本发明专利技术公开了一种用于MIMO天线OTA测试的电磁屏蔽室测试方法。方法包括使用滑轨对测试平台上的天线通过时域门控处理在时域上对非直射径进行分离，从而消除电磁屏蔽室的多径效应，进行辐射方向图测试并加载进信道模拟器；将电磁屏蔽室与信道模拟器进行级联，对电磁屏蔽室测试场景下MIMO天线的传输矩阵进行测量，将天线3D辐射方向图和传输矩阵的逆矩阵加载进信道模拟器，从而实现对MIMO天线的信道环境的精准构建，进而实现MIMO天线OTA测试。本发明专利技术适用于车联网、大尺寸物联网设备、手机等移动终端在电磁屏蔽室中进行MIMO天线的OTA测试，其测试系统结构稳定可靠。其测试系统结构稳定可靠。其测试系统结构稳定可靠。
【技术实现步骤摘要】
用于MIMO天线OTA测试的电磁屏蔽室测试方法
[0001]本专利技术涉及通信测试领域的一种天线测试方法，特别是一种针对车联网和大尺寸物联网设备在电磁屏蔽室内进行MIMO天线的OTA测试方法，可应用于获取MIMO天线的吞吐率、误码率等OTA测试指标，测试方法经济高效。
技术介绍
[0002]多输入多输出MIMO(Multiple input multiple output)天线，是指在信号系统的发射端和接收端分别使用了多个发射天线和接收天线，是分集技术的一种衍生，是4G、5G通信甚至未来6G通信实现的关键技术之一。
[0003]MIMO天线可以利用多天线的特性对抗信道衰落，克服多径衰落以及干扰等影响通信质量的因素，从而提高信号的链路性能，具有较高的频谱利用率，能够在不增加带宽的情况下成倍提高通信系统的容量，且增强了信道的可靠性。正因为是利用了无线信道的环境，对于MIMO天线的OTA测试中最重要的部分是对无线传输环境的模拟。常规的传导测试已经无法适用，必须模拟目标的信道环境，使用空口(OTA)测试的方法考察其性能。
[0004]目前被国际标准组织3GPP和CTIA纳入标准的MIMO天线OTA测试方法有两种，一是多探头法(MPAC)，二是辐射两步法(RTS)。多探头法广泛用于二维环境下的LTE MIMO测量，通过物理上的天线分布和传送信号分布模拟二维物理环境。最简单的天线配置是八个均匀分布的天线环绕被测件一圈，待测天线(DUT)放在天线的环绕中心。整个系统链路要经过测试前的幅度、相位、时延校准，测试过程中转台旋转到不同的角度以评估对应的MIMO吞吐率。辐射两步法的基本原理是通过数学计算描述测量天线和被测件天线之间信号的传输方式，主要分为两步：在微波暗室中测量天线方向图，通过旋转矢量法获取被测件每个接收天线与多个发射信号之间的相位差，并计算获取空间传输矩阵H；计算逆矩阵H'并将其应用到信道模拟器中，对无线终端进行MIMO吞吐率测试。多探头法的主要缺陷是对多个天线探头的需求，测试前需要进行复杂的校准，且只能进行二维信道测试；对于辐射两步法，则需要复杂的机械臂装置、测试滑轨和足够大的测试空间，加上需要使用体积大的微波暗室，系统成本极高。这两种方法都是在微波暗室中进行的，而对于电磁屏蔽室，虽然其不需要吸波材料，但是之前的研究仅考虑其通过搅拌棒实现统计均匀的瑞利衰落信道环境，尽管可以通过加载吸波材料和控制搅拌棒速度改变多径效应和多普勒效应，却难以对信道参数进行精确控制，且由于各向同性，难以对信道的空间性质进行模拟。
技术实现思路
[0005]为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种用于MIMO天线OTA测试的电磁屏蔽室测试方法，充分利用了时域门控和辐射两步法，实现了完备可靠的MIMO天线OTA测试系统和方法的构建。
[0006]本专利技术适用于在电磁屏蔽室中对MIMO天线进行OTA测试，不需要吸波材料，测试方法经济高效，在电磁屏蔽室内进行天线的天线3D辐射方向图和传输矩阵的测试，并进一步
对MIMO天线进行OTA测试完成吞吐率和误码率等指标测量。
[0007]本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案是：
[0008]本专利技术的方法所需系统结构包括一个电磁屏蔽室、电磁屏蔽室中心的测试平台、电磁屏蔽室顶端的1/4圆弧滑轨以及测试仪器，测试仪器包括一台矢量网络分析仪、一台无线综测仪和一台信道模拟器。
[0009]方法包括：
[0010]S1、进行天线3D辐射方向图的测试；
[0011]S2、进行传输矩阵的测试；
[0012]S3、利用天线3D辐射方向图和传输矩阵进行MIMO天线OTA测试。
[0013]所述S1，具体为：
[0014]从MIMO天线中任意取一天线对在电磁屏蔽室内侧壁和1/4圆弧滑轨上布置，且天线对的接收天线和发射天线均外接矢量网络分析仪；
[0015]驱动接收1/4圆弧滑轨移动，且驱动接收天线沿1/4圆弧滑轨移动，带动1/4圆弧滑轨本身按照天线3D辐射方向图的方位角φ方向的分辨率绕完整圆周进行360
°
的步进旋转，1/4圆弧滑轨上的接收天线按照天线3D辐射方向图的俯仰角θ方向的分辨率沿1/4圆弧滑轨进行90
°
的步进移动，在每个方位角φ方向的步进位置上均利用1/4圆弧滑轨在俯仰角θ的各个步进位置均通过矢量网络分析仪对天线对的S
21
参数进行测量，根据测量获得的S
21
参数处理获得天线3D辐射方向图。
[0016]在电磁屏蔽室顶面安装1/4圆弧滑轨，在1/4圆弧滑轨上安装天线对中的接收天线，在电磁屏蔽室底面中心的测试平台上固定安装天线对的发射天线，发射天线位于1/4圆弧滑轨的圆心处。
[0017]所述的根据测量获得的S
21
参数处理获得天线3D辐射方向图，具体为：
[0018]将S
21
参数通过傅里叶逆变换变换到时域获得时域波形信号，再结合电磁屏蔽室的场景，从时域对时域波形信号的非直射径(NLOS)进行分离，从而只保留时域波形信号的直射径(LOS)，并将处理后的时域波形信号通过快速傅里叶变换变换回频域，从而构造获得天线3D辐射方向图。
[0019]所述S2，具体为：
[0020]将MIMO天线中各对天线对分别布置在电磁屏蔽室内侧壁和底面中心的测试平台上，且天线对的接收天线和发射天线均外接矢量网络分析仪；
[0021]通过矢量网络分析仪对MIMO天线的各对天线对的传输矩阵H进行测量，获得各对天线对的传输矩阵H。
[0022]传输矩阵H的信息包括在电磁屏蔽室内从MIMO天线的发射天线到接收天线所经历的幅度衰减、相位变化。
[0023]在电磁屏蔽室内侧壁布置天线对的发射天线，在测试平台上安装天线对的接收天线，发射天线朝向接收天线。
[0024]所述S3，具体为：
[0025]将MIMO天线中各对天线对分别布置在电磁屏蔽室内侧壁和底面中心的测试平台上，且天线对的接收天线直接外接无线综测仪，天线对的发射天线均外接信道模拟器，信道模拟器再连接无线综测仪；
[0026]将S2获得的传输矩阵H作逆矩阵处理后获得传输逆矩阵H
’
，将S1获得的天线3D辐射方向图和传输逆矩阵H
’
一起加载进信道模拟器，通过信道模拟器对信道环境进行模拟调控，进而使用无线综测仪实现MIMO天线的OTA测试。
[0027]在电磁屏蔽室内侧壁布置天线对的发射天线，在测试平台上安装天线对的接收天线，发射天线朝向接收天线。
[0028]针对MIMO天线中的各对天线对的OTA测试，在S3中输入的天线3D辐射方向图均相同，均为通过S1获得的天线3D辐射方向图结果；
[0029]针对MIMO天线中的各对天线对的OTA测试，在S3中输入的传输矩阵H不相同，为各自通过S2获得的传输矩阵H结果。
[0030]所述的天线3D辐射方向图输入到信道模拟本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于MIMO天线OTA测试的电磁屏蔽室测试方法，其特征在于：方法包括：S1、进行天线3D辐射方向图的测试；S2、进行传输矩阵的测试；S3、利用天线3D辐射方向图和传输矩阵进行MIMO天线OTA测试。2.根据权利要求1所述的一种用于MIMO天线OTA测试的电磁屏蔽室测试方法，其特征在于：所述S1，具体为：从MIMO天线中任意取一天线对在电磁屏蔽室(1)内侧壁和1/4圆弧滑轨(5)上布置，且天线对的接收天线(3)和发射天线(2)均外接矢量网络分析仪(6)；驱动接收1/4圆弧滑轨(5)移动，且驱动接收天线(3)沿1/4圆弧滑轨(5)移动，带动1/4圆弧滑轨(5)本身按照天线3D辐射方向图的方位角φ方向的分辨率绕完整圆周进行360
°
的步进旋转，1/4圆弧滑轨(5)上的接收天线按照天线3D辐射方向图的俯仰角θ方向的分辨率沿1/4圆弧滑轨(5)进行90
°
的步进移动，在每个方位角φ方向的步进位置上均利用1/4圆弧滑轨(5)在俯仰角θ的各个步进位置均通过矢量网络分析仪(6)对天线对的S
21
参数进行测量，根据测量获得的S
21
参数处理获得天线3D辐射方向图。3.根据权利要求2所述的一种用于MIMO天线OTA测试的电磁屏蔽室测试方法，其特征在于：在电磁屏蔽室(1)顶面安装1/4圆弧滑轨(5)，在1/4圆弧滑轨(5)上安装天线对中的接收天线(3)，在电磁屏蔽室(1)底面中心的测试平台(4)上固定安装天线对的发射天线(2)，发射天线(2)位于1/4圆弧滑轨(5)的圆心处。4.根据权利要求2所述的一种用于MIMO天线OTA测试的电磁屏蔽室测试方法，其特征在于：所述的根据测量获得的S
21
参数处理获得天线3D辐射方向图，具体为：将S
21
参数通过傅里叶逆变换变换到时域获得时域波形信号，再结合电磁屏蔽室(1)的场景，从时域对时域波形信号的非直射径进行分离，从而只保留时域波形信号的直射径，并将处理后的时域波形信号通过快速傅里叶变换变换回频域，从而构造获得天线3D辐射方向图。5.根据权利要求1所述的一种用于MIMO天线OTA测试的电磁屏蔽室测试方法，其特征在于：所...
【专利技术属性】
技术研发人员：李尔平，谢佳龙，张岭，李达，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。