CN101207447B - 一种移动终端辐射连续骚扰指标测试方法及其系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种移动终端辐射连续骚扰指标测试方法及其系统，其中系统包括屏蔽室(21)、综合测试仪(31)、频谱分析仪(51)和电磁波接收小探头(52)；其中方法包括：在屏蔽室(21)内测试屏蔽干扰；建立综合测试仪与移动终端之间通信，指令移动终端以最大功率发射；使用频谱分析仪及其连接接收小探头(52)扫描移动终端采集辐射连续骚扰能量；计算各骚扰频点相对于主发射频点的能量电平差值，并根据指标测试判定门限，结合容差判断是否满足指标要求。这种方法及其系统，使用屏蔽室替代微波无反射暗室，利用近场/远场转换关系，为产品在正式的辐射连续骚扰测试前做好摸底测试而提供环境，节省费用，提供方便，缩短开发周期。

Description

一种移动终端辐射连续骚扰指标测试方法及其系统

技术领域

本发明涉及移动终端测试技术，具体涉及一种移动终端辐射连续骚扰指标测试方法及其系统。

背景技术

目前，全球数字移动用户已经达到13亿，而且随着中国3G牌照的发放该数字有望在未来几年内翻一番。据预测，2008年全球通信业将呈现高达20亿移动用户数的巨大市场。

全球的移动业务和应用正朝着语音、多媒体和企业应用这三个主要方向增长。移动数据业务将在移动市场中拥有越来越大的份额。截至2003年9月，全球移动数据业务用户达到1亿人，占全球12.9亿移动用户的7.7％，与2003年6月份的统计结果相比增长了14％。到2007年，移动数据业务所占比例将从2002年的10％上升至30％，移动服务市场本身将成为6千亿欧元的市场。

随着市场对终端数据业务的需求日益增长。终端的功能越来越多，它本身的EMC，EMI问题也日趋凸现。现在所有的移动终端在进入市场前，要经过各种认证测试，其中有一项就是对产品的辐射连续骚扰有明确的指标限制。而在做辐射连续骚扰测试时这项指标对测试环境的要求很高——必须要到经过认证的微波无反射暗室去做，如图1所示，微波无反射暗室由屏蔽体11和吸波材料12构成：

在微波无反射暗室中，将被测移动终端14放到转台15上之后，关闭微波无反射暗室的门，与外界的环境完全屏蔽隔开，模拟基站——综合测试仪输出端口连接到呼叫天线131，由呼叫天线131对被测件发起呼叫，呼叫成功后，辐射连续骚扰接受系统连接到接收天线132，由接收天线1321开始接受被测件14发出的杂散信号，接收天线132可以接收30MHz-1000MHz的所有电磁信号，它将接收到的所有信号传给辐射连续骚扰接受系统最后端——频谱分析仪，频谱分析仪上会峰值保持。当接收天线132开始工作以后，被测件14所在的转台15就开始工作，在转台15转动的过程中呼叫天线131不断地将接收到的数据刷新，并保持峰值。在被测件14旋转一周后，呼叫天线131要升高1米再测试一遍，因为刚开始时的位置是与转台上的被测件14一样高，即距地面1米，最后将两次转动后的总峰值显示出来，就是被测移动终端14最终的辐射连续骚扰测试结果。

对于大多数的终端设备厂商来说，建一个微波无反射暗室加上测试仪器，其费用相当高昂，达千万人民币，不现实。目前厂家采取的方法是：1.到有条件的单位租借他方的暗室和仪表来进行测试。2.到专业的测试机构测试。遇到指标测试不合格需要调试的产品(大多数产品一次通过测试的几率很小)。厂家的工程师往往要长时间占用暗室一边调试一边测试，对厂家而言其过程耗时长，效率低，费用高昂。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是提供一种移动终端辐射连续骚扰指标测试方法及其系统，无须传统的微波无反射暗室及测量设备就可以对移动终端的辐射连续骚扰频点和电平值做到指标摸底，从而避免在正式的辐射连续骚扰认证测试前厂家频繁的租借微波无反射暗室和专用仪表去测试、调试移动终端辐射连续骚扰指标。

本发明的上述第一个技术问题这样解决，提供一种移动终端辐射连续骚扰指标测试方法，使用辐射电磁场近场/远场转换关系，包括以下步骤：

1.1)在屏蔽室内进行测试，屏蔽外界干扰；

1.2)建立综合测试仪与被测移动终端之间的无线通信，利用综合测试仪指令被测移动终端以最大功率向外发射；

1.3)使用频谱分析仪及其连接的近场电磁波接收小探头扫描被测移动终端采集辐射连续骚扰能量电平值；

1.4)计算获取各骚扰频点相对于被测移动终端主发射频点的能量电平差值，并根据指标测试的判定门限，加上近场/远场转换导致的容差，最终判断该频点辐射连续骚扰是否满足指标要求。

按照本发明提供的测试方法，所述步骤1.2)中建立包括在综合测试仪的输出/入端口用射频电缆将与被测移动终端工作频段相一致的螺旋天线连接起来，构成一虚拟基站。

按照本发明提供的测试方法，所述步骤1.2)中建立包括在被测移动终端中插入综合测试仪专用测试USIM卡，这里也可以是其他可通话的卡：如SIM卡，UIM卡。

按照本发明提供的测试方法，所述综合测试仪和被测移动终端位置固定，所述综合测试仪设置与综合测试仪和被测移动终端位置关系相适应的空间插损值。

按照本发明提供的测试方法，所述步骤1.3)中扫描是紧贴被测移动终端表面进行直至所有区域都扫过一遍，可以是按照被测移动终端外型几何面的短边相平行的方向分别逐行扫描。

按照本发明提供的测试方法，所述容差可以是+/-2.5dB。

按照本发明提供的测试方法，所述频点位于30～1000MHz之间。

本发明的上述另一个技术问题这样解决，提供一种移动终端辐射连续骚扰指标测试系统，包括被测移动终端、模拟基站的综合测试仪和测量辐射连续骚扰频点能量电平值的频谱分析仪，还包括：

屏蔽室：放置所述被测移动终端、综合测试仪和频谱分析仪，用于提供屏蔽外界所有干扰频点的测试环境；

近场电磁波接收小探头：通过射频电缆与所述频谱分析仪连接，用于接收被测移动终端辐射连续骚扰能量。

按照本发明提供的测试系统，所述近场电磁波接收小探头是磁流环或电流环。

按照本发明提供的测试系统，所述近场电磁波接收小探头的前端还可以焊接有隔直流电容。

本发明提供的移动终端辐射连续骚扰指标测试方法及其系统，利用厂家通常配备的屏蔽室，增设近场电磁波接收小探头，使用被测移动终端辐射电磁场近场/远场转换关系，测量被测移动终端的辐射连续骚扰指标，能为企业节约花费上千万建微波无反射暗室的这部分资金，提高研发调试效率，为产品在正式的辐射连续骚扰测试前做好摸底测试而提供一个实用简单高效的测试和调试环境，节省费用，同时给工程师提供方便，缩短产品开发周期。

附图说明

下面结合附图和具体实施例进一步对本发明进行详细说明。

图1是传统微波无反射暗室的测试系统结构示意图。

图2是本发明测试系统结构示意图。

图3是图2所示系统中综合测试仪连接螺旋天线示意图。

图4是图2所示系统中综合测试仪与移动终端建立呼叫链接示意图。

图5是图2所示系统中近场电磁波接收小探头连接高精度频谱分析仪示意图。

图6是图2所示系统中近场电磁波接收小探头扫描移动终端示意图。

图7是使用图2所示系统的本发明方法的流程示意图。

图8是电磁场电流元坐标系示意图。

图9是在微波无反射暗室中辐射连续骚扰图。

图10是采用本发明方法在屏蔽室中用频谱分析仪测试辐射连续骚扰图。

具体实施方式

首先，说明本发明的理论基础，先给出电流元的电磁场方程并做辅助说明：

电流元是基本的辐射单元之一(也称电基本振子或电偶极子，是一段载有高频电流的两端带有等值异号电荷的短导线，导线直径d＜＜l(l为导线长度)，l＜＜λ，线上电流沿轴线流动，沿线等幅同相，电荷与电流的关系满足连续性方程)。电流元的坐标系如附图8所示：

电流元的磁场和电场方程如下：

$\left\{\begin{array}{c}{H}_r=0\\ H_{\mathrm{\θ}}=0\\ H_{\mathrm{\φ}}=j\frac{\mathrm{Il}}{2\mathrm{\λr}}\sin \mathrm{\θ}(1+\frac{1}{\mathrm{jkr}})e^{-\mathrm{jkr}}\end{array}\right.$ (公式1)

$\left\{\begin{array}{c}{E}_r=\frac{\mathrm{WIl}}{2\mathrm{\π}{r}^2}\cos \mathrm{\θ}(1+\frac{1}{\mathrm{jkr}})e^{-\mathrm{jkr}}\\ E_{\mathrm{\θ}}=j\frac{\mathrm{WIl}}{2\mathrm{\π}{r}^2}\sin \mathrm{\θ}[1+\frac{1}{\mathrm{jkr}}+\frac{1}{{\left(\mathrm{jkr}\right)}^2}]e^{-\mathrm{jkr}}\\ E_{\mathrm{\φ}}=0\end{array}\right.$ (公式2)

式中 $W=\sqrt{\mathrm{\μ}/\mathrm{\ϵ}}$ ——媒质的波阻抗。μ——媒质的磁导率，ε——媒质的介电常数； $k=2\frac{\mathrm{\π}}{\mathrm{\λ}}$ k——电磁波的相位常数；I——电流强度；λ——电磁波波长；

电磁场的各个分量均随r的增大而减少，每个分量中的各项随r的增大而减小的速度不相同，如果按r的大小进行分区，则各区的电磁场可以有不同的近似表达式。

(一)近场(感应场)区

当kr＜＜1时，电磁场主要由r^-2或r^-3的高阶项决定，又由于e^-jkr≈1，式(1)和式(2)变为：

$\left\{\begin{array}{c}{E}_r\≈-j\frac{\mathrm{Il}}{4\mathrm{\π}{r}^3}\frac{2}{\mathrm{\ω\ϵ}}\cos \mathrm{\θ}\\ E_{\mathrm{\θ}}\≈-j\frac{\mathrm{Il}}{4\mathrm{\π}{r}^3}\frac{1}{\mathrm{\ω\ϵ}}\sin \mathrm{\θ}\\ H_{\mathrm{\φ}}\≈\frac{\mathrm{Il}}{4\mathrm{\π}{r}^2}\sin \mathrm{\θ}\end{array}\right.$ (公式3)

(二)远场(辐射场)区

当kr＞＞1时，电流元的电磁场主要由r^-1项决定，故：

$\left\{\begin{array}{c}{E}_{\mathrm{\θ}}\≈j\frac{\mathrm{WIl}}{2\mathrm{\λr}}\sin \left(\mathrm{\θ}\right)e^{-\mathrm{jkr}}\\ H_{\mathrm{\φ}}\≈j\frac{\mathrm{Il}}{2\mathrm{\λr}}\sin \left(\mathrm{\θ}\right)e^{-\mathrm{jkr}}\end{array}\right.$ (公式4)

从上面的公式(1)，(2)，(3)，(4)可以看出，

①在整个的电磁场近/远场转换过程当中，变化的是电磁波的幅度和相位，而所传播的电磁频率是不变的，根据这一原则，如果说在远场的接收天线平面上有频点f，则在辐射源点处必有频率为f的振荡电磁波。

②在所有正规，经过认证的测试辐射连续骚扰的微波无反射暗室中，测试系统是经过精密校准的，校准使的该暗室中远场处测得的频点及其电平值可真实的反映被测件近场的客观情况。所以该暗室中远场处各频点电平的相对值也就是此被测件近场处的相对值，各频点在近/远场处电平值变化的是绝对值，而不变的是相对值。远场接收到的所有频点，它们的电平值间的相对差值，是由发射源处的各频点场的强弱来决定的，我们测出近场各频点的相对电平后，取相对差值，选择合适的参照频点(用其电平值做零点，其他各频点电平值与其求差)，加入一定的修正值，即可判断出各辐射连续骚扰频点电平是否满足要求。这里补充一点我们最原始的参考频点电平肯定是来自微波无反射暗室的远场测试值，通常所取的参考频点是我们的被测移动终端的发射频点。

根据①和②，将微波无反射暗室里接收被测移动终端辐射连续骚扰值的天线面处远场感应频点及其电平根据上面的近场/远场相互转换，等效关系，用近场电磁波接收小探头，将它感应到的高频电流分量传输到高精度频谱分析仪上，从频谱分析仪上来确定辐射连续骚扰频点和电平，经过简单求差分析计算，被测移动终端的辐射连续骚扰频点分布情况和电平是否超标是完全可以达到的。从而给移动终端的调试提供了平台，给产品在正式认证测试前提供了可信的摸底测试。

采用本发明所述方法，与现有的在微波无反射暗室测试的结果相比，两种环境下测得的结果非常吻合，测得的杂散点一致，对移动终端的辐射连续骚扰指标不合格需要调试的情况极为有利，工程师可以在自己企业的屏蔽室(多数移动终端制造厂家都配有自己的屏蔽室，一般建屏蔽室的费用在20万人民币左右，大大低于建微波无反射暗室一千万人民币的花费)中对移动终端的辐射连续骚扰指标进行指标摸底，调试，而不用再到专业的微波无反射暗室或检测机构对产品做调试。提高了工作效率，为企业节约了调试成本。

第二步，说明本发明的测试系统，总体结构具体如图2所示，在屏蔽室21中，综合测试仪31通过射频电缆32连接作无线信号收发用的螺旋天线33，与被测移动终端14建立通讯；用近场电磁波接收小探头52通过射频电缆32连接高精度频谱分析仪51测试被测移动终端14的辐射连续骚扰频点。在整个系统中，屏蔽室21的作用相当重要，它可以将外界的干扰频点全部屏蔽掉，保证测试数据的正确性。

其中，模拟基站--综合测试仪31通过射频电缆32连接作无线信号收发用的螺旋天线33如图3所示，在综合测试仪31的输出/入端口311用射频电缆32将与被测移动终端14工作频段相一致的螺旋天线33连接起来，构成一个虚拟基站。

其中，模拟基站—综合测试仪31与被测移动终端14建立通讯链接如图4所示，将综合测试仪31，被测移动终端14摆放在一定的位置且位置固定好以后不再挪动，以避免影响到综合测试仪31空间插损的设置，在综合测试仪31上设置合理的空间插损值，然后让被测移动终端14的程序运行起来，被测移动终端14与综合测试仪31建立起通讯链接，综合测试仪31指令被测移动终端14以最大发射功率工作。

其中，本发明中的近场电磁波接收小探头52连接高精度频谱分析仪51如图5所示，高精度频谱分析仪51是用来处理信号用的，近场电磁波接收小探头52是用来采集数据用的.近场电磁波接收小探头52的种类可以是小的磁流环，也可以是做耦合接收数据用的小电流环，若用传导的方法来接收数据，则小探头的前端还要焊接上一个隔直流电容，以保护频谱分析仪。不管用那种都不会影响到最终测试结果，频谱分析仪51与小探头52之间通过射频电缆32连接.打开高精度频谱分析仪51的FSQ，设置测量带宽为开始频率30MHz，截至频率1000MHz，频谱分析仪51的RBW，VBW，衰减，参考电平设置到自动。频谱分析仪51设置为峰值保持，准备采集、处理数据。

其中，本发明中的近场电磁波接收小探头52扫描被测移动终端14的如图6所示.用近场电磁波接收小探头52紧贴被测移动终端14的正面和反面按照被测移动终端14外型几何面的短边相平行的方向分别逐行扫描，近场电磁波接收小探头52通过耦合/传导的方式接收辐射连续骚扰的高频能量，直至确认将正反面的所有区域都扫过一遍。最终将测试结果显示到频谱分析仪51上。这样就将此被测移动终端14在30-1000MHz频段上的辐射连续骚扰频点全部测试完毕。

进一步，说明本发明测试方法，用于完成被测移动终端辐射连续骚扰频点的采集和电平值的测量，具体如图7所示，包括以下步骤：

710)屏蔽室21中，被测移动终端14开机运行程序，开始工作；

720)综合测试仪31与被测移动终端14建立通信；

730)打开高精度频谱分析仪51，作测试前相应设置，将近磁场电波接收小探头52连接到频谱仪51上；

740)用近磁场电波接收小探头52接收被测移动终端14辐射连续骚扰能量，将最终结果显示到频谱仪51上以备工程师分析；

750)对频谱仪51收集到的频点以移动终端14的主发射频率电平值为基准，用它减去其他的辐射连续骚扰频点电平，得到一系列的差值，根据一定的判定门限，加上一定的容差，最终判断此频点辐射连续骚扰指标是否满足要求；

760)结束。

最后，结合一款实际的UMTS850制式移动终端的对比试验(一)和(二)来验证本发明方法，其中：

(一)我们首先将插有综合测试仪专用测试USI M卡的被测移动终端开始工作，在图1所示微波无反射暗室中辐射连续骚扰测试环境下用综合测试仪与被测移动终端建立链接，测试被测移动终端的30-1000MHz频段上的辐射连续骚扰，测试结果如下图8所示。

(二)再将被测移动终端在图6所示的屏蔽室中用近场电磁波接收小探头连接高精度频谱分析仪测试被测移动终端的辐射连续骚扰如图9所示

对图8和图9中的各频点和其电平值列表如表一：

其中：

1、w表示在微波无反射暗室，p表示在屏蔽室；

2、这里在两个环境下测试时被测移动终端工作在UMTS850的4180(频点836Mhz上行)和4405(频点881Mhz下行)信道上；

对表一中数据，以被测移动终端的上行频点F5w(F5p)为参考零电平，其他频点的电平与它求差，做如下运算见表二

从表二中我们可以清楚的看到几个比较有代表性的杂散点600MHz，750MHz，902MHz，如果我们在求差后的数据中加入+/-2.5dB的修正值，那么用屏蔽室中的数据我们就可以完全的对该被测移动终端的辐射连续骚扰指标进行指标把握。

较两个不同的测试环境中得到的结果，也进一步证明了本发明测试方法的有效性。

Claims (9)

1.一种移动终端辐射连续骚扰指标测试方法，其特征在于，使用辐射电磁场近场/远场转换关系，包括以下步骤：

1.1)在屏蔽室(21)内进行测试，屏蔽外界干扰；

1.2)建立综合测试仪(31)与被测移动终端(14)之间的无线通信，利用综合测试仪指令被测移动终端以最大功率向外发射；

1.3)使用频谱分析仪(51)及其连接的近场电磁波接收小探头(52)扫描被测移动终端采集辐射连续骚扰能量电平值；

1.4)计算获取各骚扰频点相对于被测移动终端(14)主发射频点的能量电平差值，并根据标准中的判定门限，加上近场/远场转换导致的容差，最终判断该频点辐射连续骚扰是否满足标准要求。

2.根据权利要求1所述测试方法，其特征在于，所述步骤1.2)中建立包括在综合测试仪(31)的输出/入端口(311)用射频电缆(32)将与被测移动终端工作频段相一致的螺旋天线(33)连接起来，构成一虚拟基站。

3.根据权利要求1所述测试方法，其特征在于，所述综合测试仪(31)和被测移动终端(14)位置固定，所述综合测试仪设置与综合测试仪和被测移动终端位置关系相适应的空间插损值。

4.根据权利要求1所述测试方法，其特征在于，所述步骤1.3)中扫描是紧贴被测移动终端(14)表面进行直至所有区域都扫过一遍。

5.根据权利要求1所述测试方法，其特征在于，所述容差可以是+/-2.5dB。

6.根据权利要求1所述测试方法，其特征在于，所述骚扰频点位于30～1000MHz之间。

7.一种移动终端辐射连续骚扰指标测试系统，包括被测移动终端(14)、模拟基站的综合测试仪(31)和测量辐射连续骚扰频点能量电平值的频谱分析仪(51)，其特征在于，还包括：

屏蔽室(21)：放置所述被测移动终端(14)、综合测试仪(31)和频谱分析仪(51)，用于提供屏蔽外界所有干扰频点的测试环境；

综合测试仪(31)：用于建立综合测试仪(31)与被测移动终端(14)之间的无线通信，命令被测移动终端(14)以最大功率向外发射；

近场电磁波接收小探头(52)：通过射频电缆(32)与所述频谱分析仪(51)连接，用于接收被测移动终端(14)辐射连续骚扰能量电平值；其中，所述辐射连续骚扰能量电平值用于最终判断该频点辐射连续骚扰是否满足标准要求，具体为：通过对所述辐射连续骚扰能量电平值进行计算获取各骚扰频点相对于被测移动终端(14)主发射频点的能量电平差值，并根据标准中的判定门限，加上近场/远场转换导致的容差，最终判断该频点辐射连续骚扰是否满足标准要求。

8.根据权利要求7所述测试系统，其特征在于，所述近场电磁波接收小探头(52)是磁流环或电流环。

9.根据权利要求7所述测试系统，其特征在于，所述近场电磁波接收小探头(52)的前端还可以焊接有隔直流电容。

Images