CN111541497A

CN111541497A - 物联网终端无线通信性能空口测试装置

Info

Publication number: CN111541497A
Application number: CN202010323250.4A
Authority: CN
Inventors: 陈秋东; 丘寿玉; 涂锂程
Original assignee: Fu Zhou Internet Of Things Open Lab
Current assignee: Fu Zhou Internet Of Things Open Lab
Priority date: 2020-04-22
Filing date: 2020-04-22
Publication date: 2020-08-14

Abstract

本发明公开物联网终端无线通信性能空口测试装置，其包括屏蔽体，屏蔽体的内表面铺设吸波材料层，屏蔽体的一侧面开设供被测件放入的屏蔽门，屏蔽体外部底部侧壁上设有与测试仪器连接的接口板，屏蔽体的上端面中心处嵌入双极化喇叭天线，双极化喇叭天线伸入屏蔽体的内腔设置，屏蔽体的内部底面上设有支撑架，支撑架的上端具有一竖直方向位置可调的置物台，置物台的中心正对双极化喇叭天线的中心设置，置物台用于放置被测件。本发明的测试装备能满足不同高度尺寸的被测终端远场测试条件，路径损耗能准确测量。

Description

物联网终端无线通信性能空口测试装置

技术领域

本发明涉及物联网技术领域，尤其涉及物联网终端无线通信性能空口测试装置。

背景技术

当今物联网终端使用各种无线通信技术（如NB-IOT，Lora, WIFI及蓝牙等，工作频段在450MHz~6GHz），实现物体间的信息交互及控制，故无线通信性能为物联网终端需要重点关注的性能之一，现有无线性能空口测试方法有两种：

第一种是使用屏蔽箱，如图1所示，物联网终端放到屏蔽箱里面，通过测试仪表（用射频电缆外接天线）与终端（带有天线的整机）通过的天线耦合方式在屏蔽箱里建立连接，从而进行对应的无线通信性能测试。通过屏蔽箱内部测量天线（外接测试仪表）和终端天线空间耦合来进行性能测试，该方式下，屏蔽箱用来提供屏蔽外界干扰信号。但由于屏蔽室环境会对里面传输的信号进行反射及折射，导致屏蔽室环境下终端天线到测量天线的空间损耗不能准确测量出来。且终端相对测量天线位置稍微移动一点，可能产生3dB及以上的损耗偏差。故该测试方式只能做定性测试分析，不能做定量测试。

第二种是用远场OTA天线暗室，沿用测试便携式移动终端的测试方式。如图2或图3所示，通过暗室1内部测量天线3（外接测试仪表）和终端天线空间耦合来进行性能测试，终端天线尽量落于旋转***的中心位置，测试过程中终端天线和测量天线3保持固定的距离，且满足电磁波传输的远场条件。在暗室1环境下，暗室1外壳为屏蔽材料，用来屏蔽外界干扰，暗室1内部铺有吸波材料，所以，测量天线3到被测终端的信号传输接近理想的自由空间传输。且暗室1使用的测量天线3高增益（增益可校准得到）双极化喇叭天线，这样可以用标准偶极子天线用精确量测其路径（包含空间损耗）损耗。测试仪表值加上对应路径损耗的值则为对应定量无线通信性能测试指标。如图2所示，组合轴***通过相连两个转轴旋转，带动固定在该支架被测终端2旋转，产生相对被测终端2呈360度空间测试点，所有测试点的值加权平均为该终端的无线通信性能的值。如图3所示，分布式***通过支持杆旋转加上测试环上测量天线3选择，从而产生相对被测终端2呈360度测试点，所有测试点的值加权平均为该终端的无线通信性能的值。

1. 如图3所示，远场OTA天线暗室1适用于便携式移动终端，主要考虑便携式移动终端工作时，终端是在移动的，信号可能从360度空间传输过来，故需要测试空间360度角度信号传输质量。故需要建设大的暗室1及3D转台，这样造价会比较昂贵；而很多物联网终端安装后是规定位置使用的，且这些物联网终端背板还有大块金属，所以，物联网终端只需要考虑前面等角度的信号传输的质量。故可以建设固定角度的远场OTA小暗室。

2. 由于物联网终端尺寸和形态多样，如使用组合轴***，每种形态的物联网终端需要定制对应的测试夹具，故该***不适合物联网终端无线通信性能测试。对于分布式***，被测终端可以方便的放置在支撑杠上的置物平台上；但对于物联网终端测试来说，测试过程种需要满足被测终端天线位置在旋转中心，但由于支撑杆高度是固定的，被测终端只能是天线高度为某一固定高度的终端，该高度加上支撑杆高度刚好落入旋转中心。

发明内容

本发明的目的在于提供物联网终端无线通信性能空口测试装置。

本发明采用的技术方案是：

物联网终端无线通信性能空口测试装置，其包括屏蔽体，屏蔽体的内表面铺设吸波材料层，屏蔽体的一侧面开设供被测件放入的屏蔽门，屏蔽体外部底部侧壁上设有与测试仪器连接的接口板，屏蔽体的上端面中心处嵌入双极化喇叭天线，双极化喇叭天线伸入屏蔽体的内腔设置，屏蔽体的内部底面上设有支撑架，支撑架的上端具有一竖直方向位置可调的置物台，置物台的中心正对双极化喇叭天线的中心设置，置物台用于放置被测件。

进一步地，置物台的上表面具有纵横线分割形成的网格，网格的中轴线为加粗线，且网格中心点加粗标识，围绕网格中心点选取若干间隔分布的定位点，定位点采用加粗的十字交叉线标识。

进一步地，定位点为24个，24个定位点与中心点均匀间隔分布在置物台上表面。

进一步地，网格每隔2CM设一根粗线，两根粗线之间间隔1CM设一根细线。

进一步地，支撑架还包括放置于屏蔽体内部底面的背板，背板的四角竖直设置支撑杆，支撑杆的外表面具有螺纹，置物台的四角设有过孔，过孔的直径大于支撑杆的直径，置物台设置在支撑杆的上端，每个支撑杆对应置物台的底部套设有螺母，螺母的内螺纹直径与支撑杠的外径相同，螺母的外周直径大于置物台过孔直径。通过调节螺母的位置，带动置物台距离双极化喇叭天线2m~2.4m范围内上下移动。

为了置物台的放置稳定，过孔直径仅需微大于支撑杠直径，推荐大2mm。

进一步地，置物台采用电磁波透明且高硬度的材料成型，如亚克力或者高密度聚苯乙烯材料；置物台的厚度不小于2CM。

进一步地，屏蔽体具有金属板组成的外壳。

进一步地，屏蔽体的外部底面四边角上设有万向轮。

本发明采用以上技术方案，其有益效果表现在以下三个方面：1、准确性：该测试装备能满足被测终端（尺寸在50cm*50cm*40cm之内、天线尺寸在19cm之内、工作频段在450MHz~8GHz之内）远场测试条件，路径损耗（包含空间损耗）能准确测量。2、便捷性：第一便捷摆放，使用置物台的方式，便捷摆放各种不同形状的物联网终端；第二路径损耗校准便捷，置物面在0~40cm范围内可调，可以满足高度40cm以内各种物联网终端测试，确保其天线中心平面与测量天线保持固定高度。故只需校准该高度下的路径损耗就能适用高度40cm内各种物联网终端；3、经济性：该远场小暗室造价不超过满足同类终端远场OTA天线暗室1/4。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明；

图1为现有技术中屏蔽室测试架构示意图；

图2为现有技术中远场OTA天线暗室的轴组合测试结构示意图；

图3为现有技术中远场OTA天线暗室的分布式测试结构示意图；

图4为本发明物联网终端无线通信性能空口测试装置的外部结构示意图；

图5为本发明物联网终端无线通信性能空口测试装置的内部结构示意图；

图6为图5中A的支撑杆与置物台连接的局部放大图；

图7为图5中B的支撑杆与背板连接的局部放大图。

图8为本发明置物台上表面的网格示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

下面将结合附图，对本申请中的技术方案进行描述。

如图4至图8所示，本发明公开了物联网终端无线通信性能空口测试装置，其包括屏蔽体1，屏蔽体1的内表面铺设吸波材料层2，屏蔽体1的一侧面开设供被测件放入的屏蔽门3，屏蔽体1外部底部侧壁上设有与测试仪器连接的接口板4，屏蔽体1的上端面中心处嵌入双极化喇叭天线5，双极化喇叭天线5伸入屏蔽体1的内腔设置，屏蔽体1的内部底面上设有支撑架6，支撑架6的上端具有一竖直方向位置可调的置物台7，置物台7的中心正对双极化喇叭天线5的中心设置，置物台7用于放置被测件。

具体地，屏蔽体1（暗室外壳）为长方体，整个小暗室外壳用金属板组成，一般用屏蔽钢材，其尺寸不小于95cm(宽)*95cm(深)*275cm(高)；用于屏蔽外界干扰信号；屏蔽门3也是采用金属板制成，尺寸不小于50cm(长)*50cm(高)，用于将被测件放入暗室的门；双极化喇叭天线5的频率范围450MHz~8GHz,该频段范围内增益不小于4dBi。

接口板4上具有2个N型转接头、2个SMA型转接头、2个BNC型转接头、4个USB转接头（带有USB滤波器）；

置物台7为长方体，尺寸不小于50cm(长)*50cm(宽)，置物台7的厚度不小于2CM。置物台7采用电磁波透明且高硬度的材料成型，如亚克力或者高密度聚苯乙烯材料。测试时，被测件天线中心尽量靠近置物台7中心。

进一步地，置物台7的上表面具有纵横线70分割形成的网格70，网格70每隔2CM设一根粗线74，两根粗线74之间间隔1CM设一根细线75。网格70的中轴线71为加粗线，且网格中心点72加粗标识，围绕网格中心点72选取若干间隔分布的定位点73，定位点73采用加粗的十字交叉线标识。

进一步地，定位点73为24个，24个定位点73与中心点72均匀间隔分布在置物台7上表面。

具体地，如果横中轴线71为X轴，纵中轴线71为Y轴，中心点72坐标为（0，0），其它24点坐标分别为：（-20，20），（-10，20），（0，20），（10，20），（20，20）；（-20，10），（-10，10），（0，10），（10，10），（20，10）；（-20，0），（-10，0），（10，0），（20，0）；（-20，-10），（-10，-10），（0，-10），（10，-10），（20，-10）；（-20，-20），（-10，-20），（0，-20），（10，-20），（20，-20）。

进一步地，支撑架6还包括放置于屏蔽体1内部底面的背板8，背板8的四角竖直设置支撑杆9，支撑杆9的外表面具有螺纹，置物台7的四角设有过孔12，过孔12的直径大于支撑杆9的直径，置物台7设置在支撑杆9的上端，每个支撑杆9对应置物台7的底部套设有螺母10，螺母10的内螺纹直径与支撑杠的外径相同，螺母10的外周直径大于置物台7过孔12直径。通过调节螺母10的位置，带动置物台7距离双极化喇叭天线5在2m~2.4m范围内上下移动。为了置物台7的放置稳定，过孔12直径仅需微大于支撑杠直径，推荐大2mm。

具体地，支撑杆9的材料同置物台7，为圆柱体，其直径不小于3cm,高度不低于60cm。背板8的材料也同置物台7，背板8为长方体，背板8大小同屏蔽体1内尺寸，背板8厚度不低于3cm，支撑杆9固定在该背板8上。该背板8放置在暗室的底部，而吸波材料则放置在背板8上面；

螺母10与支撑杆9配套为4个，螺母10材料同置物台7，螺母10的主体为中空的圆柱体，螺母10的内径同支持杆且内表面有螺纹，螺母10的外径大于置物台7过孔12，建议大于5mm及以上，可以根据需要支撑被测件的重量来调整大小；螺母10带有耳朵便于受力旋转。旋转螺母10，可以带动置物台7在距离喇叭天线2m~2.4m范围内上下移动。这样，根据被测件天线的高度，调整置物台7的位置，确保被测件天线中心落在离喇叭天线中心2m处的那个面上。

进一步地，为了便于暗室移动，屏蔽体1的外部底面四边角上设有万向轮11。

具体地，本发明的测试装置满足如下性能指标要求。1、屏蔽性能：按照EN50147-1标准测试方法，从450MHz~8GHz，屏蔽性能大于90dB；2、测试距离:保持2m的测试距离；3、路径损耗波动：距离喇叭天线中心2m的垂直平面（正对喇叭天线），暗室中心位置50cm*50cm区域，在信号频率范围为450MHz~8GHz，该区域的点相对于喇叭天线的空间传输损耗波动在-1dB~1dB之间。测试方法是置物台7调整到距离喇叭天线2m处，使用标准偶极子天线（频率范围450MHz~8GHz）在置物台7标识的25个点测试空间传输损耗，

在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本申请实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims

1.物联网终端无线通信性能空口测试装置，其特征在于：其包括屏蔽体，屏蔽体的内表面铺设吸波材料层，屏蔽体的一侧面开设供被测件放入的屏蔽门，屏蔽体外部底部侧壁上设有与测试仪器连接的接口板，屏蔽体的上端面中心处嵌入双极化喇叭天线，双极化喇叭天线伸入屏蔽体的内腔设置，屏蔽体的内部底面上设有支撑架，支撑架的上端具有一竖直方向位置可调的置物台，置物台的中心正对双极化喇叭天线的中心设置，置物台用于放置被测件。

2.根据权利要求1所述的物联网终端无线通信性能空口测试装置，其特征在于：置物台的上表面具有纵横线分割形成的网格，网格的中轴线为加粗线，且网格中心点加粗标识，围绕网格中心点选取若干间隔分布的定位点，定位点采用加粗的十字交叉线标识。

3.根据权利要求2所述的物联网终端无线通信性能空口测试装置，其特征在于：定位点为24个，24个定位点与中心点均匀间隔分布在置物台上表面。

4.根据权利要求2所述的物联网终端无线通信性能空口测试装置，其特征在于：网格每隔2CM设一根粗线，两根粗线之间间隔1CM设一根细线。

5.根据权利要求1所述的物联网终端无线通信性能空口测试装置，其特征在于：支撑架还包括放置于屏蔽体内部底面的背板，背板的四角竖直设置支撑杆，支撑杆的外表面具有螺纹，置物台的四角设有过孔，过孔的直径大于支撑杆的直径，置物台设置在支撑杆的上端，每个支撑杆对应置物台的底部套设有螺母，螺母的内螺纹直径与支撑杠的外径相同，螺母的外周直径大于置物台过孔直径，置物台通过旋转螺母可调位置进而带动被测终端天线与测量保持在相对固定的距离。

6.根据权利要求5所述的物联网终端无线通信性能空口测试装置，其特征在于：过孔直径大于支撑杠直径2mm。

7.根据权利要求1所述的物联网终端无线通信性能空口测试装置，其特征在于：置物台采用电磁波透明且高硬度的材料成型，置物台的厚度不小于2CM。

8.根据权利要求1所述的物联网终端无线通信性能空口测试装置，其特征在于：屏蔽体具有金属板组成的外壳。

9.根据权利要求1所述的物联网终端无线通信性能空口测试装置，其特征在于：屏蔽体的外部底面四边角上设有万向轮。