CN111551796B - 5g毫米波微带阵列天线的测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及射频技术领域，公开了一种5G毫米波微带阵列天线的测试装置及方法，在测试时，将5G毫米波微带阵列天线置于信号发射组件和信号检测组件之间，并使各个探针与5G毫米波微带阵列天线中的对应微带天线的馈电端连接，各个检测微带天线与5G毫米波微带阵列天线中的对应微带天线相对设置，第二控制单元通过控制第一控制单元控制锁相环发射射频信号至5G毫米波微带阵列天线中的对应微带天线，第二控制单元检测功率检测器件检测到的功率，从而实现对5G毫米波微带阵列天线的测试，测试成本低、测试操作简单快速，便于进行大规模的批量生产测试。

Description

5G毫米波微带阵列天线的测试装置及方法

技术领域

本发明涉及射频技术领域，特别是涉及一种5G毫米波微带阵列天线的测试装置及方法。

背景技术

第五代移动通信***已经正式商用，面向5G的大规模MIMO天线***在其中扮演着重要的作用。毫米波因其波长较短，所以微带天线在5G毫米波天线应用方面有极大的优势，其占用PCB面积比较小，因此单位面积上可以集成数量较多的天线单元数量。微带天线在可集成方面具有突出优势：体积小、质量小、低剖面等，且电气性能多样(如双频、多极化等)，尤其容易与有源器件、微波电路集成为一体化组件。但是，大规模MIMO天线***天线数量多(比如64，128，256等)，对5G毫米波微带阵列天线测试提出了新的难题。

现有技术测试天线一般采用传统OTA(Over The Air)测试，传统OTA测试虽然测试结果精确，但是其操作复杂、用时长、场地要求高，还需要使用微波暗室，并且一个微波暗室同一时间只能测试一副天线，而微波暗室造价极高，造成测试成本高。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种5G毫米波微带阵列天线的测试装置及方法，其测试效率高、成本低。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供一种5G毫米波微带阵列天线的测试装置，包括信号发射组件和信号检测组件；

所述信号发射组件包括信号发射板，所述信号发射板上设有第一控制单元、多个锁相环和多个探针，所述第一控制单元分别与多个所述锁相环的输入端电连接，所述锁相环的输出端与所述探针电连接，所述探针用于与5G毫米波微带阵列天线中的微带天线的馈电端电连接；其中，多个所述锁相环与多个所述探针和5G毫米波微带阵列天线中的多个微带天线均为一一对应的关系；

所述信号检测组件包括信号检测板，所述信号检测板上设有第二控制单元、多个功率检测器件和多个检测微带天线，所述第二控制单元的输出端与所述第一控制单元的控制端连接；所述第二控制单元分别与多个所述功率检测器件电连接，所述功率检测器件与所述检测微带天线电连接，所述检测微带天线用于与5G毫米波微带阵列天线中的微带天线相对设置；其中，多个所述功率检测器件与多个所述检测微带天线和所述5G毫米波微带阵列天线中的多个微带天线均为一一对应的关系。

作为优选方案，所述检测微带天线用于与5G毫米波微带阵列天线中的微带天线正对设置。

作为优选方案，所述5G毫米波微带阵列天线的测试装置还包括至少一个固定杆，所述固定杆的一端连接在所述信号检测板设有检测微带天线的一面上，所述固定杆的另一端用于连接在5G毫米波微带阵列天线设有微带天线的一面上。

作为优选方案，所述5G毫米波微带阵列天线的测试装置还包括屏蔽箱，所述屏蔽箱内设有容纳腔，所述容纳腔用于容纳信号发射组件、信号检测组件和5G毫米波微带阵列天线。

作为优选方案，所述功率检测器件与所述检测微带天线电连接，具体为：

所述信号检测板上设有多个第一导电过孔，所述功率检测器件通过所述第一导电过孔与所述检测微带天线电连接；其中，所述第一导电过孔与所述功率检测器件和所述检测微带天线均为一一对应的关系。

作为优选方案，所述5G毫米波微带阵列天线包括电路板，所述电路板上设有多个所述微带天线和多个第二导电过孔，则所述探针用于与5G毫米波微带阵列天线中的微带天线的馈电端电连接，具体为：

所述探针用于插设在所述第二导电过孔上，以使所述探针通过所述第二导电过孔与5G毫米波微带阵列天线中的微带天线的馈电端电连接；其中，所述第二导电过孔与所述探针和所述5G毫米波微带阵列天线中的多个微带天线均为一一对应的关系。

作为优选方案，所述探针的大小与所述第二导电过孔的大小相适配。

作为优选方案，所述锁相环的输出端与所述探针电连接，具体为：

所述信号发射板设有第三导电过孔，所述锁相环的输出端通过所述第三导电过孔与所述探针电连接。

为了解决相同的技术问题，本发明实施例还提供一种基于所述的5G毫米波微带阵列天线的测试装置的5G毫米波微带阵列天线的测试方法，所述探针、所述锁相环和所述5G毫米波微带阵列天线中的微带天线的数量均为N个，包括以下步骤：

将5G毫米波微带阵列天线置于所述信号发射组件和所述信号检测组件之间，并使N个所述探针与5G毫米波微带阵列天线中的N个微带天线的馈电端对应连接，所述检测微带天线与5G毫米波微带阵列天线中的微带天线相对设置；

启动所述5G毫米波微带阵列天线的测试装置；

使第二控制单元发送第一控制信号至所述第一控制单元，以触发所述第一控制单元控制第n个锁相环发射射频信号至5G毫米波微带阵列天线中的第n个微带天线；其中，n的初始值为1；

第二控制单元判断所述第n个功率检测器件检测到的功率值是否符合预设天线合格要求；

若符合，判断n是否等于N，若是，判定所述5G毫米波微带阵列天线合格并结束测试流程，否则对n加1并返回至所述使第二控制单元发送第一控制信号至所述第一控制单元，以触发所述第一控制单元控制第n个锁相环发射射频信号至5G毫米波微带阵列天线中的第n个微带天线步骤；

若不符合，判定所述5G毫米波微带阵列天线不合格并结束测试。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明实施例提供了一种5G毫米波微带阵列天线的测试装置及方法，其中，所述5G毫米波微带阵列天线的测试装置包括信号发射组件和信号检测组件，信号发射组件的信号发射板上设有第一控制单元、多个锁相环和多个探针，信号检测组件的信号检测板上设有第二控制单元、多个功率检测器件和多个检测微带天线，在测试时，将5G毫米波微带阵列天线置于信号发射组件和信号检测组件之间，并使各个探针与5G毫米波微带阵列天线中的对应微带天线的馈电端连接，各个检测微带天线与5G毫米波微带阵列天线中的对应微带天线相对设置，第二控制单元通过控制第一控制单元控制锁相环发射射频信号至5G毫米波微带阵列天线中的对应微带天线，第二控制单元检测功率检测器件检测到的功率，从而实现对5G毫米波微带阵列天线的测试，测试成本低、测试操作简单快速，便于进行大规模的批量生产测试。

附图说明

图1是本发明实施例中的5G毫米波微带阵列天线的测试装置的测试原理图；

图2是本发明实施例中的5G毫米波微带阵列天线的原理框图；

图3是本发明实施例中的多个锁相环与第一控制单元的控制关系图；

图4是本发明实施例中的多个功率检测器件与第二控制单元的控制关系图；

图5是本发明实施例中的5G毫米波微带阵列天线的测试装置流程图；

其中，1、信号发射板；11、第一控制单元；12、锁相环；13、探针；2、信号检测板；21、第二控制单元；22、功率检测器件；23、检测微带天线；3、固定杆；4、屏蔽箱；5、5G毫米波微带阵列天线的电路板；6、5G毫米波微带阵列天线的微带天线。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明实施例中的5G毫米波微带阵列天线的测试装置的测试原理图，5G毫米波微带阵列天线中的天线数量较多，图1仅体现其中一个天线单元，测试装置中只体现其中一路测试原理框图。

本发明实施例的5G毫米波微带阵列天线的测试装置包括信号发射组件和信号检测组件；

所述信号发射组件包括信号发射板1，所述信号发射板1上设有第一控制单元11、多个锁相环12和多个探针13，所述第一控制单元11分别与多个所述锁相环12的输入端电连接(如图2所示，第一控制单元11分别与锁相环121～N电连接)，所述锁相环12的输出端与所述探针13电连接，所述探针13用于与5G毫米波微带阵列天线中的微带天线6的馈电端电连接；其中，多个所述锁相环12与多个所述探针13和5G毫米波微带阵列天线中的多个微带天线6均为一一对应的关系；

所述信号检测组件包括信号检测板2，所述信号检测板2上设有第二控制单元21、多个功率检测器件22和多个检测微带天线23，所述第二控制单元21的输出端与所述第一控制单元11的控制端连接；所述第二控制单元21分别与多个所述功率检测器件22电连接(如图3所示，第二控制单元21分别与功率检测器件221～N电连接)，所述功率检测器件22与所述检测微带天线23电连接，所述检测微带天线23用于与5G毫米波微带阵列天线中的微带天线6相对设置；其中，多个所述功率检测器件22与多个所述检测微带天线23和所述5G毫米波微带阵列天线中的多个微带天线6均为一一对应的关系。

在本发明实施例中，在测试时，将5G毫米波微带阵列天线置于信号发射组件和信号检测组件之间，并使各个探针13与5G毫米波微带阵列天线中的对应微带天线6的馈电端连接，各个检测微带天线23与5G毫米波微带阵列天线中的对应微带天线6相对设置，第二控制单元21通过控制第一控制单元11控制锁相环12发射射频信号至5G毫米波微带阵列天线中的对应微带天线6，第二控制单元21检测功率检测器件22检测到的功率，从而实现对5G毫米波微带阵列天线的测试，测试成本低、测试操作简单快速，便于进行大规模的批量生产测试。

具体地，在本发明实施例中，所述信号检测板2为PCB板，所述信号发射板1为PCB板，所述第一控制单元11为CPU芯片，所述第二控制单元21为CPU芯片。

为了提高测试精确度，本实施例中的所述检测微带天线23用于与5G毫米波微带阵列天线中的微带天线6正对设置。

请参阅图1所示，本实施例中的所述5G毫米波微带阵列天线的测试装置还包括至少一个固定杆3，所述固定杆3的一端连接在所述信号检测板2设有检测微带天线23的一面上，所述固定杆3的另一端用于连接在5G毫米波微带阵列天线设有微带天线6的一面上。所述固定杆3的作用主要有两个，一是使信号检测组件的检测微带天线23与5G毫米波微带阵列天线中对应的微带天线单元完全正面相对，二是固定两者之间的距离，使两天线之间处于合适的测试距离。

请参阅图1所示，本实施例中的所述5G毫米波微带阵列天线的测试装置还包括屏蔽箱4，所述屏蔽箱4内设有容纳腔，所述容纳腔用于容纳信号发射组件、信号检测组件和5G毫米波微带阵列天线。所述屏蔽箱4的作用是防止检测微带天线23由于接收到空间干扰信号造成测试结果不准确。

具体地，所述功率检测器件22与所述检测微带天线23电连接，具体为：

所述信号检测板2上设有多个第一导电过孔，所述功率检测器件22通过所述第一导电过孔与所述检测微带天线23电连接；其中，所述第一导电过孔与所述功率检测器件22和所述检测微带天线23均为一一对应的关系。

图2是本发明实施例中的5G毫米波微带阵列天线的原理框图，所述5G毫米波微带阵列天线包括电路板5，所述电路板5上设有多个所述微带天线6和多个第二导电过孔，所述5G毫米波微带阵列天线的电路板5为PCB板，5G毫米波微带阵列天线中的微带天线6为毫米波微带天线。所述探针13用于与5G毫米波微带阵列天线中的微带天线6的馈电端电连接，具体为：

所述探针13用于插设在所述第二导电过孔上，以使所述探针13通过所述第二导电过孔与5G毫米波微带阵列天线中的微带天线6的馈电端电连接；其中，所述第二导电过孔与所述探针13和所述5G毫米波微带阵列天线中的多个微带天线6均为一一对应的关系。此外，图2中的PCB板顶层铜箔可以看作是5G毫米波微带阵列天线的微带天线6的一部分，主要作用起到是隔离、接地作用的，PCB板底层铜箔主要作用是作为天线的反射板和接地线。在测试时，将探针13一一对应***5G毫米波微带阵列天线的第二导电过孔中。优选地，所述探针13的大小与所述第二导电过孔的大小相适配，相邻两个探针13之间的间距和5G毫米波微带阵列天线中相邻两个第二导电过孔的间距相同，使得所述探针13能够***所述第二导电过孔中，也能确保每一所述探针13与对应的所述第二导电过孔接触。此外，检测微带天线23与5G毫米波微带阵列天线中的微带天线6完全相同，并且间距相同。

本实施例中的所述锁相环12的输出端与所述探针13电连接，具体为：

所述信号发射板1设有第三导电过孔，所述锁相环12的输出端通过所述第三导电过孔与所述探针13电连接。在本实施例中，所述探针13可以***所述第三导电过孔中，以固定在信号发射板1上，同时通过所述第三导电过孔与所述锁相环12的输出端实现电连接。

结合图1至图5所示，相应地，本发明实施例还提供一种基于所述的5G毫米波微带阵列天线的测试装置的5G毫米波微带阵列天线的测试方法，所述探针13、所述锁相环12和所述5G毫米波微带阵列天线中的微带天线6的数量均为N个，包括以下步骤：

将5G毫米波微带阵列天线置于所述信号发射组件和所述信号检测组件之间，并使N个所述探针13与5G毫米波微带阵列天线中的N个微带天线6的馈电端对应连接，所述检测微带天线23与5G毫米波微带阵列天线中的微带天线6相对设置；

启动所述5G毫米波微带阵列天线的测试装置；

使第二控制单元21发送第一控制信号至所述第一控制单元11，以触发所述第一控制单元11控制第n个锁相环(即锁相环n)发射射频信号至5G毫米波微带阵列天线中的第n个微带天线；其中，n的初始值为1；

第二控制单元21判断所述第n个功率检测器件(即功率检测器件n)检测到的功率值是否符合预设天线合格要求；

若符合，判断n是否等于N，若是，判定所述5G毫米波微带阵列天线合格并结束测试流程，否则对n加1并返回至所述使第二控制单元21发送第一控制信号至所述第一控制单元11，以触发所述第一控制单元11控制第n个锁相环发射射频信号至5G毫米波微带阵列天线中的第n个微带天线步骤；

若不符合，判定所述5G毫米波微带阵列天线不合格并结束测试。

在具体实施当中，可以对所有锁相环12进行编号，然后决定测试顺序。对锁相环12进行编号，如果某个锁相环12对应的微带天线不符合要求可以快速定位及进行维修。信号发射组件中第一控制单元11控制锁相环12发射毫米波微带天线工作频段的中心频率信号，而第二控制单元21与第一控制单元11电连接，第二控制单元21可以控制信号发射组件的信号发射时间。在具体测试时，首先，将5G毫米波微带阵列天线置于所述信号发射组件和所述信号检测组件之间，并使所有探针13插进5G毫米波微带阵列天线电路板5的第二导电过孔中，所述检测微带天线23与5G毫米波微带阵列天线中的微带天线一一正对，第二控制单元21通过控制所述第一控制单元11控制锁相环12发射射频信号至5G毫米波微带阵列天线中对应的微带天线，第二控制单元21检测功率检测器件22检测到的功率，从而实现对5G毫米波微带阵列天线的测试。

本发明实施例利用毫米波波长短、毫米波天线面积小的特点，发明了信号发射组件和信号检测组件，并把这两部分做成一种固定测试夹具，然后通过CPU控制两部分信号发射和功率检测，快速判断5G毫米波微带阵列天线中的每个天线单元是否符合要求。

综上，本发明实施例提供了一种5G毫米波微带阵列天线的测试装置及方法，其中，所述5G毫米波微带阵列天线的测试装置包括信号发射组件和信号检测组件，信号发射组件的信号发射板1上设有第一控制单元11、多个锁相环12和多个探针13，信号检测组件的信号检测板2上设有第二控制单元21、多个功率检测器件22和多个检测微带天线23，在测试时，将5G毫米波微带阵列天线置于信号发射组件和信号检测组件之间，并使各个探针13与5G毫米波微带阵列天线中的对应微带天线6的馈电端连接，各个检测微带天线23与5G毫米波微带阵列天线中的对应微带天线6相对设置，第二控制单元21通过控制第一控制单元11控制锁相环12发射射频信号至5G毫米波微带阵列天线中的对应微带天线6，第二控制单元21检测功率检测器件22检测到的功率，从而实现对5G毫米波微带阵列天线的测试，测试成本低、测试操作简单快速，便于进行大规模的批量生产测试。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种5G毫米波微带阵列天线的测试装置，其特征在于，包括信号发射组件和信号检测组件；

所述信号发射组件包括信号发射板，所述信号发射板上设有第一控制单元、多个锁相环和多个探针，所述第一控制单元分别与多个所述锁相环的输入端电连接，所述锁相环的输出端与所述探针电连接，所述探针用于与5G毫米波微带阵列天线中的微带天线的馈电端电连接；其中，多个所述锁相环与多个所述探针和5G毫米波微带阵列天线中的多个微带天线均为一一对应的关系；

所述信号检测组件包括信号检测板，所述信号检测板上设有第二控制单元、多个功率检测器件和多个检测微带天线，所述第二控制单元的输出端与所述第一控制单元的控制端连接；所述第二控制单元分别与多个所述功率检测器件电连接，所述功率检测器件与所述检测微带天线电连接，所述检测微带天线用于与5G毫米波微带阵列天线中的微带天线相对设置；其中，多个所述功率检测器件与多个所述检测微带天线和所述5G毫米波微带阵列天线中的多个微带天线均为一一对应的关系；

其中，所述探针、所述锁相环和所述5G毫米波微带阵列天线中的微带天线的数量均为N个，测试步骤包括：

将5G毫米波微带阵列天线置于所述信号发射组件和所述信号检测组件之间，并使N个所述探针与5G毫米波微带阵列天线中的N个微带天线的馈电端对应连接，所述检测微带天线与5G毫米波微带阵列天线中的微带天线相对设置；

启动所述5G毫米波微带阵列天线的测试装置；

使第二控制单元发送第一控制信号至所述第一控制单元，以触发所述第一控制单元控制第n个锁相环发射射频信号至5G毫米波微带阵列天线中的第n个微带天线；其中，n的初始值为1；

第二控制单元判断所述第n个功率检测器件检测到的功率值是否符合预设天线合格要求；

若符合，判断n是否等于N，若是，判定所述5G毫米波微带阵列天线合格并结束测试流程，否则对n加1并返回至所述使第二控制单元发送第一控制信号至所述第一控制单元，以触发所述第一控制单元控制第n个锁相环发射射频信号至5G毫米波微带阵列天线中的第n个微带天线步骤；

若不符合，判定所述5G毫米波微带阵列天线不合格并结束测试。

2.如权利要求1所述的5G毫米波微带阵列天线的测试装置，其特征在于，所述检测微带天线用于与5G毫米波微带阵列天线中的微带天线正对设置。

3.如权利要求1所述的5G毫米波微带阵列天线的测试装置，其特征在于，所述5G毫米波微带阵列天线的测试装置还包括至少一个固定杆，所述固定杆的一端连接在所述信号检测板设有检测微带天线的一面上，所述固定杆的另一端用于连接在5G毫米波微带阵列天线设有微带天线的一面上。

4.如权利要求1所述的5G毫米波微带阵列天线的测试装置，其特征在于，所述5G毫米波微带阵列天线的测试装置还包括屏蔽箱，所述屏蔽箱内设有容纳腔，所述容纳腔用于容纳信号发射组件、信号检测组件和5G毫米波微带阵列天线。

5.如权利要求1-4任一项所述的5G毫米波微带阵列天线的测试装置，其特征在于，所述功率检测器件与所述检测微带天线电连接，具体为：

所述信号检测板上设有多个第一导电过孔，所述功率检测器件通过所述第一导电过孔与所述检测微带天线电连接；其中，所述第一导电过孔与所述功率检测器件和所述检测微带天线均为一一对应的关系。

6.如权利要求1-4任一项所述的5G毫米波微带阵列天线的测试装置，其特征在于，所述5G毫米波微带阵列天线包括电路板，所述电路板上设有多个所述微带天线和多个第二导电过孔，则所述探针用于与5G毫米波微带阵列天线中的微带天线的馈电端电连接，具体为：

所述探针用于插设在所述第二导电过孔上，以使所述探针通过所述第二导电过孔与5G毫米波微带阵列天线中的微带天线的馈电端电连接；其中，所述第二导电过孔与所述探针和所述5G毫米波微带阵列天线中的多个微带天线均为一一对应的关系。

7.如权利要求6所述的5G毫米波微带阵列天线的测试装置，其特征在于，所述探针的大小与所述第二导电过孔的大小相适配。

8.如权利要求1-4任一项所述的5G毫米波微带阵列天线的测试装置，其特征在于，所述锁相环的输出端与所述探针电连接，具体为：

所述信号发射板设有第三导电过孔，所述锁相环的输出端通过所述第三导电过孔与所述探针电连接。

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