CN107979424A - 用于测试受测设备的测试***和方法 - Google Patents
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Abstract
描述了一种用于测试受测设备(12)的测试***(10),其包括具有多个天线元件(18)的天线阵列(14)和具有菲涅尔结构的调整单元(16)。调整单元(16)被放置在天线阵列(14)与受测设备(12)之间。进一步地,描述了一种用于测试受测设备(12)的方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于测试受测设备的测试***以及一种用于测试受测设备的方法。
背景技术
在现有技术中,用于测试受测设备(诸如通信设备,例如4G或5G通信设备)的测试***是已知的。该测试***通常包括具有多个被用于发射电磁波的单个天线元件的天线阵列。控制单个天线元件使得整个天线阵列被认为是发射一个具有某些特征的电磁信号的单一的天线元件。相应地,对由单个天线元件发射的电磁波的相位和振幅进行适当地调整。
一般地,测试***可以被用于在该测试***的小测试室内的远场条件下测试受测设备。已知远场条件对应于作为平面波的电磁信号。因此,必须提供可以在受测设备的位置处发射平面波的天线阵列。通常,受测设备被定位在天线阵列的近场中。因此,天线阵列必须在其近场中发射平面波以便确保可以测试远场条件。因此,例如控制天线阵列的天线元件使得其生成在受测设备位置处一起形成平面波的电磁波。然后,尽管在天线阵列与受测设备之间提供了较小距离,但有可能在远场条件下测量和分析受测设备的接收和传输特性。
通常,提供在天线阵列内的多个天线的布置,使得获得针对某个测试条件的最优性能。相应地,天线阵列适于特定应用,尤其是天线阵列与受测设备之间的某个距离,其继而对应于平面波的某个频率和/或受测设备的特定尺寸。
然而,此类测试***的用户还想要测试可能具有不同尺寸的不同设备和/或用不同频率测试相同设备。因此,必须安装和校准另一个天线阵列以便执行这些感兴趣的进一步测试。这导致了大量的额外努力,其继而增加了测量的成本。
发明内容
本发明提供了一种用于测试受测设备的测试***,其包括具有多个天线元件的天线阵列和具有菲涅尔结构(Fresnel structure)的调整单元,其中,调整单元被放置在天线阵列与受测设备之间。
进一步地,本发明提供了一种用于测试受测设备的方法,其具有以下步骤:-提供具有多个天线元件的天线阵列,
-提供受测设备,
-提供具有菲涅尔结构的调整单元,以及
-将所述调整单元放置在所述天线阵列与所述受测设备之间。
本发明基于以下发现,可以将具有菲涅尔结构的调整单元与天线阵列组合以便调整所生成的平面波,使得可以以具有成本效益的方式来测试受测设备的不同尺寸。相应地,不必使用另一个天线阵列用于测试不同尺寸的受测设备或用于以不同的频率进行测试。改变天线阵列将会造成额外的校准工作,其继而又增加了用于测试的成本。调整单元使有可能调谐由天线阵列生成的电磁波,使得天线阵列与调整单元的组合被配置为发射不同的电磁信号以便测试不同的受测设备和/或以不同的频率进行测试,而不因为使用了不同的天线阵列来重新校准该测试***。一般地,由于仅调整单元被相应地适配,所以不转换天线阵列就可以调整测试***的频率范围。
根据一方面,相对于天线阵列分离地形成调整单元。因此,由于调整单元是机械上分离形成的单元,所以调整单元不位于天线阵列内。在天线阵列与调整单元之间设置了一定距离。
可替选地,调整单元可以被定位于直接临近天线阵列。
根据另一方面,调整单元被放置在天线阵列的近场中,尤其在菲涅尔区域中。测试***的近场(尤其是发射天线阵列或发射受测设备)受限于由公式定义的夫琅和费距离(Fraunhofer distance),其中D是受测设备的孔径或天线阵列的孔径,且λ是其中波长对应于期望频率的电磁信号的波长。因此,调整单元位于夫琅和费距离内。菲涅尔区域是延伸至夫琅和费距离处的近场的一部分。然而,菲涅尔区域在离发射电磁波的天线阵列一定距离处开始。
而且,天线阵列可以是平面波转换器。相应地,天线阵列在一定距离发射平面波,其中这些平面波被用于在远场条件下测试受测设备。
特别地,测试***被配置为在天线阵列的近场中生成平面波。因此,天线阵列被配置为在上述夫琅和费距离内发射平面波。
此外,调整单元还可以被配置为投射不同的场分布。例如,由于调整单元被配置为投射用于不同测量的不同辐射图案,所以可以由测试***来执行平面波测量、多路径测量或多进多出(multiple-in multiple-out,MIMO)测量。
根据另一方面,提供了与调整单元连接的用于控制调整单元的控制单元。控制调整单元以便能够实现由调整单元投射的不同场分布。例如,可以控制调整单元相对于天线阵列和/或受测设备的位置。
调整单元可以包括具有至少半周期排列的狭槽或贴片的板。半周期排列确保实现菲涅尔结构。
特别地,所述板具有周期排列的狭槽或贴片。例如,可以通过定义周期排列的同心环来建立菲涅尔结构。
进一步地,所述板可以由金属制成。因此,调整单元的透明度在由金属制成的区域中被降低。例如,贴片由金属制成。
根据某个实施例,调整单元的位置由傅里叶光学方程(Fourier Opticsequation)确定。例如,这确保调整单元以期望的方式来调整所发射的电磁波使得接收单元接收用于测试远场条件的平面波。所以,可以由控制器控制调整单元的精确定位以便确保实现所期望的位置,从而导致已经通过调整单元的电磁波的期望的场分布。
调整单元可以是光学单元。由受测设备和/或天线阵列发射的电磁波在通过调整单元的同时被相应地修正。
根据另一方面,调整单元被配置为至少部分是透镜。因此,具有菲涅尔结构的调整单元部分地形成为紧凑且同时具有大孔径和短焦距的菲涅尔透镜。此外,这确保可以在期望的位置处生成平面波。
此外,调整单元还可以被配置为至少部分是反射器。例如,调整单元包括菲涅尔反射器部分,尤其是紧凑的线性菲涅尔反射器部分。一般来说,可以由菲涅尔反射器部分来聚焦所发射的电磁信号。
一般地,调整单元可以是透镜或反射器。
可替选地,调整单元可以是可控的使得其特性可以被适当地控制。
可以在远场条件下以不同的频率(尤其是在受测设备和/或天线阵列的各自近场中)测量受测设备的接收和/或传输特性。
附图说明
现将参照附图对本发明进行描述。在附图中,图1示出了根据本发明的测试***。
具体实施方式
在图1中,示出了用于测试诸如通信设备的受测设备12(DUT)的测试***10。
测试***10包括用于生成和/或接收平面波的天线阵列14,其中,受测设备12被定位在相对于天线阵列14的一定距离处。
此外,测试***10还包括具有菲涅尔结构的调整单元16。相对于天线阵列14分离地形成调整单元16。而且,调整单元16被定位在天线阵列14与受测设备12之间,使得用于发射和/或接收电磁波的天线阵列14和受测设备12的侧面朝向调整单元16。
一般地,天线阵列14包括多个单独的天线元件18。由于天线阵列14是平面波转换器,所以控制单独的天线元件18使得电磁波形成被认为是由整个天线阵列14发射的一个电磁波的辐射图案。
进一步地,天线阵列14被配置为在其近场NF中生成平面波。这意味着由整个天线阵列14发射的电磁波在处于天线阵列14的近场内的一定距离处具有平面波的形状。
由于调整单元16被布置在天线阵列14与受测设备12之间,所以发射的电磁波冲击调整单元16使得由天线阵列14发射的辐射图案被调整。因此,有可能调整辐射图案,使得不修正整个测试***10就可以测试不同的测试频率和/或不同尺寸的受测设备12。
在示出的实施例中,调整单元16位于天线阵列14的菲涅尔区域FR内。
为了使辐射图案适于测试目的,由与调整单元16相连接的控制单元20控制调整单元16。控制单元20可以控制调整单元16相对于天线阵列14和受测设备12的位置以便调整如稍后将描述的测试条件。
调整单元16可以包括具有至少半周期排列的定义菲涅尔结构的狭槽和/或贴片的金属板22。而且,狭槽和/或贴片以周期排列的方式来布置。
此外,调整单元16还包括透镜部分和/或反射器部分,使得调整单元16至少部分分别是透镜(尤其是菲涅尔透镜)和反射器(尤其是菲涅尔反射器)。可替选地,取决于由测试***10意图进行的测试,调整单元16是透镜或反射器。
一般来说,可以使用调整单元16对电磁波在通过调整单元16后的辐射图案或场分布进行调整。因此,有可能通过使用测试***10(尤其是天线阵列14与调整单元16的组合)来执行平面波、多进多出(MIMO)和/或多路径测量。
例如,由控制单元20来控制调整单元16(特别是不同的部分)。
可替选地或者补充地,控制单元20控制调整单元16相对于受测设备12和天线阵列14的位置,以便对测试条件(尤其是测试频率或者更确切地说是在其处生成平面波的距离)进行调整。
特别地,通过由使用傅里叶变换的经典光学定义的傅里叶光学方程来决定调整单元16的精确定位。
一般地,增强了测试***10(尤其是充当平面波转换器的天线阵列14中的一个)的性能。主要提高了关于由天线阵列14发射和/或接收的毫米波的性能。
整个测试***10可以被用于受测设备12(例如5G受测设备)的空中测量(over theair measurements)。
如已提到的,调整单元16被配置为调整电磁波的场分布。因此,可以通过使用测试***10来执行使用波束形成的测量(尤其是MIMO测量)。
作为其中测量受测设备12的接收特性的上述过程的可替选方案,测试***10还可以用于测量受测设备12的传输特性。
相应地,在电磁波冲击天线阵列14之前由被放置在受测设备12与天线阵列14之间的调整单元16来调整由受测设备12发射的电磁波。
所以,尽管天线阵列14相对于受测设备12的距离低于由公式定义的夫琅和费距离,但可以在远场条件下测量受测设备12的辐射特征。在该公式中,D是受测设备(辐射器)的孔径,且λ是其中波长对应于期望频率的电磁信号的波长。
一般地,测试***10(尤其是调整单元16)被配置为调谐平面波投射,使得可以更靠近接收设备(受测设备12或天线阵列14)创建平面波。
此外,由于调整单元16的菲涅尔结构,所以不控制天线阵列14或改变天线阵列14就可以扩展天线阵列14的频率范围。
因此,因为由天线阵列14发射的平面波的频率由于调整单元16而可以被改变,所以测试***10可以被用于在远场条件下以不同的频率来测量受测设备12的接收和/或传输特性。相应地,不需要交换天线阵列14而在不同测量之间调整频率和/或平面波区距离。因此,由于仅一个天线阵列14被用于所有的这些测量,故不要求进一步的校准步骤。
一般来说,通过使用如上所述的测试***10来执行用于测量受测设备12的方法。相应地,尽管天线阵列14与受测设备12之间的距离可能小于夫琅和费距离或不同于所使用的频率,但测试***10用于在远场条件下测量受测设备12。
因此,调整单元16确保不调整天线阵列14与受测设备12之间的距离就可以测试不同的频率。
此外,测试***10还可以包括室,尤其是消音室,其中天线阵列14与受测设备12被定位在该室内。
由于天线阵列14是平面波转换器,所以包括天线阵列14和调整单元16的测试***10可以被认作菲涅尔平面波发生器。
一般来说,配置测试***10使得可以在天线阵列14的平面波区中测量受测设备12的传输和/或接收特性。
Claims (15)
1.一种用于测试受测设备(12)的测试***(10),其包括:
具有多个天线元件(18)的天线阵列(14),以及
具有菲涅尔结构的调整单元(16),其中,所述调整单元(16)被放置在所述天线阵列(14)与所述受测设备(12)之间。
2.根据权利要求1所述的测试***(10),其特征在于,相对于所述天线阵列(14)分离地形成所述调整单元(16)。
3.根据权利要求1所述的测试***(10),其特征在于,所述调整单元(16)被放置在所述天线阵列(14)的近场中。
4.根据权利要求1所述的测试***(10),其特征在于,所述天线阵列(14)是平面波转换器。
5.根据权利要求1所述的测试***(10),其特征在于,所述测试***(10)被配置为在所述天线阵列(14)的近场中生成平面波。
6.根据权利要求1所述的测试***(10),其特征在于,所述调整单元(16)被配置为投射不同的场分布。
7.根据权利要求1所述的测试***(10),其特征在于,提供与所述调整单元(16)连接的用于控制所述调整单元(16)的控制单元(20)。
8.根据权利要求1所述的测试***(10),其特征在于,所述调整单元(16)包括具有至少半周期排列的狭槽或贴片的板(20)。
9.根据权利要求8所述的测试***(10),其特征在于,所述板(20)具有周期排列的狭槽或贴片。
10.根据权利要求8所述的测试***(10),其特征在于,所述板(20)由金属制成。
11.根据权利要求1所述的测试***(10),其特征在于,所述调整单元(16)的位置由傅里叶光学方程确定。
12.根据权利要求1所述的测试***(10),其特征在于,所述调整单元(16)是光学单元。
13.根据权利要求1所述的测试***(10),其特征在于,所述调整单元(16)被配置为至少部分是透镜。
14.根据权利要求1所述的测试***(10),其特征在于,所述调整单元(16)被配置为至少部分是反射器。
15.一种用于测试受测设备(12)的方法,其具有以下步骤:
a)提供具有多个天线元件(18)的天线阵列(14),
b)提供受测设备(12),
c)提供具有菲涅尔结构的调整单元(16),以及
d)将所述调整单元(16)放置在所述天线阵列(14)与所述受测设备(12)之间。
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