ГОСТ Р 51989-2002

Группа Э58

     
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ


АНТЕННЫ ПРИЕМНЫЕ ТЕЛЕВИЗИОННОГО И ЗВУКОВОГО РАДИОВЕЩАНИЯ
В ДИАПАЗОНАХ ОЧЕНЬ ВЫСОКИХ И УЛЬТРАВЫСОКИХ ЧАСТОТ

Методы измерений электрических параметров

TV receiving aerials for television and sound broadcasting stations in VHF and UHF
frequency bands. Measurement methods of electric parameters

     
     
ОКС 33.120.40
ОКСТУ 6577

Дата введения 2003-07-01

Предисловие

     
     1 РАЗРАБОТАН Государственным научно-исследовательским институтом радио (НИИР)
     
     ВНЕСЕН Министерством Российской Федерации по связи и информатизации
     
     2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 19 декабря 2002 г. N 491-ст
     
     3 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
     
     Внесена поправка, опубликованная в ИУС N 6, 2003 г.
     
     Поправка внесена юридическим бюро .
     

     1 Область применения

     
     Настоящий стандарт распространяется на приемные антенны телевизионного и звукового радиовещания по ГОСТ Р 51269.
     
     Стандарт устанавливает методы измерений основных электрических параметров антенн - коэффициента усиления, коэффициента защитного действия, коэффициента стоячей волны по напряжению и определяет требования к условиям проведения измерений - к испытательным площадкам антенных полигонов, климатическим условиям и технике безопасности при проведении измерений.
     
     Требования стандарта должны учитываться при сертификации приемных антенн, применяемых в системах телевизионного и звукового радиовещания, при разработке различных нормативных документов (инструкций, правил и т.п.), а также технических условий на антенны, предназначенные для серийного производства и ремонта.
     
     Методы измерений электрических параметров антенн, изложенные в настоящем стандарте, не распространяются на антенны с активным элементом (усилителем), являющимся неотъемлемой частью приемной антенны, необходимым для ее функционирования.
     

     
     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 Р 51269-99 Антенны приемные телевизионного и звукового радиовещания в диапазонах ОВЧ и УВЧ. Общие технические требования
     

     3 Сокращения

     
     В настоящем стандарте применены следующие сокращения:
     
     ОВЧ - очень высокие частоты;
     
     УВЧ - ультравысокие частоты;
     
     КУ - коэффициент усиления;
     
     КЗД - коэффициент защитного действия;
     
     КСВН - коэффициент стоячей волны по напряжению;
     
     ДН - диаграмма направленности;
     
     ТУ - технические условия.
     

     4 Условия проведения измерений

     
     4.1 Все электрические параметры наружных и комнатных антенн для приема сигналов телевизионного и звукового радиовещания, кроме КСВН комнатных антенн диапазонов ОВЧ и УВЧ, должны измеряться в условиях открытого антенного полигона, представляющего собой ровную площадку поверхности земли, свободную от посторонних предметов, на которой размещается специальное оборудование для измерений. Измерительная площадка антенного полигона должна быть расположена в местах, где отсутствуют промышленные и транспортные радиопомехи. Размещение оборудования на измерительной площадке должно исключать его влияние на условия проведения измерений.
     
     4.2 Подключение к вспомогательной, измерительной и испытуемой антеннам измерительной аппаратуры не должно оказывать влияния на режим ее работы. При проведении измерений КУ и КЗД вход (выход) измерительного прибора должен быть согласован с выходом (входом) антенны. КСВН в коаксиальных кабелях, подключенных к вспомогательной, измерительной и испытуемой антеннам, должен быть не более 1,15. Если вспомогательная, измерительная и испытуемая антенны имеют худшее согласование (КСВН1,15), то подключение коаксиальных кабелей от антенн к измерительной аппаратуре должно производиться с помощью аттенюаторов.
     
     4.3 Для исключения существенного влияния земли при измерении любого электрического параметра испытуемая антенна должна быть поднята над землей на высоту, по крайней мере превышающую ее максимальный линейный размер (5 м).
     
     4.4 Измерения КСВН комнатных антенн диапазонов ОВЧ и УВЧ допускается проводить в закрытых помещениях, в которых отсутствуют радиопомехи и другие мешающие факторы. Для получения достаточной точности измерений КСВН необходимо, чтобы комнатная антенна при измерениях устанавливалась не менее чем на 1 м выше окружающих металлических предметов и на расстоянии не менее 2 м от стен помещения. При этом необходимо, чтобы направление максимального излучения антенны не образовывало прямого угла со стенами помещения.
     
     4.5 Для исключения дополнительных погрешностей при измерениях ДН, КУ и КЗД антенн необходимо, чтобы поле излучения, создаваемое вспомогательной антенной, в котором находится испытуемая антенна, было близко к полю плоской волны в пределах зоны с поперечными размерами, не меньшими чем максимальный линейный размер. Это условие выполняется при соблюдении расстояния , м, между вспомогательной и испытуемой антеннами, определяемого по формуле
     

,                                                     (1)

     
где  - максимальный линейный или поперечный размер испытуемой антенны, м;
     
      - максимальный продольный или поперечный размер вспомогательной антенны при ее ориентировании в направлении максимального излучения, м;
     
      - длина рабочей волны, м.
     
     В зависимости от размеров испытуемой антенны указанное условие обеспечивается, когда .
     
     4.6 При измерениях характеристик направленности испытуемая и вспомогательная антенны должны быть ориентированы на излучение линейно поляризованных волн, а высота установки вспомогательной антенны над поверхностью земли должна обеспечивать расположение испытуемой антенны в области главного лепестка ее ДН в вертикальной плоскости.
     
     4.7 С целью снижения уровня помех на измерительной площадке антенного полигона и приближения измерений к условиям измерений в свободном пространстве вспомогательная антенна должна располагаться у поверхности земли под таким углом к горизонту, чтобы было обеспечено максимальное подавление отраженных от земли сигналов, приходящих в место установки испытуемой антенны. Вспомогательная и испытуемая антенны с требуемой поляризацией устанавливаются таким образом, чтобы испытуемая антенна находилась в точке, образуемой пересечением направления максимального излучения вспомогательной антенны с направлением отраженного от земли луча, исходящего из области минимального излучения экспериментальной или расчетной ДН вспомогательной антенны. При этом высоту установки вспомогательной антенны , м, определяют по формуле
     

,                                               (2)

     
где - высота установки над землей испытуемой антенны, м;
     
      - высота установки над землей вспомогательной антенны, м;
     
      - длина рабочей волны, м;
     
      - расстояние между вспомогательной и испытуемой антеннами, м.
     
     4.8 Измерения электрических параметров антенн всех типов допускается проводить при температуре окружающего воздуха от минус 30 °С до плюс 50 °С и относительной влажности воздуха не более 90%.
     
     При необходимости применения средств измерений на открытой площадке антенного полигона значения температуры и влажности окружающего воздуха не должны выходить за пределы рабочих условий, указанных в нормативных документах на средства измерений.
     
     4.9 Изменение напряжения сети питания для аппаратуры, применяемой при измерениях электрических параметров антенн, не должно выходить за пределы ±10% от номинального значения.
     
     4.10 Применяемые при измерении электрических параметров антенн средства измерений должны быть подвергнуты предварительному прогреву в течение времени, указанного в технической документации на них, но не менее чем в течение 30 мин до начала измерений.
     
     4.11 При измерениях КСВН и КУ для подключения испытуемых антенн к средствам измерений должны применяться следующие кабели:
     
     - для наружных антенн индивидуального и коллективного пользования - коаксиальный кабель длиной от 6 до 8 м с волновым сопротивлением 75 Ом и затуханием 0,4 дБ/м на частоте 0,8 ГГц;
     
     - для наружных антенн I-III диапазонов частот, антенн ОВЧ радиовещания и антенн для систем кабельного телевидения - коаксиальный кабель длиной от 6 до 8 м с волновым сопротивлением 75 Ом и затуханием 0,4 дБ/м на частоте 0,8 ГГц;
     
     - для наружных телевизионных антенн IV и V диапазонов частот систем кабельного телевидения - коаксиальный кабель длиной от 6 до 8 м с волновым сопротивлением 75 Ом и затуханием 0,25 дБ/м на частоте 0,8 ГГц;
     
     - для комнатных антенн I-V диапазонов частот - коаксиальный кабель длиной от 1,9 до 2,5 м с волновым сопротивлением 75 Ом и затуханием не более 0,6 дБ/м на частоте 0,8 ГГц.
     

     
     5 Измерение электрических параметров антенн

     5.1 Общие требования

     
     5.1.1 Объем, условия и методы измерений всех электрических параметров антенн должны быть указаны в ТУ на антенну конкретного типа.
     
     5.1.2 При измерениях, если это не оговорено особо в ТУ на антенну конкретного типа, должны использоваться типовые схемы и средства измерений, обеспечивающие необходимую точность измерений в полосе рабочих частот.
     
     5.1.3 Измерение электрических параметров приемных антенн следует проводить при помощи средств измерений, основные технические характеристики которых приведены в таблице 1. Перечень средств измерений приведен в приложении А.
     
     

Таблица 1 - Основные технические характеристики средств измерений

     
     
     5.1.4 Средства измерений, применяемые при испытаниях антенн, должны быть поверены.
     

     5.2 Измерение КСВН

     
     5.2.1 Измерение КСВН на входе наружных и комнатных антенн всех типов проводят на подготовленной, как указано в 4.1-4.4, 4.8-4.11, испытательной площадке антенного полигона по схеме, приведенной на рисунке 1, и в соответствии с рекомендациями, приведенными в техническом описании и инструкции по эксплуатации применяемых измерительных приборов. Отсчет КСВН на экране панорамного измерителя КСВН проводят в месте расположения частотной метки электронно-счетного частотомера, обозначающей рабочую частоту измерений на кривой наблюдаемой амплитудно-частотной характеристики КСВН.
     

1 - измеритель КСВН; 2 - присоединительный коаксиальный кабель (кабель снижения испытуемой
антенны); 3 - испытуемая антенна; 4 - частотомер электронно-счетный

Рисунок 1

     
     
     5.2.2 Измерение КСВН на входе наружных антенн проводят для:
     
     - одноканальных телевизионных антенн - на пяти частотах, равномерно распределенных в полосе частот канала, в том числе на средней и крайних частотах;
     
     - многоканальных, диапазонных и широкополосных телевизионных антенн - на крайних частотах рабочей полосы частот антенны и на средней частоте каждого из телевизионных каналов, входящих в рабочую полосу частот испытуемой антенны;
     
     - антенн ОВЧ радиовещания - на крайних частотах и на средней частоте каждого из диапазонов ОВЧ радиовещания, входящих в полосу рабочих частот антенны.
     
     5.2.3 Измерение КСВН на входе комнатных антенн всех типов проводят для:
     
     - комнатных широкополосных антенн I-III диапазонов частот - на средних частотах каждого телевизионного канала и на средних частотах диапазонов ОВЧ радиовещания, входящих в полосу рабочих частот испытуемой антенны;
     
     - комнатных перестраиваемых антенн I-III диапазонов частот - на средних частотах каждого из 12 телевизионных каналов после настройки антенны на каждую из этих частот. Кроме того, в каждом из каналов следует провести измерение КСВН без перестройки антенны (настроенной на среднюю частоту измеряемого канала) в полосе частот ±4 МГц от средней частоты канала;
     
     - комнатных антенн IV и V диапазонов частот - на средних частотах полосы частот каждого из телевизионных каналов, входящих в полосу рабочих частот антенны.
     

     5.3 Измерение коэффициента усиления

     
     5.3.1 Измерения КУ наружных приемных телевизионных антенн I-V диапазонов частот, наружных приемных антенн ОВЧ радиовещания, а также комнатных телевизионных антенн IV и V диапазонов частот проводят на подготовленной в соответствии с 4.1-4.3, 4.5-4.11 испытательной площадке антенного полигона по схеме, приведенной на рисунке 2.
     

1 - генератор сигналов высокочастотный; 2 - частотомер электронно-счетный; 3 - вспомогательная
передающая антенна; 4 - соединительные кабели; 5 - тройник; 6 - испытуемая антенна; 7 - измерительная
антенна; 8 - измеритель уровней сигналов телевидения и радиовещания;  - расстояние между
вспомогательной и испытуемой антеннами

Рисунок 2

     Антенны располагают на испытательной площадке антенного полигона на расстоянии , определяемом по 4.5, между вспомогательной 3 и испытуемой 6 антеннами. Высота установки испытуемой 6 и измерительной 7 антенн над поверхностью земли должна быть не менее 5 м. Вспомогательная и испытуемая антенны при измерениях должны иметь одинаковую поляризацию и направлены друг на друга максимумами своих ДН. Вспомогательная антенна должна иметь такую высоту установки, чтобы испытуемая антенна находилась в области главного лепестка ее ДН в вертикальной плоскости.
     
     Испытуемая антенна при проведении измерений устанавливается на металлической (трубчатой) опоре, которая закреплена на поворотной платформе, обеспечивающей вращение испытуемой антенны в горизонтальной плоскости (по азимуту).
     
     Значения КУ испытуемой антенны определяют путем сравнения их с КУ измерительной антенны.
     
     5.3.2 Измерения КУ наружных приемных телевизионных антенн проводят для:
     
     - одноканальных телевизионных антенн - на средней и крайних частотах канала;
     
     - многоканальных и широкополосных антенн - на крайних частотах полосы рабочих частот антенны и на средней частоте каждого из телевизионных каналов, входящих в полосу рабочих частот антенны;
     
     - антенн ОВЧ радиовещания - на крайних частотах полосы рабочих частот и на средней частоте каждого из диапазонов ОВЧ радиовещания, входящих в полосу рабочих частот антенны.
     
     5.3.3 Измерения КУ комнатных антенн IV и V диапазонов частот проводят на крайних частотах полосы рабочих частот антенны и на средней частоте каждого из телевизионных каналов, входящих в ее рабочую полосу частот.
     
     5.3.4 Измерения КУ проводят по следующей методике:
     
     - собирают схему в соответствии с рисунком 2;
     
     - включают генератор сигналов высокочастотный 1, частотомер электронно-счетный 2 и измеритель уровней сигналов телевидения и радиовещания 8;
     
     - с помощью частотомера 2 на шкале генератора 1 устанавливают требуемую частоту, затем напряжение с выхода генератора 1 подают на вход вспомогательной антенны 3;
     
     - на приборе измерителя 8, включенного в цепь испытуемой антенны 6, с помощью аттенюатора измерителя 8 следует добиться удобного для отсчета уровня измеряемого напряжения;
     
     - поворачивая испытуемую антенну по азимуту, следует получить максимальный сигнал  и записать его уровень в децибелах, который при измерениях должен быть принят за точку нулевого отсчета - 0 дБ;
     
     - вместо испытуемой антенны устанавливают на опоре поворотного устройства измерительную антенну 7 с известным значением  и с требуемой поляризацией, подключив ее к измерителю 8. Поворачивая измерительную антенну по азимуту вблизи положения определенного направления максимума излучения передающей антенны, фиксируют по прибору измерителя 8 максимальный сигнал  и записывают отклонение сигнала по сравнению с испытуемой антенной - , дБ;
     
     - используя градуировочные данные, приведенные в паспорте измерительной антенны, определяют ее КУ на соответствующей частоте измерения - , дБ;
     
     -  испытуемой антенны, дБ, в этом случае рассчитывают как сумму или разность значений сигналов при включении измерительной и испытуемой антенн по формуле
     

;                                                          (3)

     
     - для одноканальных и многоканальных приемных телевизионных антенн  рассчитывают как среднеарифметическое значений на крайних и средних частотах полосы рабочих частот (,,), а также на средних частотах () полосы частот каждого из телевизионных каналов, входящих в полосу их рабочих частот, по формулам:
     
     например, для одноканальной антенны:
     

,                         (4)

     
где ,  - крайние частоты полосы рабочих частот телевизионных каналов, МГц;
     
      - средняя частота полосы рабочих частот телевизионных каналов, МГц;
     
     для трехканальной антенны:
     

.  (5)

     
     5.4 Измерение коэффициента защитного действия

     
     5.4.1 Измерения КЗД наружных приемных телевизионных антенн I-V диапазонов частот, наружных приемных антенн ОВЧ радиовещания, а также комнатных телевизионных антенн IV и V диапазонов частот проводят на подготовленной в соответствии с 4.1-4.3, 4.5-4.11 испытательной площадке антенного полигона по схеме, приведенной на рисунке 3.
     

1 - генератор высокочастотных сигналов; 2 - частотомер электронно-счетный; 3 - вспомогательная
передающая антенна; 4 - соединительные кабели; 5 - тройник; 6 - испытуемая приемная антенна;
7- измеритель уровней сигналов телевидения и радиовещания;
 - расстояние между вспомогательной и испытуемой антеннами

Рисунок 3

     
     Расположение вспомогательной и испытуемой антенн на испытательной площадке антенного полигона и высоты их установки над поверхностью земли аналогичны, как при измерениях КУ (см. 5.3.1).
     
     Испытуемую антенну вместе со своей опорой устанавливают на поворотной платформе, снабженной приспособлением для отсчета угла поворота (лимб угла поворота платформы), позволяющим отсчитывать угол поворота платформы с точностью до 1°.
     
     5.4.2 Измерение КЗД наружных приемных телевизионных антенн проводят для:
     
     - одноканальных телевизионных антенн - на средней и крайних частотах канала;
     
     - многоканальных и широкополосных антенн - на крайних частотах полосы рабочих частот антенны и на средней частоте каждого из телевизионных каналов, входящих в полосу рабочих частот антенны;
     
     - антенн ОВЧ радиовещания - на крайних частотах полосы рабочих частот и на средней частоте каждого из диапазонов ОВЧ радиовещания, входящих в полосу рабочих частот антенны.
     
     5.4.3 Измерения КЗД комнатных антенн IV и V диапазонов частот проводят на средних частотах каждого из телевизионных каналов, входящих в полосу рабочих частот антенны, а также на крайних частотах этой полосы.
     
     5.4.4 Измерение КЗД проводят по следующей методике:
     
     - собирают схему в соответствии с рисунком 3;
     
     - включают генератор сигналов высокочастотный 1, частотомер электронно-счетный 2 и измеритель уровней сигналов телевидения и радиовещания 7;
     
     - с помощью частотомера 2 на шкале генератора 1 устанавливают требуемую частоту, затем напряжение с выхода генератора 1 подают на вход вспомогательной антенны 3;
     
     - на приборе измерителя 7, включенного в цепь испытуемой антенны 6, с помощью аттенюатора измерителя 7 следует добиться удобного для отсчета уровня измеряемого напряжения ;
     
     - поворачивая испытуемую антенну по азимуту, следует получить максимальный сигнал  и записать его уровень  в децибелах, который при измерениях должен быть принят за точку нулевого отсчета - 0 дБ;
     
     - совмещая стрелку указателя лимба угла поворота с делением 0° на лимбе, фиксируем направление максимального приема испытуемой антенны;
     
     - поворачивая испытуемую антенну по азимуту по часовой и затем против часовой стрелки относительно направления максимального приема, отмечают значения ослабления сигнала  в децибелах для каждого выбранного при испытаниях направления;
     
     - КЗД испытуемой антенны, дБ, для каждого выбранного направления рассчитывают по формуле
     

.                                                   (6)

     
     5.4.5 КЗД для каждой испытуемой антенны следует проверить в пределах сектора углов ее ДН - от 90° до 270°. При вращении испытуемой антенны по азимуту в пределах указанного сектора углов должны быть отмечены минимальные и максимальные значения ослабления сигнала.
     

     5.5 Измерение угла раствора главного лепестка ДН антенны в горизонтальной () и вертикальной () плоскостях

     
     5.5.1 Измерения углов раствора главных лепестков ДН наружных приемных телевизионных антенн I-V диапазонов частот, наружных приемных антенн ОВЧ радиовещания, а также комнатных телевизионных антенн IV и V диапазонов частот проводят на подготовленной в соответствии с 4.1-4.3, 4.5-4.11 испытательной площадке антенного полигона по схеме, приведенной на рисунке 3.
     
     Расположение вспомогательной и испытуемой антенн на испытательной площадке антенного полигона и высоты их установки над поверхностью земли аналогичны, как при измерениях КУ (см. 5.3.1).
     
     Измерения проводят на тех же частотах, что и при измерениях КУ и КЗД. Методика измерений аналогична методике, приведенной в 5.4.4. Измерения проводят в секторе углов ±90° относительно направления максимального приема каждой антенной. Испытуемую антенну вместе со своей опорой устанавливают на поворотной платформе, снабженной приспособлением для отсчета угла поворота (лимб угла поворота платформы), позволяющим отсчитывать угол поворота антенны с точностью до 1°.
     
     При вращении испытуемой антенны по и против часовой стрелки относительно направления максимального приема фиксируются углы, при которых происходит ослабление принимаемого сигнала на 3 дБ.
     
     Угол раствора  в градусах главного лепестка ДН испытуемой антенны рассчитывают по формуле
     

,                                                             (7)

     
где ,  - углы, соответствующие уменьшению уровня сигнала на 3 дБ по отношению к максимуму ДН.
     
     При проверке углов раствора главного лепестка ДН испытуемых антенн в вертикальной плоскости испытуемые антенны следует устанавливать на поворотной платформе с помощью опор, выполненных из диэлектрика.
     

     6 Требования безопасности при проведении измерений

     
     6.1 При проведении измерений на испытательной площадке антенного полигона, а также при работе в закрытых помещениях уровень электромагнитных полей, создаваемых применяемыми при испытаниях антеннами и аппаратурой на рабочих местах, не должен превышать предельно допустимых уровней, установленных ГОСТ 12.1.006 и Правилами [1].
     
     6.2 По электробезопасности испытуемые антенны и применяемое при испытаниях оборудование должны соответствовать требованиям ГОСТ Р 51269, Правил [2] а также ТУ на антенну и оборудование конкретного типа.
     
     

ПРИЛОЖЕНИЕ А
(рекомендуемое)

     
Рекомендуемый перечень средств измерений

     
Таблица А.1 - Перечень средств измерений

          
     Примечания
     
     1 Допускается применение других средств измерений с параметрами не хуже приведенных в настоящем стандарте.
     
     2 При измерениях КСВН (см. рисунок 1 настоящего стандарта) могут применяться наряду с панорамным измерителем КСВН типа РК2-47 измерители комплексных коэффициентов передачи и входных сопротивлений типа Р4-11, Р4-37, ВМ 538 (Германия).
     
     3 При измерениях КУ (см. рисунок 2 настоящего стандарта) может применяться наряду с измерителем уровней телевидения и радиовещания типа МС-160В ("Promax" Испания) селективный микровольтметр и измеритель напряженности поля типа SMV-8.5 (Германия).
     
     4 Допускается применение других типов вспомогательных антенн по ГОСТ Р 51269.
     

ПРИЛОЖЕНИЕ Б
(справочное)

     
Библиография

     
     [1] Электромагнитные излучения радиочастотного диапазона (ЭМИ РЧ). Санитарные правила и нормы СанПиН 1.2.2.4/2.1.8055-96
     
     [2] Правила устройства электроустановок ПУЭ-85
     
     
     

Текст документа сверен по:
официальное издание
М.: ИПК Издательство стандартов, 2003