CN102412917A - 基于网络分析仪和射频开关的多天线测量系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于网络分析仪和射频开关的多天线测量系统及方法，将时域平台中的射频开关和频域平台中的网络分析仪有效结合，该系统在具备频域测量优点的前提下，一方面能够利用远程控制实现无人测量，避免测量过程中的人为干扰，另一方面能够基于labview软件平台实现自动测量，有效提高测量效率。

Description

基于网络分析仪和射频开关的多天线测量系统及方法

技术领域

本发明涉及一种多天线信道测量系统及方法，尤其涉及一种基于网络分析仪和射频开关的多天线测量系统及方法。

 

背景技术

    现有无线通信信道测量平台主要包括时域测量平台和频域测量平台两种。相比于时域测量平台，频域测量平台具有测量带宽大，信噪比高，易于采用实验室通用仪器搭建等特点。现有技术中，基于网络分析仪的频域测量平台用于多天线信道测量，但通常该测量采用手动的方式对天线进行切换，测量效率低、实时性差。

 

发明内容

本发明解决的技术问题是：构建一种基于网络分析仪和射频开关的多天线测量系统及方法，克服现有技术测量效率低、实时性差以及使用不方便的技术问题。

本发明的技术方案是：构建一种基于网络分析仪和射频开关的多天线测量系统，包括进行测量分析的矢量网络分析仪、进行信道切换的射频开关、多个发射天线、多个接收天线，所述射频开关包括连接所述多个发射天线第一射频开关和连接所述多个接收天线的第二射频开关，所述矢量网络分析仪经所述第一射频开关连接所述发射天线并向所述发射天线发出测量信号，所述矢量网络分析仪经所述第二射频开关连接所述接收天线接收所述接收天线收到的测量信号，所述第一射频开关依次遍历切换所述发射天线，所述第二射频开关依次遍历切换的所述接收天线，所述矢量网络分析仪通过切换的所述发射天线发出测量信号和切换的所述接收天线接收测量信号依次测出所述发射天线和所述接收天线之间所有的无线信道的幅度响应和相位响应。

本发明的进一步技术方案是：所述射频开关包括对多路天线进行切换控制的控制单元。

本发明的进一步技术方案是：所述控制单元包括电源模块、信号转换模块以及对多路天线进行切换控制的控制模块，所述控制模块采用TTL电平控制所述第一射频开关相应的输出端口和所述第二射频开关相应的输入端口的导通与断开。

本发明的进一步技术方案是：所述多天线信道测量系统还包括对校准单元，所述校准单元对无线信道间的频率响应进行校准。

本发明的进一步技术方案是：所述多天线信道测量系统还包括通过所述射频开关控制所述发射天线切换和所述接收天线切换的计算机。

本发明的技术方案是：构建一种基于网络分析仪和射频开关的多天线测量方法，包括进行测量分析的矢量网络分析仪、多个发射天线、多个接收天线，对发射天线进行切换和接收天线进行切换的射频开关，所述信道测量方法包括如下步骤：

发送扫频信号：矢量网络分析仪发出扫频信号通过所述发射天线发射；

接收扫频信号：扫频信号通过所述接收天线接收，然后送入所述矢量网络分析仪；

测量信道：所述矢量网络分析仪测量所述发射天线和所述接收天线的无线信道的幅度响应和相位响应；

遍历切换天线：通过所述射频开关依次遍历切换所述发射天线和所述接收天线，每次切换后重复上述发送扫频信号、接收扫频信号、测量信道的步骤，直到测量出所有发射天线和所有接收天线两两之间的无线信道的幅度响应和相位响应。

本发明的进一步技术方案是：还包括计算机，所述计算机控制所述射频开关切换的所述接收天线及切换所述发射天线。

本发明的进一步技术方案是：还包括对无线信道的频率响应进行校准。

本发明的技术效果是：本专利基于网络分析仪和射频开关的无线多天线测量系统及方法，将时域平台中的射频开关和频域平台中的网络分析仪有效结合，该系统在具备频域测量优点的前提下，一方面能够利用远程控制实现无人测量，避免测量过程中的人为干扰，另一方面能够基于labview软件平台实现自动测量，有效提高测量效率。

 

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明控制单元的结构示意图。

图3为本发明的流程图

具体实施方式

下面结合具体实施例，对本发明技术方案进一步说明。

如图1所示，本发明的具体实施方式是：构建一种基于网络分析仪和射频开关的多天线测量系统，包括进行测量分析的矢量网络分析仪1、进行信道切换的射频开关（6、7）、多个发射天线3、多个接收天线2、对信号进行放大的低噪放大单元4及对信号进行放大的功率放大单元5，所述射频开关（6、7）包括连接所述多个发射天线3第一射频开关7和连接所述多个接收天线2的第二射频开关6，所述第一射频开关6经所述功率发大单元5连接所述发射天线3，所述第二射频开关6经所述低噪放大单元4连接所述接收天线2，所述矢量网络分析仪1连接所述低噪放大单元4和所述功率放大单元5。所述矢量网络分析仪1经所述第一射频开关6连接所述发射天线3并向所述发射天线3发出测量信号，所述矢量网络分析仪1经所述第二射频开关7连接所述接收天线2接收所述接收天线2收到的测量信号，所述第一射频开关6依次遍历切换所述发射天线3，所述第二射频开关7依次遍历切换的所述接收天线2，所述矢量网络分析仪1通过切换的所述发射天线3发出测量信号和切换的所述接收天线接收测量信号依次测出所述发射天线3和所述接收天线2之间所有的无线信道的幅度响应和相位响应。

如图1所示，本发明的具体实施过程如下：矢量网络分析仪1发出扫频信号，该扫频信号经功率放大单元5放大后通过发射天线3发射，扫频信号经由无线信道被接收天线2所接收。接收天线2接收的扫频信号被低噪放大单元4放大之后送入矢量网络分析仪1，所述矢量网络分析仪1经所述第一射频开关6连接所述发射天线3并向所述发射天线3发出测量信号，所述矢量网络分析仪1经所述第二射频开关7连接所述接收天线2接收所述接收天线2收到的测量信号。由于发射天线有多个，采用第一射频开关6在多个发射天线间切换；由于接收天线2为多个，采用第二射频开关6在多个接收天线2间切换，所述第一射频开关6依次遍历切换所述发射天线3，所述第二射频开关7依次遍历切换的所述接收天线2，所述矢量网络分析仪1通过切换的所述发射天线3发出测量信号和切换的所述接收天线接收测量信号依次测出所述发射天线3和所述接收天线2之间所有的无线信道的幅度响应和相位响应。

本发明具体实施例中，所述多天线信道测量系统还包括通过所述射频开关（6、7）控制所述发射天线3之间切换以及所述接收天线2之间切换的计算机8。基于网络分析仪1和射频开关（6、7）的多天线信道测量系统的收发两端均配备4根相同的全向天线，计算机8通过RS485串行数据通信总线控制单刀四掷射频开关（6、7），实现收发天线之间的自动切换。计算机8负责协调测量过程并存储测量数据。网络分析仪1和所述低噪放大单元4及所述功率放大单元5之间均采用电缆进行连接。

本发明的遍历切换天线的过程如下：

以4发4收MIMO信道测量为例，发射天线3包括四个：Tx1、Tx2、Tx3、Tx4，接收天线包括四个：Rx1、Rx2、Rx3、Rx4。首先将发射天线3切换到Tx1，接收天线2切换到Rx1，测量Tx1与Rx1之间的信道响应。     接收天线切换到Rx2，测量Tx1与Rx2之间的信道响应。     ……     接收天线切换到Rx4，测量Tx1与Rx4之间的信道响应。     将发射天线切换到Tx2，接收天线切换到Rx1，测量Tx2与Rx1之间的信道响应。     接收天线切换到Rx2，测量Tx2与Rx2之间的信道响应。     ……     接收天线切换到Rx4，测量Tx2与Rx4之间的信道响应。     ……     直到测量完任意一根发射天线3和任意一根接收天线2之间的信道响应。

如图2所示，本发明的优选实施方式是：所述射频开关（6、7）包括对多路天线进行切换控制的控制单元（图中未示出）。所述控制单元包括电源模块、信号转换模块以及对多路天线进行切换控制的控制模块，所述控制模块采用TTL电平控制所述第一射频开关6和所述第二射频开关7相应端口的导通与断开。

如图1所示，本发明的优选实施方式是：所述多天线信道测量系统还包括对校准单元（图中未示出），所述校准单元对无线信道的频率响应进行校准。具体过程为，测量所述功率放大单元、所述低噪放大单元、所述射频开关的频率响应，在进行数据处理时采用测量的所述功率放大单元5、所述低噪放大单元4、所述射频开关（6，7）的频率响应对无线信道的频率响应进行校准。

如图1、图3所示，本发明的具体实施方式是：构建一种基于网络分析仪和射频开关的多天线测量方法，包括进行测量分析的矢量网络分析仪1、多个发射天线3、多个接收天线2，对信号进行放大的低噪放大单元4及对信号进行放大的功率放大单元5，在发射天线3和接收天线2之间的无线信道进行切换的射频开关（6，7）、所述射频开关（6、7）包括连接所述多个发射天线3第一射频开关7和连接所述多个接收天线2的第二射频开关6，所述第一射频开关6经所述功率发大单元5连接所述发射天线3，所述第二射频开关6经所述低噪放大单元4连接所述接收天线2，所述信道测量方法包括如下步骤：

包括进行测量分析的矢量网络分析仪1、进行信道切换的射频开关、多个发射天线、多个接收天线，所述信道测量方法包括如下步骤：

步骤100：发送扫频信号，即：矢量网络分析仪1发出扫频信号，扫频信号经功率放大单元5放大后通过所述射频开关7切换的所述发射天线3发射；

步骤200：接收扫频信号，即：扫频信号经由无线信道通过所述射频开关6切换的所述接收天线2接收，然后将接收的扫频信号由所述低噪放大单元4放大之后送入所述矢量网络分析仪1；

步骤300：测量信道，即：所述矢量网络分析仪1测量所述发射天线3和所述接收天线2的无线信道的幅度响应和相位响应；

步骤400：遍历切换天线，即：通过所述射频开关（6、7）依次遍历切换所述发射天线3和所述接收天线2，每次切换后重复上述发送扫频信号、接收扫频信号、测量信道的步骤，直到测量出所有发射天线3和所有接收天线2两两之间的无线信道的幅度响应和相位响应。

如图1所示，本发明的优选实施方式是：还包括计算机8，所述计算机8控制所述射频开关（6，7）切换的所述接收天线2及切换所述发射天线3。

所述多天线信道测量系统还包括对校准单元（图中未示出），所述校准单元对无线信道的频率响应进行校准。具体过程为，测量所述功率放大单元5、所述低噪放大单元4、所述射频开关（6，7）的频率响应，在进行数据处理时将测量的所述功率放大单元5、所述低噪放大单元4、所述射频开关（6，7）的频率响应考虑进去对无线信道的频率响应进行校准。

本发明的遍历切换天线的过程如下：

以4发4收MIMO信道测量为例，发射天线3包括四个：Tx1、Tx2、Tx3、Tx4，接收天线包括四个：Rx1、Rx2、Rx3、Rx4。首先将发射天线3切换到Tx1，接收天线2切换到Rx1，测量Tx1与Rx1之间的信道响应。     接收天线切换到Rx2，测量Tx1与Rx2之间的信道响应。     ……     接收天线切换到Rx4，测量Tx1与Rx4之间的信道响应。     将发射天线切换到Tx2，接收天线切换到Rx1，测量Tx2与Rx1之间的信道响应。     接收天线切换到Rx2，测量Tx2与Rx2之间的信道响应。     ……     接收天线切换到Rx4，测量Tx2与Rx4之间的信道响应。     ……     直到测量完任意一根发射天线3和任意一根接收天线2之间的信道响应。

本发明的技术效果是：本专利基于网络分析仪和射频开关的多天线测量系统及方法，将时域平台中的射频开关和频域平台中的网络分析仪有效结合，该系统在具备频域测量优点的前提下，一方面能够利用远程控制实现无人测量，避免测量过程中的人为干扰，另一方面能够基于labview软件平台实现自动测量，有效提高测量效率。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于网络分析仪和射频开关的多天线测量系统，其特征在于，包括进行测量分析的矢量网络分析仪、进行信道切换的射频开关、多个发射天线、多个接收天线，所述射频开关包括连接所述多个发射天线第一射频开关和连接所述多个接收天线的第二射频开关，所述矢量网络分析仪经所述第一射频开关连接所述发射天线并向所述发射天线发出测量信号，所述矢量网络分析仪经所述第二射频开关连接所述接收天线接收所述接收天线收到的测量信号，所述第一射频开关依次遍历切换所述发射天线，所述第二射频开关依次遍历切换的所述接收天线，所述矢量网络分析仪通过切换的所述发射天线发出测量信号和切换的所述接收天线接收测量信号依次测出所述发射天线和所述接收天线之间所有的无线信道的幅度响应和相位响应。

2.根据权利要求1所述基于网络分析仪和射频开关的多天线测量系统，其特征在于，所述射频开关包括对多路天线进行切换控制的控制单元。

3.根据权利要求2所述基于网络分析仪和射频开关的多天线测量系统，其特征在于，所述控制单元包括电源模块、信号转换模块以及对多路天线进行切换控制的控制模块，所述控制模块采用TTL电平控制所述第一射频开关相应的输入输出端口导通与断开和所述第二射频开关相应的输入输出端口的导通与断开。

4.根据权利要求1所述基于网络分析仪和射频开关的多天线测量系统，其特征在于，所述多天线信道测量系统还包括对校准单元，所述校准单元对无线信道间的频率响应进行校准。

5.根据权利要求1所述基于网络分析仪和射频开关的多天线测量系统，其特征在于，所述多天线信道测量系统还包括通过所述射频开关控制所述发射天线之间切换和所述接收天线之间切换的计算机。

6.一种基于网络分析仪和射频开关的多天线测量方法，其特征在于，包括进行测量分析的矢量网络分析仪、多个发射天线、多个接收天线，对发射天线进行切换和接收天线进行切换的射频开关，所述信道测量方法包括如下步骤：

发送扫频信号：矢量网络分析仪发出扫频信号通过所述发射天线发射；

接收扫频信号：扫频信号通过所述接收天线接收，然后送入所述矢量网络分析仪；

测量信道：所述矢量网络分析仪测量所述发射天线和所述接收天线的无线信道的幅度响应和相位响应；

遍历切换天线：通过所述射频开关依次遍历切换所述发射天线和所述接收天线，每次切换后重复上述发送扫频信号、接收扫频信号、测量信道的步骤，直到测量出所有发射天线和所有接收天线两两之间的无线信道的幅度响应和相位响应。

7.根据权利要求6所述基于网络分析仪和射频开关的多天线测量方法，其特征在于，还包括计算机，所述计算机控制所述射频开关切换的所述接收天线及切换所述发射天线。

8.根据权利要求6所述基于网络分析仪和射频开关的多天线测量方法，其特征在于，还包括对无线信道的频率响应进行校准。

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