CN114257316A - 多通道同步接收装置及*** - Google Patents

Abstract

本公开涉及多通道同步接收装置及***，所述装置包括控制模块、发射天线、第一测试模块、N个第二测试模块。控制模块用于控制发射天线发出测试信号，以对M个天线进行测试；第一测试模块，电连接于控制模块，用于接收测试信号，并得到测试信号的幅度和相位；第i个第二测试模块，电连接于控制模块及第一测试模块，用于：接收M个天线中的k个天线的天线信号及测试信号的幅度和相位；根据测试信号的幅度和相位，分别确定k个天线的天线信号相对于测试信号的幅度和相位。本公开实施例提出的多通道同步接收装置，具有可扩展的特点，可以对多个天线进行测试，针对大规模多波束阵列天线***，可以设置多个第二测试模块，以适应被测天线的数目变化。

Description

多通道同步接收装置及***

技术领域

本公开涉及通信技术领域，尤其涉及一种多通道同步接收装置及***。

背景技术

随着波束成形技术的成熟和5G应用的发展，越来越多的通信和雷达***采用多波束天线技术。多波束天线技术可通过相控阵同时或分时地形成多个相互独立的发射或接收波束，实现波束形状的灵活控制和波束指向的迅速切换。现代的多波束天线***甚至布置有几百根天线，对几十个目标接收机调制各自的波束，通过空间信号隔离，在同一频率资源上同时传输几十条信号。这种对空间资源的充分挖掘，可以有效利用宝贵而稀缺的频带资源，并且几十倍地提升网络容量。

对于多波束阵列天线***而言，随之而来一个巨大的挑战是它对***内的多根天线的相位和幅度的一致性有很高的要求，相位和幅度的误差会直接影响到整个***的性能，因此必须对其进行高精度的测量，然后进行校准，从而保证***的发送和接收性能。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种多通道同步接收装置，所述装置包括控制模块、发射天线、第一测试模块、N个第二测试模块，N为大于或等于1的整数，其中，

所述控制模块用于控制所述发射天线发出测试信号，以对M个天线进行测试，M为大于1的整数；

所述第一测试模块，电连接于所述控制模块，用于接收所述测试信号，并得到所述测试信号的幅度和相位；

第i个第二测试模块，电连接于所述控制模块及所述第一测试模块，用于：

接收所述M个天线中的k个天线的天线信号及所述测试信号的幅度和相位，其中，i≤N且为整数，k≤M且为整数；

根据所述测试信号的幅度和相位，分别确定所述k个天线的天线信号相对于所述测试信号的幅度和相位。

在一种可能的实施方式中，所述第一测试模块包括第一变频单元、第一处理单元，其中：

所述第一变频单元用于将所述测试信号与本振信号相乘，并对相乘结果进行滤波处理，得到第一中频信号；

所述第一处理单元，用于根据所述第一中频信号得到所述测试信号的幅度和相位。

在一种可能的实施方式中，每个第二测试模块包括第二变频单元、第二处理单元，其中：

所述第二变频单元用于将天线信号与本振信号相乘，并对相乘结果进行滤波处理，得到第二中频信号；

所述第二处理单元，用于根据所述第二中频信号及所述测试信号的幅度和相位得到所述天线信号相对于所述测试信号的幅度和相位。

在一种可能的实施方式中，所述装置还包括：

位置控制单元，用于控制放置于所述位置控制单元上的M个天线的位置，以实现对不同位置的M个天线的测试。

在一种可能的实施方式中，所述装置还包括：

分发单元，电连接于所述控制模块、所述第一测试模块及所述N个第二测试模块，用于将本振信号传输到所述第一测试模块及所述N个第二测试模块。

在一种可能的实施方式中，所述分发单元还用于：

将所述测试信号的幅度和相位传输到所述第i个第二测试模块。

在一种可能的实施方式中，所述控制模块还用于：

控制所述第一测试模块、所述N个第二测试模块进行自检，并监测所述第一测试模块、所述N个第二测试模块的状态，以得到状态信息。

在一种可能的实施方式中，所述控制模块还用于：

控制所述装置进入校准模式以进行校准，得到校准信息。

根据本公开的另一方面，提出了一种多通道同步接收***，所述***包括：

一个或多个所述的多通道同步接收装置；

上位机，电连接于所述多通道同步接收装置，用于控制所述多通道同步接收装置，并接收所述多通道同步接收装置输出的测试结果。

在一种可能的实施方式中，所述控制所述多通道同步接收装置，包括：

输出目标频率信息及目标波束信息，以控制所述多通道同步接收装置进行测试。

本公开实施例提出的多通道同步接收装置，具有可扩展的特点，可以对多个天线进行测试，针对大规模多波束阵列天线***，可以设置多个第二测试模块，以适应被测天线的数目变化，且，本公开实施例通过设置第一测试模块获取测试信号的幅度和相位作为参考，以获得每个天线的天线信号相对于测试信号的幅度和相位，相较于从天线信号直接获取天线信号的幅度和相位，可以降低控制模块在通过发射天线发射测试信号时因发射机的不理想而存在的干扰，从而提高测试的准确性。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。

图1示出了根据本公开一实施方式的多通道同步接收装置的示意图。

图2示出了根据本公开一实施方式的多通道同步接收装置的示意图。

图3示出了根据本公开一实施方式的多通道同步接收***的示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

在现有电子技术条件下，随着***内天线的数量越来越多(有的甚至包含几百根天线)，大规模的多波束阵列天线***测试工作十分繁琐，且工作量巨大。而相关技术的测量设备一般只有2通道或者4通道，难以满足大规模的多波束阵列天线***的测试，并且，相关技术的测试设备价格昂贵、测试成本较高。

为了解决这个问题，本发明针对大规模多波束阵列天线***的测试提出了一种可扩展的多通道的多通道同步接收装置，可以数十倍的减小大规模多波束阵列天线***的测试时间，同时简化测试过程，在提高测试效率的前提下同时保证测试的高效性和正确性。

请参阅图1，图1示出了根据本公开一实施方式的多通道同步接收装置的示意图。

如图1所示，所述装置可以包括控制模块10、发射天线20、第一测试模块30、N个第二测试模块40，N为大于或等于1的整数，其中，

所述控制模块10用于控制所述发射天线20发出测试信号，以对M个天线进行测试，M为大于1的整数；

所述第一测试模块30，电连接于所述控制模块10，用于接收所述测试信号，并得到所述测试信号的幅度和相位；

第i个第二测试模块40，电连接于所述控制模块10及所述第一测试模块30，用于：

接收所述M个天线中的k个天线的天线信号及所述测试信号的幅度和相位，其中，i≤N且为整数，k≤M且为整数；

根据所述测试信号的幅度和相位，分别确定所述k个天线的天线信号相对于所述测试信号的幅度和相位。

本公开实施例提出的多通道同步接收装置，具有可扩展的特点，可以对多个天线进行测试，针对大规模多波束阵列天线***，可以设置多个第二测试模块，以适应被测天线的数目变化，且，本公开实施例通过设置第一测试模块获取测试信号的幅度和相位作为参考，以获得每个天线的天线信号相对于测试信号的幅度和相位，相较于从天线信号直接获取天线信号的幅度和相位，可以降低控制模块在通过发射天线发射测试信号时因发射机的不理想而存在的干扰，从而提高测试的准确性。

本公开实施方式中提供的多通道同步接收装置可对5G(5generation)通信***的天线***进行测试，还可对4G、3G通信***的天线***进行测试，还可对卫星通信***的天线***进行测试，还可对后续演进的各种通信***的天线***进行测试，例如6G、7G等。

本公开实施方式也适用于不同的网络架构，包括但不限于中继网络架构、双链接架构，Vehicle-to-Everything(车辆到任何物体的通信)架构。

本公开实施方式中所述的5G也可以称为新型核心网(new core)、或者5G NewCore、或者下一代核心网(next generation core，NGC)等。5G独立于现有的核心网，例如演进型分组核心网(evolved packet core，EPC)而设置。

在一种可能的实施方式中，控制模块10可以被一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，也可以被专用电路实现，对于实现控制功能的电路，本公开不做限定。

在一种可能的实施方式中，控制模块10还可以包括信号发射机，在测试中，控制模块10可以根据需要被设置测试信号的频率、波束，对此，本公开不做限定。在一个示例中，控制模块10可以接收上位机的频率信息、波束信息，并通过矢量网络分析仪VNA(VectorNetwork Analyzer)设定信号发射机要发送的测试信号的频率等。

下面对多通道同步接收装置各个模块的可能实现方式进行示例性说明。

请参阅图2，图2示出了根据本公开一实施方式的多通道同步接收装置的示意图。

在一种可能的实施方式中，如图2所示，所述第一测试模块30可以包括第一变频单元310、第一处理单元320，其中：

所述第一变频单元310，可以用于将所述测试信号与本振信号相乘，并对相乘结果进行滤波处理，得到第一中频信号；

所述第一处理单元320，可以用于根据所述第一中频信号得到所述测试信号的幅度和相位。

在一种可能的实施方式中，第一测试模块30获得的测试信号可以为控制模块10控制发射天线20发出的测试信号，也可以为控制模块10的发射机发出的信号的旁路信号，对此，本公开不做限定。

所述第一变频单元310通过将测试信号与本振信号相乘，并对相乘结果进行滤波处理可以得到测试信号的第一中频信号，将第一中频信号传输至第一处理单元320时，第一处理单元320可以对第一中频信号进行分析和运算，以得到测试信号的幅度和相位。

应该说明的是，本公开对第一变频单元310和第一处理单元320的具体实施方式不做限定。

在一个示例中，第一变频单元310可以包括乘法电路、滤波电路等，通过乘法电路，可以实现测试信号与本振信号的乘法操作，以得到相乘结果；通过滤波电路，可以对相乘结果进行滤波处理，得到第一中频信号。

在一个示例中，第一处理单元320可以包括模数转换器ADC、数字信号处理器DSP(或可编程门阵列FPGA等)，通过模数转换器可以对第一中频信号进行转换，得到数字信号，通过数字信号处理器可以将ADC输出的数字信号进行分析处理，得到测试信号的幅度、相位。

当然，以上说明是示例性的，第一变频单元、第一处理单元还可以为其他实现方式，对此本公开不做限定。

通过以上装置，本公开实施例可以快速、准确地得到测试信号的幅度、相位，且第一测试模块的实现方式简单，成本较低。

在一种可能的实施方式中，如图2所示，每个第二测试模块40可以包括第二变频单元410、第二处理单元420，其中：

所述第二变频单元410，可以用于将天线信号与本振信号相乘，并对相乘结果进行滤波处理，得到第二中频信号；

所述第二处理单元420，可以用于根据所述第二中频信号及所述测试信号的幅度和相位得到所述天线信号相对于所述测试信号的幅度和相位。

当第二变频单元410得到天线信号后，可以对天线信号与本振信号相乘，并对相乘结果进行滤波处理以得到该天线信号的第二中频信号，将第二中频信号传输至第二处理单元420时，第二处理单元420可以对第二中频信号及所述测试信号的幅度和相位进行分析和运算，以得到天线信号相对于测试信号的幅度和相位。

应该说明的是，本公开对第二变频单元410和第二处理单元420的具体实施方式不做限定。

在一个示例中，第二变频单元410可以包括乘法电路、滤波电路等，通过乘法电路，可以实现天线信号与本振信号的乘法操作，以得到相乘结果；通过滤波电路，可以对相乘结果进行滤波处理，得到第二中频信号。

在一个示例中，第二处理单元420可以包括模数转换器ADC、数字信号处理器DSP(或可编程门阵列FPGA等)，通过模数转换器ADC可以对第二中频信号进行转换，得到数字信号，通过数字信号处理器可以将ADC输出的数字信号及测试信号的幅度和相位进行分析处理，得到天线信号相对于所述测试信号的幅度、相位。

本公开对第二测试模块40的具体数目不做限定，本领域技术人员可以根据具体的测试场景及需要进行设置，本公开对第二测试模块可以处理的天线信号的数目不做限定，即不对第二测试信号的通道数目进行限定，本领域技术人员可以根据需要设置。

在一个示例中，每个第二测试模块可以包括16个通道，即可以同时对16个天线信号进行同步或异步处理，以得到每个天线信号的幅度和相位。在这个示例中，第二测试模块可以包括16对第二变频单元410和第二处理单元420。

在一个示例中，假设一个第二测试模块40可以同时处理16路天线信号，则所述第二处理单元420可以包括多个模数转换器。例如，对于4通道模数转换器ADC来说，由于第二测试模块40需要接受16路天线信号及1路测试信号，因此，可以设置5个模数转换器ADC；对于8通道ADC，由于第二测试模块40需要接受16路天线信号及1路测试信号，因此，可以设置3个模数转换器ADC。

当然，以上说明是示例性的，第二变频单元、第二处理单元还可以为其他实现方式，对此本公开不做限定。

通过以上装置，本公开实施例可以快速、准确地得到多个天线的天线信号的幅度、相位，且第二测试模块的实现方式简单，成本较低。

在一种可能的实施方式，在对M个天线进行测试时，可以针对不同的位置、方向对M个天线进行测试。

在一种可能的实施方式中，所述装置还可以包括位置控制单元(未示出)，位置控制单元可以用于控制放置于所述位置控制单元上的M个天线的位置，以实现对不同位置的M个天线的测试。

在一个示例中，位置控制单元可以为转台，M个天线(例如大规模多波束阵列天线***)可以放置于转台上，通过接收的位置控制信号，可以控制转台旋转、移动，从而使得M个天线达到预设位置。

当然，在其他实施方式中，还可以在转台上设置夹具，用于夹持M个天线。

应该说明的是，位置控制单元可以通过位置控制信号被控制，从而改变方向、位置，然而，本公开对如何实现位置控制单元，如何对位置控制单元进行控制的具体实施方式不做限定，本领域技术人员可以根据实际需要确定。

在一种可能的实施方式中，所述装置还包括分发单元(未示出)，所述分发单元电连接于所述控制模块、所述第一测试模块及所述N个第二测试模块，可以用于将本振信号传输到所述第一测试模块及所述N个第二测试模块。

在一个示例中，所述本振信号可以是装置内部的本振振荡器产生的本振信号，也可以是外部输入的本振信号，对此，本公开不做限定。

在一个示例中，分发单元可以包括多个接口，每个接口可以输出相同的本振信号。

在一个示例中，本公开实施例可以将多个分发单元级联，从而实现扩展需求。例如，假设一个分发单元包括12个接口用于输出本振信号，则两个分发单元级联后，可以将本振信号的分发扩展为24路，当有t个分发单元级联时，可以将本振信号的分发扩展为12*t路，从而极大地提高当前本振信号的利用率，其中，t≥且为整数。

在一种可能的实施方式中，所述分发单元还可以用于将所述测试信号的幅度和相位传输到所述第i个第二测试模块。

在一个示例中，所述分发单元可以包括多个接口用于传输所述测试信号的幅度和相位。当将多个分发单元级联后，可以将所述测试信号的幅度和相位传输至更多的第二测试模块。

当然，所述分发单元还可以用于分发参考时钟、校准源等，对此本公开不做限定。

本公开对分发单元的具体实现方式不做限定，本领域技术人员可以根据需要确定分发单元的实现方式。

在启动多通道同步接收装置对M个天线进行测试之前，可以对多通道同步接收装置的各个部件进行自检、校准等处理，下面对天线检测装置的自检、校准处理进行示例性介绍。

在一种可能的实施方式中，所述控制模块10还可以用于控制所述第一测试模块、所述N个第二测试模块进行自检，并监测所述第一测试模块、所述N个第二测试模块的状态，以得到状态信息。

通过控制第一测试模块、N个第二测试模块进行自检，可以确定第一测试模块、各个第二测试模块是否出现问题，在第一测试模块、N个第二测试模块完成各自的自检后，可以将自检结果作为状态信息发送给控制模块10。

当然，控制模块10还可以对第一测试模块、N个第二测试模块的状态进行实时监测，以得到第一检测模块、N个第二测试模块的状态信息，这样，控制模块可以通过状态信息判断第一测试模块、各个第二测试模块是否存在问题，在存在问题时，可以将出错信息上报。

当然，以上对第一测试模块、第二测试模块的自检进行了示例性介绍，应该说明的是，本公开不限于此，在其他的实施方式中，控制模块还可以控制其他模块进行自检，控制模块还可以控制自身进行自检，对此，本公开不做限定。

应该说明的是，本公开对第一测试模块、第二测试模块进行自检的具体实施方式不做限定，本领域技术人员可以根据需要确定第一测试模块、第二测试模块进行自检的项目及具体实现方式。

在一种可能的实施方式中，所述控制模块还可以用于：

控制所述装置进入校准模式以进行校准，得到校准信息。

在一个示例中，控制装置可以发出校准使能信号，使能装置进入校准模式，在进入校准模式后，控制模块中的发射机可以通过发射天线发射校准信号，M个天线在接收到天线信号后，将天线信号传输至第二测试模块，第二测试模块对各个天线得到的天线信号分别进行处理后，可以得到每个天线上的校准测量值。

在一个示例中，在天线测试中，本公开实施例可以将第二测试模块得到的天线信号相对于测试信号的幅度和相位与校准测量值(包括幅度校准测量值、相位校准测量值)进行运算(例如相加)，从而得到最终的结果。

通过对装置进行校准，可以确定第二测试模块中各个通道之间的差异值，从而在实际测试时利用差异值进行补偿，这样，可以减弱、甚至消除第二测试模块各个通道因为通道之间的差异造成的误差。

其中，通道可以指第二测试模块对每个天线信号进行分析、处理的通路，例如，假设一个第二测试模块可以同时对16个天线信号进行处理，则，第二测试模块可以视为包括16个通道。

请参阅图3，图3示出了根据本公开一实施方式的多通道同步接收***的示意图。

如图3所示，所述***可以包括：

一个或多个多通道同步接收装置80；

上位机60，电连接于所述一个或多个多通道同步接收装置80，用于控制所述一个或多个多通道同步接收装置80，并接收所述一个或多个多通道同步接收装置80输出的测试结果。

应该说明的是，多通道同步接收装置80为前述的多通道同步接收装置，其具体介绍请参阅之前的介绍，在此不再赘述。

应该说明的是，所述多通道同步接收***可以包括一个或多个多通道同步接收装置80，本公开对多通道同步接收***中多通道同步接收装置的具体数目不做限定，本领域技术人员可以根据需要设定，通过以上***，本公开实施例可以适应多天线测试场景的需要，从而增加环境适应性及灵活性。

在一个示例中，所述控制所述多通道同步接收装置，可以包括：

输出目标频率信息及目标波束信息，以控制所述多通道同步接收装置进行测试。

在一个示例中，多通道同步接收***还可以包括矢量网络分析仪(未示出)，多通道同步接收***可以通过矢量网络分析仪对多通道同步接收装置发射的测试信号的频率、波束进行控制。

当然，在其他实施方式中，多通道同步接收***也可以通过其他方式实现对多通道同步接收装置发射的测试信号的频率、波束进行控制，对此，本公开不做限定。

在一个示例中，多通道同步接收***可以包括通信组件(未示出)，通信组件可以被配置为便于上位机和多通道同步接收装置之间有线或无线方式的通信。多通道同步接收***可以接入基于通信标准的无线网络，如WiFi，2G或3G，或它们的组合。在一个示例性实施例中，通信组件经由广播信道接收来自外部广播管理***的广播信号或广播相关信息。在一个示例性实施例中，所述通信组件还包括近场通信(NFC)模块，以促进短程通信。例如，在NFC模块可基于射频识别(RFID)技术，红外数据协会(IrDA)技术，超宽带(UWB)技术，蓝牙(BT)技术和其他技术来实现。

相对于相关技术的天线测试方案，本公开实施例针对大规模的多波束阵列天线阵面的测试提出了一种可扩展的天线测试方案，可以数十倍的减小大规模阵列天线***的测试时间，同时简化测试过程，在提高测试效率的同时下同时保证测试的高效性和正确性。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种多通道同步接收装置，其特征在于，所述装置包括控制模块、发射天线、第一测试模块、N个第二测试模块，N为大于或等于1的整数，其中，

所述控制模块用于控制所述发射天线发出测试信号，以对M个天线进行测试，M为大于1的整数；

所述第一测试模块，电连接于所述控制模块，用于接收所述测试信号，并得到所述测试信号的幅度和相位；

第i个第二测试模块，电连接于所述控制模块及所述第一测试模块，用于：

接收所述M个天线中的k个天线的天线信号及所述测试信号的幅度和相位，其中，i≤N且为整数，k≤M且为整数；

根据所述测试信号的幅度和相位，分别确定所述k个天线的天线信号相对于所述测试信号的幅度和相位。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一测试模块包括第一变频单元、第一处理单元，其中：

所述第一变频单元用于将所述测试信号与本振信号相乘，并对相乘结果进行滤波处理，得到第一中频信号；

所述第一处理单元，用于根据所述第一中频信号得到所述测试信号的幅度和相位。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，每个第二测试模块包括第二变频单元、第二处理单元，其中：

所述第二变频单元用于将天线信号与本振信号相乘，并对相乘结果进行滤波处理，得到第二中频信号；

所述第二处理单元，用于根据所述第二中频信号及所述测试信号的幅度和相位得到所述天线信号相对于所述测试信号的幅度和相位。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

位置控制单元，用于控制放置于所述位置控制单元上的M个天线的位置，以实现对不同位置的M个天线的测试。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

分发单元，电连接于所述控制模块、所述第一测试模块及所述N个第二测试模块，用于将本振信号传输到所述第一测试模块及所述N个第二测试模块。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述分发单元还用于：

将所述测试信号的幅度和相位传输到所述第i个第二测试模块。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块还用于：

控制所述第一测试模块、所述N个第二测试模块进行自检，并监测所述第一测试模块、所述N个第二测试模块的状态，以得到状态信息。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述控制模块还用于：

控制所述装置进入校准模式以进行校准，得到校准信息。

9.一种多通道同步接收***，其特征在于，所述***包括：

一个或多个如权利要求1～8任一项所述的多通道同步接收装置；

上位机，电连接于所述多通道同步接收装置，用于控制所述多通道同步接收装置，并接收所述多通道同步接收装置输出的测试结果。

10.根据权利要求9所述的***，其特征在于，所述控制所述多通道同步接收装置，包括：

输出目标频率信息及目标波束信息，以控制所述多通道同步接收装置进行测试。

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