CN102025431A - 一种有源天线上下行方向图及增益的测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种对有源天线性能参数的测试方法，根据有源天线上下行不能互逆的特点，本发明设计不同平台对上下行分别进行测试，用以准确测量有源天线上下行的天线方向图和增益。本发明作为一种有源天线上下行方向图及增益新的测试方法，是对在传统无源天线的基础上发展起来的有源天线提出的一种新的测试方法，因为目前还没有对有源天线的上下行方向图和增益设计出一种行之有效的测量方法，本发明通过微波暗室远端，内部及近端相关部件的配合设计，以及控制电脑的实时记录控制，能够精确测量出各类型有源天线的上下行方向图以及增益，这对于有源天线的发展有很好的推动作用。

Description

一种有源天线上下行方向图及增益的测试方法

技术领域

    本发明涉及移动通信基站天线领域，尤其是涉及一种有源天线上下行方向图及增益新的测试方法。

背景技术

目前移动通信的发展正在大步的向前迈进，国内3G牌照发放后，三大运营商正在大力铺设3G网络；放眼全球，4G的商用网络已经开通，将来肯定越来越多的4G网络将投入建设；总之，与人们生活紧密结合的移动通信正以飞快的速度发展。

但是，作为移动通信核心的基站系统在建设上面临着很多问题。首先，为了达到最好的覆盖效果，需要机房与无源天线之间的距离越短越好，从而对机房选址的提出了很高的要求；其次，移动通信作为能源消耗比较大的领域，节能减排已经变得相当重要。再者，随着越来越多的基站系统的建立，各系统天线的调整与优化的需求也日益增多，但目前系统的调整需要耗费大量的人力物力。

而有源天线可以很好的解决目前基站存在的上述问题，其将来必然是天线乃至基站系统发展的一个方向。首先，有源天线将射频放大直接放在天线内部，和基站之间通过光纤进行通信即可，所以机房选址不受限制，并且可以集中建设；其次，有源天线与基站之间通过光纤传输数字信号，最终射频放大后直接输出到天线进行覆盖，不仅消除了元基站系统基站与天线之间的馈线损耗，还消除了无源天线馈电网络固有的损耗，能量最大化的进行了利用，节约了大量的能源。再者，有源天线通过软件就能改变天线的方向图，而且能进行集中监控，所以，当需要对网络进行调整优化时，有源天线只需要在监控中心通过软件调整，不会消耗过多的人力与物力。综上所述，有源天线必将成为通讯领域的一个发展方向，得到广泛的应用。

由于有源天线与传统的无源天线有着本质的区别，所以决定了有源天线在测试方法上也与无源天线迥然不同。无源天线单单作为信号的辐射单元，其无源器件的组成不具有方向性，即上下行是可逆的。因此在测试过程中，一个频段只需测试接收或发射中任意一路的方向图即可。而对于有源天线，在内部信号通过双工器分开，上下行信号分别进行放大，上下行通路具有方向性、不可逆。所以有源天线必须根据自己的特点重新设计测试方案，用以确定有源天线的方向图和增益。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种有源天线上下行方向图及增益的新的测试方法。

本发明为解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种有源天线上下行方向图的测试方法，包括上行方向图测试方法和下行方向图测试方法，其特征在于：

所述上行方向图测试方法包括以下步骤：

【1】信号发生，由信号源产生固定频率连续波信号，并经过对应频段功率放大器进行线性放大；

【2】远端发射，通过固定喇叭天线在微波暗室远端发射；

【3】通过暗室，信号经过微波暗室内部；

【4】信号接收，在微波暗室近端，由固定在转台上的被测有源天线接收信号；

【5】实时记录，接收到的信号经被测有源天线6检测后将功率大小数据送至控制电脑7，并通过控制电脑7进行数据记录；

【6】图形绘制，在以上测试平台的基础上，由控制电脑实时记录被测有源天线接收到的信号大小与转台旋转角度值，将两项对应数据绘制成上行方向图。

所述下行方向图测试方法包括以下步骤：

【1】信号发生，由控制电脑控制被测有源天线产生固定频点信号；

【2】近端发射，通过被测有源天线在微波暗室近端发射；

【3】通过暗室，信号经过微波暗室内部；

【4】信号接收，在在微波暗室远端由固定喇叭天线接收信号；

【5】实时记录，接收到的信号进入功率计，由功率计读出接收功率并通过控制电脑进行数据记录；

【6】图形绘制，在以上测试平台的基础上，由控制电脑实时记录功率计接收到的信号大小与转台旋转角度值，将两项对应数据绘制成下行方向图。

作为上述方案的进一步改进，所述固定频率连续波信号的固定频率设置在被测有源天线上行频带内，且每次测试固定一个频点。

进一步，在测试过程中，根据测试精度的要求来更改测试频点的数量。

进一步，所述功率放大器工作在线性区，以避免由于功放的非线性，对信号造成失真或产生交调杂散信号，从而干扰测试结果。

进一步，所述所述功率放大器控制并固定功放输出功率的大小，保证在整个上行方向图测试过程中被测有源天线接收到的信号都在其可精确测试范围内。

进一步，所述固定喇叭天线的工作频段覆盖被测有源天线的测试频段，且在测试过程中，保证与被测有源天线的极化方向一致。

进一步，所述微波暗室用于隔离外部空间干扰信号，吸收到达暗室四周的信号，避免形成信号反射，从而干扰测试结果。

进一步，所述被测有源天线检测接收根据被测有源天线内部性能确定的一定强度范围内的信号。

进一步，所述转台通过控制电脑控制其在水平方向360°旋转，并由控制电脑记录旋转角度。

此外，所述功率计设置的频点与被测有源天线输出信号的频点保持一致。

一种有源天线上下行增益的测试方法，包括上行增益测试方法和下行增益测试方法，其特征在于：

所述上行增益测试方法包括以下步骤：

【1】信号发生，由信号源产生固定频率连续波信号，并经过对应频段功率放大器进行线性放大；

【2】远端发射，通过固定喇叭天线在微波暗室远端发射；

【3】通过暗室，信号经过微波暗室内部；

【4】信号接收，在微波暗室近端，由固定在转台上的已知增益标准喇叭接收信号；

【5】实时记录，接收到的信号进入功率计，由功率计读出接收功率并通过控制电脑进行数据记录；

【6】确定最大接收信号，保证其他测试条件不变，转动转台，搜索并记录最大接收信号大小；

【7】计算增益，比较在上行方向图测试过程中被测有源天线最大接收信号大小与在上行增益测试过程中已知增益标准喇叭最大接收信号大小，根据标准喇叭的已知增益G1，计算出被测有源天线的上行增益Gain1=G1+（Y1-X1），Y1为在上行方向图测试过程中被测有源天线最大接收信号大小，X1为在上行增益测试过程中已知增益标准喇叭最大接收信号大小。

所述下行增益测试方法包括以下步骤：

【1】信号发生，由信号源产生固定频点信号，并经过对应频段功率放大器进行线性放大；

【2】近端发射，通过已知增益标准喇叭在微波暗室近端发射；

【3】通过暗室，信号经过微波暗室内部；

【4】信号接收，在微波暗室远端由固定喇叭天线接收信号；

【5】实时记录，接收到的信号进入功率计，由功率计读出接收功率并通过控制电脑进行数据记录；

【6】确定最大接收信号，保证其他测试条件不变，转动转台5，搜索并记录最大接收信号大小；

【7】计算增益，比较在下行方向图测试过程中功率计最大接收信号大小与在下行增益测试过程中功率计最大接收信号大小，根据标准喇叭的已知增益G2，计算出被测有源天线的下行增益Gain2=G2+（Y2-X2），Y2为在下行方向图测试过程中功率计最大接收信号大小，X2为在下行增益测试过程中功率计最大接收信号大小。

进一步，通过功率放大器后输入已知增益标准喇叭的信号功率大小等于被测有源天线下行增益测试时其发射功率的大小。

本发明的有益效果是：

本发明作为一种有源天线上下行方向图及增益新的测试方法，是对在传统无源天线的基础上发展起来的有源天线提出的一种新的测试方法，有源天线相对于无源天线的优势是显而易见的，但目前还没有对有源天线的上下行方向图和增益设计出一种行之有效的测量方法，本发明通过微波暗室远端，内部及近端相关部件的配合设计，以及控制电脑的实时记录控制，能够精确测量出各类型有源天线的上下行方向图以及增益，这对于有源天线的发展有很好的推动作用。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明：

图1是本发明测试方法流程图；

图2是本发明上行方向图测试方法示意图；

图3是本发明下行方向图测试方法示意图；

图4是本发明上行增益测试方法示意图；

图5是本发明下行增益测试方法示意图。

具体实施方式

参照图1~图5，本发明提供了一种对有源天线性能参数的测试方法，根据有源天线上下行不能互逆的特点，本发明设计不同平台对上下行分别进行测试，用以准确测量有源天线上下行的天线方向图和增益。

具体来讲，本发明的目的是通过以下步骤完成的：

上行方向图测试方法包括以下步骤：信号产生，由信号源1产生固定频率连续波信号；信号放大，经过对应频段功率放大器2进行线性放大；远端发射，通过固定喇叭天线3在微波暗室4远端发射；通过暗室，信号经过微波暗室4内部；信号接收，在微波暗室4近端，由固定在转台5上的被测有源天线6接收信号；图形绘制，在以上测试平台的基础上，由控制电脑7实时记录被测有源天线6接收到的信号大小与转台5旋转角度值，将两项对应数据绘制成上行方向图。

如图2所示，为上行方向图测试方法示意图，由信号源1产生固定频率连续波信号，经过对应频段功率放大器2进行线性放大，通过固定喇叭天线3在微波暗室4远端发射，经过微波暗室4内部，在微波暗室4近端由固定在转台上的被测有源天线6接收信号，有源天线6接收到信号后，其内部能够精确检测接收功率大小，然后通过数据线将检测到的实时接收功率值传至控制电脑7，控制电脑7通过数据线控制转台5旋转，并实时记录转台5的旋转角度，最后将控制电脑7记录的实时接收功率值与相对应的旋转角度值绘制成图，即得到有源天线的上行方向图。

下行方向图测试方法包括以下步骤：信号产生，由控制电脑7控制被测有源天线6产生固定频点信号；近端发射，通过被测有源天线6在微波暗室4近端发射；通过暗室，信号经过微波暗室4内部；信号接收，在在微波暗室4远端由固定喇叭天线3接收信号；实时记录，接收到的信号进入功率计8，由功率计8读出接收功率并通过控制电脑7进行数据记录；图形绘制，在以上测试平台的基础上，由控制电脑7实时记录功率计8接收到的信号大小与转台5旋转角度值，将两项对应数据绘制成下行方向图。

如图3所示，为下行方向图测试方法示意图，将被测有源天线6固定于微波暗室近端的转台5上，由控制电脑7通过数据线控制有源天线6，使其产生固定频点信号并发射，经过微波暗室4内部，在微波暗室4远端由固定喇叭天线3进行接收，接收到的信号进入功率计8，由其读出实时接收功率值，并通过数据线由控制电脑7记录，控制电脑7通过数据线控制转台5转动，并实时记录转台5的旋转角度，将控制电脑7记录的实时接收功率值与对应的旋转角度值绘制成图，即得到有源天线下行方向图。

上行增益测试方法包括以下步骤：信号产生，由信号源1产生固定频率连续波信号；信号放大，经过对应频段功率放大器2进行线性放大；远端发射，通过固定喇叭天线3在微波暗室4远端发射；通过暗室，信号经过微波暗室4内部；信号接收，在微波暗室4近端，由固定在转台5上的已知增益标准喇叭9接收信号；实时记录，接收到的信号进入功率计8，由功率计8读出接收功率并通过控制电脑7进行数据记录；确定最大接收信号，保证其他测试条件不变，转动转台5，搜索并记录最大接收信号大小；计算增益，比较在上行方向图测试过程中被测有源天线6最大接收信号大小与在上行增益测试过程中已知增益标准喇叭9最大接收信号大小，根据标准喇叭9的已知增益G1，计算出被测有源天线6的上行增益Gain1=G1+（Y1-X1），Y1为在上行方向图测试过程中被测有源天线6最大接收信号大小，X1为在上行增益测试过程中已知增益标准喇叭9最大接收信号大小。

如图4所示，为上行增益测试方法示意图，信号源1产生固定频率连续波信号，经过对应频段功率放大器2进行线性放大，通过固定喇叭天线3在微波暗室4远端发射，用已知增益标准喇叭9替代有源天线6固定于微波暗室4近端的转台5上，进行信号接收，用功率计8检测接收信号大小，通过数据线将检测到的接收功率值实时传送到控制电脑7，保证其他测试条件不变，控制电脑7通过数据线控制转动转台5，用功率计8搜索并记录最大接收信号功率值。

有源天线上行增益的测试，用已知增益标准喇叭替代有源天线测试中，外界的其他条件要保持和之前有源天线测试一致，包括所有连接的电缆、远端发射功率的大小、微波暗室的环境等。

下行增益测试方法包括以下步骤：信号产生，由信号源1产生固定频点信号；信号放大，经过对应频段功率放大器2进行线性放大；近端发射，通过已知增益标准喇叭9在微波暗室4近端发射；通过暗室，信号经过微波暗室4内部；信号接收，在微波暗室4远端由固定喇叭天线3接收信号；实时记录，接收到的信号进入功率计8，由功率计8读出接收功率并通过控制电脑7进行数据记录；确定最大接收信号，保证其他测试条件不变，转动转台5，搜索并记录最大接收信号大小；计算增益，比较在下行方向图测试过程中功率计8最大接收信号大小与在下行增益测试过程中功率计8最大接收信号大小，根据标准喇叭9的已知增益G2，计算出被测有源天线6的下行增益Gain2=G2+（Y2-X2），Y2为在下行方向图测试过程中功率计8最大接收信号大小，X2为在下行增益测试过程中功率计8最大接收信号大小。

如图5所示，为下行增益测试方法示意图，用已知增益标准喇叭9替代有源天线6固定于微波暗室4近端的转台5上，信号源1产生固定频点信号，通过功率放大器2放大信号后输入标准喇叭9发射，用功率计8检测远端固定喇叭天线3接收功率大小，通过数据线将检测到的接收功率值实时传送到控制电脑7，保证其他测试条件不变，控制电脑7通过数据线控制转动转台5，用功率计8搜索并记录最大接收信号功率值。

有源天线下行增益的测试，用已知增益标准喇叭天线替代有源天线测试中，外界的其他条件要保持和之前有源天线测试一致，包括所有连接的电缆、近端发射功率的大小、微波暗室的环境等。

以上对本发明的较佳实施进行了具体说明，当然，本发明还可以采用与上述实施方式不同的形式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下所作的等同的变换或相应的改动，都应该属于本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种有源天线上行方向图的测试方法，其特征在于包括以下步骤：

【1】信号发生，由信号源（1）产生固定频率连续波信号；

【2】远端发射，通过固定喇叭天线（3）在微波暗室（4）远端发射；

【3】通过暗室，信号经过微波暗室（4）内部；

【4】信号接收，在微波暗室（4）近端，由固定在转台（5）上的被测有源天线（6）接收信号；

【5】实时记录，接收到的信号经被测有源天线（6）检测后将功率大小数据送至控制电脑（7），并通过控制电脑（7）进行数据记录；

【6】图形绘制，在以上测试平台的基础上，由控制电脑（7）实时记录被测有源天线（6）接收到的信号大小与转台（5）旋转角度值，将两项对应数据绘制成上行方向图。

2.根据权利要求1所述的一种有源天线上行方向图的测试方法，其特征在于：步骤1所述的信号发生包括信号产生和信号放大，由信号源（1）产生的固定频率连续波信号，经过对应频段功率放大器（2）进行线性放大。

3.一种有源天线下行方向图的测试方法，其特征在于包括以下步骤：

【1】信号发生，由控制电脑（7）控制被测有源天线（6）产生固定频点信号；

【2】近端发射，通过被测有源天线（6）在微波暗室（4）近端发射；

【3】通过暗室，信号经过微波暗室（4）内部；

【4】信号接收，在在微波暗室（4）远端由固定喇叭天线（3）接收信号；

【5】实时记录，接收到的信号进入功率计（8），由功率计（8）读出接收功率并通过控制电脑（7）进行数据记录；

【6】图形绘制，在以上测试平台的基础上，由控制电脑（7）实时记录功率计（8）接收到的信号大小与转台（5）旋转角度值，将两项对应数据绘制成下行方向图。

4.一种有源天线上行增益的测试方法，其特征在于包括以下步骤：

【1】信号发生，由信号源（1）产生固定频率连续波信号；

【2】远端发射，通过固定喇叭天线（3）在微波暗室（4）远端发射；

【3】通过暗室，信号经过微波暗室（4）内部；

【4】信号接收，在微波暗室（4）近端，由固定在转台（5）上的已知增益标准喇叭（9）接收信号；

【5】实时记录，接收到的信号进入功率计（8），由功率计（8）读出接收功率并通过控制电脑（7）进行数据记录；

【6】确定最大接收信号，保证其他测试条件不变，转动转台（5），搜索并记录最大接收信号大小；

【7】计算增益，比较在上行方向图测试过程中被测有源天线（6）最大接收信号大小与在上行增益测试过程中已知增益标准喇叭（9）最大接收信号大小，根据标准喇叭（9）的已知增益G1，计算出被测有源天线（6）的上行增益Gain1=G1+（Y1-X1），Y1为在上行方向图测试过程中被测有源天线（6）最大接收信号大小，X1为在上行增益测试过程中已知增益标准喇叭（9）最大接收信号大小。

5.根据权利要求4所述的一种有源天线上行增益的测试方法，其特征在于：步骤1所述的信号发生包括信号产生和信号放大，由信号源（1）产生的固定频率连续波信号，经过对应频段功率放大器（2）进行线性放大。

6.一种有源天线下行增益的测试方法，其特征在于包括以下步骤：

【1】信号发生，由信号源（1）产生固定频点信号；

【2】近端发射，通过已知增益标准喇叭（9）在微波暗室（4）近端发射；

【3】通过暗室，信号经过微波暗室（4）内部；

【4】信号接收，在微波暗室（4）远端由固定喇叭天线（3）接收信号；

【5】实时记录，接收到的信号进入功率计（8），由功率计（8）读出接收功率并通过控制电脑（7）进行数据记录；

【6】确定最大接收信号，保证其他测试条件不变，转动转台（5），搜索并记录最大接收信号大小；

【7】计算增益，比较在下行方向图测试过程中功率计（8）最大接收信号大小与在下行增益测试过程中功率计（8）最大接收信号大小，根据标准喇叭（9）的已知增益G2，计算出被测有源天线（6）的下行增益Gain2=G2+（Y2-X2），Y2为在下行方向图测试过程中功率计（8）最大接收信号大小，X2为在下行增益测试过程中功率计（8）最大接收信号大小。

7.根据权利要求6所述的一种有源天线下行增益的测试方法，其特征在于：步骤1所述的信号发生包括信号产生和信号放大，由信号源（1）产生的固定频率连续波信号，经过对应频段功率放大器（2）进行线性放大。

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