JP7104082B2 - Test equipment and test method - Google Patents
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Description
本発明は、OTA(Over The Air)環境の電波暗箱を用いて、被試験対象の送信特性又は受信特性を測定する試験装置及び試験方法に関する。 The present invention relates to a test device and a test method for measuring transmission characteristics or reception characteristics of an object to be tested using an anechoic box in an OTA (Over The Air) environment.
近年、マルチメディアの進展に伴い、セルラ、無線LAN等の無線通信用のアンテナが実装された無線端末(スマートフォン等)が盛んに生産されるようになっている。今後は、特に、ミリ波帯の広帯域な信号を使用するIEEE802.11adや5Gセルラ等に対応した無線信号を送受信する無線端末が求められている。 In recent years, with the development of multimedia, wireless terminals (smartphones, etc.) equipped with antennas for wireless communication such as cellular and wireless LAN have been actively produced. In the future, in particular, wireless terminals that transmit and receive wireless signals compatible with IEEE802.11ad and 5G cellular, which use wideband signals in the millimeter wave band, are required.
無線端末の設計開発会社又はその製造工場においては、無線端末が備えている無線通信アンテナに対して、通信規格ごとに定められた送信電波の出力レベルや受信感度を測定し、これらのRF(Radio Frequency)特性が所定の基準を満たすか否かを判定する性能試験が行われる。また、性能試験では、RRM(Radio Resource Management)特性の測定も行われる。RRM特性の測定は、基地局と無線端末間の無線リソース制御、例えば隣接基地局間のハンドオーバ等が正しく動作するか否かを確認するために行われる。 At a wireless terminal design / development company or its manufacturing plant, the output level and reception sensitivity of transmitted radio waves specified for each communication standard are measured for the wireless communication antenna provided in the wireless terminal, and these RFs (Radio) are used. Frequency) A performance test is performed to determine whether the characteristics meet a predetermined standard. In the performance test, RRM (Radio Resource Management) characteristics are also measured. The measurement of the RRM characteristic is performed in order to confirm whether or not the radio resource control between the base station and the wireless terminal, for example, the handover between the adjacent base stations, etc. operates correctly.
4G、あるいは4Gアドバンスから5Gへの世代移行に伴い、上述した性能試験の試験方法も変わりつつある。例えば、5G NRシステム(New Radio System)用の無線端末(以下、5G無線端末)を被試験対象(Device Under Test:DUT)とする性能試験においては、4Gや4Gアドバンス等の試験で主流であったDUTのアンテナ端子と試験装置とを有線接続する方法は、高周波回路にアンテナ端子を付けることによる特性劣化、又は、アレーアンテナの素子数が多くアンテナ端子を全素子に付けることがスペース面・コスト面を考慮して現実的でないことなどの理由で使用できない。このため、DUTを試験用アンテナとともに周囲の電波環境に影響されない電波暗箱の中に収容し、試験用アンテナからDUTに対する試験信号の送信と、試験信号を受信したDUTからの被測定信号の試験用アンテナでの受信とを無線通信により行う、いわゆるOTA試験が行われるようになっている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
With the transition of generations from 4G or 4G advance to 5G, the test method of the above-mentioned performance test is also changing. For example, in a performance test in which a wireless terminal for a 5G NR system (New Radio System) (hereinafter referred to as a 5G wireless terminal) is a subject to be tested (Device Under Test: DUT), tests such as 4G and 4G advance are the mainstream. As for the method of connecting the antenna terminal of the DUT and the test device by wire, it is necessary to attach the antenna terminal to the high frequency circuit to deteriorate the characteristics, or to attach the antenna terminal to all the elements due to the large number of array antenna elements. It cannot be used because it is not realistic in consideration of the aspect. Therefore, the DUT is housed together with the test antenna in an anechoic box that is not affected by the surrounding radio wave environment, and the test signal is transmitted from the test antenna to the DUT and the test signal from the DUT that receives the test signal is tested. A so-called OTA test is performed in which reception by an antenna is performed by wireless communication (see, for example,
OTA試験では、試験用アンテナによりクワイエットゾーンが形成され、DUTはクワイエットゾーンに配置される。ここで、クワイエットゾーン(quiet zone)とは、OTA試験環境を構成する電波暗箱において、DUTが試験用アンテナからほぼ均一な振幅と位相の電波で照射される空間領域の範囲を表す概念である(例えば、非特許文献1参照)。クワイエットゾーンの形状は、通常、球形である。このようなクワイエットゾーンにDUTを配置することにより、周りからの散乱波の影響を抑えた状態でOTA試験を行うことが可能になる。 In the OTA test, a quiet zone is formed by the test antenna, and the DUT is arranged in the quiet zone. Here, the quiet zone is a concept representing the range of the spatial region in which the DUT is irradiated with radio waves having substantially uniform amplitude and phase from the test antenna in the radio wave anechoic box constituting the OTA test environment (the quiet zone). For example, see Non-Patent Document 1). The shape of the quiet zone is usually spherical. By arranging the DUT in such a quiet zone, it becomes possible to perform the OTA test in a state where the influence of scattered waves from the surroundings is suppressed.
特許文献2に記載の試験装置では、電波暗箱内にDUTの被試験アンテナと送受信可能な複数の試験用アンテナが設けられ、DUTのRF特性やRRM特性を測定するようになっている。RF特性やRRM特性の測定では、一般に遠方界測定(FFM(Far Field Measurement))が用いられる。特許文献2の試験用アンテナにはそれぞれリフレクタが設けられ、試験用アンテナから放射された電波をDUTに向け反射し又はDUTから放射された電波を試験用アンテナに向け反射するようになっている。しかしながら、特許文献2に記載の試験装置にあっては、すべての試験用アンテナにそれぞれリフレクタが設けられているので、構造が複雑であり、電波暗箱を設置するための広い設置面積が必要であった。また、試験用アンテナを移動させる機構が必要である上、複数の試験用アンテナに接続される信号処理部の構成も複雑になりコスト高であった。
In the test apparatus described in
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであって、被試験対象のRF特性やRRM特性等の送受信特性についての遠方界測定を低コストで実施することができる試験装置及び試験方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a conventional problem, and is a test capable of performing far-field measurement of transmission / reception characteristics such as RF characteristics and RRM characteristics of an object to be tested at low cost. It is an object of the present invention to provide an apparatus and a test method.
上記課題を解決するために、本発明に係る試験装置は、被試験アンテナ(110)を有する被試験対象(100)の送信特性又は受信特性を測定する試験装置(1)であって、周囲の電波環境に影響されない内部空間(51)を有する電波暗箱(50)と、前記内部空間に収容され、前記被試験対象の送信特性又は受信特性を測定するための無線信号を前記被試験アンテナとの間で送信又は受信する複数の試験用アンテナ(6)と、前記内部空間におけるクワイエットゾーン(QZ)内に配置された前記被試験対象の姿勢を変化させる姿勢可変機構(56)と、前記姿勢可変機構により姿勢を変化させた前記被試験対象に対して前記試験用アンテナを使用して、前記被試験対象の送信特性又は受信特性の測定を行う測定装置(2)と、を備え、前記複数の試験用アンテナは、リフレクタ(7)を介して前記被試験アンテナとの間で無線信号を送信又は受信する反射型の試験用アンテナ(6a)と、前記被試験アンテナとの間で直接、無線信号を送信又は受信する複数の直接型の試験用アンテナ(6b、6c、6d、6e、6f)とを含み、前記測定装置は、前記複数の試験用アンテナにより無線信号として送信される信号の周波数又は前記複数の試験用アンテナにより受信された無線信号の周波数を変換する信号処理部(40)と、前記信号処理部と前記複数の直接型の試験用アンテナとの間の信号経路を、前記複数の直接型の試験用アンテナのうち一の試験用アンテナと前記信号処理部とが接続される信号経路に切り替える切替部(141)とを含む構成である。 In order to solve the above problems, the test apparatus according to the present invention is a test apparatus (1) that measures the transmission characteristic or the reception characteristic of the subject (100) to be tested having the antenna (110) to be tested, and is a peripheral test apparatus (1). An anechoic box (50) having an internal space (51) that is not affected by the radio wave environment, and a radio signal accommodated in the internal space for measuring transmission characteristics or reception characteristics of the test object are subjected to the test antenna. A plurality of test antennas (6) transmitted or received between them, a posture variable mechanism (56) arranged in a quiet zone (QZ) in the internal space, and a posture variable mechanism (56) arranged in the quiet zone (QZ) in the internal space, and the posture variable. A plurality of measuring devices (2) for measuring transmission characteristics or reception characteristics of the test object by using the test antenna for the test object whose posture is changed by a mechanism. The test antenna is a reflection type test antenna (6a) that transmits or receives a radio signal to and from the test antenna via a reflector (7), and a radio signal directly between the test antenna. The measuring device includes a plurality of direct type test antennas (6b, 6c, 6d, 6e, 6f) that transmit or receive, and the measuring device is a frequency of a signal transmitted as a radio signal by the plurality of test antennas. The signal processing unit (40) that converts the frequency of the radio signal received by the plurality of test antennas, and the plurality of signal paths between the signal processing unit and the plurality of direct type test antennas. The configuration includes a test antenna of one of the direct type test antennas and a switching unit (141) for switching to a signal path to which the signal processing unit is connected.
上記のように、測定装置が、信号処理部と複数の直接型の試験用アンテナとの間の信号経路を、複数の直接型の試験用アンテナのうち使用される一の試験用アンテナと信号処理部とが接続される信号経路に切り替える切替部を備えている。この構成により、複数の試験用アンテナにそれぞれ信号処理部を設けていた従来のものより、信号処理部の個数が大幅に削減されるので、低コスト化、省スペース化を実現できる。 As described above, the measuring device sets the signal path between the signal processing unit and the plurality of direct type test antennas with one test antenna used among the plurality of direct type test antennas and signal processing. It is equipped with a switching unit that switches to a signal path to which the unit is connected. With this configuration, the number of signal processing units is significantly reduced as compared with the conventional one in which signal processing units are provided for each of the plurality of test antennas, so that cost reduction and space saving can be realized.
しかも、複数の試験用アンテナは、リフレクタを用いて無線信号を間接的に送受信する反射型の試験用アンテナと、無線信号を直接送受信する複数の直接型の試験用アンテナとを含むハイブリッドな構成となっている。これにより、構造が複雑な反射型の試験用アンテナの個数を最小限に抑える一方、直接型の試験用アンテナに比べて比較的広いクワイエットゾーンを形成し得る反射型の試験用アンテナを単独で用いる場合には、広いクワイエットゾーンを利用することができる。加えて、直接型の試験用アンテナはリフレクタを使用しないので、設置スペースが節約できる。したがって、本発明に係る試験装置は、被試験対象のRF特性やRRM特性等の送受信特性についての遠方界測定を低コストで実施することができる。 Moreover, the plurality of test antennas have a hybrid configuration including a reflection type test antenna that indirectly transmits and receives radio signals using a reflector and a plurality of direct type test antennas that directly transmit and receive radio signals. It has become. This minimizes the number of reflective test antennas with complex structures, while using a single reflective test antenna that can form a relatively wider quiet zone than direct test antennas. In some cases, a large quiet zone is available. In addition, the direct test antenna does not use a reflector, which saves installation space. Therefore, the test apparatus according to the present invention can perform far-field measurement of transmission / reception characteristics such as RF characteristics and RRM characteristics of the test object at low cost.
また、本発明に係る試験装置において、前記信号処理部は、前記反射型の試験用アンテナにより無線信号として送信される信号の周波数、又は前記反射型の試験用アンテナにより受信された無線信号の周波数を変換する第1の周波数変換部(144)と、前記切替部により切り替えられた直接型の前記一の試験用アンテナにより無線信号として送信される信号の周波数、又は直接型の前記一の試験用アンテナにより受信された無線信号の周波数を変換する第2の周波数変換部(145)と、を備える構成であってもよい。 Further, in the test apparatus according to the present invention, the signal processing unit uses the frequency of the signal transmitted as a radio signal by the reflection type test antenna or the frequency of the radio signal received by the reflection type test antenna. The frequency of the signal transmitted as a radio signal by the first frequency conversion unit (144) for converting the above and the direct type one test antenna switched by the switching unit, or the direct type for the one test. The configuration may include a second frequency conversion unit (145) that converts the frequency of the radio signal received by the antenna.
この構成により、本発明に係る試験装置は、反射型の試験用アンテナに対して第1の周波数変換部が設けられ、直接型の一の試験用アンテナに対して第2の周波数変換部が設けられているので、反射型の試験用アンテナと直接型の一の試験用アンテナとを用いてRRM特性等の測定を行うことができる。 With this configuration, the test apparatus according to the present invention is provided with a first frequency conversion unit for the reflection type test antenna and a second frequency conversion unit for the direct type one test antenna. Therefore, it is possible to measure the RRM characteristics and the like by using the reflection type test antenna and the direct type one test antenna.
また、本発明に係る試験装置において、前記第1の周波数変換部は、前記反射型の試験用アンテナから無線信号として送信される信号をアップコンバートする第1送信用コンバータ(146)と、前記反射型の試験用アンテナにより受信された無線信号をダウンコンバートする第1受信用コンバータ(147)と、を備え、前記第2の周波数変換部は、前記複数の直接型の試験用アンテナから無線信号として送信される信号をアップコンバートする第2送信用コンバータ(148)と、前記複数の直接型の試験用アンテナにより受信された無線信号をダウンコンバートする第2受信用コンバータ(149)と、を備え、前記第1送信用コンバータは、前記反射型の試験用アンテナから水平偏波の無線信号として送信される信号をアップコンバートする第1アップコンバータ(150)と、前記反射型の試験用アンテナから垂直偏波の無線信号として送信される信号をアップコンバートする第2アップコンバータ(151)とを備え、前記第1受信用コンバータは、前記反射型の試験用アンテナより受信された水平偏波の無線信号をダウンコンバートする第1ダウンコンバータ(154)と、前記反射型の試験用アンテナより受信された垂直偏波の無線信号をダウンコンバートする第2ダウンコンバータ(155)とを備え、前記第2送信用コンバータは、前記複数の直接型の試験用アンテナから水平偏波の無線信号として送信される信号をアップコンバートする第3アップコンバータ(152)と、前記複数の直接型の試験用アンテナから垂直偏波の無線信号として送信される信号をアップコンバートする第4アップコンバータ(153)とを備え、前記第2受信用コンバータは、前記複数の直接型の試験用アンテナより受信された水平偏波の無線信号をダウンコンバートする第3ダウンコンバータ(156)と、前記複数の直接型の試験用アンテナより受信された垂直偏波の無線信号をダウンコンバートする第4ダウンコンバータ(157)とを備える構成であってもよい。 Further, in the test apparatus according to the present invention, the first frequency conversion unit includes a first transmission converter (146) that up-converts a signal transmitted as a radio signal from the reflection type test antenna, and the reflection. A first receiving converter (147) that down-converts a radio signal received by a type test antenna is provided, and the second frequency converter is used as a radio signal from the plurality of direct type test antennas. A second transmission converter (148) for up-converting the transmitted signal and a second reception converter (149) for down-converting the radio signal received by the plurality of direct type test antennas are provided. The first transmission converter includes a first upconverter (150) that up-converts a signal transmitted as a horizontally polarized radio signal from the reflection type test antenna, and a vertical bias from the reflection type test antenna. The first receiving converter includes a second upconverter (151) that up-converts a signal transmitted as a wave radio signal, and the first receiving converter transmits a horizontally polarized radio signal received from the reflection type test antenna. The second transmission converter includes a first down converter (154) for down-converting and a second down converter (155) for down-converting a vertically polarized radio signal received from the reflection type test antenna. Is a third upconverter (152) that up-converts a signal transmitted as a horizontally polarized radio signal from the plurality of direct type test antennas, and vertically polarized from the plurality of direct type test antennas. The second receiving converter includes a fourth upconverter (153) that up-converts a signal transmitted as a radio signal, and the second receiving converter transmits a horizontally polarized radio signal received from the plurality of direct type test antennas. Even in a configuration including a third down converter (156) for down-converting and a fourth down converter (157) for down-converting a vertically polarized radio signal received from the plurality of direct type test antennas. good.
この構成により、本発明に係る試験装置は、試験用アンテナを送信用と受信用の両方に使用できるので、被試験対象の送信特性と受信特性を測定することができる。また、水平偏波信号と垂直偏波信号を用いて被試験対象のRRM特性等の送受信特性の測定を行うことができる。 With this configuration, the test apparatus according to the present invention can use the test antenna for both transmission and reception, so that the transmission characteristics and reception characteristics of the test object can be measured. Further, the transmission / reception characteristics such as the RRM characteristics of the test object can be measured by using the horizontally polarized signals and the vertically polarized signals.
また、本発明に係る試験装置において、前記複数の直接型の試験用アンテナは、前記被試験対象の配置位置(PDUT)において前記反射型の試験用アンテナからの電波到来方向を基準に互いに異なる到来角度を形成する構成であってもよい。 Further, in the test apparatus according to the present invention, the plurality of direct type test antennas are different from each other at the arrangement position ( PDUT ) of the test object with respect to the radio wave arrival direction from the reflection type test antenna. It may be configured to form an arrival angle.
この構成により、本発明に係る試験装置は、反射型の試験用アンテナと直接型の試験用アンテナの組み合わせにより到来角度が異なるので、直接型の試験用アンテナを切り替えることにより到来角度を変えて被試験装置のRRM特性等の送受信特性の遠方界測定を効率的に行うことができる。 With this configuration, the test apparatus according to the present invention has a different arrival angle depending on the combination of the reflection type test antenna and the direct type test antenna. Therefore, the arrival angle is changed by switching the direct type test antenna. It is possible to efficiently measure the transmission / reception characteristics such as the RRM characteristics of the test device in the far field.
また、本発明に係る試験装置において、前記複数の直接型の試験用アンテナは、前記被試験アンテナから少なくとも2D2/λ離れて配置される構成であってもよく、ここで、Dは前記被試験アンテナのアンテナサイズ、λは前記複数の直接型の試験用アンテナから送信される電波の波長である。 Further, in the test apparatus according to the present invention, the plurality of direct type test antennas may be arranged at least 2D 2 / λ away from the test antenna, where D is the subject. The antenna size of the test antenna, λ, is the wavelength of the radio wave transmitted from the plurality of direct type test antennas.
この構成により、本発明に係る試験装置は、直接型の試験用アンテナが、被試験アンテナから少なくとも2D2/λ離れて配置されているので、小さい内部空間を有する電波暗箱において被試験対象の遠方界測定を行うことができる。 With this configuration, in the test apparatus according to the present invention, since the direct type test antenna is arranged at least 2D 2 / λ away from the antenna to be tested, it is located far away from the object to be tested in an anechoic box having a small internal space. Field measurement can be performed.
また、本発明に係る試験装置において、前記複数の直接型の試験用アンテナは、前記反射型の試験用アンテナの前記リフレクタを反射して前記クワイエットゾーンを通る電波ビームの経路外に配置される構成であってもよい。 Further, in the test apparatus according to the present invention, the plurality of direct type test antennas are arranged outside the path of the radio wave beam passing through the quiet zone by reflecting the reflector of the reflection type test antenna. It may be.
この構成により、本発明に係る試験装置は、良好なクワイエットゾーンを形成することができる。 With this configuration, the test apparatus according to the present invention can form a good quiet zone.
また、本発明に係る試験方法は、上記いずれかに記載の試験装置を用いる試験方法であって、前記切替部により、前記複数の直接型の試験用アンテナのうち一の試験用アンテナと前記信号処理部とが接続される信号経路に切り替えるステップと、前記姿勢可変機構により、前記クワイエットゾーン内に配置された前記被試験対象の姿勢を変化させるステップと、前記姿勢可変機構により姿勢を変化させた前記被試験対象に対して、前記測定装置により、前記反射型の試験用アンテナと前記切り替えられた直接型の試験用アンテナとを用いて前記被試験対象の送信特性又は受信特性の測定を行うステップと、を含む構成である。 Further, the test method according to the present invention is a test method using the test apparatus according to any one of the above, and the test antenna and the signal of one of the plurality of direct type test antennas are provided by the switching unit. A step of switching to a signal path to which the processing unit is connected, a step of changing the posture of the object to be tested arranged in the quiet zone by the posture variable mechanism, and a step of changing the posture by the posture variable mechanism. A step of measuring the transmission characteristic or the reception characteristic of the subject to be tested by using the measuring device with the reflection type test antenna and the switched direct type test antenna. And, it is a configuration including.
上述のように、本発明に係る試験方法に用いる試験装置は、切替部により複数の直接型の試験用アンテナのうち使用される一の試験用アンテナと信号処理部とが接続される信号経路に切り替えるので、複数の試験用アンテナにそれぞれ信号処理部が設けられていた従来の試験装置を用いる場合より、低コストで試験を行うことができる。また、本試験方法に用いる試験装置において、複数の試験用アンテナは、リフレクタを用いる反射型の試験用アンテナと、複数の直接型の試験用アンテナとを含むハイブリッドな構成となっている。これにより、構造が複雑な反射型の試験用アンテナの個数を最小限に抑える一方、直接型の試験用アンテナに比べて比較的広いクワイエットゾーンを形成し得る反射型の試験用アンテナを単独で用いる場合には、広いクワイエットゾーンを利用することができる。しかも、直接型の試験用アンテナはリフレクタを使用しないので、設置スペースが節約できる。したがって、本発明に係る試験方法は、被試験対象のRF特性やRRM特性等の送受信特性についての遠方界測定を低コストで実施することができる。 As described above, the test apparatus used in the test method according to the present invention has a signal path in which one test antenna used among a plurality of direct type test antennas and a signal processing unit are connected by a switching unit. Since the switching is performed, the test can be performed at a lower cost than when a conventional test device in which a signal processing unit is provided for each of the plurality of test antennas is used. Further, in the test apparatus used in this test method, the plurality of test antennas have a hybrid configuration including a reflection type test antenna using a reflector and a plurality of direct type test antennas. This minimizes the number of reflective test antennas with complex structures, while using a single reflective test antenna that can form a relatively wider quiet zone than direct test antennas. In some cases, a large quiet zone is available. Moreover, since the direct type test antenna does not use a reflector, installation space can be saved. Therefore, the test method according to the present invention can carry out far-field measurement of transmission / reception characteristics such as RF characteristics and RRM characteristics of the test object at low cost.
本発明によれば、被試験対象のRF特性やRRM特性等の送受信特性についての遠方界測定を低コストで実施することができる試験装置及びそれを用いた試験方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a test apparatus capable of performing far-field measurement of transmission / reception characteristics such as RF characteristics and RRM characteristics of an object to be tested at low cost, and a test method using the same.
以下、本発明の実施形態に係る試験装置及び試験方法について、図面を参照して説明する。なお、各図面上の各構成要素の寸法比は、実際の寸法比と必ずしも一致していない。 Hereinafter, the test apparatus and the test method according to the embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The dimensional ratio of each component on each drawing does not always match the actual dimensional ratio.
本実施形態に係る試験装置1は、アンテナ110を有するDUT100の送信特性又は受信特性を測定するものであり、例えば、DUT100のRF特性やRRM特性を測定するようになっている。このために、試験装置1は、OTAチャンバ50と、複数の試験用アンテナ6a、6b、6c、6d、6e、6f(以下、試験用アンテナ6と記すこともある)と、姿勢可変機構56と、統合制御装置10と、NRシステムシミュレータ20と、信号処理部40と、信号切替部140とを備えている。なお、本実施形態のOTAチャンバ50は、本発明の電波暗箱に対応し、本実施形態の統合制御装置10とNRシステムシミュレータ20と信号処理部40と信号切替部140は、本発明の測定装置2に対応する。
The
図1は、試験装置1の外観構造を示し、図2は、試験装置1の機能ブロックを示す。ただし、図1においては、OTAチャンバ50について正面から透視した状態における各構成要素の配置態様を示している。
FIG. 1 shows the external structure of the
図1及び図2に示すように、OTAチャンバ50は、周囲の電波環境に影響されない内部空間51を有している。試験用アンテナ6は、OTAチャンバ50の内部空間51に収容され、DUT100の送信特性又は受信特性を測定するための無線信号をアンテナ110との間で送信又は受信するようになっている。姿勢可変機構56は、OTAチャンバ50の内部空間51におけるクワイエットゾーンQZ内に配置されたDUT100の姿勢を変化させるようになっている。統合制御装置10、NRシステムシミュレータ20、信号処理部40、及び信号切替部140は、姿勢可変機構56により姿勢を変化させたDUT100に対して1又は2の試験用アンテナ6を用いて、DUT100の送信特性又は受信特性の測定を行うようになっている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
試験装置1は、例えば、図1に示すような複数のラック90aを有するラック構造体90と共に用いられ、各ラック90aに各構成要素を載置した態様で運用される。図1は、ラック構造体90の各ラック90aに、それぞれ、統合制御装置10、NRシステムシミュレータ20、OTAチャンバ50を載置した例を示す。以下、各構成要素を説明する。
The
(OTAチャンバ)
OTAチャンバ50は、5G用の無線端末の性能試験に際してのOTA試験環境を実現するものであって、図1、図2に示すように、例えば、直方体形状の内部空間51を有する金属製の筐体本体部52により構成されている。OTAチャンバ50は、内部空間51に、DUT100と、DUT100のアンテナ110と対向する複数の試験用アンテナ6を、外部からの電波の侵入及び外部への電波の放射を防ぐ状態に収容する。後で説明するが、試験用アンテナ6としては、例えば、リフレクタを用いた反射型のアンテナや、例えば、ホーンアンテナ等の指向性を持ったミリ波用のアンテナを用いることができる。
(OTA chamber)
The
また、OTAチャンバ50の内面全域、つまり、筐体本体部52の底面52a、側面52b及び上面52c全面には、電波吸収体55が貼り付けられ、外部への電波の放射規制機能が強化されている。このように、OTAチャンバ50は、周囲の電波環境に影響されない内部空間51を有する電波暗箱を実現している。本実施形態で用いる電波暗箱は、例えば、Anechoic型のものである。
Further, the
(DUT)
被試験対象とされるDUT100は、例えばスマートフォンなどの無線端末である。DUT100の通信規格としては、セルラ(LTE、LTE-A、W-CDMA(登録商標)、GSM(登録商標)、CDMA2000、1xEV-DO、TD-SCDMA等)、無線LAN(IEEE802.11b/g/a/n/ac/ad等)、Bluetooth(登録商標)、GNSS(GPS、Galileo、GLONASS、BeiDou等)、FM、及びデジタル放送(DVB-H、ISDB-T等)が挙げられる。また、DUT100は、5Gセルラ等に対応したミリ波帯の無線信号を送受信する無線端末であってもよい。
(DUT)
The
本実施形態において、DUT100は5G NRの無線端末である。5G NRの無線端末については、ミリ波帯の他、LTE等で使用する他の周波数帯も含む既定の周波数帯を通信可能周波数範囲とすることが5G NR規格によって規定されている。よって、DUT100のアンテナ110は、DUT100の送信特性又は受信特性を測定するための既定の周波数帯(5G NRバンド)の無線信号を送信又は受信するものである。アンテナ110は、例えばMassive-MIMOアンテナ等のアレーアンテナであり、本発明における被試験アンテナに相当する。
In this embodiment, the
本実施形態において、DUT100は、OTAチャンバ50内での送受信に関する測定中、複数の試験用アンテナ6のうち選択された1又は2の試験用アンテナを介して試験信号及び被測定信号を送受信できるようになっている。
In the present embodiment, the
(姿勢可変機構)
次に、OTAチャンバ50の内部空間51に設けられた姿勢可変機構56について説明する。図1に示すように、OTAチャンバ50の筐体本体部52の内部空間51側の底面52aには、クワイエットゾーンQZ内に配置されたDUT100の姿勢を変化させる姿勢可変機構56が設けられている。姿勢可変機構56は、例えば、2軸の各軸周りに回転する回転機構を備える2軸ポジショナである。姿勢可変機構56は、試験用アンテナ6を固定した状態で、DUT100を2軸周りの回転自由度をもって回転させるようなOTA試験系(Combined-axes system)を構成する。具体的には、姿勢可変機構56は、駆動部56aと、ターンテーブル56bと、支柱56cと、被試験対象載置部としてのDUT載置部56dと、を有する。
(Posture variable mechanism)
Next, the
駆動部56aは、回転駆動力を発生させるステッピングモータなどの駆動用モータからなり、例えば、底面52aに設置される。ターンテーブル56bは、駆動部56aの回転駆動力により、互いに直交する2軸のうちの一方の軸の周りに所定角度回転するようになっている。支柱56cは、ターンテーブル56bに連結され、ターンテーブル56bから一方の軸の方向に延びて、駆動部56aの回転駆動力によりターンテーブル56bと共に回転するようになっている。DUT載置部56dは、支柱56cの側面から2軸のうちの他方の軸の方向に延びて、駆動部56aの回転駆動力により他方の軸の周りに所定角度回転するようになっている。DUT100は、DUT載置部56dに載置される。
The
なお、上記の一方の軸は、例えば、底面52aに対して鉛直方向に延びる軸(図中のx軸)である。また、上記の他方の軸は、例えば、支柱56cの側面から水平方向に延びる軸である。このように構成された姿勢可変機構56は、DUT載置部56dに保持されているDUT100を、例えば、DUT100の中心を回転中心(「配置位置」ともいう)として、3次元のあらゆる方向にアンテナ110が向く状態に順次姿勢を変化させ得るように回転させることを可能とする。すなわち、本実施形態の試験装置1は、上記のような姿勢可変機構56により、「ブラックボックス」方法(Black-box approach)での試験が可能である。あるいは、姿勢可変機構56は、アンテナ110の中心を回転中心として、3次元のあらゆる方向にアンテナ110が向くように、DUT100の姿勢を順次変化させるようになっていてもよい。
The above-mentioned one axis is, for example, an axis extending in the vertical direction with respect to the
OTA試験系では、姿勢可変機構56の2つの回転軸の交点である回転中心(原点ともいう)に、DUT100の中心又はアンテナ110の中心が配置されるようになっている。DUT100の「配置位置PDUT」は、OTA試験系の原点であり、OTAチャンバ50内に配置されたDUT100の中心又はアンテナ110の中心の位置である。すなわち、DUT100の配置位置PDUTは、姿勢可変機構56によりDUT100を2軸周りに回転させたときの不動の回転中心に対応する。なお、DUT100内のアンテナ110の位置及びアンテナサイズが分かっている場合には、DUT100の配置位置PDUTをアンテナ110の中心の位置とすると、遠方界を形成するために必要な試験用アンテナ6からアンテナ110までの距離を大幅に短くすることができる。
In the OTA test system, the center of the
(リンクアンテナ)
OTAチャンバ50において、筐体本体部52の所要位置には、DUT100との間でリンク(呼)を確立又は維持するための2種類のリンクアンテナ5、8がそれぞれ保持具57、59を用いて取り付けられている。リンクアンテナ5は、LTE用のリンクアンテナであり、ノンスタンドアローンモード(Non-Standalone mode)で使用される。一方、リンクアンテナ8は、5G用のリンクアンテナであり、スタンドアローンモード(Standalone mode)で使用される。リンクアンテナ5、8は、姿勢可変機構56に保持されるDUT100に対して指向性を有するようにそれぞれ保持具57、59によって保持されている。なお、上記のリンクアンテナ5、8を使用する代わりに、試験用アンテナ6をリンクアンテナとして兼用することも可能であるため、以下においては、試験用アンテナ6がリンクアンテナの機能を兼ねるものとして説明する。
(Link antenna)
In the
(近傍界と遠方界)
次に、近傍界と遠方界について説明する。図5は、無線端末100Aに向けてアンテナATから放射された電波の伝わり方を示す模式図である。アンテナATは、後で説明する試験用アンテナ6aの一次放射器6a1や直接型の試験用アンテナ6b、6c、6d、6e、6fと同等のものである。無線端末100Aは、DUT100と同等のものである。図5において、(a)は、電波がアンテナATから無線端末100Aへ直接伝わるDFF(Direct Far Field)方式を示し、(b)は、電波がアンテナATから回転放物面を有する反射鏡7Aを介して無線端末100Aへ伝わるIFF(Indirect Far Field)方式を示している。
(Near and far fields)
Next, the near field and the far field will be described. FIG. 5 is a schematic diagram showing how radio waves radiated from the antenna AT toward the
図5(a)に示すように、アンテナATを放射源とする電波は、同位相の点を結んだ面(波面)が放射源を中心にして球状に拡がりながら伝搬する性質がある。このとき、破線で示すような、散乱、屈折、反射などの外乱により生じる干渉波も発生する。また、放射源から近い距離では、波面は湾曲した球面(球面波)であるが、放射源から遠くなると波面は平面(平面波)に近くなる。一般に、波面を球面と考える必要のある領域が近傍界(NEAR FIELD)と呼ばれ、波面を平面とみなしてよい領域が遠方界(FAR FIELD)と呼ばれている。図5(a)に示す電波の伝搬にあって、無線端末100Aは、正確な測定を行ううえで、球面波を受信するよりも、平面波を受信する方が好ましい。
As shown in FIG. 5A, a radio wave having an antenna AT as a radiation source has a property that a surface (wavefront) connecting points having the same phase spreads spherically around the radiation source and propagates. At this time, interference waves generated by disturbances such as scattering, refraction, and reflection as shown by the broken line are also generated. In addition, the wavefront is a curved spherical surface (spherical wave) at a distance close to the radiation source, but the wavefront becomes close to a plane (plane wave) at a distance from the radiation source. Generally, the region where the wavefront needs to be considered as a spherical surface is called the near field (NEAR FIELD), and the region where the wavefront can be regarded as a plane is called the far field (FAR FIELD). In the propagation of the radio wave shown in FIG. 5A, it is preferable that the
平面波を受信するためには、無線端末100Aが遠方界に設置される必要がある。DUT100内でのアンテナ110の位置及びアンテナサイズが分かっていないとき、遠方界は、アンテナATから2D0
2/λ以遠の領域となる。ここで、D0は、無線端末100Aの最大直線サイズ、λは電波の波長である。
In order to receive a plane wave, the
具体的には、例えば、無線端末100Aの最大直線サイズD0=0.2m、電波の周波数43.5GHzとした場合、アンテナATから11.6mの位置が近傍界と遠方界との境界となり、それより遠い位置に無線端末100Aを置く必要が生じる。
Specifically, for example, when the maximum linear size D 0 = 0.2 m of the
一方、DUT100内でのアンテナ110の位置及びアンテナサイズが分かっているとき、遠方界は、アンテナATから2D2/λ以遠の領域となる。ここで、Dは、アンテナサイズ、λは電波の波長である。
On the other hand, when the position and antenna size of the
具体的には、例えば、無線端末100AのアンテナサイズD=0.03m、電波の周波数43.5GHzとした場合、アンテナATから26.2cmの位置が近傍界と遠方界との境界となり、それより遠い位置に無線端末100Aを置く必要が生じる。また、例えば、無線端末100AのアンテナサイズD=0.04m、電波の周波数43.5GHzとした場合、アンテナATから46.5cmの位置が近傍界と遠方界との境界となる。
Specifically, for example, when the antenna size D of the
なお、本実施形態においては、対象とするDUT100の最大直線サイズDは、例えば、20cm程度であり、取り扱う周波数範囲は24.25GHz~43.5GHzを想定している。 In the present embodiment, the maximum linear size D of the target DUT100 is, for example, about 20 cm, and the frequency range to be handled is assumed to be 24.25 GHz to 43.5 GHz.
図5(b)は、アンテナATの電波を反射させて、無線端末100Aの位置にその反射波を到達させるように、回転放物面を有する反射鏡7Aを配置する方法を示す(CATR(Compact Antenna Test Range)方式)。この方法によれば、アンテナATと無線端末100A間の距離を短縮でき、反射鏡7Aの鏡面での反射後直ぐの距離から平面波の領域が拡がるため、伝搬ロスの低減効果も見込むことができる。平面波の度合は、同位相の波の位相差で表すことができる。平面波の度合として許容し得る位相差は、例えば、λ/16である。位相差は、例えば、ベクトル・ネットワーク・アナライザ(VNA)で評価することができる。
FIG. 5B shows a method of arranging the reflecting
(試験用アンテナ)
次に、試験用アンテナ6について説明する。
図8は、本実施形態に係る試験装置1のOTAチャンバ50の天板を取り除いて上方から見た平面図であり、図9は、OTAチャンバ50の正面側の側板(図8における下側の側板)を取り除いて正面側から見た正面図である。
(Test antenna)
Next, the test antenna 6 will be described.
FIG. 8 is a plan view of the
図8、図9に示すように、試験用アンテナ6は、反射型の試験用アンテナ6aと、5個の直接型の試験用アンテナ6b、6c、6d、6e、6fとを含んでいる。反射型の試験用アンテナ6aは、リフレクタ7を介してアンテナ110との間でDUT100の送信特性又は受信特性を測定するための無線信号を送信又は受信するようになっている。直接型の試験用アンテナ6b、6c、6d、6e、6fは、DUT100が備えるアンテナ110との間で、DUT100の送信特性又は受信特性を測定するための無線信号を直接、送信又は受信するようになっている。各試験用アンテナ6は、水平偏波アンテナと垂直偏波アンテナを備えている(図2参照)。
As shown in FIGS. 8 and 9, the test antenna 6 includes a
(反射型の試験用アンテナ)
まず、反射型の試験用アンテナ6aについて説明する。
反射型の試験用アンテナ6aは、一次放射器6a1とリフレクタ7とを備えている。一次放射器6a1は、水平偏波アンテナ6aHと垂直偏波アンテナ6aVを備えている(図2参照)。リフレクタ7は、後述するオフセットパラボラ(図6参照)型の構造を有するものである。リフレクタ7は、図1に示すように、OTAチャンバ50の側面52bの所要位置にリフレクタ保持具58を用いて取り付けられている。リフレクタ7は、その回転放物面から定まる焦点位置Fに配置されている一次放射器6a1から放射された試験信号の電波を回転放物面で受け、姿勢可変機構56に保持されているDUT100に向けて反射させる(送信時)。同時に、リフレクタ7は、上記試験信号を受信したDUT100がアンテナ110から放射する被測定信号の電波を回転放物面で受け、該試験信号を放射した一次放射器6a1に向けて反射させる(受信時)。リフレクタ7は、これら送信と受信が同時に可能な位置及び姿勢で配設されている。すなわち、リフレクタ7は、一次放射器6a1とアンテナ110との間で送受信される無線信号の電波を、回転放物面を介して反射するようになっている。
(Reflective test antenna)
First, the reflection
The
図6は、本実施形態に係る試験装置1に用いられる反射型の試験用アンテナ6aの構造を示す模式図である。反射型の試験用アンテナ6aのリフレクタ7は、オフセットパラボラ型であり、回転放物面の軸に対して非対称な鏡面(真円型のパラボラの回転放物面の一部を切り出した形状)を有している。一次放射器6a1は、そのビーム軸BS1が回転放物面の軸RS1に対して、例えば、角度α(例えば30°)傾いたオフセット状態にて、オフセットパラボラの焦点位置Fに配置されている。これにより、一次放射器6a1から放射された電波(例えば、DUT100に対する試験信号)を回転放物面で該回転放物面の軸方向と平行な方向に反射させるとともに、回転放物面の軸方向と平行な方向に回転放物面に対して入射する電波(例えば、DUT100から送信された被測定信号)を該回転放物面で反射させ、一次放射器6a1へと導くことができる。オフセットパラボラは、パラボラ型に比べて、リフレクタ7自体が小さくて済むうえに、鏡面が垂直に近づくような配置が可能であるので、OTAチャンバ50の構造を小型化し得る。
FIG. 6 is a schematic view showing the structure of the reflection
本実施形態に係るOTAチャンバ50では、図1に示すように、オフセットパラボラ(図6参照)を用いたリフレクタ7を、DUT100と試験用アンテナ6間の電波伝搬経路に配置している。リフレクタ7は、図中、符号Fで示す位置が焦点位置となるように筐体本体部52の側面52bに取り付けられている。一次放射器6a1は、例えば仰角30度でリフレクタ7に対向するように、すなわち、リフレクタ7に対向し、一次放射器6a1の受信面が無線信号のビーム軸BS1に対して直角となる角度で保持される。
In the
上述したように、反射型の試験用アンテナ6aは、一次放射器6a1とリフレクタ7とを備え、一次放射器6a1がリフレクタ7を介してアンテナ110との間で無線信号を送信又は受信するようになっている。図9から分かるように、反射型の試験用アンテナ6aの一次放射器6a1は、DUT100の配置位置PDUTを通る水平面HPより下方に配置されている。一次放射器6a1から放射されリフレクタ7で反射した電波ビームはZ軸方向に伝搬され、半径r2のクワイエットゾーンQZを形成するようになっている。リフレクタ7の開口中心の位置P0を反射した電波ビームの中心が、Z軸方向に伝搬されてDUT100の配置位置PDUTに到来するようになっている。
As described above, the
(直接型の試験用アンテナ)
次に、直接型の試験用アンテナ6b、6c、6d、6e、6fについて説明する。
直接型の試験用アンテナ6b、6c、6d、6e、6fは、各々、リフレクタを用いず、アンテナ110との間で直接、無線信号を送受信するようになっている。直接型の試験用アンテナ6b、6c、6d、6e、6fは、それぞれ水平偏波アンテナ6bH、6cH、6dH、6eH、6fHを有し、またそれぞれ垂直偏波アンテナ6bV、6cV、6dV、6eV、6fVを有している(図2参照)。これら直接型の試験用アンテナ6b、6c、6d、6e、6fは、DUT100の配置位置PDUTを中心に半径r1の仮想球面S上でかつ水平面HP上に配置されている。「試験用アンテナが仮想球面S上でかつ水平面HP上に配置されている」とは、各試験用アンテナ6b、6c、6d、6e、6fの放射開口の中心P1、P2、P3、P4、P5が仮想球面S上でかつ水平面HP上に位置していることをいう。なお、直接型の試験用アンテナ6b、6c、6d、6e、6fは、図1に示すように、DUT100の配置位置PDUTを中心に半径r1の仮想球面S上でかつ垂直面上に配置されるようにしてもよい。なお、試験用アンテナ6b、6c、6d、6e、6fはDUT100から同一距離に配置されている必要は無く、試験用アンテナ6b、6c、6d、6e、6fのそれぞれとDUT100が異なった距離をとってもよい。
(Direct type test antenna)
Next, the direct
The direct
本実施形態では、直接型の試験用アンテナ6b、6c、6d、6e、6fは、DUT100の配置位置PDUTにおいて反射型の試験用アンテナ6aからの電波到来方向を基準に互いに異なる到来角度を形成している。これにより、反射型の試験用アンテナ6aと直接型の試験用アンテナ6b、6c、6d、6e、6fの1つとの組み合わせにより到来角度が異なるので、直接型の試験用アンテナ6b、6c、6d、6e、6fを切り替えることにより到来角度を変えてDUT100のRRM特性等の送受信特性の遠方界測定を効率的に行うことができる。
In the present embodiment, the direct
具体的には、直接型の試験用アンテナ6bは、DUT100の配置位置PDUTにおいて反射型の試験用アンテナ6aからの電波到来方向(Z軸)を基準に所定角度θの到来角度を形成し、同様に、直接型の試験用アンテナ6c、6d、6e、6fは、それぞれ2θ、3θ、4θ、5θの到来角度を形成するようになっている。すなわち、直接型の第1~5の試験用アンテナ6b、6c、6d、6e、6fは、反射型の試験用アンテナ6aと共に、相対的な到来角度θ、2θ、3θ、4θ、5θを実現することができる。このように、所定の角度範囲内を均等に漏れなく測定できるので、DUT100のRRM特性等の送受信特性の遠方界測定を精度よく行うことができる。
Specifically, the direct
ここで、「到来角度(AoA)」とは、DUT100の配置位置PDUTを通る特定の直線(例えばZ軸)に対して、試験用アンテナから配置位置PDUTに到来する電波ビーム又は電波ビームの中心が形成する角度をいう。到来角度は、2つの試験用アンテナによっても規定することができる。この場合は、一の試験用アンテナから配置位置PDUTに到来する電波ビームの方向である電波到来方向を基準に、他の試験用アンテナから配置位置PDUTに到来する電波ビーム又は電波ビームの中心が形成する角度を「到来角度」又は「相対的な到来角度」という。
Here, the "angle of attack (AoA)" is a radio wave beam or a radio wave beam arriving at the placement position P DUT from the test antenna with respect to a specific straight line (for example, the Z axis) passing through the placement position P DUT of the
本実施形態では、上記の所定角度θは30°である。すなわち、直接型の試験用アンテナ6bは、DUT100の配置位置PDUTにおいて反射型の試験用アンテナ6aからの電波到来方向(Z軸)を基準に30°の到来角度を形成し、同様に、直接型の試験用アンテナ6c、6d、6e、6fは、それぞれ60°、90°、120°、150°の到来角度を形成している。これにより、規格3GPP TR 38.810 V16.2.0 (2019-03)に規定されたRRM特性を測定することができる。
In the present embodiment, the predetermined angle θ is 30 °. That is, the direct
アンテナ110のアンテナサイズDが分かっている場合には、直接型の試験用アンテナ6b、6c、6d、6e、6fは、DUT100のアンテナ110から少なくとも2D2/λ離れて配置され得る。ここで、Dはアンテナ110のアンテナサイズ、λは直接型の試験用アンテナ6b、6c、6dから送信される電波の波長である。これにより、DUT100の遠方界測定を行うことができる。
If the antenna size D of the
また、反射型の試験用アンテナ6aは、間接遠方界(IFF)を形成し、直接型の試験用アンテナ6b、6c、6d、6e、6fは、直接遠方界(DFF)を形成するようになっている。間接遠方界とは、リフレクタを用いる反射型のアンテナにより形成される遠方界をいい、直接遠方界とは、リフレクタを用いない直接型のアンテナにより形成される遠方界をいう。
Further, the reflection
直接型の試験用アンテナ6b、6c、6d、6e、6fは、反射型の試験用アンテナ6aのリフレクタ7を反射してクワイエットゾーンQZを通る電波ビームの経路外に配置されている。この構成により、本実施形態に係る試験装置1は、良好なクワイエットゾーンQZを形成することができる。
The direct
なお、本実施形態では、6個の試験用アンテナを備えているが、個数はこれに限定されず、試験内容により反射型の試験用アンテナの個数を1、直接型の試験用アンテナの個数を2以上の任意の数としてもよい。 In this embodiment, six test antennas are provided, but the number is not limited to this, and the number of reflection type test antennas is set to 1 and the number of direct type test antennas is set depending on the test content. It may be any number of 2 or more.
また、本実施形態では、直接型の各試験用アンテナ6b、6c、6d、6e、6fが形成するクワイエットゾーンは、反射型の試験用アンテナ6aが形成するクワイエットゾーンQZと同一であるとしているが、これに限定されない。直接型の各試験用アンテナ6b、6c、6d、6e、6fが形成するクワイエットゾーンと、反射型の試験用アンテナ6aが形成するクワイエットゾーンQZとが異なっていてもよい。例えば、反射型の試験用アンテナ6aが形成するクワイエットゾーンQZの方を広くしておくと、反射型の試験用アンテナ6aを単独で使用してRF特性等を測定する場合に、広いクワイエットゾーンを利用することができる。
Further, in the present embodiment, the quiet zone formed by the direct
次に、本実施形態に係る試験装置1の統合制御装置10及びNRシステムシミュレータ20について、図2~図4を参照して説明する。
Next, the
(統合制御装置)
統合制御装置10は、以下に説明するように、NRシステムシミュレータ20や姿勢可変機構56を統括的に制御するものである。このために、統合制御装置10は、例えばイーサネット(登録商標)等のネットワーク19を介して、NRシステムシミュレータ20や姿勢可変機構56と相互に通信可能に接続されている。
(Integrated control device)
As described below, the
図3は、統合制御装置10の機能構成を示すブロック図である。図3に示すように、統合制御装置10は、制御部11、操作部12、及び表示部13を有している。制御部11は、例えば、コンピュータ装置によって構成される。このコンピュータ装置は、例えば、図3に示すように、CPU(Central Processing Unit)11aと、ROM(Read Only Memory)11bと、RAM(Random Access Memory)11cと、外部インタフェース(I/F)部11dと、図示しないハードディスク装置等の不揮発性の記憶媒体と、各種入出力ポートとを有する。
FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration of the
CPU11aは、NRシステムシミュレータ20を対象とする統括的な制御を行うようになっている。ROM11bは、CPU11aを立ち上げるためのOS(Operating System)やその他のプログラム及び制御用のパラメータ等を記憶するようになっている。RAM11cは、CPU11aが動作に用いるOSやアプリケーションの実行コードやデータ等を記憶するようになっている。外部インタフェース(I/F)部11dは、所定の信号が入力される入力インタフェース機能と所定の信号を出力する出力インタフェース機能を有している。
The
外部I/F部11dは、ネットワーク19を介して、NRシステムシミュレータ20に対して通信可能に接続されている。また、外部I/F部11dは、OTAチャンバ50における姿勢可変機構56ともネットワーク19を介して接続されている。入出力ポートには、操作部12及び表示部13が接続されている。操作部12は、コマンドなど各種情報を入力するための機能部であり、表示部13は、上記各種情報の入力画面や測定結果等、各種情報を表示する機能部である。
The external I /
上述したコンピュータ装置は、CPU11aがRAM11cを作業領域としてROM11bに格納されたプログラムを実行することにより制御部11として機能する。制御部11は、図3に示すように、呼接続制御部14、信号送受信制御部15、及びDUT姿勢制御部17を有している。呼接続制御部14、信号送受信制御部15、及びDUT姿勢制御部17も、CPU11aがRAM11cの作業領域でROM11bに格納された所定のプログラムを実行することにより実現されるものである。
The computer device described above functions as a
呼接続制御部14は、試験用アンテナ6を駆動してDUT100との間で制御信号(無線信号)を送受信させることにより、NRシステムシミュレータ20とDUT100との間に呼(無線信号を送受信可能な状態)を確立する制御を行う。
The call
信号送受信制御部15は、操作部12におけるユーザ操作を監視し、ユーザによりDUT100の送信特性及び受信特性の測定に係る所定の測定開始操作が行われたことを契機に、呼接続制御部14での呼接続制御を経て、NRシステムシミュレータ20に対して信号送信指令を送信する。さらに、信号送受信制御部15は、NRシステムシミュレータ20に対して、試験用アンテナ6を介して試験信号を送信させる制御を行うとともに、NRシステムシミュレータ20に信号受信指令を送信し、試験用アンテナ6を介して被測定信号を受信させる制御を行う。
The signal transmission /
また、信号送受信制御部15は、2つの試験用アンテナを用いて行うRRM特性等の送受信特性の試験では、到来角度の設定、使用する試験用アンテナの選択を行うようになっている。具体的には、所定の複数の到来角度(例えば、30°、60°、90°、120°、150°)のうち1つの到来角度を選択して測定条件として設定(RAM11c等に記憶)する。到来角度はユーザが選択してもよいし、制御部11等が自動で選択するようにしてもよい。信号送受信制御部15は、設定された到来角度に基づいて、複数の試験用アンテナ6から使用する試験用アンテナを選択する。例えば、設定した到来角度が30°の場合、信号送受信制御部15は、反射型の試験用アンテナ6aと直接型の第1の試験用アンテナ6bとを、使用する試験用アンテナとして選択する。このため、例えば、ROM11bには、あらかじめ、到来角度と試験用アンテナとの対応関係を示す到来角度-試験用アンテナ対応テーブル17bが記憶されている。なお、到来角度の設定や、使用する試験用アンテナの選択は、制御部11又はNRシステムシミュレータ20の制御部22が行うようにしてもよい。
Further, in the test of transmission / reception characteristics such as RRM characteristics performed by using the two test antennas, the signal transmission /
DUT姿勢制御部17は、姿勢可変機構56に保持されているDUT100の測定時の姿勢を制御するものである。この制御を実現するために、例えば、ROM11bには、あらかじめ、DUT姿勢制御テーブル17aが記憶されている。DUT姿勢制御テーブル17aは、例えば、駆動部56aとしてステッピングモータを採用している場合には、該ステッピングモータの回転駆動を決定する駆動パルス数(運転パルス数)を制御データとして格納している。
The DUT
DUT姿勢制御部17は、DUT姿勢制御テーブル17aをRAM11cの作業領域に展開し、該DUT姿勢制御テーブル17aに基づき、上述したように、アンテナ110が3次元のあらゆる方向に順次向くようにDUT100が姿勢変化するよう姿勢可変機構56を駆動制御する。
The DUT
(NRシステムシミュレータ)
図4に示すように、本実施形態に係る試験装置1のNRシステムシミュレータ20は、信号測定部21、制御部22、操作部23、及び表示部24を有している。信号測定部21は、信号発生部21a、デジタル/アナログ変換器(DAC)21b、変調部21c、RF部21dの送信部21eにより構成される信号発生機能部と、RF部21dの受信部21f、アナログ/デジタル変換器(ADC)21g、解析処理部21hにより構成される信号解析機能部とを有している。なお、信号測定部21は、使用する2つの試験用アンテナに対応できるように、2セット設けるようにしてもよい。
(NR system simulator)
As shown in FIG. 4, the
信号測定部21の信号発生機能部において、信号発生部21aは、基準波形を有する波形データ、具体的には、例えば、I成分ベースバンド信号と、その直交成分信号であるQ成分ベースバンド信号を生成する。DAC21bは、信号発生部21aから出力された基準波形を有する波形データ(I成分ベースバンド信号及びQ成分ベースバンド信号)をデジタル信号からアナログ信号に変換して変調部21cに出力する。変調部21cは、I成分ベースバンド信号と、Q成分ベースバンド信号とのそれぞれに対してローカル信号をミキシングし、さらに両者を合成してデジタル変調信号を出力する変調処理を行う。RF部21dは、変調部21cから出力されたデジタル変調信号から各通信規格の周波数に対応した試験信号を生成し、生成した試験信号を送信部21eにより信号処理部40及び試験用アンテナを経由してDUT100に向けて出力する。
In the signal generation function unit of the
また、信号測定部21の信号解析機能部において、RF部21dは、上記試験信号をアンテナ110により受信したDUT100から送信された被測定信号を、信号処理部40を経由して受信部21fで受信したうえで、該被測定信号をローカル信号とミキシングすることで中間周波数帯の信号(IF信号)に変換する。ADC21gは、RF部21dの受信部21fでIF信号に変換された被測定信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換して解析処理部21hに出力する。
Further, in the signal analysis function unit of the
解析処理部21hは、ADC21gが出力するデジタル信号である被測定信号を、デジタル処理によって、I成分ベースバンド信号とQ成分ベースバンド信号とにそれぞれ対応する波形データを生成したうえで、該波形データに基づいてI成分ベースバンド信号及びQ成分ベースバンド信号を解析する処理を行う。解析処理部21hは、DUT100に対する送信特性(RF特性)の測定において、例えば、等価等方放射電力(Equivalent Isotropically Radiated Power:EIRP)、全放射電力(Total Radiated Power:TRP)、スプリアス放射、変調精度(EVM)、送信パワー、コンスタレーション、スペクトラムなどを測定可能である。また、解析処理部21hは、DUT100に対する受信特性(RF特性)の測定において、例えば、受信感度、ビット誤り率(BER)、パケット誤り率(PER)などを測定可能である。ここで、EIRPは、被試験アンテナの主ビーム方向の無線信号強度である。また、TRPは、被試験アンテナから空間に放射される電力の合計値である。
The
解析処理部21hは、DUT100のRRM特性について、例えば、選択された一の試験用アンテナから選択された他の試験用アンテナへのハンドオーバ動作が正常に行われるか否か等を解析することもできるようになっている。
The
制御部22は、上述した統合制御装置10の制御部11と同様、例えば、CPU、RAM、ROM、各種入出力インタフェースを含むコンピュータ装置によって構成される。CPUは、信号発生機能部、信号解析機能部、操作部23及び表示部24の各機能を実現するための所定の情報処理や制御を行う。
The
操作部23、表示部24は、上記コンピュータ装置の入出力インタフェースに接続されている。操作部23は、コマンドなど各種情報を入力するための機能部であり、表示部24は、上記各種情報の入力画面や測定結果など、各種情報を表示する機能部である。
The
本実施形態では、統合制御装置10とNRシステムシミュレータ20とを別装置としているが、1つの装置として構成してもよい。この場合には、統合制御装置10の制御部11とNRシステムシミュレータ20の制御部22とを統合して1つのコンピュータ装置により実現してもよい。
In the present embodiment, the
次に、信号処理部40及び信号切替部140について説明する。
Next, the
図7は、本発明の実施形態に係る信号処理部40及び信号切替部140の機能構成を示すブロック図である。信号処理部40及び信号切替部140は、OTAチャンバ50の内部に配置されている。
FIG. 7 is a block diagram showing a functional configuration of the
(信号処理部)
図7に示すように、信号処理部40は、試験用アンテナ6により無線信号として送信される信号の周波数又は試験用アンテナ6により受信された無線信号の周波数を変換する処理等を行うものであり、第1の周波数変換部144と、第2の周波数変換部145とを備えている。
(Signal processing unit)
As shown in FIG. 7, the
第1の周波数変換部144は、反射型の試験用アンテナ6aとアンテナ110との間で送受信する無線信号の周波数を変換するようになっている。具体的には、第1の周波数変換部144は、反射型の試験用アンテナ6aから無線信号として送信される信号をアップコンバートする第1送信用コンバータ146と、反射型の試験用アンテナ6aにより受信された無線信号をダウンコンバートする第1受信用コンバータ147と、を備えている。
The first
より具体的には、第1の周波数変換部144の第1送信用コンバータ146は、反射型の試験用アンテナ6aから水平偏波の無線信号として送信される信号をアップコンバートする第1アップコンバータ150と、反射型の試験用アンテナ6aから垂直偏波の無線信号として送信される信号をアップコンバートする第2アップコンバータ151とを備えている。
More specifically, the
また、第1の周波数変換部144の第1受信用コンバータ147は、反射型の試験用アンテナ6aより受信された水平偏波の無線信号をダウンコンバートする第1ダウンコンバータ154と、反射型の試験用アンテナ6aより受信された垂直偏波の無線信号をダウンコンバートする第2ダウンコンバータ155とを備えている。
Further, the
上記構成により、本実施形態に係る試験装置1は、水平偏波信号と垂直偏波信号を用いてDUT100のRRM特性等の送受信特性についての測定を行うことができる。
With the above configuration, the
第2の周波数変換部145は、直接型の試験用アンテナ6b、6c、6d、6e、6fとアンテナ110との間で送受信する無線信号の周波数を変換するようになっている。具体的には、第2の周波数変換部145は、直接型の試験用アンテナ6b、6c、6d、6e、6fから無線信号として送信される信号をアップコンバートする第2送信用コンバータ148と、直接型の試験用アンテナ6b、6c、6d、6e、6fにより受信された無線信号をダウンコンバートする第2受信用コンバータ149と、を備えている。
The second
より具体的には、第2の周波数変換部145の第2送信用コンバータ148は、直接型の試験用アンテナ6b、6c、6d、6e、6fから水平偏波の無線信号として送信される信号をアップコンバートする第3アップコンバータ152と、直接型の試験用アンテナ6b、6c、6d、6e、6fから垂直偏波の無線信号として送信される信号をアップコンバートする第4アップコンバータ153とを備えている。
More specifically, the second transmission converter 148 of the second
また、第2の周波数変換部145の第2受信用コンバータ149は、直接型の試験用アンテナ6b、6c、6d、6e、6fより受信された水平偏波の無線信号をダウンコンバートする第3ダウンコンバータ156と、直接型の試験用アンテナ6b、6c、6d、6e、6fより受信された垂直偏波の無線信号をダウンコンバートする第4ダウンコンバータ157とを備えている。
Further, the
上記のように、本実施形態に係る試験装置1は、反射型の試験用アンテナ6aに対して第1の周波数変換部144が設けられ、直接型の試験用アンテナ6b、6c、6d、6e、6fに対して第2の周波数変換部145が設けられているので、反射型の試験用アンテナ6aと直接型の一の試験用アンテナとを用いてRRM特性等の測定を行うことができる。
As described above, in the
(信号切替部)
信号切替部140は、スイッチ部141と第1切替部142と第2切替部143とを備えている。
(Signal switching unit)
The
スイッチ部141は、第2の周波数変換部145と直接型の試験用アンテナ6b、6c、6d、6e、6fとの間の信号経路を、直接型の試験用アンテナのうち選択された1つの試験用アンテナと第2の周波数変換部145とが接続される信号経路に切り替えるようになっている。信号経路の切り替えは、制御部22の制御下で自動で行うことができるようになっているが、手動で行うようにしてもよい。なお、本実施形態のスイッチ部141は、本発明の切替部に相当する。
The
第1切替部142は、反射型の試験用アンテナ6aと第1の周波数変換部144との間に設けられ、反射型の試験用アンテナ6aを送信と受信で共用するようになっている。第2切替部143は、スイッチ部141と第2の周波数変換部145との間に設けられ、直接型の試験用アンテナのうち選択された一の試験用アンテナを送信と受信で共用するようになっている。
The
具体的には、第1切替部142は、例えば、第1送信用コンバータ146から出力される試験信号の周波数を通過させる広帯域の方向性結合器であり、例えばウィルキンソン型の分配器で構成される。第1切替部142は、反射型の試験用アンテナ6aと同軸ケーブルで接続されており、第1送信用コンバータ146から出力された試験信号を反射型の試験用アンテナ6aに入力するとともに、反射型の試験用アンテナ6aで受信されたDUT100からの被測定信号を第1受信用コンバータ147に入力することが可能となっている。第1切替部142は、例えば、サーキュレータにより構成してもよい。
Specifically, the
同様に、第2切替部143は、例えば、第2送信用コンバータ148から出力される試験信号の周波数を通過させる広帯域の方向性結合器であり、例えばウィルキンソン型の分配器で構成される。第2切替部143は、スイッチ部141と同軸ケーブルで接続されており、第2送信用コンバータ148から出力された試験信号を、スイッチ部141を介して直接型の一の試験用アンテナ6に入力するとともに、この直接型の一の試験用アンテナ6で受信されたDUT100からの被測定信号を第2受信用コンバータ149に入力することが可能となっている。第2切替部143は、例えば、サーキュレータにより構成してもよい。また、第1の周波数変換部144と第2の周波数変換部145から試験用アンテナ6までの配線が長くなることで発生する大きな損失を補償し、さらにダイナミックレンジの圧迫を防止することを目的として、反射型の試験用アンテナ6aおよび直接型の試験用アンテナ6b、6c、6d、6e、6fと信号切替部140の間に、試験用アンテナ6の各々の近傍に増幅器及びアップリンクとダウンリンクとを切り替えるスイッチを設けてもよい。
Similarly, the
本実施形態に係る試験装置1は、測定装置2の信号切替部140が、信号処理部40と複数の直接型の試験用アンテナ6b、6c、6d、6e、6fとの間の信号経路を、複数の直接型の試験用アンテナのうち使用される一の試験用アンテナと信号処理部40とが接続される信号経路に切り替えるスイッチ部141を備えている。この構成により、複数の試験用アンテナ6にそれぞれ信号処理部を設けていた従来のものより、信号処理部の個数が削減されるので、低コスト化、省スペース化を実現できる。
In the
また、本実施形態に係る試験装置1は、第1切替部142と第2切替部143を用いて試験用アンテナ6を送信用と受信用に共用できるので、DUT100の送信特性と受信特性を効率的に測定することができる。
Further, since the
次に、本実施形態に係る信号処理部40及び信号切替部140の動作について説明する。ここでは、反射型の試験用アンテナ6aと直接型の試験用アンテナ6cとを用いて、DUT100の送受信特性を測定する場合を例に説明する。
Next, the operations of the
まず、第1切替部142は、反射型の試験用アンテナ6aを送信と受信で共用可能にする機能を有している。具体的には、第1切替部142は、第1送信用コンバータ146から反射型の試験用アンテナ6aへの信号経路と、反射型の試験用アンテナ6aから第1受信用コンバータ147への信号経路とを同時に形成する。
First, the
より具体的には、第1切替部142は、第1アップコンバータ150から反射型の試験用アンテナ6aの水平偏波アンテナ6aHへの信号経路と、第2アップコンバータ151から反射型の試験用アンテナ6aの垂直偏波アンテナ6aVへの信号経路とを形成する。また、同時に、第1切替部142は、反射型の試験用アンテナ6aの水平偏波アンテナ6aHから第1ダウンコンバータ154への信号経路と、反射型の試験用アンテナ6aの垂直偏波アンテナ6aVから第2ダウンコンバータ155への信号経路とを形成する。
More specifically, the
スイッチ部141は、選択された直接型の試験用アンテナ6cと第2切替部143とが接続されるように信号経路を切り替える。
The
第2切替部143は、選択された直接型の試験用アンテナ6cを送信と受信で共用可能にする機能を有している。具体的には、第2切替部143は、第2送信用コンバータ148から選択された直接型の試験用アンテナ6cへの信号経路と、選択された直接型の試験用アンテナ6cから第2受信用コンバータ149への信号経路とを同時に形成する。
The
より具体的には、第2切替部143は、第3アップコンバータ152から直接型の試験用アンテナ6cの水平偏波アンテナ6cHへの信号経路と、第4アップコンバータ153から直接型の試験用アンテナ6cの垂直偏波アンテナ6cVへの信号経路とを形成する。また、同時に、第2切替部143は、直接型の試験用アンテナ6cの水平偏波アンテナ6cHから第3ダウンコンバータ156への信号経路と、直接型の試験用アンテナ6cの垂直偏波アンテナ6cVから第4ダウンコンバータ157への信号経路とを形成する。
More specifically, the
そして、信号測定部21から第1アップコンバータ150に送られてきた水平偏波の変調信号が、第1アップコンバータ150によりアップコンバートされ、反射型の試験用アンテナ6aの水平偏波アンテナ6aHに送られ、水平偏波アンテナ6aHから放射される。同様に、信号測定部21から第2アップコンバータ151に送られてきた垂直偏波の変調信号が、第2アップコンバータ151によりアップコンバートされ、反射型の試験用アンテナ6aの垂直偏波アンテナ6aVに送られ、垂直偏波アンテナ6aVから放射される。
Then, the horizontally polarized wave modulation signal sent from the
反射型の試験用アンテナ6aから放射された電波は、リフレクタ7により反射されてDUT100に送られ、アンテナ110により受信される。DUT100は、受信信号に応じて応答信号を送信する。
The radio wave radiated from the reflection
DUT100から送信された応答信号に対して、例えば、直接型の試験用アンテナ6cが、該応答信号を受信する。そして、直接型の試験用アンテナ6cの水平偏波アンテナ6cHにより受信された水平偏波信号が、第3ダウンコンバータ156によりダウンコンバートされ、信号測定部21に送られて復調され解析処理にかけられる。同様に、直接型の試験用アンテナ6cの垂直偏波アンテナ6cVにより受信された垂直偏波信号が、第4ダウンコンバータ157によりダウンコンバートされ、信号測定部21に送られて復調され解析処理にかけられる。
For the response signal transmitted from the
上記例は、反射型の試験用アンテナ6aからDUT100に試験信号を送信し、DUT100から送信された被測定信号を直接型の試験用アンテナ6cにより受信して解析するものであるが、試験方法はこれに限定されない。DUT100から送信される試験信号をいずれかの試験用アンテナ6で受信して解析するのでもよいし、いずれかの試験用アンテナ6から送信された試験信号をDUT100により受信して解析するのでもよい。使用する試験用アンテナ6は1つでもよいし、2つでもよい。
In the above example, a test signal is transmitted from the reflection
上述のように、信号処理部40は、第1の周波数変換部144、第2の周波数変換部145を備えているが、その他にも増幅器、周波数フィルタ等を備え、周波数変換、増幅、周波数選択等の各処理を実行するようになっている。
As described above, the
(試験方法)
次に、本実施形態に係る試験装置1を用いて行う試験方法について、図10のフローチャートを参照して説明する。以下では、2つの試験用アンテナを用いて行う試験(例えばRRM特性等の送受信特性の測定)について説明するが、これは試験方法の一例であり、試験の種類により具体的な試験方法が異なるのは勿論である。
(Test method)
Next, a test method performed using the
まず、ユーザは、統合制御装置10の操作部12を用いて、DUT100の送信特性及び受信特性についての測定の開始を制御部11に指示する測定開始操作を行う。この測定開始操作は、NRシステムシミュレータ20の操作部23により行うようにしてもよい。
First, the user uses the
次いで、ユーザは、OTAチャンバ50の内部空間51内に設けられた姿勢可変機構56のDUT載置部56dに対して試験対象のDUT100をセットする(ステップS1)。
Next, the user sets the
制御部11は、予め定められた到来角度のうち1つを設定する(ステップS2)。例えば、予め定められた到来角度が30°、60°、90°、120°、150°の場合、制御部11は、そのうちの1つの到来角度(例えば30°)を選択し、測定すべき到来角度として設定(例えばRAM11cに記憶)する。到来角度の設定はユーザが行ってもよい。
The
次いで、制御部11は、ステップS2で設定された到来角度から、その到来角度を実現する2つの試験用アンテナ6を選択する(ステップS3)。例えば、設定された到来角度が30°の場合、試験用アンテナ6aと試験用アンテナ6bを選択し、設定された到来角度が60°の場合、試験用アンテナ6aと試験用アンテナ6cを選択し、設定された到来角度が90°の場合、試験用アンテナ6aと試験用アンテナ6dを選択し、設定された到来角度が120°の場合、試験用アンテナ6aと試験用アンテナ6eを選択し、設定された到来角度が150°の場合、試験用アンテナ6aと試験用アンテナ6fを選択する。
Next, the
次いで、NRシステムシミュレータ20の制御部22は、選択された試験用アンテナ6に信号経路を切り替える(ステップS4)。具体的には、NRシステムシミュレータの制御部22は、選択された2つの試験用アンテナの情報を制御部11から取得し、切替信号を信号処理部40の信号切替部140に送る。スイッチ部141は、切替信号に従って、選択された直接型の試験用アンテナと第2の周波数変換部145が接続される信号経路に切り替える。図7は、例として、第2の試験用アンテナ6cと第2の周波数変換部145が接続される信号経路に切り替えられている状態を示している。スイッチ部141により、直接型の第1~第5の試験用アンテナ6b、6c、6d、6e、6fのうち任意の1つの試験用アンテナに切り替えることができる。
Next, the
制御部11の呼接続制御部14は、選択された試験用アンテナ6を使用し、DUT100との間で制御信号(無線信号)を送受信することにより呼接続制御を実施する(ステップS5)。具体的には、NRシステムシミュレータ20は、DUT100に対して試験用アンテナ6を介して所定周波数を有する制御信号(呼接続要求信号)を無線送信する。一方、該呼接続要求信号を受信したDUT100は、接続要求された周波数を設定したうえで制御信号(呼接続応答信号)を返信する。NRシステムシミュレータ20は、この呼接続応答信号を受信し正常に応答が行われたことを確認する。これら一連の処理が呼接続制御である。この呼接続制御により、NRシステムシミュレータ20とDUT100との間に、選択された試験用アンテナ6を介して所定周波数の無線信号を送受信可能な状態が確立される。
The call
なお、NRシステムシミュレータ20から試験用アンテナ6を介して送られてくる無線信号をDUT100により受信する処理は、ダウンリンク(DL)処理と称される。逆に、DUT100により試験用アンテナ6を介してNRシステムシミュレータ20に対して無線信号を送信する処理は、アップリンク(UL)処理と称される。試験用アンテナ6は、リンク(呼)を確立する処理、ならびにリンク確立後のダウンリンク(DL)及びアップリンク(UL)の処理を実行するために用いられるものであり、リンクアンテナの機能を兼ねている。
The process of receiving the radio signal transmitted from the
ステップS5での呼接続の確立後、統合制御装置10のDUT姿勢制御部17は、クワイエットゾーンQZ内に配置されたDUT100の姿勢を姿勢可変機構56により所定の姿勢に制御する(ステップS6)。
After establishing the call connection in step S5, the DUT
姿勢可変機構56によりDUT100が所定の姿勢に制御された後、統合制御装置10の信号送受信制御部15は、NRシステムシミュレータ20に対して信号送信指令を送信する。NRシステムシミュレータ20は、上記信号送信指令に基づき、選択された試験用アンテナ6を介してDUT100に試験信号を送信する(ステップS7)。
After the
NRシステムシミュレータ20による試験信号送信制御は、以下のように実施される。NRシステムシミュレータ20(図4参照)において、信号発生部21aは、上記信号送信指令を受けた制御部22の制御下で、試験信号を生成するための信号を発生する。次いで、DAC21bは、信号発生部により発生された信号をデジタル/アナログ変換処理する。次いで、変調部21cは、デジタル/アナログ変換により得られたアナログ信号に変調処理を行う。次いで、RF部21dは、変調信号から各通信規格の周波数に対応した試験信号を生成し、送信部21eは、この試験信号(DLデータ)を信号処理部40に送る。
The test signal transmission control by the
信号処理部40は、OTAチャンバ50内に設けられており、周波数変換(アップコンバート)、増幅、周波数選択等の信号処理を行い、切替部140に出力する。切替部140は、信号処理部40により信号処理がなされた信号を、選択された試験用アンテナ6に送り、試験用アンテナ6が該信号をDUT100に向けて出力する。
The
なお、信号送受信制御部15は、ステップS6で試験信号送信の制御を開始した後、DUT100の送信特性及び受信特性の測定が終了するまでの間、試験信号を適宜のタイミングで送信するよう制御する。
The signal transmission /
一方、DUT100は、試験用アンテナ6を介して送られてくる試験信号(DLデータ)を、ステップS6による上記姿勢制御に基づいて順次変化する異なる姿勢の状態でアンテナ110により受信するとともに、該試験信号に対する応答信号である被測定信号を送信する。
On the other hand, the
ステップS7で試験信号の送信を開始した後、引き続き、信号送受信制御部15による制御下で受信処理が行われる(ステップS8)。この受信処理では、試験用アンテナ6が、上記試験信号を受信したDUT100から送信される被測定信号を受信し、信号切替部140に出力する。信号切替部140は、信号経路の切り替えなどを行い、被測定信号を信号処理部40に出力する。信号処理部40は、周波数変換(ダウンコンバート)、増幅、周波数選択等の信号処理を行い、NRシステムシミュレータ20に出力する。
After starting the transmission of the test signal in step S7, the reception process is subsequently performed under the control of the signal transmission / reception control unit 15 (step S8). In this reception process, the test antenna 6 receives the signal to be measured transmitted from the
NRシステムシミュレータ20は、信号処理部40により周波数変換された被測定信号を測定する測定処理を実行する(ステップS9)。
The
具体的には、NRシステムシミュレータ20のRF部21dの受信部21fは、信号処理部40により信号処理された被測定信号を入力する。RF部21dは、制御部22の制御下で、受信部21fに入力された被測定信号をより周波数が低いIF信号に変換する。次いで、ADC21gは、制御部22の制御下で、IF信号をアナログ信号からデジタル信号に変換して解析処理部21hに出力する。解析処理部21hは、I成分ベースバンド信号とQ成分ベースバンド信号とにそれぞれ対応する波形データを生成する。さらに、解析処理部21hは、制御部22の制御下で、前述の生成された波形データに基づいて被測定信号を解析する。
Specifically, the receiving
より具体的には、NRシステムシミュレータ20において、解析処理部21hは、制御部22の制御下で、被測定信号の解析結果に基づいてDUT100の送信特性及び受信特性を測定する。
More specifically, in the
例えば、DUT100の送信特性(RF特性)については次のように行う。まず、NRシステムシミュレータ20が、制御部22の制御下で、試験信号としてアップリンク信号送信のリクエストフレームを送信する。DUT100は、該アップリンク信号送信のリクエストフレームに応答してアップリンク信号フレームを被測定信号としてNRシステムシミュレータ20に送信する。解析処理部21hは、このアップリンク信号フレームに基づいてDUT100の送信特性を評価する処理を行う。
For example, the transmission characteristics (RF characteristics) of the
また、DUT100の受信特性(RF特性)については例えば次のように行う。解析処理部21hは、制御部22の制御下で、NRシステムシミュレータ20から試験信号として送信した測定用フレームの送信回数と、測定用フレームに対してDUT100から被測定信号として送信されるACK及びNACKの受信回数の割合をエラー率(BER)として算出する。
Further, the reception characteristic (RF characteristic) of the
また、DUT100のRRM特性については、例えば解析処理部21hが、制御部22の制御下で、選択された一の試験用アンテナから選択された他の試験用アンテナへのハンドオーバ動作が正常に行われるか否か等をDUT100の姿勢を変えて試験するようにしてもよい。
Regarding the RRM characteristics of the
ステップS9において、解析処理部21hは、制御部22の制御下で、DUT100の送信特性及び受信特性の測定結果を図示しないRAM等の記憶領域に記憶する。
In step S9, the
次いで、統合制御装置10の制御部11は、所望の全ての姿勢に関してDUT100の送信特性及び受信特性の測定が終了したか否かを判定する(ステップS10)。ここで、測定が終了していないと判定された場合(ステップS10でNO)、ステップS6に戻って処理を続行する。
Next, the
制御部11は、全ての姿勢について測定が終了していると判定された場合(ステップS10でYES)、全ての到来角度について測定が終了しているか否かを判定する(ステップS11)。
When it is determined that the measurement has been completed for all postures (YES in step S10), the
制御部11は、全ての到来角度について測定が終了していないと判定された場合(ステップS11でNO)、ステップS2に戻って処理を続行する。制御部11は、全ての到来角度について測定が終了していると判定された場合(ステップS11でYES)、試験を終了する。
When it is determined that the measurement has not been completed for all the arrival angles (NO in step S11), the
次に、本実施形態の作用効果について説明する。 Next, the action and effect of this embodiment will be described.
本実施形態に係る試験装置1は、信号切替部140が、第2の周波数変換部145と複数の直接型の試験用アンテナ6b、6c、6d、6e、6fとの間の信号経路を、該複数の直接型の試験用アンテナのうち一の試験用アンテナと第2の周波数変換部145とが接続される信号経路に切り替えるスイッチ部141を備えている。この構成により、複数の試験用アンテナ6にそれぞれ周波数変換部を設けていた従来のものより、周波数変換部の個数が大幅に削減されるので、低コスト化、省スペース化を実現できる。
In the
しかも、試験用アンテナ6は、リフレクタ7を用いて無線信号を間接的に送受信する反射型の試験用アンテナ6aと、無線信号を直接送受信する複数の直接型の試験用アンテナ6b、6c、6d、6e、6fとを含むハイブリッドな構成となっている。これにより、構造が複雑な反射型の試験用アンテナの個数を最小限に抑える一方、直接型の試験用アンテナに比べて比較的広いクワイエットゾーンを形成し得る反射型の試験用アンテナ6aを単独で用いる場合には、広いクワイエットゾーンを利用することができる。加えて、直接型の試験用アンテナ6b、6c、6d、6e、6fはリフレクタを使用しないので、設置スペースが節約できる。したがって、本実施形態に係る試験装置1は、DUT100のRF特性やRRM特性等の送受信特性についての遠方界測定を低コストで実施することができる。
Moreover, the test antenna 6 includes a reflection
なお、本発明は、電波暗箱だけではなく電波暗室にも適用できる。 The present invention can be applied not only to an anechoic box but also to an anechoic chamber.
以上述べたように、本発明は、被試験対象のRF特性やRRM特性等の送受信特性についての遠方界測定を低コストで実施することができるという効果を有し、無線端末の試験装置及び試験方法の全般に有用である。 As described above, the present invention has the effect of being able to carry out far-field measurement of transmission / reception characteristics such as RF characteristics and RRM characteristics of the test object at low cost, and is a test device and test for wireless terminals. Useful for all methods.
1 試験装置
2 測定装置
5、8 リンクアンテナ
6 試験用アンテナ
6a 反射型の試験用アンテナ
6a1 一次放射器
6b 直接型の第1の試験用アンテナ
6c 直接型の第2の試験用アンテナ
6d 直接型の第3の試験用アンテナ
6e 直接型の第4の試験用アンテナ
6f 直接型の第5の試験用アンテナ
7 リフレクタ
7A 反射鏡
10 統合制御装置
11 制御部
11a CPU
11b ROM
11c RAM
11d 外部インタフェース部
12 操作部
13 表示部
14 呼接続制御部
15 信号送受信制御部
17 DUT姿勢制御部
17a DUT姿勢制御テーブル
17b 到来角度-試験用アンテナ対応テーブル
19 ネットワーク
20 NRシステムシミュレータ
21 信号測定部
21a 信号発生部
21b DAC
21c 変調部
21d RF部
21e 送信部
21f 受信部
21g ADC
21h 解析処理部
22 制御部
23 操作部
24 表示部
40 信号処理部
50 OTAチャンバ(電波暗箱)
51 内部空間
52 筐体本体部
52a 底面
52b 側面
52c 上面
55 電波吸収体
56 姿勢可変機構
56a 駆動部
56b ターンテーブル
56c 支柱
56d DUT載置部
57,59 保持具
58 リフレクタ保持具
90 ラック構造体
90a 各ラック
100 DUT(被試験対象)
100A 無線端末
110 アンテナ(被試験アンテナ)
140 信号切替部
141 スイッチ部(切替部)
142 第1切替部
143 第2切替部
144 第1の周波数変換部
145 第2の周波数変換部
146 第1送信用コンバータ
147 第1受信用コンバータ
148 第2送信用コンバータ
149 第2受信用コンバータ
150 第1アップコンバータ
151 第2アップコンバータ
152 第3アップコンバータ
153 第4アップコンバータ
154 第1ダウンコンバータ
155 第2ダウンコンバータ
156 第3ダウンコンバータ
157 第4ダウンコンバータ
F リフレクタの焦点位置
QZ クワイエットゾーン
S 仮想球面
HP 水平面
1
11b ROM
11c RAM
11d
21h
51
140
142
Claims (7)
周囲の電波環境に影響されない内部空間(51)を有する電波暗箱(50)と、
前記内部空間に収容され、前記被試験対象の送信特性又は受信特性を測定するための無線信号を前記被試験アンテナとの間で送信又は受信する複数の試験用アンテナ(6)と、
前記内部空間におけるクワイエットゾーン(QZ)内に配置された前記被試験対象の姿勢を変化させる姿勢可変機構(56)と、
前記姿勢可変機構により姿勢を変化させた前記被試験対象に対して前記試験用アンテナを使用して、前記被試験対象の送信特性又は受信特性の測定を行う測定装置(2)と、を備え、
前記複数の試験用アンテナは、リフレクタ(7)を介して前記被試験アンテナとの間で無線信号を送信又は受信する反射型の試験用アンテナ(6a)と、前記被試験アンテナとの間で直接、無線信号を送信又は受信する複数の直接型の試験用アンテナ(6b、6c、6d、6e、6f)とを含み、
前記測定装置は、前記複数の試験用アンテナにより無線信号として送信される信号の周波数又は前記複数の試験用アンテナにより受信された無線信号の周波数を変換する信号処理部(40)と、前記信号処理部と前記複数の直接型の試験用アンテナとの間の信号経路を、前記複数の直接型の試験用アンテナのうち一の試験用アンテナと前記信号処理部とが接続される信号経路に切り替える切替部(141)とを含む、試験装置。 A test device (1) for measuring transmission characteristics or reception characteristics of an object to be tested (100) having an antenna to be tested (110).
An anechoic box (50) having an internal space (51) that is not affected by the surrounding radio wave environment,
A plurality of test antennas (6) housed in the internal space and transmitting or receiving radio signals for measuring transmission characteristics or reception characteristics of the test object with the test antenna.
A posture variable mechanism (56) arranged in a quiet zone (QZ) in the internal space to change the posture of the subject to be tested, and a posture variable mechanism (56).
A measuring device (2) for measuring the transmission characteristic or the reception characteristic of the test object by using the test antenna for the test object whose posture is changed by the posture variable mechanism is provided.
The plurality of test antennas are directly between the reflection type test antenna (6a) that transmits or receives a radio signal to and from the test antenna via the reflector (7) and the test antenna. Includes multiple direct test antennas (6b, 6c, 6d, 6e, 6f) that transmit or receive radio signals.
The measuring device includes a signal processing unit (40) that converts the frequency of a signal transmitted as a radio signal by the plurality of test antennas or the frequency of a radio signal received by the plurality of test antennas, and the signal processing unit. Switching the signal path between the unit and the plurality of direct type test antennas to a signal path in which one of the plurality of direct type test antennas and the signal processing unit are connected. A test device including a part (141).
前記反射型の試験用アンテナにより無線信号として送信される信号の周波数、又は前記反射型の試験用アンテナにより受信された無線信号の周波数を変換する第1の周波数変換部(144)と、
前記切替部により切り替えられた直接型の前記一の試験用アンテナにより無線信号として送信される信号の周波数、又は直接型の前記一の試験用アンテナにより受信された無線信号の周波数を変換する第2の周波数変換部(145)と、
を備える、請求項1に記載の試験装置。 The signal processing unit
A first frequency conversion unit (144) that converts the frequency of a signal transmitted as a radio signal by the reflection type test antenna or the frequency of a radio signal received by the reflection type test antenna.
A second that converts the frequency of the signal transmitted as a radio signal by the direct type one test antenna switched by the switching unit or the frequency of the radio signal received by the direct type one test antenna. Frequency converter (145) and
The test apparatus according to claim 1.
前記第2の周波数変換部は、前記複数の直接型の試験用アンテナから無線信号として送信される信号をアップコンバートする第2送信用コンバータ(148)と、前記複数の直接型の試験用アンテナにより受信された無線信号をダウンコンバートする第2受信用コンバータ(149)と、を備え、
前記第1送信用コンバータは、前記反射型の試験用アンテナから水平偏波の無線信号として送信される信号をアップコンバートする第1アップコンバータ(150)と、前記反射型の試験用アンテナから垂直偏波の無線信号として送信される信号をアップコンバートする第2アップコンバータ(151)とを備え、
前記第1受信用コンバータは、前記反射型の試験用アンテナより受信された水平偏波の無線信号をダウンコンバートする第1ダウンコンバータ(154)と、前記反射型の試験用アンテナより受信された垂直偏波の無線信号をダウンコンバートする第2ダウンコンバータ(155)とを備え、
前記第2送信用コンバータは、前記複数の直接型の試験用アンテナから水平偏波の無線信号として送信される信号をアップコンバートする第3アップコンバータ(152)と、前記複数の直接型の試験用アンテナから垂直偏波の無線信号として送信される信号をアップコンバートする第4アップコンバータ(153)とを備え、
前記第2受信用コンバータは、前記複数の直接型の試験用アンテナより受信された水平偏波の無線信号をダウンコンバートする第3ダウンコンバータ(156)と、前記複数の直接型の試験用アンテナより受信された垂直偏波の無線信号をダウンコンバートする第4ダウンコンバータ(157)とを備える、請求項2に記載の試験装置。 The first frequency conversion unit includes a first transmission converter (146) that up-converts a signal transmitted as a radio signal from the reflection type test antenna, and a radio received by the reflection type test antenna. It is equipped with a first reception converter (147) that down-converts the signal.
The second frequency conversion unit includes a second transmission converter (148) that up-converts a signal transmitted as a radio signal from the plurality of direct type test antennas, and the plurality of direct type test antennas. It is equipped with a second reception converter (149) that down-converts the received radio signal.
The first transmission converter includes a first upconverter (150) that up-converts a signal transmitted as a horizontally polarized radio signal from the reflection type test antenna, and a vertical bias from the reflection type test antenna. It is equipped with a second upconverter (151) that upconverts the signal transmitted as a wave radio signal.
The first receiving converter includes a first down converter (154) that down-converts a horizontally polarized radio signal received from the reflection type test antenna and a vertical one received from the reflection type test antenna. It is equipped with a second down converter (155) that down-converts the polarized radio signal.
The second transmission converter includes a third upconverter (152) that up-converts a signal transmitted as a horizontally polarized radio signal from the plurality of direct type test antennas, and the plurality of direct type test antennas. It is equipped with a fourth upconverter (153) that upconverts the signal transmitted from the antenna as a vertically polarized radio signal.
The second receiving converter includes a third down converter (156) that down-converts a horizontally polarized radio signal received from the plurality of direct type test antennas, and the plurality of direct type test antennas. The test apparatus according to claim 2, further comprising a fourth down converter (157) that down-converts the received vertically polarized radio signal.
前記切替部により、前記複数の直接型の試験用アンテナのうち一の試験用アンテナと前記信号処理部とが接続される信号経路に切り替えるステップと、
前記姿勢可変機構により、前記クワイエットゾーン内に配置された前記被試験対象の姿勢を変化させるステップと、
前記姿勢可変機構により姿勢を変化させた前記被試験対象に対して、前記測定装置により、前記反射型の試験用アンテナと前記切り替えられた直接型の試験用アンテナとを用いて前記被試験対象の送信特性又は受信特性の測定を行うステップと、を含むことを特徴とする試験方法。 A test method using the test apparatus according to any one of claims 1 to 6.
A step of switching to a signal path in which the test antenna of one of the plurality of direct type test antennas and the signal processing unit are connected by the switching unit.
A step of changing the posture of the object to be tested arranged in the quiet zone by the posture variable mechanism, and
With respect to the subject to be tested whose posture has been changed by the posture variable mechanism, the object to be tested uses the reflection type test antenna and the switched direct type test antenna by the measuring device. A test method comprising measuring transmission characteristics or reception characteristics.
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