JJF 2200-2025 长波模拟器校准规范

JJF2200—2025
长波模拟器校准规范
2025-02-08发布2025-08-08实施
国家市场监督管理总局 发布
归口单位:全国时间频率计量技术委员会
主要起草单位:北京无线电计量测试研究所
中国科学院国家授时中心
参加起草单位:北京市计量检测科学研究院
上海精密计量测试研究所
本规范委托全国时间频率计量技术委员会负责解释
本规范主要起草人:
柳 丹(北京无线电计量测试研究所)
闫温合(中国科学院国家授时中心)
阎栋梁(北京无线电计量测试研究所)
参加起草人:
杨 军(北京无线电计量测试研究所)
仲崇霞(北京市计量检测科学研究院)
李实锋(中国科学院国家授时中心)
陈 斌(上海精密计量测试研究所)
JJF2200—2025
目 录
引言……………………………………………………………………………………… (Ⅱ)
1 范围…………………………………………………………………………………… (1)
2 引用文件……………………………………………………………………………… (1)
3 术语…………………………………………………………………………………… (1)
4 概述…………………………………………………………………………………… (2)
5 计量特性……………………………………………………………………………… (3)
5.1 罗兰C信号组重复间隔………………………………………………………… (3)
5.2 罗兰C信号电平………………………………………………………………… (3)
5.3 噪声信号电平……………………………………………………………………… (3)
5.4 窄带干扰信号频率………………………………………………………………… (3)
5.5 窄带干扰信号电平………………………………………………………………… (3)
5.6 天波时延…………………………………………………………………………… (3)
5.7 主副台时差………………………………………………………………………… (3)
5.8 罗兰C信号相对于GRP信号时延……………………………………………… (3)
5.9 罗兰C信号相对于1PPS信号时延…………………………………………… (4)
5.10 内部时基频率偏差和1s频率稳定度………………………………………… (4)
6 校准条件……………………………………………………………………………… (4)
6.1 环境条件…………………………………………………………………………… (4)
6.2 测量标准及其他设备……………………………………………………………… (4)
7 校准项目和校准方法………………………………………………………………… (5)
7.1 校准项目…………………………………………………………………………… (5)
7.2 校准方法…………………………………………………………………………… (5)
8 校准结果表达………………………………………………………………………… (10)
9 复校时间间隔………………………………………………………………………… (11)
附录A 原始记录格式………………………………………………………………… (12)
附录B 校准证书内页格式…………………………………………………………… (15)
附录C 主要校准项目不确定度评定示例…………………………………………… (18)
附录D 罗兰C信号波形……………………………………………………………… (25)
Ⅰ
JJF2200—2025
引 言
JJF1001 《通用计量术语及定义》、JJF1071—2010 《国家计量校准规范编写规则》
和JJF1059.1—2012 《测量不确定度评定与表示》共同构成支撑本规范制定工作的基础
性系列规范。
本规范为首次发布。
Ⅱ
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长波模拟器校准规范
1 范围
本规范适用于采用罗兰C体制的长波模拟器的校准。
2 引用文件
本规范引用了下列文件:
JJF1180 时间频率计量名词术语及定义
JJF1957 铷原子频率标准校准规范
JJF1984 电子测量仪器内石英晶体振荡器校准规范
GB/T12752—1991 船用罗兰C接收设备通用技术条件
GB/T14379—1993 罗兰C系统通用技术条件
凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本规范;凡是不注日期的引用文
件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。
3 术语
3.1 罗兰C系统 Loran-Csystem
工作在90kHz~110kHz频段的远程无线电导航系统。它发射的信号主要用于导
航,同时也可用作定时和校频,有时还用做通信。系统包括地面发射台(一个主台和两
个或多个副台)、监测站、控制中心、用户设备等。
[来源:GB/T14379—1993,3.1]
3.2 罗兰C台链 Loran-Cchain
由一个主台和两个(或多个)副台组成的一组罗兰C地面发射台,具有共同时间
标准并采用同样的脉冲组重复间隔。
[来源:GB/T14379—1993,3.2,有修改]
3.3 脉冲组 plusesgroup
罗兰C地面发射台发射的形状相同的一组脉冲,主台一组9个脉冲,前8个脉冲间
隔1ms,第9个与第8个脉冲间隔2ms,副台一组8个脉冲,脉冲间隔1ms。
[来源:GB/T14379—1993,3.7,有修改]
3.4 组重复间隔 grouprepetitioninterval;GRI
罗兰C地面发射台发射的相邻两个脉冲组时间标准之间的时间间隔。
[来源:GB/T14379—1993,3.14,有修改]
3.5 基准过零点 zero-crossingofreference
正相位编码的罗兰C信号最接近30μs点的正向过零点,或负相位编码脉冲最接近
30μs点的负向过零点。
[来源:GB/T14379—1993,3.11,有修改]
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3.6 地波信号 groundwavesignal
沿地球表面传播的发射台辐射信号。
注:简称地波。
[来源:GB/T14379—1993,3.38,有修改]
3.7 天波信号 skywavesignal
经电离层反射进行传播的发射台辐射信号。经电离层一次反射的称一次天波信号,
N 次反射的称N 次天波信号。
注:简称天波。
[来源:GB/T14379—1993,3.39,有修改]
3.8 天波时延 skywavetimedelay
天波信号到达接收点时间减去地波信号到达接收点时间。
注:单位为微秒(μs)。
3.9 发射延迟 emissiondelay;ED
两个发射台用共同的时间基准发射时,在同一个脉冲组重复间隔中副台发射时间相
对主台发射时间的滞后时间,包括基线延迟和编码延迟。基线延迟是主台脉冲信号沿基
线传播到副台所需要的时间,编码延迟也叫保密延迟,单位为微秒(μs)。
[来源:GB/T14379—1993,3.18,有修改]
3.10 主副台时差 timedifference;TD
副台信号到达接收点时间减去主台信号到达接收点时间。
注:不包含发射延迟,单位为微秒(μs)。
[来源:GB/T12752—1991,3.7,有修改]
3.11 组重复脉冲 grouprepetitionpulse;GRP
与罗兰C脉冲组同步的脉冲信号,起始与罗兰C脉冲组标准信号包络起始对齐,
其周期与组重复间隔量值相等。
4 概述
长波模拟器由时间频率标准单元、显示控制单元、信号产生单元和信号合成单元组
成,工作原理如图1所示。时间频率标准单元为模拟器提供秒脉冲(1PPS)信号、
10MHz信号和时间信息,显示控制单元利用配置参数完成对信号参数计算,并控制信
号产生单元输出罗兰C信号、窄带干扰信号、天波干扰信号、噪声信号以及GRP信
号,信号合成单元完成对产生信号的电平控制与叠加合成并对外输出模拟信号。长波模
拟器输出的1PPS信号和GRP信号可同时提供给用户进行测量标定使用。
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图1 长波模拟器工作原理图
长波模拟器能够模拟罗兰C地面发射台、导航台链、天波干扰、窄带干扰、噪声
和主副台时差变化等过程,为罗兰C定时和定位接收机的研制调试、定时和定位结果
验证、抗噪声和干扰性能评估、通道时延标定、灵敏度测试等过程提供模拟激励信号。
5 计量特性
5.1 罗兰C信号组重复间隔
(40000~99990)μs,步进为10μs。
5.2 罗兰C信号电平
输出范围:(35~114)dBμV;
分辨力:2dB。
5.3 噪声信号电平
输出范围:(35~85)dBμV;
分辨力:2dB。
5.4 窄带干扰信号频率
输出范围:(50~150)kHz;
分辨力:100Hz。
5.5 窄带干扰信号电平
输出范围:(20~114)dBμV;
分辨力:2dB。
5.6 天波时延
范围:(20~1500)μs;
分辨力:100ns。
5.7 主副台时差
范围:(0~3000)μs;
分辨力:100ns。
5.8 罗兰C信号相对于GRP信号时延
(0~100)ns。
3
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5.9 罗兰C信号相对于1PPS信号时延
(0~100)ns。
5.10 内部时基频率偏差和1s频率稳定度
频率偏差:± (1×10-8~1×10-10)(晶振),± (2×10-10~2×10-11)(铷钟);
1s频率稳定度:1×10-10~1×10-12 (晶振),5×10-11~2×10-12 (铷钟)。
注:以上指标仅供参考。
6 校准条件
6.1 环境条件
6.1.1 温度
在(18~25)℃范围内任选一点,校准过程中环境温度的变化不超过±1℃。
6.1.2 湿度
相对湿度:≤80%。
6.1.3 供电电源
电压:220V±22V;
频率:50Hz±2Hz。
6.1.4 其他
周围无影响仪器正常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 参考频标
输出频率:5MHz、10MHz;
频率偏差:优于被校长波模拟器频率偏差1个数量级;
频率稳定度:优于被校长波模拟器相同取样时间频率稳定度的1/3。
6.2.2 频谱分析仪
频率范围:100Hz~1GHz;
幅度范围:(-120~10)dBm;
校准信号电平最大允许误差:±1dB。
6.2.3 通用计数器
频率测量范围:10Hz~100MHz;
频率偏差:优于被校长波模拟器频率偏差一个数量级或具有外频标输入功能。
6.2.4 示波器
带宽:≥500MHz;
频率测量相对最大允许误差:±5×10-5;
时间分辨力:≤2ns。
6.2.5 放大器
频率范围:覆盖被校长波模拟器频率范围;
增益可调范围:≥40dB;
增益最大允许误差:0.5dB。
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7 校准项目和校准方法
7.1 校准项目
校准项目见表1。
表1 校准项目表
序号校准项目校准方法
1 外观及工作正常性检查7.2.1
2 罗兰C信号组重复间隔7.2.2
3 罗兰C信号电平7.2.3
4 噪声信号电平7.2.4
5 窄带干扰信号频率7.2.5
6 窄带干扰信号电平7.2.6
7 天波时延7.2.7
8 主副台时差7.2.8
9 罗兰C信号相对于GRP信号时延7.2.9
10 罗兰C信号相对于1PPS信号时延7.2.10
11 内部时基频率偏差和1s频率稳定度7.2.11
7.2 校准方法
7.2.1 外观及工作正常性检查
(1)外观检查
被校长波模拟器不应有影响正常工作及读数的机械损伤,各项标识应清晰完整,输
入输出插座应牢靠,按键及旋钮应能正常动作并接触良好。仪器通电后状态正常,显示
器能正常显示。
(2)罗兰C信号模型及频率正常性检查
仪器连接如图2所示。设置被校长波模拟器输出罗兰C单台站信号,信号输出电
平为最大值,设置示波器为GRP信号触发,调整示波器垂直挡位和水平挡位到适当位
置,观察示波器显示波形与罗兰C 信号理论波形是否一致,其频率测量结果是否在
(90~110)kHz。
图2 工作正常性检查
7.2.2 罗兰C信号组重复间隔
仪器连接如图3所示。
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图3 罗兰C信号组重复间隔校准
a)设置被校长波模拟器输出罗兰C单台站地波信号,信号输出电平为最大值;
b)根据组重复间隔调整范围指标值,设置罗兰C信号组重复间隔,利用通用计数
器测量输出GRP信号的周期,作为罗兰C信号组重复间隔校准值;
c)根据罗兰C信号组重复间隔调整范围指标,选上下限及范围内至少3个间隔校
准点进行校准,将数据记录到附录A.2中。
7.2.3 罗兰C信号电平
仪器连接如图4所示。
图4 罗兰C信号电平校准
a)设置被校长波模拟器输出罗兰C单台站地波信号,根据电平调整范围指标值,
设置信号输出电平;
b)设置频谱分析仪中心频率为100kHz,扫频带宽为200kHz,分辨力带宽设置
为30kHz,电平测量单位设置为dBμV (与指标单位保持一致),参考电平设置与被校
长波模拟器输出信号电平一致或大(1~3)dB;
c)设置频谱分析仪为外部触发模式,利用频谱分析仪最大保持功能,测量中心频
率100kHz处峰值电平;
d)罗兰C信号电平是脉冲包络起始后25μs点的电平有效值,即包络最大峰值的
1/2,将测量得到的信号峰值电平减6dB,作为罗兰C信号电平校准值;
e)如果信号功率低至频谱分析仪无法测量,可在长波模拟器信号输出端加入放大
器,选择合适增益,利用测得的电平值结合放大值,得到模拟器输出信号电平值;
f)根据罗兰C信号电平调整范围指标,选上下限及范围内至少3个电平校准点,
测量相应电平值,将数据记录到附录A.3中;
g)在罗兰C信号电平调整范围内,设置初始电平,利用频谱分析仪测量并记录,
根据电平调整分辨力指标增加或减小信号电平,利用频谱分析仪进行测量并记录,与原
记录值相减,差值绝对值作为电平调整分辨力校准值,将数据记录到附录A.3中。
7.2.4 噪声信号电平
仪器连接如图4所示。
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a)设置被校长波模拟器输出噪声信号,关闭其他信号,根据噪声电平调整范围指
标值,设置噪声信号输出电平;
b)设置频谱分析仪中心频率为100kHz,扫频带宽为200kHz,分辨力带宽设置
为30kHz,电平测量单位设置为dBμV (与指标单位保持一致),参考电平设置与被校
长波模拟器输出信号电平一致或大(1~3)dB;
c)利用频谱分析仪最大保持功能,测量中心频率100kHz处峰值电平,作为噪声
信号电平校准值;
d)如果噪声信号功率低至频谱分析仪无法测量,可在长波模拟器信号输出端加入
放大器,选择合适增益,利用测得的电平值结合放大值,得到模拟器输出噪声信号电
平值;
e)根据噪声信号电平调整范围指标,选上下限及范围内至少3个电平校准点,测
量相应电平值,将数据记录到附录A.4中;
f)在噪声信号电平调整范围内,设置初始电平,利用频谱分析仪测量并记录,根
据噪声电平调整分辨力指标增加或减小信号电平,利用频谱分析仪进行测量并记录,与
原记录值相减,差值绝对值作为噪声电平调整分辨力校准值,将数据记录到附录A.4中。
7.2.5 窄带干扰信号频率
仪器连接如图5所示。
图5 窄带干扰信号频率校准
a)设置被校长波模拟器输出窄带干扰信号,信号输出电平为最大值,根据窄带干
扰信号频率调整范围指标值,设置窄带干扰信号输出频率;
b)利用通用计数器测量输出窄带干扰信号的频率,作为窄带干扰信号频率校
准值;
c)根据窄带干扰信号频率调整范围指标,选上下限及范围内至少3个频率校准点,
测量相应频率值,将数据记录到附录A.5中;
d)在窄带干扰信号频率调整范围内,设置初始频率,利用通用计数器测量并记
录,根据频率调整分辨力指标增加或减小信号频率,利用通用计数器进行测量并记录,
与原记录值相减,差值绝对值作为窄带干扰信号频率调整分辨力校准值,将数据记录到
附录A.5中。
7.2.6 窄带干扰信号电平
仪器连接如图4所示。
a)设置被校长波模拟器输出窄带干扰信号,关闭其他信号,频率设置为窄带干扰
信号频率调整范围内任意值,根据窄带干扰信号电平调整范围指标值,设置信号输出
电平;
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b)设置频谱分析仪中心频率为窄带干扰信号频率,扫频带宽为200kHz,分辨力
带宽设置为30kHz,电平测量单位设置为dBμV (与指标单位保持一致),参考电平设
置与被校长波模拟器输出信号电平一致或大(1~3)dB;
c)利用频谱分析仪测量中心频率处峰值电平,作为窄带干扰信号电平校准值;
d)如果信号功率低至频谱分析仪无法测量,可在长波模拟器信号输出端加入放大
器,利用测得的电平值结合放大值,得到模拟器输出信号电平值;
e)根据窄带干扰信号电平调整范围指标,选上下限及范围内至少3个电平校准点,
测量相应电平值,将数据记录到附录A.6中;
f)在窄带干扰信号电平调整范围内,设置初始电平,利用频谱分析仪测量并记录,
根据电平调整分辨力指标增加或减小信号电平,利用频谱分析仪进行测量并记录,与原
记录值相减,差值绝对值作为窄带干扰信号电平调整分辨力校准值,将数据记录到附录
A.6中。
7.2.7 天波时延
仪器连接如图2所示。
a)设置被校长波模拟器输出罗兰C单台站地波信号和天波干扰信号,设置罗兰C
信号输出电平为最大值,关闭天波干扰信号,根据天波时延调整范围指标值,设置天波
时延;
b)设置示波器为GRP信号触发;
c)调整示波器垂直挡位和水平挡位到适当位置,读取罗兰C地波信号脉冲组第一
个脉冲信号30μs正向过零点的时刻,记为tpulse;
d)关闭长波模拟器罗兰C地波信号,设置天波干扰信号电平为最大值;
e)调整示波器垂直挡位和水平挡位到适当位置,读取罗兰C天波信号脉冲组第一
个脉冲信号30μs正向过零点的时刻,记为tsw;
f)按公式(1)计算天波时延tsw_delay,作为天波时延校准值;
tsw_delay=tsw-tpulse (1)
式中:
tsw_delay———天波时延,μs;
tpulse———示波器测量得到的罗兰C脉冲组第一个脉冲信号30μs正向过零点位
置,μs;
tsw———示波器测量得到的天波干扰30μs正向过零点位置,μs。
g)根据天波时延调整范围指标,选上下限及范围内至少3个时延校准点,测量相
应时延值,将数据记录到附录A.7中;
h)在天波时延调整范围内,设置初始时延,利用示波器测量天波干扰30μs正向
过零点位置并记录,根据天波时延调整分辨力指标增加或减小天波时延,利用示波器测
量天波干扰30μs正向过零点位置并记录,与原记录值相减,差值绝对值作为天波时延
调整分辨力校准值,将数据记录到附录A.7中。
7.2.8 主副台时差
仪器连接如图2所示。
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a)设置被校长波模拟器输出罗兰C台链信号,主台和副台信号电平均设置为最大
值,根据主副台时差调整范围指标值,设置主副台时差;
b)设置示波器为主台GRP信号触发;
c)调整示波器垂直挡位和水平挡位到适当位置,读取主台罗兰C信号脉冲组第一
个脉冲信号30μs正向过零点的时刻,记为t'pulse;
d)调整示波器垂直挡位和水平挡位到适当位置,读取主台后第一组副台罗兰C信
号脉冲组第一个脉冲信号30μs正向过零点的时刻,记为tss;
e)按公式(2)计算主副台时差tss_delay,作为主副台时差校准值;
tss_delay=tss-t'pulse-T (2)
式中:
tss_delay———主副台时差,μs;
tss———示波器测量得到的主台后第一组副台罗兰C信号脉冲组第一个脉冲信号
30μs正向过零点位置,μs;
t'pulse———示波器测量得到的主台罗兰C脉冲组第一个脉冲信号30μs正向过零点
位置,μs;
T ———被校副台的发射延迟,μs。
f)根据主副台时差调整范围指标,选上下限及范围内至少3个时差校准点,测量
相应时差值,将数据记录到附录A.8中;
g)在主副台时差调整范围内,设置初始时差,利用示波器测量主台后第一组副台
罗兰C信号脉冲组第一个脉冲信号30μs正向过零点位置并记录,根据主副台时差调整
分辨力指标增加或减小主副台时差,利用示波器测量主台后第一组副台罗兰C信号脉
冲组第一个脉冲信号30μs正向过零点位置并记录,与原记录值相减,差值绝对值作为
主副台时差调整分辨力校准值,将数据记录到附录A.8中。
7.2.9 罗兰C信号相对于GRP信号时延
仪器连接如图2所示。
a)设置被校长波模拟器输出罗兰C单台站地波信号,信号输出电平为最大值;
b)设置示波器为GRP信号触发;
c)调整示波器垂直挡位和水平挡位到适当位置,读取罗兰C脉冲组第一个脉冲信
号30μs正向过零点的时刻,记为t1;
d)按公式(3)计算罗兰C信号相对GRP信号时延Δt;
Δt=t1-30μs (3)
式中:
Δt———罗兰C信号相对GRP信号时延,μs;
t1———示波器测量得到的罗兰C 脉冲组第一个脉冲信号30μs正向过零点位
置,μs。
e)重复测量3次取平均值作为校准值,将数据记录到附录A.9中。
7.2.10 罗兰C信号相对于1PPS信号时延
仪器连接如图6所示。
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图6 罗兰C信号相对参考1PPS信号时延校准
a)设置被校长波模拟器输出罗兰C单台站地波信号,信号输出电平为最大值,脉
冲组重复间隔为50ms;
b)设置示波器为1PPS信号触发;
c)调整示波器垂直挡位和水平挡位到适当位置,读取罗兰C脉冲组第一个脉冲信
号30μs正向过零点的时刻,记为t'1;
d)按公式(4)计算罗兰C信号相对1PPS信号时延Δt';
Δt'=t'1-30μs (4)
式中:
Δt'———罗兰C信号相对1PPS信号时延,μs;
t'1———示波器测量得到的罗兰C 脉冲组第一个脉冲信号30μs正向过零点位
置,μs。
e)重复测量3次取平均值作为校准值,将数据记录到附录A.10中。
7.2.11 内部时基频率偏差和1s频率稳定度
被校长波模拟器内部时基频率偏差和1s频率稳定度的校准,根据振荡器类型,分
别按照JJF1957—2021或JJF1984—2022进行校准,将数据记录到附录A.11中。
8 校准结果表达
校准证书应至少包括以下内容:
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)证书或报告的唯一性标识(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或应用有关时,应对被校样品的抽样程序进行说明;
i)对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)校准证书和校准报告签发人的签名、职务或等效标识;
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o)校准结果仅对被校对象有效的说明;
p)未经实验室书面批准,不得部分复制证书或报告的声明。
9 复校时间间隔
复校时间间隔由用户根据使用情况自行决定,建议不超过12个月。
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附录A
原始记录格式
A.1 外观及工作正常性检查
检查项目结果
外观
工作正常性
A.2 罗兰C信号组重复间隔
序号设置值测量值不确定度U (k=2)
12345
A.3 罗兰C信号电平
序号设置值测量值不确定度U (k=2)
12345
电平调整分辨力:
不确定度U (k=2):
A.4 噪声信号电平
序号设置值测量值不确定度U (k=2)
12345 电
平
调
整
分
辨
力
:
不确定度U (k=2):
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A.5 窄带干扰信号频率
窄带干扰信号电平设置值: dBμV
序号设置值测量值不确定度U (k=2)
12345
频率调整分辨力:
不确定度U (k=2):
A.6 窄带干扰信号电平
窄带干扰信号频率设置值: kHz
序号设置值测量值不确定度U (k=2)
12345
电平调整分辨力:
不确定度U (k=2):
A.7 天波时延
序号设置值
罗兰C信号
30μs过零点
天波信号
30μs过零点
测量值
不确定度U
(k=2)
12345
天波时延调整分辨力:
不确定度U (k=2):
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A.8 主副台时差
序号设置值
主台罗兰C信号
30μs过零点
第一组副台信号
30μs过零点
测量值
不确定度U
(k=2)
12345
发射延迟T :
主副台时差调整分辨力:
不确定度U (k=2):
A.9 罗兰C信号相对于GRP信号时延
序号测量值平均值不确定度U (k=2)
123
A.10 罗兰C信号相对于1PPS信号时延
序号测量值平均值不确定度U (k=2)
123
A.11 内部时基频率偏差和1s频率稳定度
(1)频率偏差
序号测量值平均值不确定度U (k=2)
123
(2)1s频率稳定度
序号测量值平均值不确定度U (k=2)
123
14
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附录B
校准证书内页格式
B.1 外观及工作正常性检查
检查项目结果
外观
工作正常性
B.2 罗兰C信号组重复间隔
序号设置值测量值不确定度U (k=2)
12345
B.3 罗兰C信号电平
序号设置值测量值不确定度U (k=2)
12345
电平调整分辨力: 不确定度U (k=2):
B.4 噪声信号电平
序号设置值测量值不确定度U (k=2)
12345
电平调整分辨力: 不确定度U (k=2):
15
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B.5 窄带干扰信号频率
窄带干扰信号电平设置值: dBμV
序号设置值测量值不确定度U (k=2)
12345
频率调整分辨力: 不确定度U (k=2):
B.6 窄带干扰信号电平
窄带干扰信号频率设置值: kHz
序号设置值测量值不确定度U (k=2)
12345
电平调整分辨力: 不确定度U (k=2):
B.7 天波时延
序号设置值测量值不确定度U (k=2)
12345
天波时延调整分辨力: 不确定度U (k=2):
B.8 主副台时差
序号设置值测量值不确定度U (k=2)
12345
发射延迟T :
主副台时差调整分辨力: 不确定度U (k=2):
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B.9 罗兰C信号相对于GRP信号时延
测量值不确定度U (k=2)
B.10 罗兰C信号相对于1PPS信号时延
测量值不确定度U (k=2)
B.11 内部时基频率偏差和1s频率稳定度
(1)频率偏差
测量值不确定度U (k=2)
(2)1s频率稳定度
测量值不确定度U (k=2)
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附录C
主要校准项目不确定度评定示例
C.1 罗兰C信号组重复间隔
测量方法见7.2.2,其中通用计数器为CNT-91R,测量被校长波模拟器的罗兰C
信号组重复间隔。
C.1.1 不确定度来源
测量不确定度主要来源包括:
a)通用计数器时间分辨力引入的不确定度;
b)通用计数器内时基频率不准确引入的不确定度;
c)测量重复性引入的不确定度。
C.1.2 标准不确定度评定
a)通用计数器时间分辨力引入的标准不确定度u1(TGRI)
依据通用计数器CNT-91R技术说明书,其时间分辨力为50ps,按B类方法评定,
设为均匀分布,包含因子k= 3,则:
u1(TGRI)=50ps
3 ≈28.87ps (C.1)
b)通用计数器内时基频率不准确引入的标准不确定度u2(TGRI)
依据通用计数器CNT-91R技术说明书,其内时基频率偏差为±5×10-11,按B类
方法评定,设为均匀分布,包含因子k= 3,则:
u2(TGRI)=5×10-11×59999.9999μs
3 ≈1.73ps (C.2)
c)测量重复性引入的标准不确定度u3(TGRI)
采用A类方法进行评定,对被校长波模拟器罗兰C信号组重复间隔连续独立测量
10次,用贝塞尔法计算实验标准偏差。重复性测量数据见表C.1。
表C.1 罗兰C信号组重复间隔的测量重复性
序号罗兰C信号组重复间隔TGRI(i)/μs
1 59999.99993
2 59999.99992
3 59999.99993
4 59999.99990
5 59999.99989
6 59999.99989
7 59999.99991
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表C.1 (续)
序号罗兰C信号组重复间隔TGRI(i)/μs
8 59999.99992
9 59999.99993
10 59999.99992
TGRI 59999.9999
sn(TGRI) 0.00002
标准不确定度:
u3(TGRI)=sn(TGRI)= 1 n -1Σn
i=1(TGRI(i)-TGRI)2 ≈0.02ns (C.3)
C.1.3 合成标准不确定度
标准不确定度汇总见表C.2。
表C.2 罗兰C信号组重复间隔标准不确定度汇总表
不确定度来源标准不确定度符号评定方法分布k 值标准不确定度
通用计数器时间分辨力u1(TGRI) B类均匀3 28.87ps
通用计数器内时基频率不准确u2(TGRI) B类均匀3 1.73ps
测量重复性u3(TGRI) A 类——— ——— 0.02ns
以上各不确定度互不相关,合成标准不确定度为:
uc(TGRI)= u21(TGRI)+u22(TGRI)+u23(TGRI)≈0.02ns (C.4)
C.1.4 扩展不确定度
取包含因子k=2,扩展不确定度为:
U(TGRI)=kuc(TGRI)=2×0.02ns≈0.1ns (C.5)
C.2 罗兰C信号电平
测量方法见7.2.3,其中频谱分析仪器为N9010B,测量被校长波模拟器的罗兰C
信号电平。
C.2.1 不确定度来源
测量不确定度主要来源包括:
a)频谱分析仪器最大允许误差引入的不确定度;
b)测量重复性引入的不确定度。
C.2.2 标准不确定度评定
a)频谱分析仪器最大允许误差引入的标准不确定度u1(PPULSE)
依据频谱分析仪器N9010B技术说明书,其校准信号电平最大允许误差为±0.27dB,
按B类方法评定,设为均匀分布,包含因子k= 3,则:
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u1(PPULSE)=0.27dB
3 ≈0.16dB (C.6)
b)测量重复性引入的标准不确定度u2(PPULSE)
采用A类方法进行评定,对被校长波模拟器罗兰C信号电平连续独立测量10次,
用贝塞尔法计算实验标准偏差。重复性测量数据见表C.3。
表C.3 罗兰C信号电平的测量重复性
序号罗兰C信号电平PPULSE(i)
1 99.83dBμV
2 99.94dBμV
3 99.96dBμV
4 99.91dBμV
5 99.89dBμV
6 99.85dBμV
7 99.86dBμV
8 99.90dBμV
9 99.93dBμV
10 99.92dBμV
PPULSE 99.9dBμV
sn(PPULSE) 0.042dB
标准不确定度:
u2(PPULSE)=sn(PPULSE)= 1 n -1Σn
i=1(PPULSE(i)-PPULSE)2 ≈0.042dB (C.7)
C.2.3 合成标准不确定度
标准不确定度汇总见表C.4。
表C.4 罗兰C信号电平标准不确定度汇总表
不确定度来源标准不确定度符号评定方法分布k 值标准不确定度
频谱分析仪器最大允许误差u1(PPULSE) B类均匀3 0.16dB
测量重复性u2(PPULSE) A 类——— ——— 0.042dB
以上各不确定度互不相关,合成标准不确定度为:
uc(PPULSE)= u21(PPULSE)+u22(PPULSE)≈0.16dB (C.8)
C.2.4 扩展不确定度
取包含因子k=2,扩展不确定度为:
U(PPULSE)=kuc(PPULSE)=2×0.16dB≈0.3dB (C.9)
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C.3 窄带干扰信号频率
测量方法见7.2.5,其中通用计数器为CNT-91R,测量被校长波模拟器的窄带干
扰信号频率。
C.3.1 不确定度来源
测量不确定度主要来源包括:
a)通用计数器频率分辨力引入的不确定度;
b)通用计数器内时基频率不准确引入的不确定度;
c)通用计数器内时基频率不稳定引入的不确定度;
d)测量重复性引入的不确定度。
C.3.2 标准不确定度评定
a)通用计数器频率分辨力引入的标准不确定度u1(fNBD)
依据通用计数器CNT-91R技术说明书,其频率分辨力为12位/s,取样时间τ=1s
时,按B类方法评定,设为均匀分布,包含因子k= 3,则:
u1(fNBD)=0.1μHz
2 3 ≈0.03μHz (C.10)
b)通用计数器内时基频率不准确引入的标准不确定度u2(fNBD)
依据通用计数器CNT-91R技术说明书,其内时基频率偏差为±5×10-11,按B类
方法评定,设为均匀分布,包含因子k= 3,则:
u2(fNBD)=5×10-11×79.99kHz
3 ≈2.31μHz (C.11)
c)通用计数器内时基频率不稳定引入的标准不确定度u3(fNBD)
依据通用计数器CNT-91R技术说明书,其内时基1s频率稳定度为1×10-11,按
B类方法评定,设为均匀分布,包含因子k= 3,则:
u3(fNBD)=1×10-11×79.99kHz
3 ≈0.46μHz (C.12)
d)测量重复性引入的标准不确定度u4(fNBD)
采用A 类方法进行评定,对被校长波模拟器窄带干扰信号频率连续独立测量
10次,用贝塞尔法计算实验标准偏差。重复性测量数据见表C.5。
表C.5 窄带干扰信号频率的测量重复性
序号窄带干扰信号输出频率fNBD(i)/kHz
1 79.991
2 79.981
3 79.984
4 79.984
5 79.988
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表C.5 (续)
序号窄带干扰信号输出频率fNBD(i)/kHz
6 79.989
7 79.991
8 79.994
9 79.990
10 79.994
fNBD 79.99
sn(fNBD) 0.004
标准不确定度:
u4(fNBD)=sn(fNBD)= 1 n -1Σn
i=1(fNBD(i)-fNBD)2 ≈0.004kHz (C.13)
C.3.3 合成标准不确定度
标准不确定度汇总见表C.6。
表C.6 窄带干扰信号频率标准不确定度汇总表
不确定度来源标准不确定度符号评定方法分布k 值标准不确定度
通用计数器频率分辨力u1(fNBD) B类均匀3 0.03μHz
通用计数器内时基频率不准确u2(fNBD) B类均匀3 2.31μHz
通用计数器内时基频率不稳定u3(fNBD) B类均匀3 0.46μHz
测量重复性u4(fNBD) A 类——— ——— 0.004kHz
以上各不确定度互不相关,合成标准不确定度为:
uc(fNBD)= u21(fNBD)+u22(fNBD)+u23(fNBD)+u24(fNBD)≈0.004kHz (C.14)
C.3.4 扩展不确定度
取包含因子k=2,扩展不确定度为:
U(fNBD)=kuc(fNBD)=2×0.004kHz≈0.01kHz (C.15)
C.4 天波时延
测量方法见7.2.7,其中示波器为DSO8064A,测量被校长波模拟器的天波时延。
C.4.1 不确定度来源
测量不确定度主要来源包括:
a)示波器时间分辨力引入的不确定度;
b)测量重复性引入的不确定度。
C.4.2 标准不确定度评定
a)示波器时间分辨力引入的标准不确定度u1(t)
依据示波器DSO8064A技术说明书,其时间分辨力4ps,按B类方法评定,设为
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均匀分布,包含因子k= 3,则:
u1(t)= 2×4ps
3 ≈3.27ps (C.16)
b)测量重复性引入的标准不确定度u2(t)
采用A类方法进行评定,对被校长波模拟器天波时延调连续独立测量10次,用贝
塞尔法计算实验标准偏差。重复性测量数据见表C.7。
表C.7 天波时延的测量重复性
序号天波时延ti/μs
1 199.863
2 199.859
3 199.859
4 199.859
5 199.856
6 199.859
7 199.862
8 199.859
9 199.863
10 199.858
t 199.860
sn(t) 0.002
标准不确定度:
u2(t)=sn(t)= 1 n -1Σn
i=1(ti -t)2 ≈0.002μs (C.17)
C.4.3 合成标准不确定度
标准不确定度汇总见表C.8。
表C.8 天波时延标准不确定度汇总表
不确定度来源标准不确定度符号评定方法分布k 值标准不确定度
示波器时间分辨力u1(t) B类均匀3 3.27ps
测量重复性u2(t) A 类——— ——— 0.002μs
以上各不确定度互不相关,合成标准不确定度为:
uc(t)= u21(t)+u22(t)≈2ns (C.18)
C.4.4 扩展不确定度
取包含因子k=2,扩展不确定度为:
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U(t)=kuc(t)=2×2ns=4ns (C.19)
注:
1 噪声电平和窄带干扰信号电平的不确定度评定可参考C.2。
2 主副台时差、罗兰C信号相对于GRP信号时延和罗兰C信号相对于1PPS信号时延的不确
定度评定可参考C.4。
3 以上不确定度评定示例中,当测量环境符合环境校准要求时,环境影响引入的不确定度分量
可以忽略不计,不再单独列出。
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附录D
罗兰C信号波形
发射信号脉冲前沿(脉冲从起点到峰点的部分)的标准形式用发射天线底部电流
i(t)定义为:
i(t)=
0, t<τ
A(t-τ)2exp -2(t-τ)
65
? ? ??
? ? ??? sin[ω0t+pc(m
)],τ≤t≤65+τ
未定义, t>65+τ
?
?
?
??? ???
(D.1)
式中:
A ———与峰值天线电流有关的常数,A/μs2;
t———时间,μs;
τ———包周差,μs;
ω0———载波频率,0.2πrad/μs;
pc(m )———相位编码,正相位编码pc(m )=0,负相位编码pc(m )=π。
在理论情况下,取τ=0,pc=0,A =1的情况下,罗兰C信号单脉冲波形和包络
如图D.1所示。
图D.1 罗兰C信号单脉冲波形和包络示意图
罗兰C授时台站一般只有1个主台,导航台链一般由1个主台和2~5个副台构成。
主台一般用M 表示,副台用W、X、Y、Z等字母表示。为了区分主副台信号,罗兰C
主台每组共发播9个脉冲信号,前8个脉冲信号之间间隔1ms,第8脉冲信号与第9脉
冲信号之间间隔2ms;副台只发射前8个脉冲,8个脉冲信号之间间隔1ms。
在导航台链工作区域内,为了防止脉冲信号之间重叠和相互干扰,各台之间按时间
分割发播,其中主台先发射脉冲组信号,经规定的发射延迟TDX后,第一副台发射脉
冲组信号,经发射延迟TDY后,第二副台发射脉冲组信号,以此类推,信号发射示意
图如图D.2所示。
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图D.2 主副台脉冲信号发射示意图
目前我国的罗兰C体制台站包括BPL长波授时系统和长河二号导航系统,系统各
台站信息如表D.1和表D.2所示。
表D.1 BPL长波授时系统信息表
台站名称GRI/μs 代号台标识台址
BPL长波授时系统60000 M 0001 陕西蒲城
表D.2 长河二号导航系统信息表
台链名称GRI/μs 代号台标识发射延迟/μs 台址
东海台链83900
M 0111 0 安徽宣城
X 0110 13795.52 广东饶平
Y 1010 31459.70 山东荣成
南海台链67800
M 0100 0 广西贺州
X 0101 14464.69 广东饶平
Y 0011 26925.76 广西崇左
北海台链74300
M 1001 0 山东荣成
X 1000 13459.70 安徽宣城
Y 1011 30852.32 吉林和龙
说明:表中M 代表主台,X 和Y 代表副台。每个台站的台标识用4比特二进制
表示。
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