ГОСТ Р 51798-2001
Группа Э51
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
РЕШЕТКИ АНТЕННЫЕ МНОГОВХОДОВЫЕ ДЛЯ ОБОРУДОВАНИЯ СИСТЕМ
ПОДВИЖНОЙ РАДИОСВЯЗИ
Основные параметры, общие технические требования, методы измерений
Multiport antenna arrays for mobile telecommunication systems.
Basic parameters, general technical requirements, methods of measurements
ОКС 33.120.40
ОКСТУ 6577
Дата введения 2002-01-01
Предисловие
1 РАЗРАБОТАН Самарским отраслевым научно-исследовательским институтом радио (СОНИИР)
ВНЕСЕН Министерством Российской Федерации по связи и информатизации
2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 22 августа 2001 г. N 342-ст.
3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
1 Область применения
Настоящий стандарт распространяется на всенаправленные многовходовые антенные решетки (далее - MAP) для оборудования сухопутных систем подвижной радиосвязи, работающих в диапазоне частот 27-2000 МГц.
Стандарт устанавливает основные параметры, общие технические требования и методы измерений параметров MAP.
2 Нормативные ссылки
В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
ГОСТ 12.1.006-84 Система стандартов безопасности труда. Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля
ГОСТ 12.1.030-81 Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление
ГОСТ 12.2.007.0-75 Система стандартов безопасности труда. Изделия электротехнические. Общие требования безопасности
ГОСТ 12.3.019-80 Система стандартов безопасности труда. Испытания и измерения электрические. Общие требования безопасности
ГОСТ 27.410-87 Надежность в технике. Методы контроля показателей надежности и планы контрольных испытаний на надежность
ГОСТ 15150-69 Машины, приборы и другие технические изделия. Исполнения для различных климатических районов. Категории, условия эксплуатации, хранения и транспортирования в части воздействия климатических факторов внешней среды
ГОСТ 16019-78 Радиостанции сухопутной подвижной службы. Требования к устойчивости к механическим и климатическим воздействиям и методы испытаний
ГОСТ 23282-91 Решетки антенные. Термины и определения
ГОСТ 24375-80 Радиосвязь. Термины и определения
ГОСТ Р 50736-95 Антенно-фидерные устройства систем сухопутной подвижной радиосвязи. Типы, основные параметры, технические требования и методы измерений
ГОСТ Р 50829-95 Безопасность радиостанций, радиоэлектронной аппаратуры с использованием приемопередающей аппаратуры и их составных частей. Общие требования и методы испытаний
ГОСТ Р 51317.4.11-99 (МЭК 61000-4-11-94) Совместимость технических средств электромагнитная. Устойчивость к динамическим изменениям напряжения электропитания. Требования и методы испытаний
3 Определения и сокращения
3.1 В настоящем стандарте применяют следующие термины с соответствующими определениями:
3.1.1 антенная решетка: Антенна, содержащая совокупность излучающих элементов, расположенных в определенном порядке, ориентированных и возбуждаемых так, чтобы получить заданную диаграмму направленности.
3.1.2 многовходовая антенная решетка: Антенно-фидерное устройство, содержащее MAP диаграммообразующую схему, обеспечивающее одновременную независимую передачу и/или прием сигналов по разным частотным каналам связи с несколькими корреспондентами. MAP может быть передающей, приемной или приемопередающей.
3.1.3 диаграммообразующая схема: Устройство для формирования нескольких амплитудно-фазовых распределений токов или полей возбуждения излучающих элементов, которым соответствуют диаграммы направленности, отличающиеся формой и (или) направлением максимумов главных лепестков.
3.1.4 магистральный фидер: Фидер, соединяющий выход диаграммообразующей схемы с соответствующим входом антенной решетки.
3.1.5 диапазон рабочих частот передачи (приема): Участок диапазона частот, ограниченный верхней и нижней частотами передачи (приема), в пределах которого электрические параметры MAP удовлетворяют требованиям настоящего стандарта и технических условий (ТУ) на MAP конкретного типа.
3.1.6 коэффициент стоячей волны напряжения: Отношение амплитуды напряжения в пучности на однородном участке фидера (линии передачи) к амплитуде напряжения в смежном с этой пучностью узле.
3.1.7 коэффициент усиления в заданном направлении по входу многовходовой антенной решетки: Отношение значения мощности на входе идеально согласованного полуволнового вибратора без потерь к значению мощности, подводимой к данному входу MAP, при условии, что обе антенны создают в заданном направлении на одинаковом расстоянии равные значения напряженности поля или такой же плотности потока мощности и остальные входы решетки подключены к согласованным нагрузкам.
Примечание - Коэффициент усиления может выражаться в децибелах и равняться увеличенному в 10 раз десятичному логарифму отношения значений мощностей.
3.1.8 амплитудная диаграмма направленности: Зависимость амплитуды напряженности электрического (магнитного) поля, создаваемого MAP в режиме передачи в дальней зоне, от сферических угловых координат
Примечание -
3.1.9 коэффициент неравномерности диаграммы направленности по входу антенной решетки: Наибольшее относительное отклонение уровня амплитудной диаграммы направленности от ее максимального значения как функции азимута
3.1.10 развязка между входами многовходовой антенной решетки: Выраженная в децибелах величина, обратная модулю коэффициента передачи между этими входами.
Примечание - Модуль коэффициента передачи между
где
3.1.11 согласованная нагрузка: Двухполюсник, при использовании которого в качестве нагрузки линии передачи коэффициент стоячей волны напряжения в последней не превышает 1,05.
3.1.12 коэффициент полезного действия по входу многовходовой антенной решетки: Отношение мощности радиоизлучения MAP к мощности радиочастотного сигнала, подводимого к данному входу решетки.
3.1.13 максимальная мощность: Мощность, которая может быть подведена к каждому передающему (приемопередающему) входу MAP и ограничена возможностью электрического пробоя и разрушения ее элементов.
Остальные термины - по ГОСТ 24375 и ГОСТ 23282.
3.2 В настоящем стандарте используют следующие сокращения:
АПУ - автоматизированная пробойная установка;
ДН - диаграмма направленности;
ДОС - диаграммообразующая схема;
КСВН - коэффициент стоячей волны напряжения;
КПД - коэффициент полезного действия;
КУ - коэффициент усиления;
MAP - многовходовая антенная решетка;
СИ - средства измерений;
СПР - система подвижной радиосвязи;
ТУ - технические условия;
ЭМП - электромагнитное поле.
4 Основные параметры
4.1 Максимальная мощность, подводимая к каждому передающему (приемопередающему) входу MAP, должна быть указана в ТУ на MAP конкретного типа. Максимальная мощность должна быть не менее максимальной выходной мощности передатчика СПР, для работы в составе которой предназначена MAP.
4.2 Диапазон(ы) рабочих частот передачи и приема MAP должен(ны) соответствовать диапазону(ам) передачи и приема СПР, для работы в составе которой предназначена MAP, и должны быть указаны в ТУ на MAP конкретного типа.
MAP, предназначенная для работы в нескольких диапазонах, может иметь несколько групп входов, каждая из которых используется только в соответствующем диапазоне рабочих частот.
Должна быть обеспечена возможность работы на любой передающий (приемопередающий, приемный) вход соответствующей группы входов MAP передатчика (приемопередатчика, приемника) любого частотного канала СПР.
4.3 Поляризация излучаемых электромагнитных волн должна быть линейной вертикальной. Поляризация принимаемых электромагнитных волн должна быть линейной: вертикальной, горизонтальной или наклонной. Вид поляризации для каждого входа (группы входов) и требования к уровню паразитной составляющей поляризации должны быть указаны в ТУ на MAP конкретного типа.
4.4 Входы MAP должны быть рассчитаны на подключение несимметричных фидеров с волновым сопротивлением 50 или 75 Ом. Допускается подключение к разным входам (группам входов) фидеров с различным волновым сопротивлением.
4.5 Развязка между любыми двумя передающими (приемопередающими) входами MAP в соответствующем рабочем диапазоне частот передачи должна быть не менее 30 дБ.
Развязка между любым передающим (приемопередающим) и любым приемным входами МАР в соответствующем рабочем диапазоне частот передачи должна быть не менее 60 дБ.
4.6 Коэффициент усиления (КУ) MAP должен быть указан в ТУ на MAP конкретного типа минимальным значением в направлении максимального либо минимального излучения при фиксированном угле
4.7 Коэффициент неравномерности ДН для 90°
4.8 КСВН каждого передающего входа MAP в диапазоне рабочих частот передачи должен быть не более 1,5.
КСВН каждого приемного входа MAP в диапазоне рабочих частот приема должен быть не более 2,0.
КСВН каждого приемопередающего входа MAP в диапазоне рабочих частот передачи должен быть не более 1,5 и в диапазоне рабочих частот приема - не более 2,0.
4.9 КПД по каждому входу (группе входов) MAP должен быть указан в ТУ на MAP конкретного типа в виде минимально допустимого значения для каждого диапазона рабочих частот передачи.
5 Технические требования
5.1 Общие технические требования
5.1.1 MAP должны изготавливаться в соответствии с требованиями настоящего стандарта и ТУ на MAP конкретного типа.
5.1.2 Средняя наработка на отказ должна быть не менее 10000 ч.
5.1.3 Электропитание MAP должно осуществляться от сети однофазного переменного тока напряжением 220 В (плюс 10%, минус 15%) частотой (50±2) Гц.
Допускается электропитание MAP от других источников тока, требования к которым должны быть указаны в ТУ на MAP конкретного типа.
5.2 Требования электромагнитной совместимости
5.2.1 MAP должна обеспечивать свою работоспособность и приведенные в настоящем стандарте параметры при воздействии внешних электромагнитных полей (ЭМП). Допустимые энергетические и частотные характеристики ЭМП должны быть указаны в ТУ на MAP конкретного типа.
5.2.2 При питании MAP от однофазной электросети с напряжением 220 В должны выполняться требования ГОСТ Р 51317.4.11 на устойчивость к воздействиям динамических изменений напряжения электросети. Требования по устойчивости должны быть заданы в ТУ на MAP конкретного типа.
5.3 Требования безопасности
5.3.1 MAP в отношении требований безопасности должна соответствовать ГОСТ 12.2.007.0, ГОСТ Р 50829, ГОСТ 12.1.030 и Правилам [1].
5.3.2 Конструкция составных частей и элементов MAP должна обеспечивать безопасность проведения монтажных, ремонтных, настроечно-регулировочных работ и технического обслуживания.
5.3.3 В конструкции MAP должны быть предусмотрены меры молниезащиты согласно Инструкции [2] и Ведомственным нормам [3].
5.3.4 Для MAP с электропитанием от однофазной сети напряжением 220 В должны выполняться следующие требования по электробезопасности:
- электрическое сопротивление между клеммой защитного заземления на источнике питания MAP и каждой доступной прикосновению металлической нетоковедущей частью MAP, которая может оказаться под напряжением, должно быть не более 0,1 Ом;
- изоляция электрических цепей сетевого питания (параллельное соединение контактов вилки электропитания) относительно клеммы защитного заземления должна выдерживать в течение 1 мин действие испытательного синусоидального напряжения 1500 В частотой 50 Гц;
- электрическое сопротивление изоляции цепей сетевого электропитания относительно клеммы защитного заземления должно быть не менее 20 МОм.
5.3.5 Напряженность электромагнитного поля (плотность потока энергии), создаваемая оборудованием MAP на рабочих местах обслуживающего персонала СПР, не должна превышать значений, установленных ГОСТ 12.1.006 и СанПиН [4].
5.3.6 Максимальный уровень бокового излучения в диапазоне углов 135°<
5.4 Требования устойчивости при климатических и механических воздействиях
5.4.1 Требования устойчивости MAP (составных частей MAP) при климатических воздействиях и (или) вид климатического исполнения по ГОСТ 15150 устанавливают в ТУ на MAP конкретного типа в зависимости от места и условий размещения MAP (составных частей MAP).
5.4.2 Требования устойчивости и прочности к воздействию механических факторов, соответствующих ветровым и гололедным районам по СНиП [5], должны соответствовать требованиям ГОСТ 16019 для оборудования группы 2.
5.4.3 Условия хранения MAP должны соответствовать условиям хранения 1 по ГОСТ 15150.
5.4.4 MAP должна выдерживать перевозку в упакованном виде транспортом любого вида в условиях транспортирования 5 по ГОСТ 15150.
Примечание - Перевозка воздушным транспортом разрешается только в герметизированных отапливаемых отсеках.
6 Методы измерений
6.1 Общие положения
6.1.1 Параметры MAP следует измерять в нормальных климатических условиях, если иные условия не оговорены в ТУ на MAP конкретного типа. Нормальными климатическими условиями в соответствии с ГОСТ 15150 считают следующие:
- температура окружающего воздуха от 288 до 308 К (от 15 до 35 °С);
- относительная влажность от 45 до 80%;
- атмосферное давление от 84,0 до 106,7 кПа (от 630 до 800 мм рт.ст.).
6.1.2 Параметры MAP при воздействии дестабилизирующих факторов следует измерять теми же методами, что и в нормальных климатических условиях.
6.1.3 Отклонения напряжения и частоты питающей электросети от номинальных значений не должны выходить за пределы ±5% и ±1 Гц соответственно.
6.1.4 Измерения и испытания MAP должны проводиться с соблюдением требований безопасности, установленных ГОСТ 12.3.019.
6.1.5 Параметры MAP следует измерять на специально оборудованной испытательной площадке, требования к которой установлены ГОСТ Р 50736.
6.2 Средства измерений и испытательное оборудование
6.2.1 Электрические параметры MAP следует измерять при помощи средств измерений (СИ) и испытательного оборудования, основные характеристики которых приведены в приложении А.
6.2.2 СИ и испытательное оборудование следует эксплуатировать в условиях и режимах, указанных в технической документации на эти приборы.
6.3 Проведение измерений
6.3.1 Испытание MAP на максимальную мощность, подводимую к каждому передающему (приемопередающему) входу MAP, проводят с помощью штатных передатчиков СПР или аналогичных передатчиков, имеющих выходную мощность и диапазон рабочих частот, одинаковые со штатными передатчиками.
Передатчики подсоединяют к входам MAP и включают в режим немодулированной несущей (вид излучения ноль) на средней частоте рабочего диапазона на номинальную мощность в течение 8 ч, если иное время испытаний не оговорено в ТУ на MAP конкретного типа. В процессе испытаний необходимо встроенными либо внешними СИ контролировать КСВН входов MAP, который не должен превышать значений, установленных данным стандартом.
Аналогичные испытания проводят на нижней и верхней частотах рабочего диапазона MAP.
MAP считают выдержавшей испытание на максимальную мощность, подводимую к каждому передающему (приемопередающему) входу, если в процессе испытаний элементы MAP выдерживают нагрев без разрушения и остаточных деформаций, отсутствуют признаки электрического пробоя в элементах MAP и КСВН каждого входа находится в заданных пределах.
Допускается проведение испытаний на максимальную мощность другими методами, которые должны быть приведены в ТУ на MAP конкретного типа.
6.3.2 Диапазон(ы) рабочих частот передачи и приема MAP проверяют одновременно с измерением КСВН каждого передающего (приемопередающего) и приемного входа MAP (см. 6.3.6).
6.3.3 Проверку вида поляризации излучаемых и принимаемых электромагнитных волн для каждого входа (группы входов) MAP проводят с помощью генератора высокочастотных сигналов, селективного микровольтметра (измерительного приемника) и линейно поляризованной измерительной антенны по методике, приведенной в ТУ на MAP конкретного типа.
6.3.4 Развязку В
Измерительный высокочастотный сигнал подают на
Если модуль коэффициента передачи отсчитывают по измерительному прибору в децибелах, развязку определяют как взятое с обратным знаком наибольшее значение
где
6.3.5 Коэффициент усиления
Число значений угла
КУ при каждом значении угла
Измерение проводят для каждого входа MAP на средней частоте соответствующего диапазона рабочих частот, при этом к остальным входам подключают согласованные нагрузки. Если в тракте приемного входа MAP имеются невзаимные устройства (например, антенный усилитель), MAP и эталонную антенну исследуют в режиме приема: к ним подключают измерительный приемник, а к вспомогательной антенне - генератор высокочастотных сигналов.
Изменение азимута
Результатами измерений являются значения
КУ в зависимости от того, как он указан в ТУ, определяют либо как наибольшее из значений
Коэффициент неравномерности ДН рассчитывают по формуле
где
Допускается измерение коэффициента неравномерности и КУ с применением других методик, а также расчетным путем, что должно быть приведено в ТУ на MAP конкретного типа.
6.3.6 КСВН определяют измерителем комплексных коэффициентов передачи для каждого входа MAP при подключении к остальным входам согласованных нагрузок.
Измерения проводят в диапазонах рабочих частот, соответствующих данному входу. За результат принимают наибольшее из измеренных значений КСВН. Если измерительный прибор обеспечивает индикацию графика частотной зависимости КСВН, наибольшее значение КСВН определяют непосредственно по этому графику. Если такая возможность отсутствует, измерение КСВН проводят в нескольких точках (на фиксированных частотах), число которых должно быть достаточно большим для адекватного воспроизведения частотной зависимости КСВН. За результат в этом случае принимают наибольшее из измеренных значений КСВН в этих точках.
6.3.7 КПД MAP определяют для каждого передающего и приемопередающего входа на средних частотах соответствующих диапазонов рабочих частот передачи расчетно-экспериментальным методом.
От выходов ДОС отключают магистральные фидеры, после чего измеряют модули коэффициентов передачи между всеми входами MAP и всеми выходами ДОС. Измерение выполняют измерителем комплексных коэффициентов передачи. При измерении модуля коэффициента передачи
КПД для j-го входа
где
Коэффициенты передачи
конкретного типа.
6.3.8 Работоспособность MAP при воздействии внешних ЭМП (внешняя помехозащищенность MAP) проверяют по методике, приведенной в Нормах [6].
6.3.9 Испытание MAP на устойчивость к воздействию динамических изменений напряжения сети электропитания проводят по методике, приведенной в ГОСТ Р 51317.4.11 в соответствии со степенью жесткости испытаний, указанной в ТУ на MAP конкретного типа.
6.3.10 Соответствие MAP общим требованиям техники безопасности проверяют по ГОСТ 12.2.007.0 и ГОСТ Р 50829.
6.3.11 Электрическое сопротивление защитного заземления MAP проверяют миллиомметром, измеряя сопротивление между клеммой защитного заземления на источнике питания MAP и каждой доступной прикосновению металлической нетоковедущей частью MAP.
6.3.12 Электрическую прочность изоляции цепей сетевого питания проверяют с помощью автоматизированной пробойной установки (АПУ) в следующем порядке:
- подключают соединительные кабели АПУ к соединенным вместе выводам вилки сетевого питания и клемме защитного заземления MAP;
- включают АПУ, плавно увеличивают испытательное напряжение от 0 до 1500 В со скоростью не менее 100 В/с;
- выдерживают изоляцию цепей сетевого питания MAP под действием испытательного напряжения в течение 1 мин.
Оборудование MAP считают выдержавшим испытание электрической прочности изоляции, если не произошло пробоя или перекрытия изоляции.
6.3.13 Электрическое сопротивление изоляции цепей сетевого питания MAP измеряют мегомметром при испытательном напряжении постоянного тока 1000 В в следующем порядке:
- подключают мегомметр между одним из выводов вилки сетевого питания MAP и клеммой защитного заземления;
- включают мегомметр и отсчитывают показания по истечении 1 мин после приложения испытательного напряжения к проверяемой цепи;
- аналогичные измерения проводят, включая мегомметр между вторым выводом вилки сетевого питания и клеммой защитного заземления, а также между двумя выводами вилки сетевого питания.
6.3.14 Среднюю наработку на отказ MAP проверяют по методике, приведенной в ГОСТ 27.410.
6.3.15 Испытания MAP на устойчивость к климатическим воздействиям проводят по методам, указанным в ТУ на MAP конкретного типа.
6.3.16 Испытания MAP на устойчивость к механическим воздействиям проводят по методам, приведенным в ГОСТ 16019.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
(рекомендуемое)
Основные технические характеристики средств измерений
и испытательного оборудования для измерения параметров MAP
Таблица А.1
Наименование прибора, оборудования | Основной параметр | Значение параметра |
Генератор сигналов | Диапазон частот, МГц | 27-2000 |
Выходная мощность, Вт, не менее | 0,05 | |
Выходное сопротивление, Ом | 50; 7.5 | |
Погрешность установки частоты, % | ±1 | |
Уровень побочных излучений, дБ, не более | -80 | |
Селективный микровольтметр (измерительный приемник) | Диапазон частот, МГц | 27-2000 |
Пределы измерения напряжения, мкВ | 1- | |
Погрешность измерения напряжения, дБ, не более | 1,5 | |
|
| |
Ширина полосы пропускания, кГц | 3; 10; 120 | |
Измеритель комплексных коэффициентов передачи | Диапазон частот, МГц | 27-2000 |
Пределы измерения: | ||
- КСВН | 1,05-2 | |
- коэффициента передачи, дБ | От -80 до +30 | |
Погрешность измерения: | ||
- КСВН, % | ±2,5 (до 650 МГц) | |
- коэффициента передачи, дБ, не более | ±3,5 (до 2000 МГц) | |
( | ±(0,01 | |
±(0,2 | ||
Миллиомметр | Пределы измерения, Ом | |
Основная погрешность измерения, % | ±1,5 | |
Мегомметр | Пределы измерения, МОм | |
Основная погрешность измерения, % |
| |
Установка пробойная автоматизированная | Пределы изменения испытательного напряжения, В | 0-2000 |
Основная погрешность измерения испытательного напряжения, % |
| |
Мощность, кВ·А, не менее | 2,5 |
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
(справочное)
Библиография
[1] ПОТРО-45-002-95* Правила по охране труда на радиопредприятиях Минсвязи России
_______________
* Вероятно ошибка оригинала. Следует читать ПОТ РО-45-002-94 Правила по охране труда на радиопредприятиях Минсвязи России. - Примечание "КОДЕКС".
[2] ВСН-1-77 Инструкция по проектированию молниезащиты радиообъектов
[3] ВНТП 212-93 Ведомственные нормы технологического проектирования. Предприятия радиосвязи, радиовещания и телевидения. Передающие и приемные радиостанции, радиотелевизионные передающие станции и радиотелевизионные ретрансляторы
[4] Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ). Санитарные правила и нормы. СанПиН 2.2.4/2.1.8.055-96
[5] СНиП 2.01.07-85 Строительные нормы и правила. Нагрузки и воздействия
[6] Нормы 22-86 Общесоюзные нормы внешней помехозащищенности радиоприемников фиксированной и подвижной служб декаметрового диапазона волн. Допустимые значения. Методы измерений. ГКРЧ СССР, 1987 г.
Текст документа сверен по:
М.: ИПК Издательство стандартов, 2001