一种Massive MIMO天线测试系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种Massive MIMO天线测试系统及测试方法，测试系统包括：设置在暗室中的信源、功放系统、波束控制系统、M个探头、开关系统以及频谱仪，信源、功放系统、波束控制系统、Massive MIMO天线之间的射频端口均通过射频电缆连接，Massive MIMO天线与探头之间采用空口辐射，接收探头、开关系统、频谱仪的射频端口均通过射频线缆连接。本发明专利技术能够直接测试Massive MIMO天线不同波束角度下的性能，测试效率显著提高且稳定性好。

A mass MIMO antenna test system and method

【技术实现步骤摘要】
一种MassiveMIMO天线测试系统及方法
本专利技术属于射频自动化测试技术，特别是一种MassiveMIMO天线测试系统及方法。
技术介绍
大规模MIMO来源于相控阵雷达技术，并在此基础上演进成为蜂窝网多天线通信系统，大规模MIMO(多入多出技术)可以在不增加新频谱资源的情况下，利用空间复用技术极大的提升小区容量和吞吐率；大规模MIMO具有组网灵活(多点协作)、抗干扰(空间分集)、增强覆盖(波束赋形)等特点；目前大规模MIMO已被业界看做是LTE、LTE+、尤其是在5G时代提升频谱利用效率的一个至关重要的方法。现有的MassiveMIMO天线测试技术存在无法自由变化波束角度，造成测试效率低、稳定性差等缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出了一种MassiveMIMO天线测试系统，解决现有测试系统无法自由变换波束角度，测试效率低、稳定性差的问题。实现本专利技术的技术解决方案为：一种MassiveMIMO天线测试系统，包括：设置在暗室中的信源、功放系统、波束控制系统、M个探头、开关系统以及频谱仪，其中：所述信源用于发射测试信号；所述功放系统用于放大测试信号并将该信号传送给波束控制系统；所述波束控制系统用于将1路测试信号分为M路，M为2的倍数且M≥4，并分别控制每路测试信号的衰减度和相位以输出目标波束角度对应的相位差的测试信号至待测MassiveMIMO天线；所述M个探头用于接收MassiveMIMO天线释放的M路信号；所述开关系统用于逐一切换探头，使切换到的探头将信号传送给频谱仪。本专利技术还提出了一种MassiveMIMO天线测试方法，具体步骤为：步骤1、构建测试环境；步骤2、发射测试信号并将该测试信号进行放大；步骤3、将放大的测试信号分为M路，并分别控制每路测试信号的衰减度以及相位以输出目标波束角度对应的相位差的测试信号至待测MassiveMIMO天线；步骤4、逐一接收待测MassiveMIMO天线释放的M路信号并传送至频谱仪进行分析。优选地，步骤1构建的测试环境具体包括设置在暗室中的信源、功放系统、波束控制系统、M个探头、开关系统以及频谱仪，所述信号源、功放系统、波束控制系统以及MassiveMIMO天线依次连接，探头、开关系统以及频谱仪依次连接。优选地，步骤1构建的测试环境具体为具体包括设置在暗室中的信源、功放系统、波束控制系统、M个探头、开关系统以及频谱仪，所述频谱仪、功放系统、波束控制系统以及MassiveMIMO天线依次连接，探头、开关系统以及信号源依次连接。优选地，步骤2中目标波束角度对应的测试信号相位差具体确定公式为：△φ＝KCdxu其中，u＝sinθ，dx为天线阵子的间距、θ为目标波束的角度、λ为波长。本专利技术与现有技术相比，其显著优点为：1)本专利技术采用波束计算加权配合幅相可调，测试时更加灵活；2)本专利技术采用幅相矩阵可以模拟AAS的RU部分，与天线连接之后，其多种波束下的指标可以与真实AAS指标做对比，更能表征天线的实际性能；3)本专利技术能够直接测试MassiveMIMO天线不同波束角度下的性能，测试效率显著提高且稳定性好。下面结合附图对本专利技术做进一步详细的描述。附图说明图1为MassiveMIMO天线测试系统结构示意图。具体实施方式如图1所示，一种MassiveMIMO天线测试系统，包括：设置在暗室中的信源、功放系统、波束控制系统、M个探头、开关系统以及频谱仪，其中：所述信源用于发射测试信号；所述功放系统用于放大测试信号并将该信号传送给波束控制系统，提高系统动态范围；所述波束控制系统用于将1路测试信号分为M路，并分别控制每路测试信号的衰减度和相位以输出目标波束角度对应的相位差的测试信号至待测MassiveMIMO天线；所述M个探头用于接收MassiveMIMO天线释放的M路信号；所述开关系统用于逐一切换探头，使切换到的探头将信号传送给频谱仪。暗室是用吸波材料来制造的一个封闭空间，制造出一个纯净的电磁环境，在暗室内做天线、雷达等无线通讯产品和电子产品测试可以免受杂波干扰,提高被测设备的测试精度和效率。信源、功放系统、波束控制系统、MassiveMIMO天线之间的射频端口均通过射频电缆连接，MassiveMIMO天线与探头之间采用空口辐射，接收探头、开关系统、频谱仪的射频端口均通过射频线缆连接。传统的功分网络采用无源设计，其加权固定不可调，仅实现一个波束，如要实现更多的波束赋形则需要更换硬件，测试效率低下，本专利技术采用波束计算加权配合幅相可调，测试时更加灵活。优选地，所述波束控制系统为1xM矩阵，所述1xM矩阵包括1个输入端口和M个输出端口，输入端口通过射频功分模块或者射频开关模块将1路信号转化为M路输出信号，每一条输出信号链路上均设有可调衰减视频模块和可调相位射频模块，所述可调衰减视频模块和可调相位射频模块分别用于调节该链路中测试信号的衰减度和相位。信源发出射频信号，然后经过功放系统放大进入波束控制系统，所述波束控制系统为1xM矩阵，包含1个输入端口和M个输出端口，输入端口通过射频功分模块或者射频开关模块将1路信号转化为M路输出信号，每一条输出链路上均设有可调衰减视频模块和可调相位射频模块，通过软件平台输入目标波束角度的数值，软件平台先会根据算法计算形成该目标波速角度链路间所对应的相位差△φ，然后通过控制可调衰减模块和可调相位射频模块输出该相位差△φ的测试信号。相位差△φ的具体计算公式为：△φ＝KCdxu其中，u＝sinθ，dx为天线阵子的间距、θ为目标波束的角度、λ为波长。某些实施例中，如需要目标为水平0°，垂直0°的波束角度，则θ为0，根据公式可以算出，△φ＝0，也就是说，当所有通道间的相位差为0°，MassiveMIMO天线可以打出一个水平0°，垂直0°的波束角度。如目标为水平45°，垂直0°的波束角度，则θ为45，dx＝42.86mm、λ＝85.71mm，根据公式可以算出，△φ≈127°，也就是说，当所有通道间的相位差为127°，MassiveMIMO天线可以打出一个水平45°，垂直0°的波束角度。波束控制系统输出相位差为的M路测试信号至MassiveMIMO天线，MassiveMIMO天线释放出对应波束角度的能量，探头接收空中的能量并传递至频谱仪。一个波束角度的数据采集完成后，软件平台继续改变波束角度，实现下一个波束赋形。对采集到的数据进行分析和计算即可得到MassiveMIMO天线的方向图及性能报告。一种MassiveMIMO天线测试方法，具体步骤为：步骤1、构建测试环境；步骤2、发射测试信号并将该测试信号进行放大；步骤3、将放大的测试信号分为M路，并分别控制每路测试信号的衰减度以及相位以输出目标波束角度对应的相位差的测试信号至待测MassiveMIMO天线；步骤4、逐一接收待测M本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种Massive MIMO天线测试系统，其特征在于，包括：设置在暗室中的信源、功放系统、波束控制系统、M个探头、开关系统以及频谱仪，其中：/n所述信源用于发射测试信号；/n所述功放系统用于放大测试信号并将该信号传送给波束控制系统；/n所述波束控制系统用于将1路测试信号分为M路，M为2的倍数且M≥4，并分别控制每路测试信号的衰减度和相位以输出目标波束角度对应的相位差的测试信号至待测MassiveMIMO天线；/n所述M个探头用于接收Massive MIMO天线释放的M路信号；/n所述开关系统用于逐一切换探头，使切换到的探头将信号传送给频谱仪。/n

【技术特征摘要】
1.一种MassiveMIMO天线测试系统，其特征在于，包括：设置在暗室中的信源、功放系统、波束控制系统、M个探头、开关系统以及频谱仪，其中：
所述信源用于发射测试信号；
所述功放系统用于放大测试信号并将该信号传送给波束控制系统；
所述波束控制系统用于将1路测试信号分为M路，M为2的倍数且M≥4，并分别控制每路测试信号的衰减度和相位以输出目标波束角度对应的相位差的测试信号至待测MassiveMIMO天线；
所述M个探头用于接收MassiveMIMO天线释放的M路信号；
所述开关系统用于逐一切换探头，使切换到的探头将信号传送给频谱仪。


2.根据权利要求1所述的MassiveMIMO天线测试系统，其特征在于，所述波束控制系统为1xM矩阵，所述1xM矩阵包括1个输入端口和M个输出端口，输入端口通过射频功分模块或者射频开关模块将1路信号转化为M路输出信号，每一条输出信号链路上均设有可调衰减射频模块和可调相位射频模块，所述可调衰减射频模块和可调相位射频模块分别用于调节该链路中测试信号的衰减度以及相位。


3.一种基于权利要求1所述的MassiveMIMO天线测试系统的测试方法，其特征在于，具体步骤为：
步骤1、构建测试环境；
步骤2、发射测试信号并将...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹宝华，
申请(专利权)人：南京捷希科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32