使用中场天线方向图测试天线阵列的方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种使用探测天线来测试DUT的天线阵列的方法，所述天线阵列包括多个天线元件。所述方法包括提供校正表，所述校正表包括来自天线阵列的远场中的不同位置的远场天线方向图和来自天线阵列的中场中的位置的中场天线方向图之间的差值的预定校正数据，其中中场满足天线阵列的近场标准并满足天线阵列中每个天线元件的远场标准；测量天线阵列中场中第一位置的天线方向图；从校正表中检索与位于天线阵列的远场中的第二位置相对应的预定校正数据；以及通过增加检索的预定校正数据来将测量的天线方向图平移到远场。

The method and system of testing antenna array with field antenna pattern

The invention provides a method for testing an antenna array of a DUT using a detection antenna, the antenna array including a plurality of antenna elements. The method includes providing a correction table, which includes the predetermined correction data of the difference between the far-field antenna pattern of different positions in the far-field from the antenna array and the field antenna pattern of positions in the field from the antenna array, wherein the field meets the near-field standard of the antenna array and the far-field standard of each antenna element in the antenna array; measuring the antenna The antenna pattern of the first position in the array field; retrieving the predetermined correction data corresponding to the second position in the far field of the antenna array from the correction table; and translating the measured antenna pattern to the far field by adding the retrieved predetermined correction data.

【技术实现步骤摘要】
使用中场天线方向图测试天线阵列的方法和系统
技术介绍
天线阵列越来越多地用于电子通信，例如包括无线通信行业。天线阵列测试和校准解决方案部分用于测量天线阵列的天线方向图。常规解决方案取决于向量网络分析仪，这要求包括天线阵列的被测设备(DUT)具有射频(RF)连接器，诸如同轴连接器，以便执行测试和校准。然而，随着无线通信技术的发展，与DUT的RF收发器直接连接(即集成)并且不具有RF连接器的天线阵列变得越来越普遍。目前，这种DUT的整体性能必须经过“空中”测试，因为没有地方可将同轴电缆从DUT和/或天线阵列连接到测试设备。事实上，由于天线阵列集成，现在测试的整体DUT性能是天线阵列配置的函数。例如，当天线阵列被设计为产生RF信号(天线波束)时，DUT性能则必须在波束角度和/或宽度范围内表征。常规的空中测试解决方案主要针对单天线测量。然而，随着毫米波(mmW)频带和相应的无线通信标准(诸如IEEE802.11ad)的出现以及5G网络的出现，成本、尺寸和速度成为测试方法的关键属性。通常，天线方向图测量通常在室外测试范围或室测试范围内进行。室外测试范围用于具有很长远场(例如，大于100米)的天线，使得使用室内测试范围或室测试范围不实用。测试室用于具有较短远场的天线或用于测量近场特性，将它们数学转换为远场特性。测试室可以是被屏蔽的消声测试室，具有被使得内部反射最小化(通常减少几十分贝)的吸收材料覆盖的壁。在无线通信系统中，如标准所要求的，基站天线方向图的测量度量(例如，特定方向上的辐射功率)是强制性的。例如，3GPP技术规范38.104中的等效全向辐射功率(EIRP)测试要求测量天线阵列的每个波束方向的辐射功率。无线运营商也在推动此要求用于网络建设和优化。根据常规解决方案，可以以两种方式测量设备的天线方向图。第一，可以在远场直接测量辐射功率。第二，可以执行包括近场中的振幅和相位信息的三维(复合)天线方向图测量，并且使用复杂的数学解决方案将近场中的每个测量数学转换为远场。两种方法都有相应的缺点。例如，为了支持5G技术，采用大规模多输入多输出(MIMO)技术的基站具有非常大的天线阵列，这对于建立实际的远场测试环境提出了挑战。例如，对于半波长或半兰布达(λ)天线间距为28GHz的32x32天线阵列，远场测试距离大于11米。建立这样一个大型测试室非常昂贵且耗时，而且空间要求也是一个挑战。此外，大距离意味着室测试范围内(或室外测试范围中)有大的传播损耗，使得难以满足执行精确测量的链路预算要求。常规的近场测试通常使用测试系统的探测天线与DUT之间的小得多的距离，例如三至十个波长的比率，并且还使用近场到远场平移来基于测量的近场复合天线方向图导出远场天线方向图。但是，这种方法对于主动式大规模MIMO设备测试也具有实际限制。为了确定远场天线方向图，测量的近场天线方向图应该覆盖近场复合天线方向图的大部分辐射波束，这非常耗时。当仅需要波束峰值功率或3dB波束功率测量时尤其如此。而且，常规的近场到远场平移仅适用于连续波形(CW)信号，而不适用于宽带调制信号。此外，近场到远场平移最终需要执行复杂的数学解，如上所述，这需要大量的计算时间和资源。附图说明当与附图一起阅读时，从以下详细描述中最好地理解说明性实施例。需要强调的是，各种特征不一定按比例绘制。事实上，为了讨论的清楚起见，尺寸可以任意增大或减小。在适用和实际的情况下，在附图和书面描述中，相似的附图标记指代相同的元件。图1是根据代表性实施例的用于确定被测设备(DUT)的包括多个天线元件的天线阵列的远场天线方向图的测试系统的简化框图。图2是示出根据代表性实施例的用于在天线阵列的中场中使用探测天线来测试DUT的天线阵列的方法的流程图。图3A是示出根据代表性实施例的确定将被包括在校正表中的预定校正数据的方法的流程图。图3B是示出根据代表性实施例的确定将被包括在校正表中的预定校正数据的另一种方法的流程图。图3C是示出根据代表性实施例的确定要包括在校正表中的预定校正数据的另一种方法的流程图。图3D是示出根据代表性实施例的仅使用天线阵列的远场测量来确定将被包括在校正表中的预定校正数据的另一方法的流程图。图4是示出根据代表性实施例的在不同测试距离处计算的天线方向图的示例的曲线图。图5是示出根据代表性实施例的天线阵列的近场和远场天线方向图的示例的曲线图。具体实施方式在下面的详细描述中，为了解释而非限制的目的，阐述了公开具体细节的示例实施例，以便提供对本教导的透彻理解。然而，受益于本公开的本领域普通技术人员将明了的是，根据本教导的偏离本文公开的具体细节的其他实施例仍然在所附权利要求的范围内。此外，可以省略对众所周知的装置和方法的描述，以便不模糊示例实施例的描述。这些方法和装置显然在本教导的范围内。本文使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而不旨在限制。所定义的术语还具有在相关上下文中通常理解和接受的定义术语的技术、科学或普通含义。除非上下文另有明确规定，否则术语“一”、“一个”和“该”包括单数和复数指代物。因此，例如，“设备”包括一个设备和多个设备。术语“大致”或“大致上”是指在本领域普通技术人员可接受的限制或程度内。术语“大约”是指在本领域普通技术人员可接受的限度或量内。如附图所示，可以使用诸如“在...上方”、“在...下方”、“顶部”、“底部”、“上部”和“下部”的相对术语来描述各个元件彼此的关系。除了附图中描述的方位之外，这些相对术语旨在包含设备和/或元件的不同方位。例如，如果设备相对于附图中的视图倒置，则例如被描述为在另一元件“上方”的元件现在将在该元件下方。在第一设备被说成连接或耦合到第二设备的情况下，这包含其中可以采用一个或多个中间设备来将两个设备彼此连接的示例。相反，在第一设备被说成直接连接或直接耦合到第二设备的情况下，这包含两个设备连接在一起而没有除电连接器(例如，电线、结合材料等)之外的任何中间设备的示例。。根据各种实施例，测试系统和方法被提供用于测试包括具有多个天线元件的天线阵列的被测设备(DUT)，诸如基站或移动通信设备。可以使用用于从天线阵列接收射频(RF)信号的测试系统的探测天线来进行天线阵列波束辐射功率的测量(和校正)，其中探测天线位于DUT的中场中。中场是指距DUT的距离满足每个单独天线阵列元件的远场要求，但仍然是天线阵列本身的近场。因此，可以在中场中测量用于天线阵列的主波束的天线方向图(例如，通过测量主波束的辐射功率)，然后通过仅将中场增加到远场差值数据来校正天线阵列的主波束的天线方向图，检索先前填充的校正表，以导出相应的远场天线方向图。与常规的直接远场测量相比，不需要大型测试室，可解决测试过程中的费用、空间和路径损耗等问题。与常规的近场测试(包括从近场到远场的数学转换)相比，这些实施例可以例如非常快速地测试EIRP，并且不需要复杂的天线方向图测量或复杂的数学平移。图1是根据代表性实施例的用于确定DUT的包括多个天线元件的天线阵列的远场天线方向图的测试系统的简化框图。参考本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使用探测天线来测试被测设备DUT的天线阵列的方法，所述探测天线用于从所述天线阵列接收射频RF信号，所述天线阵列包括多个天线元件，所述方法包括：/n提供包括预定校正数据的校正表，所述预定校正数据包括来自所述天线阵列的远场中的不同位置的远场天线方向图与来自所述天线阵列的中场中的位置的中场天线方向图之间的差值，其中所述中场满足所述天线阵列的近场标准并且还满足所述天线阵列中的所述多个天线元件中的每个天线元件的远场标准；/n使用所述探测天线在相对于所述天线阵列的第一位置处测量所述天线阵列的主波束的RF信号天线方向图，所述第一位置位于所述天线阵列的所述中场中；/n从所述校正表中检索与位于所述天线阵列的所述远场中相对于所述天线阵列的第二位置对应的预定校正数据，所述第二位置对应于包括在所述校正表中的所述天线阵列的所述远场中的不同位置中的一个位置；以及/n通过将检索到的预定校正数据增加到测量的天线方向图，将所述天线阵列的所述主波束的测量的天线方向图从所述中场中的所述第一位置平移到所述天线阵列的所述远场中的所述第二距离。/n

【技术特征摘要】
1.一种使用探测天线来测试被测设备DUT的天线阵列的方法，所述探测天线用于从所述天线阵列接收射频RF信号，所述天线阵列包括多个天线元件，所述方法包括：
提供包括预定校正数据的校正表，所述预定校正数据包括来自所述天线阵列的远场中的不同位置的远场天线方向图与来自所述天线阵列的中场中的位置的中场天线方向图之间的差值，其中所述中场满足所述天线阵列的近场标准并且还满足所述天线阵列中的所述多个天线元件中的每个天线元件的远场标准；
使用所述探测天线在相对于所述天线阵列的第一位置处测量所述天线阵列的主波束的RF信号天线方向图，所述第一位置位于所述天线阵列的所述中场中；
从所述校正表中检索与位于所述天线阵列的所述远场中相对于所述天线阵列的第二位置对应的预定校正数据，所述第二位置对应于包括在所述校正表中的所述天线阵列的所述远场中的不同位置中的一个位置；以及
通过将检索到的预定校正数据增加到测量的天线方向图，将所述天线阵列的所述主波束的测量的天线方向图从所述中场中的所述第一位置平移到所述天线阵列的所述远场中的所述第二距离。


2.根据权利要求1所述的方法，其中包括在所述校正表中的所述预定校正数据由以下步骤确定：
测量所述天线阵列的所述中场中的所述天线阵列中的所述多个天线元件的远场天线方向图；
基于测量的所述多个天线元件的远场天线方向图来计算来自所述天线阵列的所述远场中的不同位置的远场天线方向图；以及
确定每个计算的远场天线方向图与根据所述多个天线元件的所述测量的远场天线方向图确定的合成天线方向图之间的差值，并且用确定的差值填充所述校正表。


3.根据权利要求1所述的方法，其中包括在所述校正表中的所述预定校正数据由以下步骤确定：
使用软件模拟来模拟所述天线阵列的所述中场中的所述天线阵列中的所述多个天线元件的远场天线方向图；
基于所述多个天线元件的所述模拟的远场天线方向图来计算来自所述天线阵列的所述远场中的不同位置的所述远场天线方向图；以及
确定每个计算的远场天线方向图与根据所述多个天线元件的模拟的远场天线方向图确定的合成天线方向图之间的差值，并且用确定的差值填充所述校正表。


4.根据权利要求1所述的方法，其中包括在所述校正表中的所述预定校正数据由以下步骤确定：
通过假设所有天线元件的远场天线方向图均相同，近似所述天线阵列的所述中场中的所述天线阵列中的所述多个天线元件的远场天线方向图；
基于所述多个天线元件的近似的远场天线方向图来计算来自所述天线阵列的所述远场中的不同位置的远场天线方向图；以及
确定每个计算的远场天线方向图与根据所述多个天线元件的近似的远场天线方向图确定的合成天线方向图之间的差值，并且用确定的差值填充所述校正表。


5.根据权利要求1所述的方法，其中包括在所述校正表中的所述预定校正数据由以下步骤确定：
在作为与所述天线阵列相同类型的天线阵列的测试天线阵列的所述远场的不同位置处测量所述测试天线阵列的实际远场天线方向图；
测量在所述测试天线阵列的中场中的位置处的所述测试天线阵列的实际近场天线方向图；以及
确定测量的每个实际远场天线方向图与所述测试天线阵列的测量的实际近场天线方向图之间的差值，并且用确定的差值填充所述校正表。


6.根据权利要求2所述的方法，其中计算来自所述天线阵列的所述远场中的不同位置的远场天线方向图包括执行以下等式，其中y是所述天线阵列的所述主波束的天线方向图：



其中：

分别为与所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：井雅，孔宏伟，文竹，
申请(专利权)人：是德科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US