一种用于等效全向辐射功率测试的快速高效阵列波束偏角校准方法技术

本发明专利技术公开了一种用于等效全向辐射功率测试的快速高效阵列波束偏角校准方法，包括预校准阶段和校准阶段；预校准阶段，采用一个标准待测天线作为参考件，放置于紧缩场静区；在未偏焦馈源情况下，旋转参考件0

【技术实现步骤摘要】
一种用于等效全向辐射功率测试的快速高效阵列波束偏角校准方法


[0001]本专利技术涉及紧缩场产线测试
，具体涉及一种用于等效全向辐射功率测试的快速高效阵列波束偏角校准方法。

技术介绍

[0002]5G乃至6G三大场景的不断革新对于物联网的发展有了极大地促进，同时也对通信设备的数量和质量提出了更高的要求。近些年，越来越多的高增益天线阵列被应用在各类的通讯设备，以及终端设备中。随着商用频率的增高和频带的拓展，通信设备的小型化已经成为大趋势，与此同时也带来了许多制造以及组装问题。其中，最严重的问题是设备中的高增益天线阵最大辐射方向发生偏移。偏角不大(一般小于30
°
)，但会极大地影响器件的空口辐射性能，例如峰值等效全向辐射功率(EIRP)。传统的天线方向图测量方法可用于校准角度，例如远场测量和多探头系统，但增加了测量成本和复杂性。此外，当待测产品数量不断增加，传统测试方法会增加测试成本并降低商业产品测试的效率。因此，具有高效角度校准方法的空口测试产线测试系统具有发展意义。
[0003]目前常见的几种测试方案主要分为远场测试和近场测试，但均不适用于产线化的测试场景。远场测试需要满足天线远场条件距离，因此对于测试空间需求太大，给产线带来过高的空间成本。近场测试分为近场扫描，近场多探头和反射面紧缩场测试。近场扫描采用机械扫描架，其耗费时间最长，效率低。近场多探头和反射面紧缩场的平台搭建费用过高，并且也不适合大批量设备检测。
[0004]透射紧缩场是一种可行的产线测试方案，但是现有的透射紧缩场不具备角度校准的功能。其原因主要是透射紧缩场包含馈源天线和透射准直器均为对称结构，产生的平面波静区也为对称静区，不具备角度方向的判断能力，并且角度与接收功率的关系也是未知的。

技术实现思路

[0005]为了克服以上技术问题，本专利技术的目的在于提供一种用于等效全向辐射功率测试的快速高效阵列波束偏角校准方法，该方法结合透射型紧缩场结构，根据透射准直器辐射场分布的特性，得到待测天线辐射峰值偏移角与接收功率的关系，并利用偏焦原理，将无偏焦和偏焦紧缩场结合得到一种全新测试方法，可以实现产线测试设备的角度校准，具有便捷高效的特点。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0007]一种用于等效全向辐射功率测试的快速高效阵列波束偏角校准方法，包括预校准阶段和校准阶段；
[0008]预校准阶段，采用一个标准待测天线作为参考件，放置于测试静区；在未偏焦馈源情况下，旋转参考件0
°
和20
°
，记录这两组数据，记录测得的二端口网络参数S
21
数值，代表了
紧缩场接收待测天线能量的高低；在偏焦情况下，旋转参考件0，θ
m
，30
°
并得到对应的S
21
，记录这三组数据；利用预校准测得的5组数据，得到两个偏转角度拟合函数的表达式，分别是无偏焦紧缩场角度功率拟合函数和偏焦紧缩场角度功率拟合函数；
[0009]校准阶段包含数据采样步骤以及对应的测试数据后处理步骤，将待测件放置于测试静区，将馈源天线一、馈源天线二和馈源天线三根据馈源偏角0，20
°
，
‑
20
°
，分别定位于这三个位置，测得对应的二端口参数S
21
；将三个位置测到的三组二端口参数S
21
即为测试值带入无偏焦紧缩场角度功率拟合函数和偏焦紧缩场角度功率拟合函数中，求解函数即可得到待测件峰值偏移角以及偏转方向。
[0010]所述预校准阶段的两个拟合函数是通过分析馈源天线一和馈源天线二位置与不同偏转角度的关系，结合峰值EIRP测试指标，得到对应的解析式，以下为具体设计的步骤：
[0011]产线测试的指标：峰值等效全向辐射功率计算公式为：
[0012]EIRP(dBm)＝P(dBm)+Gain(dBi)
[0013]其中P为紧缩场的发射功率，Gain为待测天线的增益，由于P为额定功率，则天线的增益即对应于测试静区的接收功率成为影响峰值EIRP的主要因素；
[0014]利用一个高增益天线在静区内的角度旋转特性来模拟现实中由于加工制造以及装配因素导致的主瓣波束偏转现象，高增益天线采用的是一个线阵，该方法亦可推广至面阵，通过投影原理，即接收功率的变化特性随着偏转角度满足投影面积映射关系，通过计算，待测高增益天线的偏转角度与测试静区之间存在如下关系：
[0015]S
21
(θ)＝M
p
×
cos(θ)+Q
original
[0016]此解析式即为无偏焦紧缩场角度功率拟合函数，其中θ为偏转角度，M
p
为投影系数，Q
original
为初始投影常数，S
21
为紧缩场和待测天线之间的二端口网络参数，其与紧缩场的接收功率存在如下关系：
[0017]P
R
＝PR
×
P＝|S
21
|2P
[0018]其中P
R
为接收功率，从该等式可以看出：S
21
与接收功率可以一一对应，采用S
21
作为评价峰值等效全向辐射功率的主要指标，但是，由于测试静区大小尺寸的限制，以上偏转角度与S
21
的关系只限定于0
‑
20
°
，并且不具备主瓣偏转方向的辨别能力；
[0019]紧接着，通过沿着竖直轴，移动紧缩场馈源天线，使静区的传播方向发生偏转，并且探究了静区偏转特性与馈源倾角的关系，进而得出馈源倾角与待测件偏转角的联系。
[0020]当馈源倾角与天线偏转角相等时，接收功率可恢复至正常数值，利用该特性，合理设计馈源倾角，将角度校准范围扩大至30
°
，其偏转角度与紧缩场之间的关系：
[0021][0022]该解析式即为偏焦紧缩场角度功率拟合函数，其中θ
m
为偏转初始角，M
d
，M
u
分别为0
‑
θ
m
，θ
m
‑
30
°
的投影系数，Q
d
，Q
u
分别为初始投影常数，结合无偏焦紧缩场角度功率拟合函数，得到0
‑
30
°
的校准范围，并可以识别偏转角度的方向：
[0023]当馈源倾角与天线偏转角数值相等，方向相反时，所得S
21
明显低于两者同向时的数值，即通过不同馈源倾角来判定天线偏转角的方向。
[0024]所述校准阶段中的后处理步骤具体为：
[0025]步骤一：将馈源天线一测得的S
21
带入无偏转紧缩场角度功率拟合函数，如果解得
角度数值在0
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于等效全向辐射功率测试的快速高效阵列波束偏角校准方法，其特征在于，包括预校准阶段和校准阶段；预校准阶段，采用一个标准待测天线作为参考件，放置于测试静区(5)；在未偏焦馈源情况下，旋转参考件0
°
和20
°
，记录这两组数据，记录测得的二端口网络参数S
21
数值，代表了紧缩场接收待测天线能量的高低；在偏焦情况下，旋转参考件0，θ
m
，30
°
并得到对应的S
21
，记录这三组数据；利用预校准测得的5组数据，得到两个偏转角度拟合函数的表达式，分别是无偏焦紧缩场角度功率拟合函数和偏焦紧缩场角度功率拟合函数；校准阶段包含数据采样步骤以及对应的测试数据后处理步骤，将待测件(6)放置于测试静区(5)，将馈源天线一(1)、馈源天线二(2)和馈源天线三(3)根据馈源偏角0，20
°
，
‑
20
°
，分别定位于这三个位置，测得对应的二端口参数S
21
；将三个位置测到的三组二端口参数S
21
即为测试值带入无偏焦紧缩场角度功率拟合函数和偏焦紧缩场角度功率拟合函数中，求解函数即可得到待测件(6)峰值偏移角以及偏转方向。2.根据权力要求1所述的一种用于等效全向辐射功率测试的快速高效阵列波束偏角校准方法，其特征在于，所述预校准阶段的两个拟合函数是通过分析馈源天线一(1)和馈源天线二(2)位置与不同偏转角度的关系，结合峰值EIRP测试指标，得到对应的解析式，以下为具体设计的步骤：产线测试的指标：峰值等效全向辐射功率计算公式为：EIRP(dBm)＝P(dBm)+Gain(dBi)其中P为紧缩场的发射功率，Gain为待测天线的增益，由于P为额定功率，则天线的增益即对应于测试静区(5)的接收功率成为影响峰值EIRP的主要因素；利用一个高增益天线在静区内的角度旋转特性来模拟现实中由于加工制造以及装配因素导致的主瓣波束偏转现象，高增益天线采用的是一个线阵，该方法亦可推广至面阵，通过投影原理，即接收功率的变化特性随着偏转角度满足投影面积映射关系，通过计算，待测高增益天线的偏转角度与测试静区(5)之间存在如下关系：S
21
(θ)＝M
p
×
cos(θ)+Q
original
此解析式即为无偏焦紧缩场角度功率拟合函数，其中θ为偏转角度，M
p
为投影系数，Q
original
为初始投影常数，S
21
为紧缩场和待测天线之间的二端口网络参数，其与紧缩场的接收功率存在如下关系：P
R
＝PR
×
P＝|S
21
|2P其中P
R
为接收功率，从该等式可以看出：S
21
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓明，唐家志，赵彪，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：