用于测试待测设备的天线阵列的方法及测试系统技术方案

一种用于测试天线阵列的方法使用探测天线来测量该天线阵列的RF信号天线图。该方法包括测量相对于该天线阵列的第一位置处和第二位置处的该RF信号天线图。该第一位置和该第二位置位于该天线阵列的中场中离该天线阵列的不同距离处。该中场满足该天线阵列的近场标准并且还满足该天线阵列中的该多个天线元件中的每个天线元件的远场标准。该方法进一步包括基于该第一测量并且基于该第二测量在相对于该天线阵列的位于该天线阵列的远场中的第三位置处确定该RF信号天线图。

Method and test system of antenna array for testing equipment to be tested

【技术实现步骤摘要】
用于测试待测设备的天线阵列的方法及测试系统专利技术背景电子通信设备可以具有以特定天线图(例如，特定方向上的辐射功率)辐射能量作为RF信号(天线波束)的可控天线阵列。因此，天线阵列用于电子通信，包括例如无线电信行业。天线阵列通过部分用于测量从天线阵列辐射的天线图的测试方案来测试。常规测试方案原先取决于矢量网络分析仪并且需要具有天线阵列的待测设备(DUT)具有射频(RF)连接器，如同轴连接器以便进行测试。然而，随着无线通信技术的演进，DUT逐渐具有直接连接至RF收发器(即，与其集成)的天线阵列，从而使得DUT逐渐不配备有RF连接器。这种DUT的整体性能目前必须“无线地”测试，因为没有地方(例如，没有RF连接器)将来自DUT和/或天线阵列的同轴电缆连接至测试设备。实际上，由于天线阵列集成，整体DUT性能现在通常根据天线阵列配置测试。当天线阵列被设计成例如产生RF信号(天线波束)，则DUT性能必须在波束角和/或宽度的范围内表征。用于无线测试的常规测试方案主要针对单个天线测量。然而，由于近期发展，如5G网络的出现以及毫米波(mmW)频带以及相应无线通信标准(例如，IEEE802.11ad)的引入，成本、大小和速度已经变成测试方法的关键属性。通常，天线图测量典型地发生在室外测试范围或箱室测试范围内。室外测试范围用于具有使室内测试范围或测试箱的使用不切实际的长远场(例如，大于100m)的天线。测试箱用于具有较短远场的天线或用于测量数学地转换成远场特性的近场特性。测试箱可以是消声测试箱，该消声测试箱被屏蔽、具有用吸附材料覆盖的壁，该吸附材料最小化内部反射，通常几十分贝。在无线通信系统中，天线图的测量度量可以是强制的，例如当按标准被基站需要时。例如，以3GPP技术规范38.104测试的等效各向同性辐射功率(EIRP)需要针对天线阵列的每个波束方向测量辐射功率。这种需求还被无线操作员驱动用于网络构建和优化。根据常规实验方案，设备的天线图可以用三种方法测量。首先，辐射功率可以直接在远场中测量。其次，可以进行三维(复杂)天线图测量，包括近场中的振幅和相位信息，并且近场中的每个测量结果使用复杂的数学方案被数学地转换到远场。第一和第二中方法各自具有相应缺点。例如，为了支持5G技术，采用大量多输入多输出(MIMO)技术的基站具有大量天线阵列，这对根据第一种方法建立实际远场测试环境是挑战。作为一个例子，对于具有半波长或28GHz半lambda(λ)天线间隔的32x32天线阵列，远场测试距离大于11米。建立这种大型测试箱可能是昂贵且耗时的，并且间隔需求也是挑战。另外，大距离意味着测试箱内或室外测试范围上的较大传播损耗，使得难以满足用于执行准确测量的链路预算需求。根据第二种方法的常规近场测试通常使用测试系统的探测天线与DUT之间的更小距离，例如，三个波长与十个波长之比，并且还使用近场到远场转换以基于测得的近场复杂天线图导出远场天线图。然而，这种方法还对有效大量MIMO设备测试有实际限制。为了确定远场天线图，测得的近场天线图应当覆盖近场复杂天线图的大部分辐射波束，这是耗时且低效的。当仅需要波峰功率或3dB波束功率测量时这尤其真实。而且，常规近场到远场转换仅适用于连续波形(CW)信号而不是宽带调制信号。另外，近场到远场转换最终需要复杂数学方案的性能，该复杂数学方案需要极大花费计算时间和资源，如以上提及的。在用于使用中场范围内的多个辐射功率测量来获得远场辐射功率的即时系统和方法的专利技术人最近研发的近期第三种方法中，校正表用于获得远场辐射功率，该获得通过使用校正表校正中场中的单个辐射功率测量基于中场中的单个辐射功率测量实现。在此研发中，校正表可以以两种方法实现。首先，可以使用白盒测试，这意味着需要关于天线阵列大小、天线元件位置和波束成形权重的信息来计算校正数。其次，上述实际远场测试可以用于得到远场测量结果与中场测量结果之间的差作为校正数。在白盒的情况下，所需要的信息可能对负责研发DUT的研究开发工程师有效，但是通常不易于提供用于例如外部认证和制造测试。可能特别难获得的详细信息是波束成形权重。在实际远场测试的情况下，远场测试条件对待测大尺寸天线阵列(AUT)以及其它潜在问题来说可能是挑战。附图简述当结合附图阅读以下详细说明时，本说明性实施方案得到最好的理解。应强调，各种特征不一定按比例绘制。实际上，为了讨论的清晰起见，可以任意地增大或者减小尺寸。在适用和实践的任何地方，贯穿附图和书面说明相同参考号指代相同元件。图1是根据代表性实施方案的用于确定待测设备(DUT)的包括多个天线元件的天线阵列的远场天线图的测试系统的简化框图。图2A是流程图，示出了根据代表性实施方案的用于使用天线阵列的中场中的探测天线确定DUT的天线阵列的远场中的信号天线图的方法。图2B是流程图，示出了根据代表性实施方案的用于使用天线阵列的中场中的探测天线确定DUT的天线阵列的远场中的信号天线图的方法。图2C是流程图，示出了根据代表性实施方案的用于使用天线阵列的中场中的探测天线确定DUT的天线阵列的远场中的信号天线图的方法。图2D是流程图，示出了根据代表性实施方案的用于使用天线阵列的中场中的探测天线确定DUT的天线阵列的远场中的信号天线图的方法。图2E是流程图，示出了根据代表性实施方案的用于使用天线阵列的中场中的探测天线确定DUT的天线阵列的远场中的信号天线图的方法。图2F是流程图，示出了根据代表性实施方案的用于使用天线阵列的中场中的探测天线确定DUT的天线阵列的远场中的信号天线图的方法。图3是曲线图，示出了根据代表性实施方案的在不同测试距离处模拟的真实梯度数对导出的梯度数的例子。图4是曲线图，示出了根据代表性实施方案的在不同测试距离处模拟的真实辐射功率对导出的辐射功率的例子。图5是曲线图，示出了根据代表性实施方案的针对等于90度的波束成形方向在不同测试距离处模拟的远场天线图对基于模拟的图导出的远场天线图的例子。图6是曲线图，示出了根据代表性实施方案的针对等于120度的波束成形方向在不同测试距离处模拟的远场天线图对基于模拟的图导出的远场天线图的例子。专利技术详述在以下详细说明中，为了解释目的而非限制，阐明公开具体细节的示例实施方案以便提供对本教导的全面理解。然而，对具有本公开的益处的本领域普通技术人员将明显的是，背离本文公开的具体细节的根据本教导的其他实施方案仍然在所附权利要求的范围内。此外，对众所周知的装置和方法的描述可以省略以便不模糊示例实施方案的说明。这种方法和装置清楚地在本教导的范围内。本文所用术语仅出于描述具体实施方案的目的且不意图为限制性的。所限定术语是所限定术语的如相关环境中通常理解和接受的技术、科学或普通含义的补充。除非上下文清楚地另外指明，否则术语“一个(a)”、“一种(an)”以及“该(the)”包括单数和复数指示物。因此，例如“设备(adevice)”包括一个设备或多个设备。术语“实质的”或“基本上”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”是指在本领本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于测试待测设备(DUT)的天线阵列的方法，该方法使用用于进行以下操作中的至少一个的探测天线：向该天线阵列发射射频(RF)信号或者从该天线阵列接收射频信号，该天线阵列包括多个天线元件，该方法包括：/n使用该探测天线在相对于该天线阵列的第一位置处测量该天线阵列的RF信号天线图作为第一测量，该第一位置位于该天线阵列的中场中离该天线阵列的第一距离处，其中，该中场满足该天线阵列的近场标准并且还满足该天线阵列中的该多个天线元件中的每个天线元件的远场标准；使用该探测天线在相对于该天线阵列的第二位置处测量该天线阵列的该RF信号天线图作为第二测量，该第二位置位于该天线阵列的该中场中离该天线阵列的第二距离处；以及/n基于该中场中的该第一位置处的该第一测量并且基于该中场中的该第二位置处的该第二测量确定相对于该天线阵列的位于该天线阵列的远场中的第三位置处的该RF信号天线图。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于测试待测设备(DUT)的天线阵列的方法，该方法使用用于进行以下操作中的至少一个的探测天线：向该天线阵列发射射频(RF)信号或者从该天线阵列接收射频信号，该天线阵列包括多个天线元件，该方法包括：
使用该探测天线在相对于该天线阵列的第一位置处测量该天线阵列的RF信号天线图作为第一测量，该第一位置位于该天线阵列的中场中离该天线阵列的第一距离处，其中，该中场满足该天线阵列的近场标准并且还满足该天线阵列中的该多个天线元件中的每个天线元件的远场标准；使用该探测天线在相对于该天线阵列的第二位置处测量该天线阵列的该RF信号天线图作为第二测量，该第二位置位于该天线阵列的该中场中离该天线阵列的第二距离处；以及
基于该中场中的该第一位置处的该第一测量并且基于该中场中的该第二位置处的该第二测量确定相对于该天线阵列的位于该天线阵列的远场中的第三位置处的该RF信号天线图。


2.权利要求1的方法，其中，该确定该远场中的该第三位置处的该RF信号天线图包括：
基于该中场中的该第一位置处的该第一测量并且基于该中场中的该第二位置处的该第二测量导出该天线阵列的相对于单一方向上离该天线阵列的距离变化的辐射功率的变化函数，该距离变化包括相对于该天线阵列的该第一位置和相对于该天线阵列的该第二位置；以及
将该变化函数应用于该第二位置与该第三位置之间的距离差以获得该天线阵列在该远场中的该第三位置处的辐射功率。


3.权利要求2的方法，其中，该导出该天线阵列的相对于单一方向上离该天线阵列的距离变化的辐射功率的该变化函数包括：
计算该中场中的该第一位置处的该第一测量与该中场中的该第二位置处的该第二测量之间的差；以及
根据该差确定该变化函数作为确定的变化函数，并且
其中，该确定该第三位置处的该RF信号天线图包括基于该确定的变化函数将该中场中的该第一位置处的该第一测量和该第二位置处的该第二测量转换成该天线阵列在该远场中的该第三位置处的该RF信号天线图。


4.权利要求2的方法，其中，该导出该天线阵列的相对于单一方向上离该天线阵列的距离变化的辐射功率的该变化函数包括：
计算该中场中的该第一位置处的该第一测量与该中场中的该第二位置处的该第二测量之间的差；以及
根据该差通过近似该天线阵列的中心与该探测天线之间的距离等于该天线阵列的每个天线元件与该探测天线之间的距离来估计该变化函数作为估计的变化函数，并且
其中，该确定该第三位置处的该RF信号天线图包括基于该估计的变化函数将该中场中的该第一位置处的该第一测量和该第二位置处的该第二测量转换成该天线阵列在该远场中的该第三位置处的该RF信号天线图。


5.权利要求2的方法，其中，该导出该天线阵列的相对于单一方向上离该天线阵列的距离变化的辐射功率的该变化函数包括：
计算在该中场中的该第...

【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