空中传输功率探测器和方法技术

本发明专利技术提供空中传输OTA功率探测器(1,20,50)，其用于测量具有至少两种不同极化的无线信号(2,21)的功率，其包括：用于每种极化的第一功率探测器(3,4,22,23,51,52)，每个功率探测器包括用于检测无线信号(2,21)的信号检测器(5,6,25,26,27)，其中信号检测器(5,6,25,26,27)是单极化的，并且信号检测器(5,6,25,26,27)的极化面(7,8,28–30)设置为彼此成大于0°的角度，信号检测器(5,6,25,26,27)的主辐射矢量(9,10,31–33)彼此平行，第一功率探测器(3,4,22,23,51,52)各自包括功率测量装置(11,12,43–45)，功率测量装置(11,12,43–45)被配置为测量所检测到的无线信号(2,21)的功率并输出相应的测量信号(13,14,46–48,55–58)。此外，本发明专利技术提供了一种相应的方法。

【技术实现步骤摘要】
空中传输功率探测器和方法
本专利技术涉及空中传输(overtheair，OTA)功率探测器以及用于测量具有至少两种不同极化的无线信号的功率的对应方法。
技术介绍
尽管本专利技术适用于需要测量无线信号的功率的任何系统，但是将结合被测试装置来描述本专利技术，所述被测试装置为能够实现多输入多输出技术(MIMO)的元件并且遵循802.11ad标准。在空中传输通讯中，特别是像在手机网络或无线计算机网络那样的应用中使用的频率已经不断增大到GHz范围。使用如此高的频率对用于评价和监测这样的通讯设备的相应的测量设备提出了新的挑战。如此高的频率的一种含意就是例如将电缆连接到被测试装置通常会影响被测试装置的关于射频发射的情况。这意味着必须在没有将电缆物理连接到被测试装置的情况下评估被测试装置。为了允许评价这些装置，文件US2015/0035707A1中公开了一种印刷电路板上用于接收高频信号的槽线天线。需要以高精度和尽量少的硬件来测量高频信号。
技术实现思路
本专利技术用具有权利要求1的特征的空中传输(OTA)功率探测器和具有权利要求13的特征的方法解决了这种需要。用于测量具有至少两种不同极化的无线信号的功率的对应空中传输OTA功率探测器包括用于每种极化的第一功率探测器，每个功率探测器包括用于检测无线信号的信号检测器。信号检测器是单极化的，而且信号检测器的极化面被设置为彼此成大于0°的角度，并且信号检测器的主辐射矢量(即，表示主辐射/接收方向的矢量)彼此平行。此外，每个第一功率探测器均包括功率测量装置，该功率测量装置被配置为测量所检测到的无线信号的功率并输出相应的测量信号。此外，用于空中传输(OTA)测量具有至少两种不同极化的无线信号的功率的方法包括：对于每种极化用在相应第一功率探测器中的一个单信号检测器检测无线信号，其中所述信号检测器的极化面被设置为彼此成大于0°的角度，并且其中所述信号检测器的主辐射矢量彼此平行。所述方法还包括：用每个第一功率探测器中的一个功率测量装置测量所检测到的无线信号的功率，并输出相应的测量信号。本专利申请基于如下发现：接触式测量高频信号不是一种选择，因为被测试装置会受到布线的影响。因此，本专利技术提供两个功率探测器，每个功率探测器检测处于至少两种不同极化中的一种极化中的无线信号，并测量处于相应极化中的无线信号的功率水平。参照附图，本专利技术的另外的实施方式是进一步的从属权利要求和如下描述的主题。在可能的实施方式中，功率测量装置被提供为基于二极管的功率测量装置。基于二极管的功率测量装置例如可以包括二极管在正向方向的简单布置以及阴极和地之间的电容器，它们一起形成整流器并且一起将无线信号转换为测量电压。功率测量装置还可以包括放大器、模数转换器、计算功率用的信号处理器等。在可能的实施方式中，功率探测器中的每一个均可以包括被配置为将所接收到的无线信号降频转换为相应的降频测量信号的混合器，其中，功率测量装置被配置为测量相应的降频测量信号的功率。所接收到的无线信号的降频混合或降频转换提供具有降低的频率的信号，该信号比原高频信号更容易分析。混合器例如可以配置为使所接收到的802.11ad无线信号从GHz范围降频混合或降频转换为KHz范围中的中频(IF)范围。在可能的实施方式中，信号检测器可以包括平面天线，平面天线中的每个平面天线的极化面可以与相应极化的面对应。这样的天线例如可以是所谓的Vivaldi天线。Vivaldi天线在它们的主辐射矢量方向上提供极少的反射。另外，Vivaldi天线具有宽带特性，因此适用于超宽带信号。它们还容易使用PCB生产用的常见方法制造。此外，它们可以使用微带线建模法容易地与馈线进行阻抗匹配。在另一可能的实施方式中，功率探测器的朝着信号检测器的主辐射方向(即朝向被测试装置)的至少一些表面，有利的是所有表面可以适用于吸收电磁辐射，而不反射电磁辐射。从而，阻止了朝被测试装置的反射。这就增加了测量精度。在另一可能的实施方式中，功率探测器的朝着信号检测器的主辐射方向的至少一些表面，有利的是所有表面可以涂覆有吸收电磁辐射的涂料，和/或覆盖有吸收电磁辐射的吸收材料，和/或由吸收电磁辐射的吸收材料制成。从而可以进一步减少朝被测试装置的反射，从而增加测量精度。在另一可能的实施方式中，使功率探测器的朝着信号检测器的主辐射方向的至少一些表面、50％的表面，特别是超过70％或超过90％的表面，特别是所有表面偏离主辐射矢量至少30°，优选至少45°，最优选至少60°。这进一步帮助减少朝被测试装置的反射，进一步增加测量的精度。在另一可能的实施方式中，功率探测器的朝着信号检测器的主辐射方向的至少一些表面，优选所有表面可以朝信号检测器的主辐射方向逐渐减小(tapered)。这减少了朝被测试装置的反射，从而增加了测量精度。此外，这提供了OTA功率探测器的小的占地面积(footprint)。这增加了使用的灵活性。在可能的实施方式中，OTA功率探测器可以包括：一个用于第一极化的第一功率探测器和一个用于第二极化的第一功率探测器，第二极化与第一极化正交，其中第一功率探测器的极化面各自与相应的极化平行。在仅有两个第一功率探测器的情况下，可以通过提供探测器的彼此正交的极化面来容易地分析正交极化信号。在可能的实施方式中，用于第一极化的第一功率探测器和用于第二极化的第一功率探测器可以彼此交错，从而使它们包括相同的主辐射矢量。尤其是可以使Vivaldi天线交错，从而使它们相应的主辐射矢量彼此重叠并且指向同一个方向。这种机械设置提供极其紧凑的OTA功率探测器。在可能的实施方式中，OTA功率探测器可以包括至少一个用于第一极化的第二功率探测器，其尤其可以为与第一功率探测器相同的类型。用于第一极化的第二功率探测器的信号检测器的极化面平行于第一极化设置，并且用于第一极化的第一功率探测器和第二功率探测器的主辐射矢量可以彼此平行。因此，用于第一极化的探测器在相同的方向平行取向。这种设置允许监测由两个探测器限定的测量空间的边界处的无线信号的功率水平。然后可以容易地计算两个功率探测器之间的功率水平值。在可能的实施方式中，用于第二极化的第一功率探测器可以定位于用于第一极化的第一功率探测器和第二功率探测器之间。用于第二极化的第一功率探测器的极化面可以平行于，尤其可以位于由用于第一极化的第一功率探测器和第二功率探测器的主辐射矢量限定的面。此外，用于第二极化的第一功率探测器的主辐射矢量与用于第一极化的第一功率探测器和第二功率探测器的主辐射矢量可以彼此平行。这意味着所有功率探测器指向同一个方向，即它们的主辐射矢量指向同一个方向。此外，用于第一极化的功率探测器例如可以在用于第二极化的功率探测器的每一侧放置一个。这种构造例如可以称为H构造。在可能的实施方式中，OTA功率探测器可以包括至少一个用于第二极化的第二功率探测器，其尤其可以为与第一功率探测器相同的类型。用于第二极化的第二功率探测器的信号检测器的极化面可以平行于第二极化设置。此外，用于第二极化的第一功率探测器和第二功率探测器的主辐射矢量可以彼此平行。用于第一极化的功率探测器例如可以以与用于第一极化的功率探测器相同的方式设置。如果使用四个功率探测器(每种极化两个)，它们可以设置成从正面(即从主辐射矢量所指的方向)面向功率探测器看本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空中传输OTA功率探测器(1,20,50)，其用于测量具有至少两种不同极化的无线信号(2,21)的功率，所述OTA功率探测器(1,20,50)包括：用于每种极化的第一功率探测器(3,4,22,23,51,52)，每个功率探测器包括用于检测无线信号(2,21)的信号检测器(5,6,25,26,27)，其中信号检测器(5,6,25,26,27)是单极化的，并且其中信号检测器(5,6,25,26,27)的极化面(7,8,28–30)设置为彼此成大于0°的角度，并且其中信号检测器(5,6,25,26,27)的主辐射矢量(9,10,31–33)彼此平行，第一功率探测器(3,4,22,23,51,52)各自包括功率测量装置(11,12,43–45)，所述功率测量装置(11,12,43–45)被配置为测量所检测到的无线信号(2,21)的功率并输出相应的测量信号(13,14,46–48,55–58)。

【技术特征摘要】
2016.06.29 EP 16176808.01.一种空中传输OTA功率探测器(1,20,50)，其用于测量具有至少两种不同极化的无线信号(2,21)的功率，所述OTA功率探测器(1,20,50)包括：用于每种极化的第一功率探测器(3,4,22,23,51,52)，每个功率探测器包括用于检测无线信号(2,21)的信号检测器(5,6,25,26,27)，其中信号检测器(5,6,25,26,27)是单极化的，并且其中信号检测器(5,6,25,26,27)的极化面(7,8,28–30)设置为彼此成大于0°的角度，并且其中信号检测器(5,6,25,26,27)的主辐射矢量(9,10,31–33)彼此平行，第一功率探测器(3,4,22,23,51,52)各自包括功率测量装置(11,12,43–45)，所述功率测量装置(11,12,43–45)被配置为测量所检测到的无线信号(2,21)的功率并输出相应的测量信号(13,14,46–48,55–58)。2.根据权利要求1所述的OTA功率探测器(1,20,50)，其中功率测量装置(11,12,43–45)被设置为基于二极管的功率测量装置(11,12,43–45)。3.根据权利要求1或2所述的OTA功率探测器(1,20,50)，功率探测器各自包括混合器(34–36)，所述混合器被配置为将所接收到的无线信号(37,38,39)降频转换为相应的降频测量信号(40,41,42)，其中功率测量装置(43,44,45)被配置为测量相应降频测量信号的功率。4.根据前述权利要求中任一项所述的OTA功率探测器(1,20,50)，其中信号检测器(5,6,25,26,27)包括平面天线，并且其中每一个平面天线的极化面(7,8,28–30)与相应极化的面对应。5.根据前述权利要求中任一项所述的OTA功率探测器(1,20,50)，其包括一个用于第一极化的第一功率探测器(3,22,51)和一个用于第二极化的第一功率探测器(4,23,52)，第二极化与第一极化正交，其中第一功率探测器(3,22,51)的极化面(7,28)各自与相应的极化平行。6.根据权利要求5所述的OTA功率探测器(1,20,50)，其中用于第一极化的第一功率探测器(3,22,51)和用于第二极化的第一功率探测器(4,23,52)彼此交错，从而使它们包括相同的主辐射矢量(9,10,31,32)。7.根据权利要求5或6所述的OTA功率探测器(1,20,50)，其包括至少一个用于第一极化的第二功率探测器(24,53)，其中用于第一极化的第二功率探测器(24,53)的信号检测器(27)的极化面(30)平行于第一极化设置，并且其中用于第一极化的第一功率探测器(3,22,51)和第二功率探测器(24,53)的主辐射矢量(9,31,33)彼此平行。8.根据权利要求7所述的OTA功率探测器(1,20,50)，其中用于第二极化的第一功率探测器(4,23,52)定位于用于第一极化的第一功率探测器(3,22,51)和第二功率探测器(24,53)之间，并且其中用于第二极化的第一功率探测器(4,23,52)的极化面(8,29)平行于由用于第一极化的第一功率探测器(3,22,51)和第二功率探测器(...

【专利技术属性】
技术研发人员：马库斯·加尔豪泽，维尔纳·佩恩德尔，尼诺·福斯，格奥尔格·施纳廷格，亚当·坦基伦，
申请(专利权)人：罗德施瓦兹两合股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE