3 DTX I 型天线电性能技术要求 型天线电性能技术要求 4 3 1 工作频率范围 工作频率范围 多频段机车天线工作频率范围应包含如下工作频段 每个频段带宽内的指标均应满足以下阐述的 各项电性能技术要求 450MHz 频段 457 00 469 00MHz 800MHz 频段 821 00 869 00MHz GSM R 频段 885 00 934 00MHz 2 4G 频段 2400 00 2483 50MHz 4 3 2 极化方式极化方式 垂直极化 4 3 3 标称输入阻抗标称输入阻抗 天线端口的标称输入阻抗规定为 50 4 3 4 辐射方向图辐射方向图 全向天线的 H 面方向图在 360 范围内的任何方位上 其相对增益的变化与平均值相比应不大于 1 5dB 平均值指 360 范围内相对增益的最大值与最小值的算术平均值 4 3 4 1 半功率波束宽度半功率波束宽度 垂直面 E 面 的半功率波束宽度为 60 5 水平面 H 面 的半功率波束宽度为 360 4 3 4 2 方向图圆度方向图圆度 1 5dB 4 3 5天线增益天线增益 天线的增益要分频段 分型号定义 见表 1 表表 1 1 型号 频段450MHz 频段800MHz 频段GSM R 频段2400MHz 频段 DTX IDTX I 不低于 2dBi不低于 4dBi不低于 4dBi不低于 4dBi DTX DTX 不低于 0dBi不低于 0dBi不低于 0dBi不低于 0dBi DTX DTX 不低于 2dBi不低于 2dBi不低于 2dBi不低于 2dBi 4 4 3 6 额定功率额定功率 50W 4 3 7 电压驻波比 电压驻波比 VSWR 在规定工作频带内 天线端口处的电压驻波比不大于 1 5 4 4 环境适应性要求环境适应性要求 环境适应性试验项目见表 2 天线经环境适应性试验后不应有变形 松动和损坏 电性能指标的 变化范围不应超过规定的 10 5 测量方法测量方法 5 1 测量基本要求测量基本要求 1 测量应在符合条件的测量环境 并按规定的测量程序进行 2 所用测量设备和测量仪表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 3 所用测量仪表的射频输入 或输出 阻抗应为 50 否则必须加接阻抗匹配装置 5 2 一般结构要求检测方法一般结构要求检测方法 用观察和机械的方法进行结构检测 以验证材料 外形尺寸和结构设计 加工是否符合要求 5 3 天线辐射方向图的测量天线辐射方向图的测量 天线方向性图的测量从理论上讲应该放置在自由空间中测量 因此 在实际中天线方向性的测量 是在全电波暗室或地面上铺设吸波材料的半电波暗室中进行的 5 3 1 测量仪表测量仪表 信号发生器 测量接收机 标准接收天线 5 3 2 测量要求测量要求 1 将待测天线架设于微波暗室转台的木制绝缘桌上 其中心应置于或尽量靠近转台的旋转轴上 离地 100cm 合理选择收 发天线之间的间距 RTR和接收天线的架设高度 H 通常在 3m 法 暗室中 接收天线的架设高度为 1m 1 5m 收 发天线之间的距离为 2m 3m 2 标准接收天线和被测天线具有相同的极化 低于 1000MHz 时 用对数周期天线为接收天线 高于 1000MHz 时 用喇叭天线作接收天线 5 3 3 测量步骤测量步骤 a 按图 2 连接测量设备 b 调整信号源的输出频率至待测频段的中心频率上 c 操作控制台使被测天线在 360 范围内旋转 转台每转 5 10 或 15 测量接收机测量一个点 最终得到被测天线的归一化方向性图 并绘制方向图曲线 d 对被测天线的每个工作频段重复步骤 b 和 c 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 e 对天线的两个主平面 即水平面和垂直面 重复步骤 b c 和 d 5 4 天线增益的测量天线增益的测量 5 4 1 测量仪表测量仪表 信号源 测量接收机 标准源天线 各频段半波偶极子天线 5 4 2 测量要求测量要求 用经验公式近似计算或与半波偶极子天线作比对的方法测量天线增益 5 图 2 方向图测量示意图 5 4 3 测量步骤测量步骤 第一种方法 基于全向天线的增益 dBi 由于实际中不存在理想的全向天线 因此 基于全向天线的增益我们采用经验公式来计算得到 根据所测得的天线方向性图 计算得到天线与全向天线比对的增益 dBi 经验公式 HEi G 27000 第二种方法 基于半波偶极子天线的增益 dBd 半波偶极子天线在水平面内无方向性 因此 测量被测天线基于半波偶极子天线的增益时 将 被测天线在最大方向上的辐射场强与半波偶极子天线在水平面内的辐射场强进行比对 从而得到被测 天线的增益 a 按图 3 连接测量设备 b 调整信号源的输出频率至待测频段的中心频率上 c 将被测天线作为接收天线架设于电波暗室中转台的位置 由信号发生器馈给发射天线一定的 输入功率 用测量接收机测量并记录下此时由被测天线测得的场强 d 用半波偶极子天线替换被测天线 保持发射天线的输入功率不变 记录由半波偶极子天线测 得的场强 前后两次场强测量值 dB 之差即为被测天线相对于半波偶极子天线的增益 dBd e 在被测天线的每个工作频段上 至少要测量中心频率 上边频和下边频 重复上述测量 图 3 增益测试示意图 6 5 5 驻波比和输入阻抗的测量驻波比和输入阻抗的测量 5 5 1 测量仪表测量仪表 网络分析仪 5 5 2 测量要求测量要求 测量系统的残余驻波比不大于 1 1 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 终端接有匹配负载的馈线 5 5 3 测量步骤测量步骤 a 按图 4 连接测试设备 b 网络分析仪按使用说明进行校准 馈线终端接匹配负载的情况下应满足测量要求 c 去掉匹配负载 接上被测天线 在被测天线工作频率范围内进行电压驻波比的测量 d 选择网络分析仪的显示参数为阻抗 输出阻抗圆图 e 在被测天线的每个工作频段上重复上述测量 图 4 电压驻波比及阻抗测量连接示意图 5 6 额定功率的测量额定功率的测量 5 6 1 测量仪表测量仪表 网络分析仪 大功率信号源 60w 5 6 2 测量步骤测量步骤 a 按图 5 连接测试设备 b 天线接到网络分析仪端口 1 上 测量参数设为 S11 测量天线的电压驻波比 c 用大功率信号源馈给天线额定频率范围内的信号 进行功率负荷试验 功率为额定功率的 1 2 倍 持续时间为四小时 d 关闭信号源 将天线接到网络分析仪端口 1 上 测量参数设为 S11 测量天线的电压驻波比 其驻波比的变化范围不应超过 10 网络分析仪网络分析仪 7 图 5 额定功率测量框图 5 7 频带宽度的测量及表示频带宽度的测量及表示 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 即为各频段的频带宽度 并以数 字表示出来 5 8 环境试验方法环境试验方法 环境试验的目的是检查天线的结构设计是否符合 4 4 条的要求 环境试验的项目 要求和方法见表 2 表表 2 2 环境试验的项目环境试验的项目 试验项目要求方法 低温试验 温度 试验样品温度稳定时间 h 持续试验时间 h 恢复时间 h 40 3 1 2 4 2 16 1 2 4 GB 2423 1 电工电子产品基本环 境试验规程 试验 A 低温试验 方法 高温试验 温度 试验样品温度稳定时间 h 持续试验时间 h 恢复时间 h 70 2 1 2 4 2 16 1 2 4 GB 2423 2 电工电子产品基本环 境试验规程 试验 B 高温试验 方法 冲击试验 加速度 m s2 冲击脉冲持续时间 ms 冲击次数 次 300 150 18 11 18 GB 2423 5 电工电子产品基本环 境试验规程 试验 Ea 冲击试验 方法 频率 Hz 单振幅 mm 三个互相垂直轴上各振动时间 h 10 30 30 55 0 75 0 25 0 5 振动 正弦 试验 谐振点振幅 mm 试验时间 min 0 35 1 GB 2423 5 电工电子产品基本环 境试验规程 试验 Fc 振动 正 弦 试验方法 6 检验规则检验规则 产品检验分为两类 鉴定检验和质量一致性检验 6 1 鉴定检验鉴定检验 鉴定检验是用同一型号地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 6 1 1 检验样品数检验样品数 检验样品一般应有四个进行鉴定 6 1 2 检验步骤检验步骤 检验样品一般按表 3 规定的顺序进行检验 6 1 3 失效数失效数 失效数按表 3 规定 若超过表 3 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 若仍失效 则本次鉴定不通过 6 2 质量一致性检验质量一致性检验 6 2 1 逐批检验 交收试验 逐批检验 交收试验 6 2 1 1 检验批检验批 一个检验批应从一条或几条生产线上 在连续生产的同一批号的产品中抽样组成 8 表表 3 3 失效数检验表失效数检验表 序号检验项目要求条款检验条款检验样品数失效数 1材料 外形尺寸和结构设计4 25 2 2辐射方向图4 3 45 3 2 3半功率波束宽度4 3 4 15 3 4 1 4方向图圆度4 3 4 25 3 4 2 5天线增益4 3 55 4 4 6电压驻波比 VSWR 4 3 75 5 4 7额定功率4 3 65 6 3 8频率宽度4 3 15 7 9低温试验4 45 8 10高温试验4 45 8 11冲击试验4 45 8 12振动 正弦 试验4 45 8 2 或 40 6 2 1 2 检验步骤检验步骤 逐批检验一般按表 4 规定的顺序进行 表表 4 4 合格质量水平 AQL 序号检验项目要求条款检验条款 轻缺陷不合格重缺陷不合格 1材料 外形尺寸和 结构设计 4 25 2 4 6 5 10 15 2辐射方向图4 3 45 3 2 3天线增益4 3 55 4 4 4电压驻波比4 3 75 5 4 1 5 2 5 4 6 5 6 2 1 3 抽样方案抽样方案 抽样方案按 GB T 2828 1 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 5 优选值 可采用一次或二次抽样方案类型 表表 5 5 缺陷类型合格质量水平 AQL 重缺陷不合格1 52 546 5 轻缺陷不合格46 51015 6 2 1 4 检验处理检验处理 如果一个检验批不通过 应返工修理或筛选出有缺陷的产品 然后重新提交检验 重新提交检验 批应按 GB T 2828 1 中的 3 2 4 2 条转移规则规定进行处理 6 2 2 周期检验 例行试验 周期检验 例行试验 6 2 2 1 检验步骤检验步骤 周期检验样品一般应按表 6 规定的顺序 且在已通过逐批检验的产品上进行 6 2 2 2 抽样方案抽样方案 抽样方案按 GB T 2829 周期检查技术抽样程序及抽样表 适用于生产过程稳定性的检查 进行统计 抽样 一般情况下 采用判别水平 级 周期不合格质量水平 RQL 优选值用 65 或 80 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 9 表表 6 6 序号检验项目要求条款检验条款 1低温试验4 45 8 2高温试验4 45 8