CN210780823U - 一种测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提出了一种测试装置，本实用新型测试装置包括：波束模拟器，用于与基站连接并接收基站发送的激励信号，对激励信号进行幅相调节处理，并生成波束信号；信道仿真模块，信道仿真模块与波束模拟器连接，信道仿真模块用于对波束信号进行信道模拟处理并生成第一信号；放大器组，放大器组与信道仿真模块连接，放大器组用于对第一信号进行放大处理并生成第二信号；暗室，暗室设有天线阵列，天线阵列与放大器组连接，天线阵列用于发射第二信号。本实用新型通过波束模拟器可以生成多种角度的波束信号，模拟各种情景下的信号传输，可以获得大量测试数据，提高测试结果的准确性，有利于全面地分析终端性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及通信技术测试领域，具体涉及一种测试装置。
背景技术
为了提升频谱效率和***性能，在4G时代，智能终端就引入了多入多出(Multiple-inputMultiple-output，MIMO)技术，到了5G通信，为了进一步提升峰值速率和频谱效率，基站也采用了大规模多入多出(Massive MIMOMultiple-inputMultiple-output)技术，由传统的4/8天线变为64/128天线。
天线数增多带来了基站形态以及测试方法的改变由于4G基站端口数量少，且没有引入波束管理，所以终端厂家在测试终端性能时，可以直接采用基站模拟器。5G基站随着天线端口数的增多，并且引入了波束管理，现阶段的基站模拟器已经无法满足多达64甚至128端口的基站模拟以及波束管理，所以终端厂家必须从基站厂家处获得真实的5G基站。可是目前大多数的终端厂商的研发进程往往与基站厂家处于同一阶段或者更早，此时终端厂商很难去获得一副完整的5G基站。即使获得了一副完整的5G基站，也需要分别将5G基站和终端放置在不同的暗室内通过OTA(空口)测试的方法进行测量。5G的FR1频率范围的(3GPP标准定义中的低于6GHz的频段)频段低，基站尺寸大，为了形成波束达到最大增益，往往需要一个满足远场条件，如一个口径为1米，工作在2.6GHz的基站，其远场条件约为17米，这就需要一个很大的暗室才能满足，这样的测试***带来了昂贵的造价。
目前终端厂家还有一种做法是从基站厂家处获得一副5G基站的RU模块(射频单元)部分。上面说到，由于5G基站天线端口数量增多，用射频电缆连接RRU和天线的方式已经不现实，所以新形态的5G基站分为RU和MassiveMIMO天线两部分，且采用了可以快速连接或者一体化的方式设计。但是即使终端厂家拿到了RU，由于没有天线部分，且当前的信道仿真模块也无法适配如此多的端口，故无法进行终端性能测试。
因此，有必要提供一种测试装置方案，解决5G终端性能测试复杂的问题。
实用新型内容
为了解决5G终端性能测试复杂的问题，本实用新型提出了一种测试装置，本实用新型具体是以如下技术方案实现的。
本实用新型测试装置包括：
波束模拟器，用于与基站连接并接收所述基站发送的激励信号，对所述激励信号进行幅相调节处理，并生成波束信号；
信道仿真模块，所述信道仿真模块与所述波束模拟器连接，所述信道仿真模块用于对所述波束信号进行信道模拟处理并生成第一信号；
放大器组，所述放大器组与所述信道仿真模块连接，所述放大器组用于对所述第一信号进行放大处理并生成第二信号；
暗室，所述暗室设有天线阵列，所述天线阵列与所述放大器组连接，所述天线阵列用于发射所述第二信号。
本实用新型测试装置的进一步改进在于，所述波束模拟器与所述信道仿真模块之间、所述信道仿真模块与所述放大器组之间以及所述放大器组与所述暗室之间均通过稳幅稳相电缆连接。
本实用新型测试装置的进一步改进在于，还包括转接板，所述转接板的第一侧设有与所述基站的端口相匹配的第一接口，所述转接板的第二侧设有与所述波束模拟器的端口相匹配的第二接口，所述第一接口用于与所述基站的端口连接，所述第二接口与所述波束模拟器的端口连接。
本实用新型测试装置的更进一步改进在于，所述第一接口为SMP接口，所述第二接口为SMA接口。
本实用新型测试装置的更进一步改进在于，所述转接板的第一接口用于插设至所述基站的端口，所述转接板的第二接口通过稳幅稳相电缆与所述波束模拟器的端口连接。
本实用新型测试装置的更进一步改进在于，所述波束模拟器包括M个功分器、N个合路器和M×N的射频模块，所述射频模块设有M个第一端和N个第二端；M个所述功分器与M个所述第一端对应连接，所述功分器用于接收所述激励信号，将所述激励信号分为N个第三信号；所述射频模块接收所述第三信号，并对M×N个所述第三信号进行幅相调节处理生成M×N个第四信号；N个所述合路器与N个所述第二端对应连接，所述合路器用于接收所述第四信号，将M×N个所述第四信号合为N个波束信号，所述合路器还与所述信道仿真模块连接；M为2i，N为2j，i和j均为正整数。
本实用新型测试装置的更进一步改进在于，所述信道仿真模块设有N个第三端和N个第四端，N个所述第三端与N个所述第二端对应连接；
所述放大器组包括N个放大器，N个所述放大器与N个所述第四端对应连接。
本实用新型测试装置的进一步改进在于，所述测试装置还包括时钟源和触发源；
所述时钟源分别与所述波束模拟器和所述信道仿真模块连接，所述时钟源分别向所述波束模拟器和所述信道仿真模块发送同一时钟信号；
所述触发源分别与所述波束模拟器和所述信道仿真模块连接，所述触发源分别向所述波束模拟器和所述信道仿真模块发送同一触发信号。
本实用新型测试装置的进一步改进在于，所述天线阵列为环形天线阵列。
本实用新型测试装置提供了一种5G终端性能测试方案，解决无法进行5G终端性能测试的问题；本实用新型通过波束模拟器可以生成多种角度的波束信号，模拟各种情景下的信号传输，可以获得大量测试数据，提高测试结果的准确性，有利于全面地分析终端性能；转接板同时具有SMP接口和SMA接口，转接板可以直接插设至RU模块，并通过稳幅稳相电缆连接波束模拟器，连接结构简单，连接操作方便；使用稳幅稳相电缆可以使信号传输更加稳定，提高测试的精确度。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的测试装置的电路框图。
图2为本实用新型实施例提供的测试装置中转接板的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
为了解决5G终端性能测试复杂的问题，本实用新型提出了一种测试装置，本实用新型具体是以如下技术方案实现的。
实施例：
结合图1至图2所示，本实施例的测试装置包括：波束模拟器30，用于与基站连接并接收基站发送的激励信号，对激励信号进行幅相调节处理，并生成波束信号；信道仿真模块40，信道仿真模块40与波束模拟器30连接，信道仿真模块40用于对波束信号进行信道模拟处理并生成第一信号；放大器组50，放大器组50与信道仿真模块40连接，放大器组50用于对第一信号进行放大处理并生成第二信号；暗室60，暗室60设有天线阵列61，天线阵列61与放大器组50连接，天线阵列61用于发射第二信号。
本实施例中波束模拟器30可以与基站的RU模块10连接，RU模块10包含多个通道，每个通道都会生成带有5G调制的激励信号。使用本实施例中的测试装置进行测试时，将终端80设于暗室60中，使用测试装置模拟基站与终端80之间的信号传输，终端80接收第二信号，并获得相关测试数据，分析测试数据得到的测试结果可以体现终端80的相关性能。
进一步地，波束模拟器30与信道仿真模块40之间、信道仿真模块40与放大器组50之间以及放大器组50与暗室60之间均通过稳幅稳相电缆连接。
由于5G引入了波束赋形技术，波束赋形技术的原理就是通过设置端口间幅度和相位差形成波束，所以对于测试环境中的幅度和相位稳定度有一定要求。稳幅稳相电缆的特性是即使它发生形变，电缆内传输信号的幅度和相位的变化也仍旧很小，使用稳幅稳相电缆可以使信号传输更加稳定，可以提高测试的精确度，可以满足5G信号传输测试的要求。
进一步地，还包括转接板20，转接板20的第一侧设有与基站的端口相匹配的第一接口21，转接板20的第二侧设有与波束模拟器30的端口相匹配的第二接口22，第一接口21用于与基站的端口连接，第二接口22与波束模拟器30的端口连接。
更进一步地，第一接口21为SMP接口，第二接口22为SMA接口。
更进一步地，转接板20的第一接口21用于插设至基站的端口，转接板20的第二接口22通过稳幅稳相电缆与波束模拟器30的端口连接。
当前基站厂家在设计FR1频段的基站时，为了便于RU模块10和MassiveMIMO天线连接，采用了SMP射频连接器，SMP是一种快插连接器，不需要通过拧或旋的方式将SMP的两部分连接，直接对插即可。但是稳幅稳相电缆的连接器一般为SMA连接器。
本实施例中的转接板20的第一接口21可以与RU模块10的SMP连接器连接，转接板20的第二接口22可以与稳幅稳相电缆的SMA连接器连接，第二接口22通过稳幅稳相电缆与波束模拟器30的端口连接。较佳地，第一接口21可以直接插设至RU模块10的SMP连接器上。本实施例使用转接板20，将多个第一接口21集成在板体上，可以避免第一接口21发生位移，既可以避免信号泄露，又可以保证连接稳固。
进一步地，波束模拟器30包括M个功分器、N个合路器和M×N的射频模块，射频模块设有M个第一端和N个第二端；M个功分器与M个第一端对应连接，功分器用于接收激励信号，将激励信号分为N个第三信号；射频模块接收第三信号，并对M×N个第三信号进行幅相调节处理生成M×N个第四信号；N个合路器与N个第二端对应连接，合路器用于接收第四信号，将M×N个第四信号合为N个波束信号，合路器还与信道仿真模块连接；M为2i，N为2j，i和j均为正整数。
更进一步地，i为1、2、3、4、5、6、7或8，j为1、2、3、4、5、6、7或8。
更进一步地，信道仿真模块40设有N个第三端和N个第四端，N个第三端与N个第二端对应连接；放大器组50包括N个放大器，N个放大器与N个第四端对应连接。
本实施例中波束模拟器30是M进N出的幅相可调***，用于模拟基站在MassiveMIMOOTA测试时的暗室60与探头部分，完成由基站到反射体的垂直离开角度模拟、水平离开角度模拟。由于波束模拟器30具有N个出口，所以可以最多输出N个波束，完成MU-MIMO(多用户MIMO)测试。其输出口通过稳幅稳相电缆连接到信道仿真模块40的每个输入口。波束模拟器30内部由射频器件构建了M×N的射频模块，M×N射频模块包括M个第一端和N个第二端，每个第一端都连接有1/N射频功分器，射频功分器用于将一路原始信号分为N路信号并输入至第一端；每个第二端都连接有一个1/M射频合路器，射频合路器用于将第二端输出的M路原始信号合为一路接收信号。M×N射频模块包含有M×N条射频信道，每个信道上均含有至少一路移相器件，这样M×N的射频模块包含共计M×N路移相器件。
RU模块10设有M个端口，分别与波束模拟器30的M个功分器连接；信号下行时，每一功分器都接收一激励信号并将该激励信号分为N个第三信号；射频模块的每一第一端都接收N个第三信号；射频模块的每一第二端都输出M个第四信号；N个合路器分别连接N个第二端，每一合路器接收到M个第四信号并合为一波束信号；最终波束模拟器30输出N个波束信号。
信道仿真模块40用于实现各种信道模型和应用场景。比如，现实环境中，人口密集的城市具有很多高楼和建筑，会使信号产生折射、衍射等形成多径效应，再如快速移动的高铁，其350KM/H下的多普勒效应会对信号带来很大衰落影响。这些都是需要信道仿真模块40来进行模拟。
信道仿真模块40包括P个信道仿真器，1≤P≤N，每一信道仿真器均配备了U块射频模块和V块DSP模块(U、V取值可以为1～10)，每一信道仿真器提供2×U个I/O接口和2×U个输出接口，DSP模块用于处理信号的时延、衰落、加噪声等。
放大器组50的多个放大器相互独立。因为5G基站RU模块10的单端口的功率相对较小，如+33dBm，而波束模拟器30加信道仿真模块40的通道损耗较大，其静态损耗大约有65～70dB之间，在不加放大器的情况下，到达暗室60内每个探头的功率大概只有-32dBm～-37dBm之间，由于终端80放置于暗室60中，探头到终端80还有一段空间损耗，到达终端80的信号可能会小于-80dBm，信道仿真模块40一旦加载场景模型后，损耗还会继续增大，尤其是拉远场景，会有大尺度衰落，如果原本到达终端80信号的功率就很小，动态范围就会受限，测不到拉远的极限值。而本实施例可以通过放大器对信号进行放大，放大器通过稳幅稳相电缆连接到电波暗室60的转接板20上。
本实施例中波束模拟器30的M个第一端与基站RU的M个T/R端口一一对应连接，波束模拟器30用于接收RU模块10发出的M路原始信号，并将M路原始信号合成N路后传递至N个第二端；N个第二端与信道仿真模块40的N个I接口(第三端)一一对应连接，信道仿真模块40接收来自第二端的N路信号，传递至N个O接口(第四端)；N个O接口连接放大器组50，放大器组50连接暗室60的天线阵列，暗室60天线阵列61将N路信号发送至终端80设备。上述信息流的传递方向为下行方向，具体的，由基站RU模块10至波束模拟器30的第一端，至波束模拟器30的第二端至信道仿真模块40的第三端，至信道仿真模块40的第四端，至放大器，至天线阵列61，至终端80。
进一步地，构建的波束模拟器30和信道仿真模块40逆向传输，信道仿真模块40的第四端接收终端80发出的原始信号，转递至信道仿真模块40的第三端，再传递至波束模拟器30的第二端，波束模拟器30将N路信号最终转换为M路信号，由第一端传递至基站RU模块10。此时信息流的方向为上行方向，具体的，由终端80至暗室60的天线阵列61，至放大器组50，至信道仿真模块40的第四端，至信道仿真模块40的第三端，至波束模拟器30的第二端，至波束模拟器30的第一端，至基站的RU模块10。在上行传输过程中，波束模拟器30的合路器可以用于分路，波束模拟器30的分路器可以用于合路。放大器组50设有用于下行放大的下行放大器和用于上行放大的上行放大器，因此本实施例可以通过下行放大器对下行信号进行放大，也可以通过上行放大器对上行信号进行放大。
本方案中M可以是2、4、8、16、32、64、128、256，N可以是2、4、8、16、32、64、128、256，P可以是2、4、8、12、16、24、32、64。
进一步地，测试装置还包括时钟源和触发源；时钟源分别与波束模拟器30和信道仿真模块40连接，时钟源分别向波束模拟器30和信道仿真模块40发送同一时钟信号；触发源分别与波束模拟器30和信道仿真模块40连接，触发源分别向波束模拟器30和信道仿真模块40发送同一触发信号。
本实施例中波束模拟器30和信道仿真模块40共用一个时钟源和触发源，保障了大尺度的信道参数和小尺度的信道参数同步改变，以满足5GNR对低时延、低误差的要求。
进一步地，天线阵列61为环形天线阵列。
电波暗室60采用Multi-ProbeAnechoicChamber(MPAC，多探头消声室)方法，通过布置一个围绕终端80的环形天线阵列61，模拟信号到达角的空间分布，从而将终端80置于一个近似来自复杂多径远场环境的近场区域下进行吞吐量测量。
本实用新型测试装置提供了一种5G终端性能测试方案，解决无法进行5G终端性能测试的问题；本实用新型通过波束模拟器30可以生成多种角度的波束信号，模拟各种情景下的信号传输，可以获得大量测试数据，提高测试结果的准确性，有利于全面地分析终端性能；转接板20同时具有SMP接口和SMA接口，转接板20可以直接插设至RU模块10，并通过稳幅稳相电缆连接波束模拟器30，连接结构简单，连接操作方便；使用稳幅稳相电缆可以使信号传输更加稳定，提高测试的精确度。
以上仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种测试装置，其特征在于，包括：
波束模拟器，用于与基站连接并接收所述基站发送的激励信号，对所述激励信号进行幅相调节处理，并生成波束信号；
信道仿真模块，所述信道仿真模块与所述波束模拟器连接，所述信道仿真模块用于对所述波束信号进行信道模拟处理并生成第一信号；
放大器组，所述放大器组与所述信道仿真模块连接，所述放大器组用于对所述第一信号进行放大处理并生成第二信号；
暗室，所述暗室设有天线阵列，所述天线阵列与所述放大器组连接，所述天线阵列用于发射所述第二信号。
2.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述波束模拟器与所述信道仿真模块之间、所述信道仿真模块与所述放大器组之间以及所述放大器组与所述暗室之间均通过稳幅稳相电缆连接。
3.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，还包括转接板，所述转接板的第一侧设有与所述基站的端口相匹配的第一接口，所述转接板的第二侧设有与所述波束模拟器的端口相匹配的第二接口，所述第一接口用于与所述基站的端口连接，所述第二接口与所述波束模拟器的端口连接。
4.如权利要求3所述的测试装置，其特征在于，所述第一接口为SMP接口，所述第二接口为SMA接口。
5.如权利要求3所述的测试装置，其特征在于，所述转接板的第一接口用于插设至所述基站的端口，所述转接板的第二接口通过稳幅稳相电缆与所述波束模拟器的端口连接。
6.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述波束模拟器包括M个功分器、N个合路器和M×N的射频模块，所述射频模块设有M个第一端和N个第二端；
M个所述功分器与M个所述第一端对应连接，所述功分器用于接收所述激励信号，将所述激励信号分为N个第三信号；
所述射频模块接收所述第三信号，并对M×N个所述第三信号进行幅相调节处理生成M×N个第四信号；
N个所述合路器与N个所述第二端对应连接，所述合路器用于接收所述第四信号，将M×N个所述第四信号合为N个波束信号，所述合路器还与所述信道仿真模块连接；
M为2i，N为2j，i和j均为正整数。
7.如权利要求6所述的测试装置，其特征在于，i为1、2、3、4、5、6、7或8，j为1、2、3、4、5、6、7或8。
8.如权利要求6所述的测试装置，其特征在于，所述信道仿真模块设有N个第三端和N个第四端，N个所述第三端与N个所述第二端对应连接；
所述放大器组包括N个放大器，N个所述放大器与N个所述第四端对应连接。
9.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括时钟源和触发源；
所述时钟源分别与所述波束模拟器和所述信道仿真模块连接，所述时钟源分别向所述波束模拟器和所述信道仿真模块发送同一时钟信号；
所述触发源分别与所述波束模拟器和所述信道仿真模块连接，所述触发源分别向所述波束模拟器和所述信道仿真模块发送同一触发信号。
10.如权利要求1所述的测试装置，其特征在于，所述天线阵列为环形天线阵列。
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