一种基于阵列天线的紧缩场天线测试系统技术方案

一种基于阵列天线的紧缩场天线测试系统，也称为平面波产生系统，包括：测天线、用于放置被测天线的多轴天线测试转台；所述紧缩场天线测试系统还包括：波束赋形网络模块、阵列探头、阵列极化旋转台；所述波束赋形网络模块与所述阵列探头的每个探头连接以控制阵元信号的分离或合成以及控制各个阵元信道的复杂加权；所述阵列探头设置在所述阵列极化旋转台上；所述阵列探头与所述被测天线相对设置；本实用新型专利技术通过对阵列各单元的幅度和相位进行调整，在限定的区域内产生测试所需的平面波；可以测量带射频端口或者不带射频端口的被测天线，例如适用于基站天线的无源和有源OTA空口测试；与传统金属反射面具有相同测试精度和静区质量，可以有效地降低测试场造价。

A Compact Field Antenna Testing System Based on Array Antenna

【技术实现步骤摘要】
一种基于阵列天线的紧缩场天线测试系统
本技术涉及一种天线测试系统，尤其涉及一种基于阵列天线的紧缩场天线测试系统。
技术介绍
通常情况下天线特性需要在远场进行测量。随着5G时代的到来，可用频率逐渐升高，大型被测天线(例如基站天线)的远场条件距离变得很长，因而在微波暗室内实现远场条件变得困难，要保证暗室内静区的性能，微波暗室的尺寸需要变大进而成本增加，并且随着远场距离的增加路径损耗变大，从而导致的测试精度的下降，这也是不容忽视的问题。紧缩场测试的出现部分解决了上述2个问题。紧缩场测试是一种间接远场测试方式，可显著降低对测试场地大小的要求。它利用金属反射面或透镜把位于焦点处的馈源发出的球面波转换为平面波，从而实现有限物理空间内的远场测试。可以测试5G基站天线的波束赋形方向图和EIRP、EVM、占用带宽、ACLR(AdjacentChannelLeakagePowerRation，相邻频道泄漏功率比)、EIS、ACS(AdjacentChannelSelectivity，临道选择性)等射频辐射指标。紧缩场测试的优点是：相比直接进行远场测试大幅缩减了场地尺寸，大大降低了场地建设成本和测量路径损耗。得益于路径损耗的降低，它可以比远场方案测量更多的射频辐射指标。但是对于大型被测天线，例如基站天线，要求的紧缩场反射面尺寸较大，高精度反射面加工难度大时间长，因而造价和后期维护成本很高。需要解决有大型反射面需求场合时的成本造价问题。更为重要的是，5G时代，基站天线普遍使用动态波束赋形技术来增加信道容量，波束赋形较低的能量消耗还可减低整个网络的运营成本。现有单一金属反射面较适合单波束测试，在测试多波束天线的时候比较困难。需要采用机械旋转的方式来控制波束指向，实际应用中不易实现。
技术实现思路
：为了克服现有技术不足，本技术提出了以一种通过调节相控阵列天线的幅度和相位(即波束赋形网路)形成的紧缩场反射器，也称为平面波产生器，可在指定区域内产生平面波。与传统金属反射面具有相同测试精度和静区质量，不需要改变紧缩场的物理指向就可以实现空间上的波束扫描。有效地降低测试场地成本以及后期维护成本。该平面波转换器可以将自由空间的平面波转换为同轴线缆中的TEM模式，或者反过来可以将同轴射频线缆中的TEM模式转换为自由空间的平面波，是互易结构,可以测试射频收发链路上的的电磁参数例如EIRP和EIS等。本技术公开了一种基于阵列天线的紧缩场天线测试系统，包括：测天线、用于放置被测天线的多轴天线测试转台；所述缩场天线测试系统还包括：波束赋形网络模块、阵列探头、阵列极化旋转台；所述波束赋形网络模块与所述阵列探头的每个探头连接以控制阵元信号的分离或合成以及控制各个阵元信道的复杂加权；所述阵列探头设置在所述阵列极化旋转台上；所述阵列探头与所述被测天线相对设置。另外，根据本技术公开的一种基于阵列天线的紧缩场天线测试系统还具有如下附加技术特征：进一步地，所述阵列探头包括多个宽频带阵元天线，多个宽频带阵元天线之间的间隔呈一维或二维分布在平面上。进一步地，所述阵列探头设置在所述被测天线的一侧或上方或下方。优选地，所述阵列探头可以在所述被测天线正前方，也可以在所述被测天线正上方。进一步地，所述阵列探头的极化方式包括单极化或双极化；所述波束赋形网络模块及阵列探头位于所述阵列极化旋转台上，所述阵列极化旋转台包括至少一个旋转轴。进一步地，所述波束赋形网络模块包括：衰减器、移相器、功率分配合成网络、控制接口、供电接口、极化切换单元。进一步地，所述被测天线包括无源天线和有源天线。进一步地，紧缩场天线测试系统还包括：计算机、控制模块、测试仪表和射频单元，所述计算机包括PC机或者工控电脑，通过GPIB或者USB标准接口与测试仪表和控制模块相连，测试仪表通过射频接口与波束赋形网络模块、被测天线相连。进一步地，所述测试仪表包括：网络分析仪、示波器、频谱仪、矢量信号发生器、矢量信号分析仪。进一步地，所述基于阵列天线的紧缩场天线测试系统放置于含有吸波材料的微波暗室内。进一步地，所述多轴天线测试转台与所述控制模块连接并由所述控制模块控制，多轴天线测试转台包括：方位旋转轴，平移轴，极化旋转轴，所述多轴天线测试转台包括上述三种转轴其中的一种或任意转轴的组合；多轴天线测试转台各轴设有异常触发开关以实现中断异常转动，避免设备损坏。进一步地，所述控制模块包括转台控制器单元，转台驱动单元，射频放大器，仪表切换单元。进一步地，通过对阵列各单元的幅度和相位进行优化加权，使各振元辐射的球面波互相叠加合成平面波，在指定的区域内产生测试所需的平面波，从而实现有限物理空间内的远场测试；可用于测量带射频端口或者不带射频端口的被测件，也适用于基站天线的无源和有源空口OTA测试。与传统金属反射面具有相同测试精度和静区质量，并且有效地降低测试场成本以及后期维护成本。优选的，所述阵列探头中的探头可以采用单极化或者双极化探头。进一步地，所述阵列探头呈一维分布或者二维平面分布。本技术的有益效果在于：通过对阵列各单元的幅度和相位进行优化加权，使各阵元辐射的球面波互相叠加合成平面波，即在指定的区域内产生测试所需的平面波，从而实现有限物理空间内的远场测试。与传统金属反射面具有相同测试精度和静区质量，在对多波束天线的测量中，不需要改变紧缩场的物理指向就可以实现空间上的波束扫描。有效地降低测试场成本以及后期维护成本。附图说明图1本技术基于阵列天线的紧缩场天线测试系统的系统框图。图2本技术基于阵列天线的紧缩场天线测试系统的一个实施例的示意图。图3本技术基于阵列天线的紧缩场天线测试系统的另一个实施例的示意图。图4本技术基于阵列天线的紧缩场天线测试系统的一个实施例的示意图。图5本技术基于阵列天线的紧缩场天线测试系统的另一个实施例的示意图。图6本技术基于阵列天线的紧缩场天线测试系统的一个实施例的示意图。其中，1为计算机，2为波束赋形网络模块，3为阵列探头，4为阵列极化旋转台，5为被测天线，6为多轴天线测试转台，7为控制模块，8为测试仪表，9为射频单元。具体实施方式如图1所示，本技术的技术方案如下所述：包括：被测天线5、用于放置被测天线5的多轴天线测试转台6；所述紧缩场天线测试系统还包括：波束赋形网络模块2、阵列探头3、阵列极化旋转台4；所述波束赋形网络模块2与所述阵列探头3的每个探头连接以控制阵元信号的分离或合成以及控制各个阵元信道的复杂加权；所述阵列探头3设置在所述阵列极化旋转台4上；所述阵列探头3与所述被测天线5相对设置；紧缩场天线测试系统还包括：计算机1、控制模块7、测试仪表8和射频单元9；计算机1包括PC机或者工控电脑，通过GPIB或者USB标准接口与测试仪表8和控制模块7相连，测试仪表8通过射频接口与波束赋形网络模块2、被测天线5相连。本技术的有益效果在于：通过对阵列各单元的幅度和相位进行优化加权，使各阵元辐射的球面波互相叠加合成平面波，即在指定的区域内产生测试所需的平面波，从而实现有限物理空间内的远场测试。与传统金属反射面具有相同测试精度和静区质量，在对多波束天线的测量中，不需要改变紧缩场的物理指向就可以实现空间上的波束扫描。有效地降低测试场成本以及后期维护成本。另外，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于阵列天线的紧缩场天线测试系统，包括：被测天线(5)、用于放置被测天线(5)的多轴天线测试转台(6)；其特征在于，所述紧缩场天线测试系统还包括：波束赋形网络模块(2)、阵列探头(3)、阵列极化旋转台(4)；所述波束赋形网络模块(2)与所述阵列探头(3)的每个探头连接以控制阵元信号的分离或合成以及控制各个阵元信道的复杂加权；所述阵列探头(3)设置在所述阵列极化旋转台(4)上；所述阵列探头(3)与所述被测天线(5)相对设置。

【技术特征摘要】
1.一种基于阵列天线的紧缩场天线测试系统，包括：被测天线(5)、用于放置被测天线(5)的多轴天线测试转台(6)；其特征在于，所述紧缩场天线测试系统还包括：波束赋形网络模块(2)、阵列探头(3)、阵列极化旋转台(4)；所述波束赋形网络模块(2)与所述阵列探头(3)的每个探头连接以控制阵元信号的分离或合成以及控制各个阵元信道的复杂加权；所述阵列探头(3)设置在所述阵列极化旋转台(4)上；所述阵列探头(3)与所述被测天线(5)相对设置。2.根据权利要求1中所述的一种基于阵列天线的紧缩场天线测试系统，其特征在于：所述阵列探头(3)包括多个宽频带阵元天线，多个宽频带阵元天线之间的间隔呈一维或二维分布在平面上。3.根据权利要求1中所述的一种基于阵列天线的紧缩场天线测试系统，其特征在于：所述阵列探头(3)设置在所述被测天线(5)的一侧或上方或下方。4.根据权利要求1中所述的一种基于阵列天线的紧缩场天线测试系统，其特征在于：所述阵列探头(3)的极化方式包括单极化或双极化；所述波束赋形网络模块(2)及阵列探头(3)位于所述阵列极化旋转台(4)上，所述阵列极化旋转台(4)包括至少一个旋转轴。5.根据权利要求1中所述的一种基于阵列天线的紧缩场天线测试系统，其特征在于：所述波束赋形网络模块(2)包括：衰减器、移相器、功率分配合成网络、控制接口、供电接口、极化切换单元。6.根据权利要求1中所述的一种基于阵列天线的紧缩场天线测试系统，其特征在于，紧缩场天线测试系统还包括：计算机(1)、控制模块(7)、测试仪表(8)和射频单...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宇钦，张佳莺，范勇，袁国强，
申请(专利权)人：上海益麦电磁技术有限公司，
类型：新型
国别省市：上海,31