CN102136873B - 天线测试系统及天线测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种天线测试系统，包括信号发射模拟器、信道仿真器和吸波暗室；吸波暗室中设置有两根以上的天线，各天线通过信道仿真器连接于信号发射模拟器，用于向待测试设备提供两路以上的发射信号；其中，两根以上的天线位于以待测试设备置放位置为球心的球面上。本发明同时公开了一种基于前述测试系统的天线测试方法，在信号发射模拟器中设置测试用的一个以上的信道模型。在一个以上的信道模型中选取一个信道模型，按选取的信道模型发射无线信号，经信道仿真器的仿真处理后，通过吸波暗室中的天线发射出经仿真处理的无线信号；设于吸波暗室中的待测试设备接收各天线的发射信号后进行处理，并输出处理结果。本发明实现简单且成本较低。

Description

天线测试系统及天线测试方法
技术领域
本发明涉及天线测试技术，尤其涉及一种天线测试系统，以及基于该测试系统的天线测试方法。
背景技术
随着现代工业的发展，各类无线通讯产品只有具备良好的发射和接收性能才能保证通讯质量，衡量发射和接收性能的指标包括总辐射功率(TRP，TotalRadiated Power)、总辐射灵敏度(TRS，Total Radiated Sensitivity)以及空间射频性能(OTA，Over The Air)等，其中，TRP要求必须高于一设定阈值，才能满足相应的通讯要求，而TRS要低于一设定阈值，TRP及TRS均满足设定阈值时，TOA的值就意味着测试指标良好。
蜂窝通讯标准化协会(CTIA)为了保障移动终端设备在网络中的正常使用，制定了移动终端空间射频性能的测试标准即《The testplan for mobile stationOTA performance》。目前，很多运营商都要求进入其网络的移动终端空间射频性能要按照CTIA标准要求进行测试，TRP、TRS要满足一定的限值要求。
对于传统的单天线系统及其移动终端而言，在传统的吸波暗室中进行TRP、TRS等指标的测试，随着目前长期演进(LTE，Long Term Evolution)等系统即将产业化，传统单天线系统和设备将会逐渐过度为带有多输入多输出(MIMO，Multiple Input Multiple Output)多天线技术的通讯设备和通讯终端，传统吸波暗室无法对多天线终端的空间性能进行相应通讯性能的评估，需要在传统吸收暗室的基础上添加新设备来组成新的吸波暗室，才能对移动终端进行相关通讯性能的测试，从而评估MIMO系统和移动终端天线的空间性能。遗憾的是，由于目前的多天线系统尚处于研究阶段，并不存在相关的测试系统，相关的测试方法也均停留在理论阶段。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种对于多天线系统(多天线待测设备)进行空间性能测试的天线测试系统，以及基于所述测试系统的测试方法，能对多天线系统的移动终端进行通讯性能指标的测试，实现简单且成本较低。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种天线测试系统，包括信号发射模拟器(基站模拟器)、信道仿真器和吸波暗室；所述吸波暗室中设置有两根以上的天线，各天线通过所述信道仿真器连接于所述信号发射模拟器，用于向待测试设备提供两路以上的发射信号；其中，所述两根以上的天线位于以所述待测试设备置放位置为球心的球面上。
优选地，所述两根以上的天线的数目大于或等于信道模型的径的数目。
优选地，所述信道模型为空间信道模型SCM、或扩展空间信道模型SCME、或欧洲未来通讯标准Winner I或Winner II定义的信道模型。
优选地，所述两根以上的天线为极化天线时，同一天线位置上置放有相互正交的两根天线。
优选地，所述系统还包括：
信号映射单元，用于将所述信道仿真器输出的无线信号分别映射到相应的天线上。
优选地，所述信号发射模拟器为基站模拟器。
一种基于前述测试系统的天线测试方法，在所述信号发射模拟器中设置测试用的一个以上的信道模型，所述方法包括：
所述信号发射模拟器在所述一个以上的信道模型中选取一个信道模型，按选取的信道模型发射无线信号，经所述信道仿真器的仿真处理后，通过所述吸波暗室中的天线发射出经仿真处理的无线信号；
设于所述吸波暗室中的待测试设备接收各天线的发射信号后进行处理，并输出处理结果。
优选地，所述信道模型为SCM、或SCME、或Winner I或Winner II定义的信道模型。
优选地，所述测试系统中包括信号映射单元时，所述信号映射单元将所述信道仿真器处理后的无线信号分别映射到所述吸波暗室中的天线上。
优选地，所述信号发射模拟器为基站模拟器，以所述信道模型中设定的时间间隔发射无线信号，所述吸波暗室中的天线按所述信道模型中设定的空间位置进行分布。
本发明中，通过在吸波暗室中设置多根测试天线，而对应设置基站模拟器、信道模拟器等信号发射元件，实现对实际系统中无线信号发射的模拟，并通过吸波暗室中的天线发送给待测试设备(移动终端)，待测试设备根据所接收到的无线信号，进行相关的解码处理，同时输出相应的处理结果。测试人员根据待测试设备输出的测试结果，即可确定待测试设备在各种通讯条件下的无线信号处理性能，从而实现对待测试设备的通讯性能指标的测试。本发明实现简单且成本较低，能快捷方便地对待测试设备进行通讯性能指标的测试。
附图说明
图1为本发明多天线系统的测试系统的组成结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下举实施例并参照附图，对本发明进一步详细说明。
图1为本发明多天线系统的测试系统的组成结构示意图，如图1所示，本发明多天线系统的测试系统包括信号发射模拟器10、信道仿真器11和吸波暗室(Anechoic Chamber)12；吸波暗室12中设置有两根以上(N根)的天线(测试天线)15，各测试天线15通过信道仿真器11连接于信号发射模拟器10，用于向待测试设备(DUT，Device Under Test)14提供与天线数目相同的无线信号(发射信号)；其中，N根测试天线15位于以待测试设备14置放位置为球心的球面上。测试天线15最佳的置放方式为，测试天线15位于以待测试设备14为圆心的圆周上，测试天线15与待测试设备14位于同一平面内，通常为水平平面上。
本发明中，吸波暗室12是由吸波材质组成的具有一定空间的密闭容器，具体的，其不受外在无线信号的干扰，例如吸波暗室12的吸波材质外表面设置有金属罩，以避免外部已存在的无线信号对该吸波暗室12内密闭空间的信号干扰。吸波材质会对到达吸波暗室12的吸波壁上的无线信号基本完全吸收，不会产生信号的反射，以使对待测试设备14的测试影响到达最低程度。
本发明中，主要是针对多天线系统中的待测试设备进行的通讯性能测试，因此，其中的信道仿真器11具体为MIMO信道仿真器，即能实现多路无线信的模拟信道，以达到实际无线信号传输中的信道特性。该信道仿真器可通过市售的信道仿真器，由于其不是本发明测试系统的实现重点，因此不作赘述。
本发明中，信号发射模拟器10具体为基站模拟器(Base Station Emulator)，该器件的主要作用是如何实现无线信号的发射，具体的，可将测试序列(测试用的测试数据)通过信号发射模拟器10形成相应的无线信号，通过MIMO信道仿真器11输出至吸波暗室12中的测试天线15上，从而实现无线信号的模拟。基站模拟器也可通过市售的基站模拟器来实现。
本发明中，基站模拟器10中存储有信道模型，这些信道模型包括但不限于空间信道模型(SCM，Space Channel Model)、或扩展空间信道模型(SCME，Space Channel Model Extension)、或欧洲未来通讯标准Winner I或Winner II定义的信道模型。基站模拟器10根据信道模型的相关属性，按一定的时延间隔发射相应的无线信号；同时，根据这些信道模型的空间属性，设定吸波暗室12中的测试天线15位置，具体的，可按一定的角度排列这些测试天线15。
如图1所示，本发明多天线系统的测试系统还包括信号映射单元13，用于将信道仿真器11输出的无线信号分别映射到相应的天线上。
吸波暗室12中测试天线15的数目为N，N应该等于或大于所使用的信道模型的径(主径或簇)的数目。测试天线15位于以待测试设备14为球心的球面上，这样，各测试天线15同时发射无线信号时，能保证这些无线信号能同时被待测试设备14所接收，保证了待测试设备多天线接收的通讯性能的测试。
本发明中，信道模型的径的数目为6或8，所以优化的单极化测试天线数目N为6或8。对于双极化测试天线而言，在同一天线位置上配置有相互正交的两根根极化天线即可，天线的极化方向包括垂直极化、水平极化以及45度角极化等。测试天线为双极化测试天线时，所需要的测试天线数N的优化值对应为6×2或8×2根，即12或16根。暗室中的测试天线数目可以等于但不限于此优化值。具体的，本发明中的双极化天线，可以是垂直极化或水平极化天线或者交叉极(X极化)化天线中的极化方向正交的两天线。
本发明中，可将待测试设备14置于吸波暗室12的中心，这样方便测试天线15在吸波暗室12中的分布。本发明图1所示的吸波暗室12的形状并非用于限定，可以是任何具有密闭空间的形状，如半球形等。
以下对基于图1所示的多天线系统的测试系统的多天线测试方法进行阐述。
基站信号模拟器用来模拟基站的发射信号，输出M路基站发射信号，即M根基站天线的发射信号.基站模拟器的输出信号输入至信道模拟器，以模拟基站信号通过空间信道的情况，信道模拟器输出N路信号，N路信号输出至吸波暗室中的N根测试天线。其中，信道模拟器输出的N路信号与N根测试天线之间以一定的映射关系进行映射。N根测试天线对信号进行空间发送，待测试设备位于暗室中心，N根测试天线以一定的规则排列于以DUT为球心的球形圆周上，DUT接收来自空间的信号，并对接收信号进行处理，或通过电缆线传出进行后处理，对接收到的信号进行验证，从而完成OTA测试。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于天线测试系统的天线测试方法，所述天线测试系统，包括信号发射模拟器、信道仿真器、吸波暗室和信号映射单元；所述吸波暗室中设置有两根以上的天线，各天线通过所述信号映射单元和所述信道仿真器连接于所述信号发射模拟器，用于向待测试设备提供两路以上的发射信号；所述信号映射单元，用于将所述信道仿真器输出的无线信号分别映射到相应的天线上；其中，所述两根以上的天线位于以所述待测试设备置放位置为球心的球面上，其特征在于，在所述信号发射模拟器中设置测试用的一个以上的信道模型，所述方法包括：
所述信号发射模拟器在所述一个以上的信道模型中选取一个信道模型，按选取的信道模型发射无线信号，经所述信道仿真器的仿真处理后，经所述信号映射单元将所述信道仿真器处理后的无线信号分别映射到所述吸波暗室中相应的天线上，通过所述吸波暗室中的天线发射出经仿真处理的无线信号；
设于所述吸波暗室中的待测试设备接收各天线的发射信号后进行处理，并输出处理结果。
2.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述信道模型为空间信道模型SCM、或扩展空间信道模型SCME、或欧洲未来通讯标准Winner I或Winner II定义的信道模型。
3.根据权利要求1所述的测试方法，其特征在于，所述信号发射模拟器为基站模拟器，以所述信道模型中设定的时间间隔发射无线信号，所述吸波暗室中的天线按所述信道模型中设定的空间位置进行分布。
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