CN117250412B - 一种车载5g天线的测试方法及测试*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种车载5G天线的测试方法及测试***，涉及5G天线测试技术领域，包括如下步骤：确定每个频段的采样点个数，并依据均匀分布原则确定每个采样点的位置；采集获得每个频段的接收频率数据集和接收场强数据集；依据每个频段的接收频率数据集，分析获得每个频段的频率稳定指数；依据每个频段的接收场强数据集，分析获得每个频段的场强稳定指数；获取每个频段的频率稳定指数和场强稳定指数，计算获得信号稳定系数Wd，依据信号稳定系数Wd对车载5G天线的信号稳定性做出判断，并选择不同的预警策略。可以了解天线在不同频段内是否能够保持稳定的频率和场强输出，评估天线的性能。
Description
技术领域
本发明涉及5G天线测试技术领域，具体为一种车载5G天线的测试方法及测试***。
背景技术
20世纪80年代以来，移动通信技术飞速发展。上一代的4G移动通信***中引入了正交频分复用（Orthogonal Frequency Division Multiplexing, OFDM）和多输入多输出（Multiple Input and Multiple Output, MIMO）等关键技术，使得移动通信***的性能大幅提升，典型的代表为 3GPP完成标准化的LTE和LTE-A***。目前，移动通信***的发展来到了5G时代。
在申请公布号为CN116579365A的中国发明申请中，公开了一种电网使用的RFID标签的天线检测装置、方法及设备，包括：信息发送模块，用于向待检测RFID标签发出检测信息；反馈信息接收模块，用于接收当前天线反馈的数据信息；解析模块，用于对所述数据信息进行解析，得到待检测RFID标签所设置的天线数量和天线型号；测试模块，根据所述天线数量和天线型号，采用各天线型号支持的频率进行数据发送，若接收到反馈数据，则确定当前天线测试成功，若未接收到反馈数据，则确定当前天线测试失败。
在以上发明申请中，通过接收并解析当前天线反馈的数据信息得到待检测RFID标签所设置的天线数量和天线型号，进而采用各天线型号支持的频率进行数据发送，确定当前天线是否测试成功，仅仅只是对天线的数据信息进行分析得出结论，但在实际使用过程中，天线可能出现传输缓慢，信号断断续续等问题，因此仅仅只对接收到的数据是否完整得出结论是不够的。
为此，本发明提供了一种车载5G天线的测试方法及测试***。
发明内容
（一）解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种车载5G天线的测试方法及测试***，本发明通过采集每个频段的接收频率数据集和接收场强数据集，分析车载5G天线每个频段的频率稳定指数和场强频率指数，评估车载5G天线在各个频段内的频率稳定性，可以了解天线在不同频段内是否能够保持稳定的频率和场强输出，评估天线的性能，从而解决了背景技术中记载的技术问题。
（二）技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种车载5G天线的测试方法，包括如下步骤：
获取车载5G天线不同频段的标准频率范围，确定每个频段的采样点个数，并依据均匀分布原则确定每个采样点的位置；
使用多探头球面测试（1/4 环）方法获得每个频段的接收频率数据集和接收场强数据集/>；
依据每个频段的接收频率数据集，分析获得车载5G天线每个频段的频率稳定指数/>；
依据每个频段的接收场强数据集，分析获得车载5G天线每个频段的场强稳定指数/>；
获取车载5G天线每个频段的频率稳定指数和场强稳定指数/>，计算获得车载5G天线的信号稳定系数Wd，依据车载5G天线的信号稳定系数Wd对车载5G天线的信号稳定性做出判断，并选择不同的预警策略。
进一步的，获取车载5G天线不同频段的标准频率范围，计算获得每个频段的频率均值和波长均值/>，对应的计算公式如下：
，
其中，a为车载5G天线每个频段的顺序编号。
进一步的，依据每个频段的波长均值，确定每个频段的采样点个数/>，并依据均匀分布原则确定每个采样点的位置，对应的采样点个数/>的计算公式如下：
，
其中，R为检测球面半径，D为整车尺寸。
进一步的，将待测车载5G天线放在全电波微波暗室的转台上，依据每个频段的采样点个数和每个采样点的位置，在环上安装双极化无源天线，并确定每个频段的转台速度及数据测量周期。
进一步的，发射无线电波，每个频段持续10min，将转台沿着水平方向360 度旋转，使用多探头球面测试（1/4 环）方法在每个旋转位置，周期性测量自上而下多个位置的接收频率，记录为每个频段的接收频率数据集和接收场强数据集。
进一步的，获得每个频段的接收频率数据集，计算获得每个探头在每个频段频率检测数据的均值/>：
，
对应的每个探头在每个频段频率检测数据均值的计算公式如上；
进一步计算获得每个探头在每个频段频率检测数据的第一稳定系数：
，
对应的每个探头在每个频段频率检测数据的第一稳定系数的计算公式如上。
进一步的，计算获得车载5G天线每个频段的频率稳定指数：
，
对应的车载5G天线每个频段的频率稳定指数的计算公式如上。
进一步的，获取每个频段的接收场强数据集，计算获得每个探头在每个频段场强检测数据的均值/>：
，
对应的每个探头在每个频段场强检测数据均值的计算公式如上；
进一步的，计算获得每个探头在每个频段场强检测数据的第一稳定系数：
，
对应的每个探头在每个频段场强检测数据的第一稳定系数的计算公式如上。
进一步的，计算获取车载5G天线每个频段的场强稳定指数：
，
对应的车载5G天线每个频段的场强稳定指数的计算公式如上。
进一步的，获取车载5G天线每个频段的频率稳定指数和场强稳定指数/>，计算获得车载5G天线每个频段频率稳定指数的平均值Pf和场强稳定指数的平均值Pe：
，
对应的车载5G天线每个频段频率稳定指数的平均值Pf和场强稳定指数的平均值Pe的计算公式如上；
进一步的，计算获得车载5G天线的信号稳定系数Wd，对应的信号稳定系数Wd的计算公式如下：
，
其中，k表示每个频段的频率稳定指数和场强稳定指数的顺序编号，。
进一步的，获取车载5G天线的信号稳定系数Wd，依据车载5G天线的信号稳定系数Wd对车载5G天线的信号稳定性做出判断，并选择不同的预警策略，具体为：
当Wd第二稳定阈值时，反馈当前车载5G天线的信号稳定程度高，无需采取任何措施；当第二稳定阈值/>时，反馈当前车载5G天线的信号稳定程度中等，向外发出二级预警命令；当第一稳定阈值/>时，反馈车载5G天线的信号稳定程度低，向外发出一级预警命令；
其中，第二稳定阈值为所有车载5G天线信号稳定系数的平均值，为第二稳定阈值的1.5倍。
一种车载5G天线的测试方法及测试***，包括：
预处理模块，获取车载5G天线不同频段的标准频率范围，确定每个频段的采样点个数，并依据均匀分布原则确定每个采样点的位置；
数据采集模块，使用多探头球面测试（1/4 环）方法获得每个频段的接收频率数据集和接收场强数据集/>；
频率稳定分析模块，依据每个频段的接收频率数据集，分析获得车载5G天线每个频段的频率稳定指数/>；
场强稳定分析模块，依据每个频段的接收场强数据集，分析获得车载5G天线每个频段的场强稳定指数/>；
综合预警模块，获取车载5G天线每个频段的频率稳定指数和场强稳定指数/>，计算获得车载5G天线的信号稳定系数Wd，依据车载5G天线的信号稳定系数Wd对车载5G天线的信号稳定性做出判断，并选择不同的预警策略。
（三）有益效果
本发明提供了一种车载5G天线的测试方法及测试***，具备以下有益效果：
1、通过获取车载5G天线不同频段的标准频率范围，确定每个频段的采样点个数，并依据均匀分布原则确定每个采样点的位置，可以更好地了解每个频段内的信号变化情况，更全面地评估天线的性能，确保采样点的代表性，并减少因采样点位置不当而导致的误差。
2、依据每个频段的接收频率数据集，分析获得车载5G天线每个频段的频率稳定指数，评估车载5G天线在各个频段内的频率稳定性，可以了解天线在不同频段内是否能够保持稳定的频率输出，从而评估天线的性能，针对性地改进天线的结构、材料和设计参数，提高其性能和稳定性。
3、依据每个频段的接收场强数据集，分析获得车载5G天线每个频段的场强稳定指数，评估车载5G天线在各个频段内的场强稳定性，可以了解天线在不同频段内是否能够保持稳定的场强输出，从而评估天线的性能，了解不同位置和时间的信号质量，从而进行针对性的优化和调整。
4、通过获取车载5G天线每个频段的频率稳定指数和场强稳定指数/>，计算获得车载5G天线的信号稳定系数Wd，依据车载5G天线的信号稳定系数Wd对车载5G天线的信号稳定性做出判断，并选择不同的预警策略，综合考虑了频率稳定指数和场强稳定指数，更全面地评估车载5G天线的信号稳定性，并对可能出现的故障进行预防和预警，有助于及时发现并解决潜在的故障问题。
附图说明
图1为本发明一种车载5G天线的测试方法的流程示意图；
图2为本发明一种车载5G天线的测试***的结构示意图。
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做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。
请参阅图1，本发明提供一种车载5G天线的测试方法，包括如下步骤：
步骤一、获取车载5G天线不同频段的标准频率范围，确定每个频段的采样点个数，并依据均匀分布原则确定每个采样点的位置。
所述步骤一包括如下内容：
步骤101、获取车载5G天线不同频段的标准频率范围，计算获得每个频段的频率均值和波长均值/>，对应的计算公式如下：
，
其中，a为车载5G天线每个频段的顺序编号。
5G天线的工作原理主要基于波束赋形技术，通过改变各个天线的相位和振幅，可以形成一个特定方向的波束，将无线信号聚焦到需要的用户区域，从而提高信号传输的效率和容量。通过调整相位差的大小和方向，可以实现不同方向的波束形成，以满足不同用户的需求。
步骤102、依据每个频段的波长均值，确定每个频段的采样点个数/>，并依据均匀分布原则确定每个采样点的位置，对应的采样点个数/>的计算公式如下：
，
其中，R为检测球面半径，D为整车尺寸。
多探头球面测试（1/4 环）方法属于近场测试，一般用来测试 400MHz ～ 6GHz 频段，可扩展为 400MHz ～ 18GHz 频段。测试 400MHz 以下低频时，探头间会有较大的耦合，测试精度下降；测试 400MHz ～ 18GHz 频段时需要两套探头。球面近场测试效率高，可生成 3D 方向图。
使用时，结合步骤101及102中的内容：
通过获取车载5G天线不同频段的标准频率范围，确定每个频段的采样点个数，并依据均匀分布原则确定每个采样点的位置，可以更好地了解每个频段内的信号变化情况，更全面地评估天线的性能，确保采样点的代表性，并减少因采样点位置不当而导致的误差。
步骤二、使用多探头球面测试（1/4 环）方法获得每个频段的接收频率数据集和接收场强数据集/>。
所述步骤二包括如下内容：
步骤201、将待测车载5G天线放在全电波微波暗室的转台上，依据每个频段的采样点个数和每个采样点的位置，在环上安装双极化无源天线，并确定每个频段的转台速度及数据测量周期。
本申请探头采用双极化无源天线，该探头由两个交叉安装基本天线组成，可以根据两个正交偏振来收集电磁波，可以用于发射和接收工作模式。
全电波微波暗室由吸波材料和金属屏蔽体组成，可以有效防止电磁波的多次反射、隔绝外界电磁波的干扰，提供一个稳定的电磁环境。它还具备高级的控温和控湿功能。在暗室内做天线、雷达等与电磁波相关的测试时可以免受杂波干扰，提高测试精度和效率。
步骤202、发射无线电波，每个频段持续10min，将转台沿着水平方向360 度旋转，使用多探头球面测试（1/4 环）方法在每个旋转位置，周期性测量自上而下多个位置的接收频率，记录为每个频段的接收频率数据集和接收场强数据集。
其中，a为车载5G天线每个频段的顺序编号，b为每个探头的顺序编号，c为每个探头检测数据的顺序编号，且。
使用时结合步骤201及202中的内容：
通过使用1/4环作为探头，可以实现对每个频段的精细测量，多探头球面测试方法可以实现对整个球面进行均匀采样，从而获取到更为全面的接收频率和接收场强数据，这有助于了解天线在不同方向上的性能表现，以及不同位置上的信号接收情况。
步骤三、依据每个频段的接收频率数据集，分析获得车载5G天线每个频段的频率稳定指数/>。
所述步骤三包括如下内容：
步骤301、获得每个频段的接收频率数据集，计算获得每个探头在每个频段频率检测数据的均值/>：
，
对应的每个探头在每个频段频率检测数据均值的计算公式如上。
步骤302、进一步计算获得每个探头在每个频段频率检测数据的第一稳定系数：
，
对应的每个探头在每个频段频率检测数据的第一稳定系数的计算公式如上。
步骤303、进一步计算获得车载5G天线每个频段的频率稳定指数：
，
对应的车载5G天线每个频段的频率稳定指数的计算公式如上。
使用时，结合步骤301至303中的内容：
依据每个频段的接收频率数据集，分析获得车载5G天线每个频段的频率稳定指数，评估车载5G天线在各个频段内的频率稳定性，可以了解天线在不同频段内是否能够保持稳定的频率输出，从而评估天线的性能，针对性地改进天线的结构、材料和设计参数，提高其性能和稳定性。
步骤四、依据每个频段的接收场强数据集，分析获得车载5G天线每个频段的场强稳定指数/>。
所述步骤四包括如下内容：
步骤401、获取每个频段的接收场强数据集，计算获得每个探头在每个频段场强检测数据的均值/>：
，
对应的每个探头在每个频段场强检测数据均值的计算公式如上。
步骤402、进一步计算获得每个探头在每个频段场强检测数据的第一稳定系数：/>
，
对应的每个探头在每个频段场强检测数据的第一稳定系数的计算公式如上。
步骤403、进一步计算获取车载5G天线每个频段的场强稳定指数：
，
对应的车载5G天线每个频段的场强稳定指数的计算公式如上。
使用时，结合步骤401至403中的内容，依据每个频段的接收场强数据集，分析获得车载5G天线每个频段的场强稳定指数，评估车载5G天线在各个频段内的场强稳定性，可以了解天线在不同频段内是否能够保持稳定的场强输出，从而评估天线的性能，了解不同位置和时间的信号质量，从而进行针对性的优化和调整。
步骤五、获取车载5G天线每个频段的频率稳定指数和场强稳定指数/>，计算获得车载5G天线的信号稳定系数Wd，依据车载5G天线的信号稳定系数Wd对车载5G天线的信号稳定性做出判断，并选择不同的预警策略。
所述步骤五包括如下内容：
步骤501、获取车载5G天线每个频段的频率稳定指数和场强稳定指数/>，计算获得车载5G天线每个频段频率稳定指数的平均值Pf和场强稳定指数的平均值Pe：/>
，
对应的车载5G天线每个频段频率稳定指数的平均值Pf和场强稳定指数的平均值Pe的计算公式如上。
步骤502、进一步计算获得车载5G天线的信号稳定系数Wd，对应的信号稳定系数Wd的计算公式如下：
，
其中，k表示每个频段的频率稳定指数和场强稳定指数的顺序编号，。
步骤503、获取车载5G天线的信号稳定系数Wd，依据车载5G天线的信号稳定系数Wd对车载5G天线的信号稳定性做出判断，并选择不同的预警策略，具体为：
当Wd第二稳定阈值时，反馈当前车载5G天线的信号稳定程度高，无需采取任何措施。当第二稳定阈值/>时，反馈当前当前车载5G天线的信号稳定程度中等，向外发出二级预警命令，表明当前车载5G天线需要优化信号稳定性。当第一稳定阈值/>时，反馈车载5G天线的信号稳定程度低，质量不合格，向外发出一级预警命令。
其中，第二稳定阈值为所有车载5G天线信号稳定系数的平均值，为第二稳定阈值的1.5倍。
使用时，结合步骤501至503中的内容：
通过获取车载5G天线每个频段的频率稳定指数和场强稳定指数/>，计算获得车载5G天线的信号稳定系数Wd，依据车载5G天线的信号稳定系数Wd对车载5G天线的信号稳定性做出判断，并选择不同的预警策略，综合考虑了频率稳定指数和场强稳定指数，更全面地评估车载5G天线的信号稳定性，并对可能出现的故障进行预防和预警，有助于及时发现并解决潜在的故障问题。
请参阅图2，本发明还提供一种车载5G天线的测试***，包括：
预处理模块，获取车载5G天线不同频段的标准频率范围，确定每个频段的采样点个数，并依据均匀分布原则确定每个采样点的位置。
数据采集模块，使用多探头球面测试（1/4 环）方法获得每个频段的接收频率数据集和接收场强数据集/>。
频率稳定分析模块，依据每个频段的接收频率数据集，分析获得车载5G天线每个频段的频率稳定指数/>。
场强稳定分析模块，依据每个频段的接收场强数据集，分析获得车载5G天线每个频段的场强稳定指数/>。
综合预警模块，获取车载5G天线每个频段的频率稳定指数和场强稳定指数/>，计算获得车载5G天线的信号稳定系数Wd，依据车载5G天线的信号稳定系数Wd对车载5G天线的信号稳定性做出判断，并选择不同的预警策略。
上述实施例，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或其他任意组合来实现。当使用软件实现时，上述实施例可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种车载5G天线的测试方法，其特征在于：包括如下步骤：
获取车载5G天线不同频段的标准频率范围，确定每个频段的采样点个数，并依据均匀分布原则确定每个采样点的位置；
使用多探头球面测试方法获得每个频段的接收频率数据集和接收场强数据集；依据每个频段的接收频率数据集，分析获得车载5G天线每个频段的频率稳定指数；
依据每个频段的接收场强数据集，分析获得车载5G天线每个频段的场强稳定指数；
获取车载5G天线每个频段的频率稳定指数和场强稳定指数，计算获得车载5G天线的信号稳定系数Wd，依据车载5G天线的信号稳定系数Wd对车载5G天线的信号稳定性做出判断，并选择对应的预警策略；
获取车载5G天线每个频段的频率稳定指数和场强稳定指数，计算获得车载5G天线每个频段频率稳定指数的平均值Pf和场强稳定指数的平均值Pe：
，
对应的车载5G天线每个频段频率稳定指数的平均值Pf和场强稳定指数的平均值Pe的计算公式如上；
并计算获得车载5G天线的信号稳定系数Wd，对应的信号稳定系数Wd的计算公式如下：
，
其中，k表示每个频段的频率稳定指数和场强稳定指数的顺序编号，。
2.根据权利要求1所述的一种车载5G天线的测试方法，其特征在于：
获取车载5G天线不同频段的标准频率范围，计算获得每个频段的频率均值和波长均值/>，对应的计算公式如下：
，
其中，a为车载5G天线每个频段的顺序编号。
3.根据权利要求2所述的一种车载5G天线的测试方法，其特征在于：
依据每个频段的波长均值，确定每个频段的采样点个数/>，并依据均匀分布原则确定每个采样点的位置，对应的采样点个数/>的计算公式如下：
，
其中，R为检测球面半径，D为整车尺寸。
4.根据权利要求1所述的一种车载5G天线的测试方法，其特征在于：
获取每个频段的接收频率数据集，计算获得每个探头在每个频段频率检测数据的均值/>：
，
对应的每个探头在每个频段频率检测数据均值的计算公式如上；
进一步计算获得每个探头在每个频段频率检测数据的第一稳定系数：
，
对应的每个探头在每个频段频率检测数据的第一稳定系数的计算公式如上；
进一步计算获得车载5G天线每个频段的频率稳定指数：
，
对应的车载5G天线每个频段的频率稳定指数的计算公式如上。
5.根据权利要求4所述的一种车载5G天线的测试方法，其特征在于：
获取每个频段的接收场强数据集，计算获得每个探头在每个频段场强检测数据的均值/>：
，
对应的每个探头在每个频段场强检测数据均值的计算公式如上；
进一步计算获得每个探头在每个频段场强检测数据的第一稳定系数：
，
对应的每个探头在每个频段场强检测数据的第一稳定系数的计算公式如上；
进一步计算获取车载5G天线每个频段的场强稳定指数：
，
对应的车载5G天线每个频段的场强稳定指数的计算公式如上。
6.根据权利要求5所述的一种车载5G天线的测试方法，其特征在于：
获取车载5G天线的信号稳定系数Wd，依据车载5G天线的信号稳定系数Wd对车载5G天线的信号稳定性做出判断，并选择不同的预警策略，具体为：
当Wd第二稳定阈值时，反馈当前车载5G天线的信号稳定程度高，无需采取任何措施；当第二稳定阈值/>时，反馈当前车载5G天线的信号稳定程度中等，向外发出二级预警命令；当第一稳定阈值/>时，反馈车载5G天线的信号稳定程度低，向外发出一级预警命令；
其中，第二稳定阈值为所有车载5G天线信号稳定系数的平均值，为第二稳定阈值的1.5倍。
7.一种车载5G天线的测试***，其特征在于：包括：
预处理模块，获取车载5G天线不同频段的标准频率范围，确定每个频段的采样点个数，并依据均匀分布原则确定每个采样点的位置；
数据采集模块，使用多探头球面测试方法获得每个频段的接收频率数据集；
频率稳定分析模块，依据每个频段的接收频率数据集，分析获得车载5G天线每个频段的频率稳定指数；
场强稳定分析模块，依据每个频段的接收场强数据集，分析获得车载5G天线每个频段的场强稳定指数；
综合预警模块，获取车载5G天线每个频段的频率稳定指数和场强稳定指数，计算获得车载5G天线的信号稳定系数Wd，依据车载5G天线的信号稳定系数Wd对车载5G天线的信号稳定性做出判断，并选择对应的预警策略；
获取车载5G天线每个频段的频率稳定指数和场强稳定指数，计算获得车载5G天线每个频段频率稳定指数的平均值Pf和场强稳定指数的平均值Pe：
，
对应的车载5G天线每个频段频率稳定指数的平均值Pf和场强稳定指数的平均值Pe的计算公式如上；
并计算获得车载5G天线的信号稳定系数Wd，对应的信号稳定系数Wd的计算公式如下：
，
其中，k表示每个频段的频率稳定指数和场强稳定指数的顺序编号，。
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