CN103562737B - 用于测量天线、移动电话以及其他无线终端的性能的改进的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

在此披露了关于一种用于测量待测设备的性能的装置的多个改进，该待测设备例如天线、移动电话以及其他无线终端。腔室在其内界定一个内腔，被适配成用于封闭该待测设备，并且包括由一种向内反射材料制成的多个壁，使得这些壁对电磁波进行反射，由此模拟一个多径环境。因此，该腔室是一个混响腔室。至少一个可移动的对象和腔室天线安排在该腔中。一个测量仪器连接至该待测设备以及该腔室天线，以用于测量其间的传输。进一步地，在此披露了一种改进的天线固定器，该天线固定器包括由一种反射材料制成的三个表面，所述表面在关于彼此是正交的多个平面中延伸，并且每个表面背朝其他表面，并且其中，在所述至少三个表面中的每一个上安排一个腔室天线。其他改进涉及视频监视、信道仿真和屏蔽。

Description

用于测量天线、移动电话以及其他无线终端的性能的改进的 方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于测量待测设备（DUT）并且具体地天线、移动电话以及其他无线终端的性能的改进的方法和装置。更确切地说，本发明涉及在一个腔室中执行的测量方面的改进，该腔室在其内界定一个内腔，被适配成用于封闭该待测设备，并且包括由一种向内反射材料制成的多个壁，使得这些壁对电磁波进行反射，由此模拟一个多径环境，并且还包括在该腔内的至少一个可移动的对象来获得众多模式分布，并且由此使得该DUT接收一个信号，该信号随时间强烈地变化，通常称为衰弱。此类测量腔室称为混响腔室或模式搅拌式或场搅拌式腔室。
背景技术
混响腔室或模式搅拌式腔室在2000年之前仅已知为一种仪器来测量辐射发射以及对辐射的敏感性，即，用于电磁兼容性（EMC）测试。当时所需的测量不确定性并非如此严格。
专利US7444264描述了混响腔室可以如何用来测量例如天线的辐射效率以及移动和无线终端例如蜂窝电话的总辐射功率（TRP）。引入了若干腔室改进来得到希望的不确定性，这比EMC情况严格得多。
在US7444264中描述的相同的测量设置也用来确定天线分集的性能，即，在两个天线的输出结合的方式为使得最深的衰弱谷点减少时，参见例如P·S·希达尔（P.-S.Kildal）以及K·罗森格伦（K.Rosengren），“MIMO系统的相关性和容量以及其天线的互耦、辐射效率和分集增益：在混响腔室中的模拟和测量（Correlation and capacity ofMIMO systems and mutual coupling,radiation efficiency and diversity gain oftheir antennas:Simulations and measurements in reverberation chamber）”，IEEE通信杂志，第42卷，第12期，2004年12月。
上述第一个作品描述了旨在用于衰落多径环境的天线以及传输移动和无线终端如何可以通过一个混响腔室中的测量值特征化。然而，还需要在移动和无线终端接收时将其特征化。
接收性能要么通过一个误码率（BER）要么通过一个误帧率（FER）特征化，取决于这些终端为哪个系统而设计，其中后者的帧由若干比特组成，这些比特被以一种特殊的方式编码来减少错误。该BER或FER将取决于存在于接收器处的信号等级。因此，接收器灵敏度被定义为提供某个BER或FER的等级，通常选择为0.5%。已知如何在一个信号直接地连接至该终端的接收器的端口时测量接收器灵敏度。这经常称为传导性测量，因为传输信号直接地连接至该接收器，而不包括任何天线或环境。接着，然而天线的性能不包括在这些测量中。因此，先前已经描述了如何在一个无回声腔室中测量接收器灵敏度。这通过使用连接至该腔室中的传输天线的一个基站仿真器并且将该终端定位在一个转盘上而完成。接着通过在电话处、在该终端上的所有入射方向中的每一个上分析所接收的信号来确定某个BER或FER的接收器灵敏度。后者的方向通过在该无回声腔室中移动该转盘而获得。这些接收器灵敏度将随方向很大地变化，因为该终端的接收的辐射图因不同的方向而不同。因此，将这些值在所有方向上平均（这些方向应该均匀地分布在围绕该终端的完整的单元球面之上）。平均的结果叫做总全向灵敏度（TIS），并且对应于传导性测量的接收器灵敏度减去该天线的总辐射效率。此TIS还可以在一个混响腔室中通过在多个模式搅拌式位置以及偏振之上平均而测量，由此对应于在该终端接收时的辐射效率的测量。
上述用于测量TIS的程序在其既在一个无回声腔室中又在一个混响腔室中执行时是非常耗时的，因为灵敏度必须被确定许多次并且求平均。另外，在该终端暴露于输入信号的一个连续衰落时，该程序不测试该终端如何工作，该连续衰落代表一个实际的环境。
因此，US7286961的目的是描述混响腔室如何可以用来在一个移动或无线终端例如在一个真实环境中连续地暴露于一个衰落输入信号时确定该移动或无线终端的接收性能。通过连续地而非逐步地移动该腔室的那些搅拌器并且通过测量接收器灵敏度来获得连续的衰落，针对接收器灵敏度，BER或FER在这些搅拌器的此连续移动期间具有希望的值。后者的方法叫做平均衰落灵敏度（AFS）并且比测量TIS快得多，因为灵敏度等级仅需要确定一次。
该混响腔室可以通过使用上述先前发明来用于既在传输也在接收时将移动和无线终端的完整的性能特征化，包括天线、放大器、信号处理算法以及编码的传输和接收性能。这打开了RF测试结合用于更先进的未来移动通信系统的终端的巨大潜能，这些未来移动通信系统称为3G和4G（移动通信系统的第三代和第四代，也称为LTE）。此类系统使用一个以上天线来用于传输和接收两者，并且将使用这些天线来适应于衰落多径环境，以便增加电池寿命和数据速率。这些系统是按照术语分集天线系统和MIMO（多输入多输出）天线系统已知的。为了开发最佳分集和MIMO系统，将比以前更重要的是在多径环境中量化这些终端以及基站模拟器的性能。该混响腔室可以提供此测试机会。
该混响腔室的最终测试机会是以分集或MIMO能力测量整个通信系统的数据吞吐率，从基站处的数据输入到终端处的数据输出，或者反之亦然。这包含一个性能值中的辐射功率、无线信道和接收器灵敏度的效果，称为吞吐率，是对用户最重要的。此吞吐率是一个产生的数据传递速率，并且已经在科学论文中描述了混响腔室中的测量设置（J·艾森贝格（J.）、A·斯佳布莱特（A.）、以及C·奥里尼厄斯（C.Orlenius），“通过混响腔室中的数据吞吐率测量对无线终端进行空中性能测试（Over-the-air performancetesting of wire-less terminals by data throughput measurements inreverberation chamber）”，欧洲天线与传播会议，ICAP2011，2011年4月11日至15日，罗马）。
可以通过使用该腔室内部的有损耗的对象或者反射壁上的有损耗的材料来装填该混响腔室，以便控制相干带宽以及延时扩展，这样使得该相干带宽以及延时扩展类似于现实环境中的值。此装填影响该腔室的平均模式带宽，即，该腔室的Q除以操作频率，并且由此也影响该相干（或相关）带宽。优选地，该装填并不太牢固，因为接着腔模式的共振消失，并且该腔室将不再具有希望的功能。
该混响腔室总是可以相对于测量准确度以及与实际环境的相似性两者而改进。与替代性测量技术相比，不确定性目前足够好，但是一个更准确的腔室将允许以一个较低频率或在一个较小腔室中并且在较短时间内的测量，这是有吸引力的。该混响腔室代表一个全向多径环境，其中输入波的到达角度在完整的周围空间之上均匀分布。这对于在具有衰落的多径中的天线和无线终端而言是一个良好的参考环境（P·S·希达尔以及K·罗森格伦，“MIMO系统的相关性和容量以及其天线的互耦、辐射效率和分集增益：在混响腔室中的模拟和测量（Correlation and capacity of MIMO systems and mutual coupling,radiation efficiency and diversity gain of their antennas:Simulations andmeasurements in reverberation chamber）”，IEEE通信杂志，第42卷，第12期，102-112页，2004年12月）。另外，延时扩展和相关带宽需要被控制，以便类似于不同的环境（X·陈（X.Chen）、P·S·希达尔、C·奥里尼厄斯、J·卡尔森（J.Carlsson），“对用于无线设备的空中测试的装填的混响腔室的信道探测——相干带宽对平均模式带宽以及时延扩展（Channel sounding of loaded reverberation chamber for Over-the-Air testing ofwireless devices-coherence bandwidth versus average mode bandwidth and delayspread）”，IEEE天线和无线传播快报，第8卷，678-681页，2009）。不幸地，通过装填该腔室的这种控制还以一种不好的方式影响测量不确定性。
通常依据平均值周围的标准差（STD）描述测量不确定性，其中该平均值是对真值的一个估计。对效率以及类似辐射功率和接收器灵敏度的相关数量的估计是基于对许多样本（每个不同的搅拌器位置一个）求平均。在这种情况下，根据统计理论，该STD与独立样本的数量的平方根成反比。独立样本的数量通常认为是与该混响腔室中的受激模式的数量成正比的（[1]J·G·卡斯达（J.G.Kostas）和B·博韦里（B.Boverie），“模式搅拌式腔室的统计模型（Statistical model for a mode-stirred chamber）”，IEEE翻译的电磁兼容（IEEEtrans.Electromagn.Compat.），第33卷，第4期，366-370页，1991年11月），但是通过在该腔室将该天线到处移动，此值可能增加到波的总数量，该数量大约是受激模式的数量的八倍（K·罗森格伦、P·S·希达尔，“对模式和平面波分布在混响腔室中以用于将多径环境中的天线特征化的研究（Study of distributions of modes and plane waves in re-verberation chamber for the characterization of antennas in a multipathenvironment）”，微波和光学技术快报，第30卷，第6期，386-391页，2001年9月）。然而，这仅在低频率时是正确的。当频率增加时，不确定性并不相应地提高，并且反而受一个残差限制，该残差可以解读为传输天线与接收天线之间的直接耦合或类似物（P·S·希达尔、S·赖（S.Lai）、以及X·陈，“在对混响腔室中的无线设备进行OTA测量期间因为残差贡献的直接耦合（Direct Coupling as a Residual Error Contribution During OTAMeasurements of Wireless Devices in Reverberation Chamber）”，IEEE AP-S国际研讨会，查尔斯顿，2009年6月1号至5号）。
还在DE19812923、WO2010/026274以及WO2005/003795中披露了类似的测量腔室。然而，其中披露的解决方案都遭受关于测量准确度等等的类似的问题。
因此，尽管近年来借助于混响腔室获得了测量准确度方面的改进，但是仍然需要改进来更进一步地提高测量准确度。
发明内容
因此，本发明的一个目标是提供关于使用上文讨论的类型的测量腔室来获得改进的测量准确度的测量的改进。具体地，本发明的一个目标是提供减轻该混响腔室中的上述测量的不确定性的改进，这样使得这些测量可以比以前执行得更快、更准确并且具有更好的用户界面和用户可控制性。后者是重要的，以便避免由于例如该腔室内部的天线或终端或其他对象的错误定位的多个事情的错误和用户引起的不确定性。
因此，本发明的一个目标是提供一种方法和装置，该方法和装置减轻目前已知的那些系统的上文讨论的那些缺点中的全部或至少一些。
此目的是借助于如在所附的权利要求书中界定的一种方法和一种装置而实现的。
如将从以下描述中理解，本发明包括若干部分，这些部分用于相同的具体上下文中，并且都是相关的以达到相同的目的，也就是获得改进的测量准确度。这些部分可以逐一使用，但优选地组合使用，并且最优选地全部同时使用。
本发明可以用于通信功率（TCP或仅CP）。这是由待测设备辐射的总功率减去在人体中损耗的功率。还可用的是，测量例如通过一个误码率（BER）或一个误帧率（FER）特征化的接收性能。所测量的灵敏度值还可以在所有搅拌器位置之上求平均，借此平均的结果称为总全向灵敏度（TIS），并且对应于按dBm计的传导性测量的接收器灵敏度减去按dB计的该天线的总辐射效率。
本发明的测量装置可以用于既在传输也在接收时将例如移动和无线终端的完整的性能特征化，包括天线、放大器、信号处理算法以及编码的传输和接收性能。这打开了RF测试结合用于例如3G和4G（移动通信系统的第三代和第四代）的终端的巨大潜能。此类系统将使用一个以上天线来用于传输和接收两者，并且将使用这些天线来适应于衰落多径环境，以便增加电池寿命和数据速率。这些系统是按照术语分集天线系统和MIMO（多输入多输出）天线系统已知的。为了开发最佳分集和MIMO系统，比以前更重要的是在多径环境中量化这些终端以及基站模拟器的性能。
根据本发明的第一方面，提供一种用于测量待测设备的性能的装置，该装置包括：
一个腔室，该腔室在其内界定一个内腔，被适配成用于封闭该待测设备，并且包括由一种向内反射材料制成的多个壁，使得这些壁对电磁波进行反射，由此模拟一个多径环境；
至少一个可移动的对象，其在该腔内；
至少一个腔室天线，其安排在该腔中；以及
一个测量仪器，其连接至该待测设备以及该腔室天线，以用于测量其间的传输，
其中，进一步提供了一个天线固定器，该天线固定器包括由一种反射材料制成的三个表面，所述表面在关于彼此是正交的多个平面中延伸，并且每个表面背朝其他表面，并且其中，在所述至少三个表面中的每一个上安排一个腔室天线。
这些腔室天线对应于先前的US专利7444264和US7286961中的所谓的壁装天线，并且在此称为腔室天线是因为其不再需要固定到这些壁上，而是固定到定位在该腔室内部远离任何壁的某处的一个天线固定器上。
术语“待测设备”在本申请的上下文中用以指示能够通过一个无线界面传输或接收电磁信号的任何类型的装置。具体地，该待测设备可以是天线、移动电话和其他无线终端。
安排在该腔中的该至少一个可移动的对象是能够在该腔内获得众多模式分布的一个对象。这种可移动的对象还可以称为模式搅拌器或场搅拌器。此类可移动的对象本身在该领域中是熟知的，并且例如在上文讨论的US7444264和US7286961中进行了披露，所述专利两者都通过引用以其全部内容结合在此。
在该腔室内部（并非在壁上）的一个位置处以及在关于彼此正交的一个位置上的若干腔室天线的安排改进测量准确度。进一步地，通过在包括由一种反射材料制成的三个表面的一个天线固定器上安排多个腔室天线，所述表面在关于彼此正交的多个平面中延伸，以及每个表面背朝其他表面，天线之间的这种正交关系是可获得的，从而仍然使这些天线能够被安排得紧密在一起，并且被安排在该测量腔室内的众多不同位置处。在此，可以针对不同的测量设置而容易地改变这些天线的位置，并且可以获得每个测量设置的一个最佳位置。进一步地，此安排减少了天线之间的直接耦合，并且由此进一步改进了测量准确度。
优选地，将该天线固定器的三个表面安排得彼此邻近。例如，该表面可以安排在沿着邻近的侧边缘彼此连接的多个板上。具体地，这三个表面被安排成用于与一个假设的立方体的三个正交的表面一致是优选的。在此，这些天线可以被安排得紧密在一起，这例如促进这些天线的移动和屏蔽。
这三个表面优选地由用一种反射材料制成的多个板形成，并且优选地由金属形成。
该天线固定器可以安排在该测量腔室内的众多不同位置处。在一个替代性实施例中，该天线固定器的底座可以安排在该腔室的一个侧壁上。然而，根据一个目前优选的替代方案，该天线固定器在该底座上包含一个棒，由此这些天线自身与该腔室的那些壁分离。该底座和该棒可以连接至形成该腔室的那些侧壁、屋顶和天花板中的任一个，或者其支撑。然而，优选地，该棒的底座连接至该腔室的地面或由该腔室的地面支撑。该天线固定器在该腔内是可移动的也是优选的。例如，该棒可以包括被安排成用于由该地面支撑的一个基座或底座，借此该天线固定器可以在该腔室内容易地到处移动。
这些天线可以具有许多不同的类型。例如，这些天线可以具有在上文讨论的US7444264和US7286961中所披露的多种类型中的任一种。然而，优选地，这些天线形成类偶极天线，或用于接地平面上的其他小型天线类型。
优选地，这三个表面中的每一个部分地向上指向该腔室的屋顶。例如，这些表面中的每一个可以朝向一个水平（或垂直）平面形成一个45度角。
在一个优选的安排中，该天线固定器安排在该腔中的某一高度处，从而使得距该腔的屋顶的距离长于距该腔的地面的距离。
这三个表面优选地足够大，以将这些天线与彼此充分地分离。同时，这些表面显著地小于该腔室内的该腔的总体尺寸是优选的。为此，这三个表面各自优选地具有一个最大延伸，该最大延伸小于该腔中的任意两个相对壁之间的最窄的距离的1/2，并且更优选地小于1/3，并且最优选地小于1/4。还优选的是，这三个表面各自具有一个最大延伸，该最大延伸小于用于测试的最大波长（最低频率），并且优选地小于所述波长的3/4，并且优选地大约为所述波长的1/2。
优选地，这个或这些腔室天线被放置在远离该腔室的这些侧壁、地面和屋顶的一个距离处。优选地，远离该腔室的每个壁、地面和屋顶的此距离超过用于测试的频率的1/2个波长。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于测量待测设备的性能的装置，该装置包括：
一个腔室，该腔室在其内界定一个内腔，被适配成用于封闭该待测设备，并且包括由一种向内反射材料制成的多个壁，使得这些壁对电磁波进行反射，由此模拟一个多径环境；
至少一个可移动的对象，其在该腔内；
至少一个腔室天线，其安排在该腔中；
一个测量仪器，其连接至该待测设备以及该腔室天线，以用于测量其间的传输；以及
一个屏蔽物，该屏蔽物安排在该待测设备与这个或这些腔室天线之间，从而使得该待测设备与这个或这些腔室天线之间的一条视线被该屏蔽物遮掩，
其中，该屏蔽物具有在该腔室的两个相对侧壁之间的一个宽度延伸，该宽度延伸在所述相对侧壁之间的距离的30%至70%并且优选地40%至60%的范围内，以及在该腔室的屋顶与地面之间的一个高度延伸，该高度延伸在所述地面与所述屋顶之间的距离的30%至70%并且优选地40%至60%的范围内。
借助于这种屏蔽物，这个或这些腔室天线与该待测设备之间的直接耦合强烈地减少，并且同时，该屏蔽物确实仅仅微小地减少该腔室内的多模式分布。在此，改进了测量准确度。
先前已经在上文讨论的DE19812923和WO2005/003795中提出使用屏蔽物来避开一个待测设备与一个腔室天线之间的所谓的视线。然而，这些先前提出的解决方案都是低效的，并且导致测量的不准确。在DE19812923中，提出了一个非常大的屏蔽物，该屏蔽物将极大地影响该腔室内的模式分布，而WO2005/003795提出了一个场搅拌器来屏蔽该视线。然而，在此情况下，该屏蔽物是相对较小的，并且仅仅导致关于减少该腔室天线与该待测设备之间的直接耦合的较小改进。
然而，本发明人已经认识到，通过提供一个屏蔽物，该屏蔽物具有在该腔室的两个相对侧壁之间的一个宽度延伸，该宽度延伸在所述相对侧壁之间的距离的30%至70%并且优选地40%至60%的范围内，以及在该腔室的屋顶与地面之间的一个高度延伸，该高度延伸在所述地面与所述屋顶之间的距离的30%至70%并且优选地40%至60%的范围内，可以获得一个非常有效的屏蔽效果。这个或这些腔室天线与该待测设备之间的直接耦合强烈地减少，并且同时，该屏蔽物确实仅仅微小地减少该腔室内的受激模式的数量，并且由此独立样本的数量。在此，改进了测量准确度。
还发现，该屏蔽物的宽度延伸和高度延伸优选地大于用于测试的波长，并且优选地大于两个波长。
仍进一步地，该屏蔽物优选地具有在宽度方向上的一个非线性延伸，并且优选地一个弯曲的或成角的延伸，借此该屏蔽物部分地围绕这个或这些腔室天线。在此，获得一个甚至更好的屏蔽效果，并且仍然对该腔室内的受激模式的数量并且由此独立样本的数量具有非常有限的影响。
该屏蔽物优选地安排在远离这个或这些腔室天线的一个距离处，所述距离对应于用于测试的至少1/2个波长。
在一个尤其优选的实施例中，上文讨论的类型的屏蔽物结合如上文关于本发明的第一方面所讨论的天线固定器使用。因此，优选的是，进一步提供了一个天线固定器，该天线固定器包括由一种反射材料制成的三个表面，所述表面在关于彼此是正交的多个平面中延伸，并且每个表面背朝其他表面，并且其中，在所述至少三个表面中的每一个上安排一个腔室天线。进一步地，该天线固定器优选地安排在一个棒上，由此这些天线与该腔室的这些壁中的每一个分离。
该天线固定器和/或该屏蔽物可以是在该腔内可移动的。在此，该天线固定器和/或该屏蔽物可以在测量设置之间移动，以便最佳化不同测量类型和情况。仍进一步地，针对一些实施例，该天线固定器和/或屏蔽物还可以是在测量期间可移动的。
这个或这些腔室天线优选地放置在远离该腔室的每个壁、地面和屋顶超过用于测试的辐射的1/2个波长的一个距离处。
根据本发明的仍然另一个方面，提供了一种用于测量待测设备的性能的装置，该装置包括：
一个腔室，该腔室在其内界定一个内腔，被适配成用于封闭该待测设备，并且包括由一种向内反射材料制成的多个壁，使得这些壁对电磁波进行反射，由此模拟一个多径环境；
至少一个可移动的对象，其在该腔内；
至少一个腔室天线，其安排在该腔中；
一个测量仪器，其连接至该待测设备以及该腔室天线，以用于测量其间的传输；以及
一个摄像机，其在该腔内部，所述摄像机能够在测试期间从该腔室的内部向该腔室的外部转发视频信息。
将一个窗户安排在此类型的测量腔室中是先前已知的，如例如在上文讨论的US7444264和US7286961中所披露。然而，此类窗户的有用性具有有限的实际重要性，因为该窗户仅仅允许该腔室的一个有限的部分被注视。进一步地，难以使用此类视觉观察来分析测量数据等等。仍进一步地，在使用此类窗户时，经常难以获得该腔室的一个充分的电磁屏蔽，并且因此，在附近环境中的电磁波可以负面地影响测量。在测量接收器灵敏度和吞吐率以便避免由于来自该腔室外部的无线电台和仪器的干扰的测量错误时，可能需要大约100dB的电磁屏蔽。
借助于本发明，提供了一个安排在该腔内部的摄像机，该摄像机使得在测量期间监测测量设置以便例如能够检测关于在该腔室内移动对象而出现的错误是可能的。例如，在此可能的是监测移动对象的移动，用以获得该腔室内的众多模式分布，和/或该待测设备可以放置在上面的一个可移动的固定器例如一个转盘的移动。
可以使视频信息与测量数据相关，并且在此还可以关于出现在该腔室中的移动分析这些测量数据，这提供了对这些测量数据的一个更深的理解。例如，这可以用来提供关于估计的进度和收敛的信息，以确保没有用户错误。
该视频信息优选地记录或储存在一个内存中，该内存允许在分析测量数据时，不仅实时地而且随后地监测该视频信息。这还使该视频数据能够被转发到一个远程位置，优选地连同测量数据一起。该信息可以通过一个网络或间接地通过将该信息存储在一个数据载体例如记忆棒、CD或DVD上而转发。在此，这些测量可以由在除了该测量腔室位于的位置之外的位置处的人监测和监控。进一步地，这使例如设备的制造者能够识别该腔室的错误和/或错误的处理等等。
优选地，该装置进一步包括一个显示器，该显示器安排在该腔外部，所述显示器能够再现从该摄像机接收的该视频信息。例如，该显示器可以安装在该腔室的一个外壁上。该显示器进一步优选地被适配成用于显示从该测量仪器接收的与该视频信息相关的测量数据。
在使用摄像机的测量腔室中，该待测设备以及至少一个移动对象中的至少一个并且优选地两者被安排成用于在测试期间在该腔内移动。
根据本发明的仍然另一个方面，提供了一种用于测量待测设备的性能的装置，该装置包括：
一个腔室，该腔室在其内界定一个内腔，被适配成用于封闭该待测设备，并且包括由一种向内反射材料制成的多个壁，使得这些壁对电磁波进行反射，由此模拟一个多径环境；
至少一个可移动的对象，其在该腔内；
至少一个腔室天线，其安排在该腔中；
一个测量仪器，其连接至该待测设备以及该腔室天线，以用于测量其间的传输；
其中，该待测设备用作一个接收设备，并且其中，这个或这些腔室天线用作发射器，并且连接至一个信号提供仪器，也叫做数字通信测试仪器，并且其中，该装置进一步包括一个无线信道仿真器，该仿真器安排在该信号提供仪器与这个或这些腔室天线之间，该仿真器被安排成用于处理有待传输的信号，以仿真具有某个延时扩展、相干带宽和衰落的一个现实无线信道。
通过使用这种仿真器，仿真具体情况，例如在一辆车内、在具有低无线电覆盖范围的区域中等等是可能的。这对于吞吐率、AFS（平均衰落灵敏度）和TIS（总全向灵敏度）的测量是尤其有用的。该仿真器可以用来改变向该待测设备的多径信道的延时扩展以及相干带宽，以便类似于现实环境。由此，避免用吸收对象装填该腔室，这是不希望的，因为这使得不确定性更糟（除了减少延时扩展之外）。
因此，优选地，该仿真器被安排成用于改变从该信号提供仪器接收的多个信号的延时扩展和相干带宽中的至少一个。
该信号提供仪器可以包括一个基站模拟器。进一步可能的是，将该基站模拟器安排在一个第二腔室中，该第二腔室在其内界定一个内腔，并且包括由一种向内反射材料制成的多个壁，使得这些壁对电磁波进行反射，由此模拟一个多径环境，并且进一步包括至少一个接收天线以用于这些信号的输出，并且将此安排用作信号提供仪器。
根据本发明的仍然另一个方面，提供了一种用于测量待测设备的性能的方法，该方法包括：
将一个待测设备安排在一个腔室内，该腔室在其内界定一个内腔，并且包括由一种向内反射材料制成的多个壁，使得这些壁对电磁波进行反射，由此模拟一个多径环境；
提供在该腔内的至少一个可移动的对象，所述对象在测试期间是可移动的；
测量该待测设备与至少一个腔室天线之间的传输；以及
借助于在测试装置安排在该腔内部的一个摄像机来监控该腔的内部，借此将来自该腔室的内部的视频信息转发给该腔室的外部。
在此，如上文所讨论的类似的实施例和优点是可行的。该方法进一步优选地包括以下步骤：在测试期间在该腔内移动该待测设备。
根据本发明的仍然另一个方面，提供了一种用于测量待测设备的性能的方法，该方法包括：
将一个待测设备安排在一个腔室内，该腔室在其内界定一个内腔，并且包括由一种向内反射材料制成的多个壁，使得这些壁对电磁波进行反射，由此模拟一个多径环境；
提供在该腔内的至少一个可移动的对象，所述对象在测试期间是可移动的；
测量该待测设备与至少一个腔室天线之间的传输；以及
其中，该待测设备用作一个接收设备，并且其中，这个或这些腔室天线用作发射器，并且连接至一个信号提供仪器，并且其中，该方法进一步包括用一个信号仿真器处理来自该信号提供仪器的信号，该信号仿真器安排在该信号提供仪器与这个或这些腔室天线之间，该仿真器处理有待传输的信号，以仿真至少一个现实情况。
在此，如上文所讨论的类似的实施例和优点是可行的。
处理来自信号提供仪器的信号的步骤可以包括以下步骤：添加从在待仿真的现实情况中测量的多个测量值所获得的多个信号，并且在来自该信号提供仪器的信号用于一个未处理的情况中时，从该信号中减少在该腔室中获得的多个信号。在此，在由该信号提供仪器接收的多个信号的软件中的处理使提供给该腔室的多个信号能够类似于现实情形，而不影响与该测量腔室相关的具体情况。
本发明的这些和其他特征以及优点将在下面参考在下文中描述的多个实施例而进一步进行阐明。
附图说明
出于示例的目的，将在下面参考在附图中说明的本发明的实施例来更密切地详细描述本发明，其中：
图1是根据本发明的一个实施例示出了一个测量装置的示意性图解的透视图；
图2是根据本发明的另一个实施例示出了一个测量装置的示意性图解的透视图；
图3是根据本发明的更另一个实施例示出了一个测量装置的示意性图解的透视图；
图4是根据本发明的更另一个实施例示出了一个测量装置的示意性图解的上视图；
图5是示出了图1和图4中图示的实施例的腔室天线固定器的透视图；
图6至图8是根据本发明的多个实施例图示多个测量装置的示意图。
具体实施方式
在以下详细描述中，将描述本发明的优选实施例。然而，应理解，除非确切地指示了别的东西，否则不同实施例的特征是在这些实施例之间可交换的，并且可以以不同的方式结合。虽然在以下描述中阐述了许多具体细节来提供对本发明的一个更详尽的理解，但是可以在没有这些具体细节的情况下实践本发明将对本领域技术人员明显。在其他情况下，熟知的构造或功能并未详细描述，以免使本发明模糊。
图1和图2根据本发明的第一实施例示出了一种用于测量待测设备的性能的装置的两个实施例，该待测设备例如天线以及移动或无线终端，并且确切地针对旨在用于一个多径环境中的天线和终端。该装置包括一个矩形腔室1，该腔室具有宽度W、长度L以及高度H，并且具有一个门（未图示）。该腔室配备有多个反射壁。此处使用词语“壁”来描述侧壁、天花板和地面。这些反射壁最容易配备有金属箔或板。
该腔室可以具有任何大小和形状。然而，优选地，该腔室的尺寸被确定为便携式的。优选地，该测量腔室提供一个腔，该腔具有一个在0.5m3至20m3范围内的空间。该腔室正常地将具有是矩形的实际原因。容易实现的其他形状是竖直壁以及平坦的地面和天花板，并且具有一个形成一个圆、椭圆或多边形的水平的横截面。
在由测量腔室形成的腔中，提供了至少一个可移动的对象。获得该腔室中的一个模式分布的此类可移动的对象本身在本领域中是熟知的，并且可以采取不同形式。例如，该可移动的对象可以包括一个对象8，该对象是围绕一个旋转轴可旋转的，如图2中所示。另一个可能性是使用多个狭长的对象8，例如板，其是借助于例如多个螺杆7可移位的，这些狭长的对象通过一个驱动装置例如一个伺服电机或一个步进电机4以及在此螺杆上的一个螺母环形旋转，该狭长的狭窄对象8紧固至该螺母。然而，使用其他装置来将该狭长的对象移位是可能的。长的狭窄对象具有金属板形式，但是其还可以具有许多其他形式，例如，有利的是给予其一个不规则形式。可以使该狭长的对象的移动在多个测量之间或在一个测量期间是间歇的，甚至在一个测量期间连续地执行。该可移动的对象可以另外地或可替代地包括一个可旋转的平台11，例如一个转盘。当使用至少两个移动对象8时，可以同时地或顺序地移动这两个移动对象。
这个或这些可移动的对象可以在功能上称为一个或多个场搅拌器或一个或多个模式搅拌器，并且优选地可操作来连续地扫过该腔室的长度和/或宽度。以此方式，提供了该腔室的内部结构中的连续变化。随着场搅拌器扫描，该变化引起该腔室内的电磁波的多个改变反射。这些改变反射波彼此不同地干扰，并且以变化的激励形成多个模式。由此，独立样本的数量增加，这是出于测试目的所希望的，因为该数量模拟这种装置将用于的真实环境的多径。以此方式的场搅拌可以产生大量的受激模式的效果，并且因此模拟一个丰富的多径环境。
该腔还可以包括一个近内结构（near-in-structure）6，该近内结构呈例如以下形式：如图1中所图示的一个头部体模，如图2中所图示的一个电介质圆柱体，该圆柱体例如充满具有与人体组织类似的介电性质的有损耗的材料，一个例如模拟一个工作台台面的木盒等等。
关于该测量腔室以及可以如何操作该测量腔室的更一般的细节和示例是从US7444264以及US7286961可获得的，所述专利两者都通过引用以其全部内容结合在此。
待测设备9可以包括一个传输和/或接收天线，并且优选地紧密关于附近的环境安排。为了进行测量，可以根据所选的通话位置将该待测设备放置在该腔室中。为了进行自由空间测量，该头部体模可以定位在该腔室中，以便保持相同的平均传输等级以及相同的时延扩展和相干带宽，但是电话优选地放置在远离该头部体模0.7个波长或更多的距离处。由此，天线效率将不受该头部体模影响，因此对应于自由空间测量。
进一步地，在该腔室中提供至少一个腔室天线。腔室天线21可以包括一个电单极、一个螺旋形天线、一个微带天线或类似的小天线。然而，优选地，该腔室天线包括一个类偶极天线。进一步地，该腔室天线优选地通过定位在棒23内部的一个缆线连接至一个外部测量仪器14，并且穿过该腔室的壁。该测量仪器用于测量该腔室天线与该待测设备之间的传输，
该测量仪器包括分析装置，由图3中的PC14所图示的，并且可以例如包括一个可商购的测量仪器17，例如一个网络分析器或频谱分析器或类似物，以用于确定这些天线之间的传输功率。
优选地，将多个腔室天线21提供在一个天线固定器2上，该天线固定器包括由一种反射材料制成的三个表面22，如图5中所示。这些表面在多个平面中延伸，这些平面是关于彼此正交的，并且每个表面背朝其他表面，并且在这些表面中的每一个上安排一个腔室天线。这种安排在图1和图4中进行了图示，并且在图5中更详细地进行了图示。
优选地，将该天线固定器的三个表面安排得彼此邻近。在所图示的示例中，这些表面被安排在沿着邻近的侧边缘彼此连接的多个板上，借此这三个表面与一个假设的立方体的三个正交的表面一致。三个表面22优选地由用一种反射材料制成的多个板形成，并且优选地由金属形成。
这些表面可以安排在该测量腔室内的众多不同位置处。在一个替代性实施例中，该天线固定器可以安排在该腔室的一个侧壁上。然而，根据一个优选的替代方案，该天线固定器安排在一个棒23上，由此这些天线自身与该腔室的多个壁中的每一个分离。该棒可以连接至形成该腔室的多个侧壁、屋顶和天花板中的任一个，或者由这些侧壁、屋顶和天花板中的任一个支撑。然而，优选地，该棒由该腔室的地面例如由一个底座24支撑。在此，该天线固定器还变得在该腔内可移动。
三个表面21中的每一个优选地部分地向上指向该腔室的屋顶。在所图示的示例中，这些表面中的每一个朝向一个水平（和竖直）平面形成一个45度角。
进一步地，该天线固定器在这里安排在该腔中的某一高度处，从而使得距该腔的屋顶的距离长于距该腔的地面的距离。进一步地，这个或这些腔室天线在这里放置在远离该腔室的那些侧壁、地面和屋顶的一个距离处，并且优选地，远离该腔室的每个壁、地面和屋顶的此距离超过用于测试的1/2个波长。
该测量装置进一步优选地包括一个屏蔽物13，该屏蔽物安排在该待测设备与这个或这些腔室天线之间，从而使得该待测设备与这个或这些腔室天线之间的一条视线被该屏蔽物遮掩。这在图2和图4中进一步进行了图示。该屏蔽物具有在该腔室的两个相对侧壁之间的一个宽度延伸Hs，该宽度延伸在所述相对侧壁之间的距离Ho的30%至70%并且优选地40%至60%的范围内，以及在该腔室的屋顶与地面之间的一个高度延伸，该高度延伸在该地面与该屋顶之间的距离的30%至70%并且优选地40%至60%的范围内。
该屏蔽物优选地具有在宽度方向上的一个非线性延伸，并且优选地一个弯曲的或成角的延伸，借此该屏蔽物部分地围绕这个或这些腔室天线。在图4中所图示的实施例中，该屏蔽物具有一个成角的延伸。
该屏蔽物优选地是在该腔内可移动的。在此，该屏蔽物可以自由地站立在地面上。然而，可替代地，可以提供锁定装置或类似物来将该屏蔽物固定在一个希望的位置上。
进一步地，一个摄像机10优选地安排在该腔内部，如图2中所图示的。该摄像机能够在测试期间从该腔室的内部向该腔室的外部转发视频信息。优选地将该视频信息转发给测量仪器14，并且可以使该视频信息与测量数据相关
该视频信息优选地记录或储存在一个内存中，该内存允许在分析测量数据时，不仅实时地而且随后地监测该视频信息。
进一步地，优选地提供一个显示器，该显示器安排在该腔外部，能够再现从该摄像机接收的视频信息。例如，该显示器可以安装在该腔室的一个外壁上，和/或安装在一个独立的测量仪器或PC14上。
针对该待测设备用作一个接收设备并且这个或这些腔室天线用作发射器的测量，这个或这些腔室天线优选地连接至一个信号提供仪器15，如图6中示意性地图示的。该信号提供仪器可以例如是一个基站模拟器。
另外，一个信号仿真器16可以安排在信号提供仪器15与这个或这些腔室天线21之间，如图7中示意性地图示的。该仿真器被安排成用于处理有待传输的信号，以仿真至少一个现实情况。通过使用这种仿真器，仿真具体情况是可能的，例如在一辆车内、在具有低无线电覆盖范围的区域中等等。该仿真器可以用来改变向该待测设备的多径信道的延时扩展以及相干带宽，以便类似于现实环境。该仿真器优选地是一个衰落仿真器以及一个信道仿真器中的至少一个。
在一个进一步实施例中，如图8中所图示的，使用两个测量腔室1A和1B。基站模拟器15安排在一个第一腔室1A中，并且该腔室包括多个接收腔室天线21A来接收来自该腔室的信号。这些信号被转发给一个仿真器16，例如一个衰落仿真器，并且进一步转发给安排在第二腔室1B中的多个传输腔室天线21B，待测设备9安排在该第二腔室中。在此，该第一腔室形成信号提供仪器。
处理来自信号提供仪器的信号的步骤可以包括以下步骤：添加从在有待仿真的现实情况中测量的多个测量值所获得的多个信号，并且在来自该信号提供仪器的信号用于一个未处理的情况中时，从该信号中减少在该腔室中获得的多个信号。在此，在由该信号提供仪器接收的多个信号的软件中的处理使提供给该腔室的多个信号能够类似于现实情形，而不影响与该测量腔室相关的具体情况。
现在已经参考具体实施例描述了本发明。然而，通信系统的若干变化是可行的。例如，在前述内容中讨论的不同特征可以以不同方式结合。此类和其他明显的修改必须被认为是在本发明的范围内，因为该范围是由所附的权利要求书界定的。应注意，上述实施例说明而非限制了本发明，并且本领域技术人员将能够设计许多替代性实施例而不背离所附的权利要求书的范围。在权利要求书中，放置在括号之间的任何参考符号不应解释为限于该权利要求。词语“包括”不排除存在除了在权利要求中列出的那些元件或步骤之外的其他元件或步骤。在一个元件之前的词语“一个”或“一种”不排除存在多个此类元件。进一步地，单一的单元可以执行在权利要求书中所述的若干装置的功能。

Claims (24)

1.一种用于测量待测设备的性能的装置，包括：
一个腔室，该腔室在其内界定一个内腔，被适配成用于封闭该待测设备，并且包括由一种向内反射材料制成的多个壁，使得这些壁对电磁波进行反射，由此模拟一个多径环境；
至少一个可移动的对象，其在该腔内；
至少一个腔室天线，其安排在该腔中；
一个测量仪器，其连接至该待测设备以及该腔室天线，以用于测量其间的传输；以及
一个屏蔽物，该屏蔽物安排在该待测设备与这个或这些腔室天线之间，从而使得该待测设备与这个或这些腔室天线之间的一条视线被该屏蔽物遮掩，
其中，该屏蔽物具有在该腔室的两个相对侧壁之间的一个宽度延伸，该宽度延伸在所述相对侧壁之间的距离的30％至70％的范围内，以及在该腔室的屋顶与地面之间的一个高度延伸，该高度延伸在所述地面与所述屋顶之间的距离的30％至70％的范围内。
2.如权利要求1所述的装置，其中，该屏蔽物的该宽度延伸和该高度延伸大于用于测试的辐射的波长。
3.如权利要求2所述的装置，其中，该屏蔽物的该宽度延伸和该高度延伸大于两个该用于测试的辐射的波长。
4.如权利要求1所述的装置，其中，该屏蔽物具有在宽度方向上的一个非线性延伸，借此该屏蔽物部分地围绕这个或这些腔室天线。
5.如权利要求4所述的装置，其中，在宽度方向上的一个非线性延伸包括一个弯曲的或成角的延伸。
6.如权利要求1所述的装置，其中，该屏蔽物安排在远离这个或这些腔室天线的一个距离处，所述距离对应于用于测试的辐射的波长的至少1/2。
7.如权利要求1所述的装置，其中，进一步提供了一个天线固定器，该天线固定器包括由一种反射材料制成的三个表面，所述表面在关于彼此是正交的多个平面中延伸，并且每个表面背朝其他表面，并且其中，在所述三个表面中的每一个上安排一个腔室天线。
8.如权利要求7所述的装置，其中，该天线固定器安排在一个棒上，由此该天线固定器与该腔室的多个壁中的每一个分离。
9.如权利要求7所述的装置，其中，该天线固定器和该屏蔽物两者都是在该腔内可移动的。
10.如权利要求7所述的装置，其中，这三个表面中的每一个部分地向上指向该腔室的屋顶。
11.如权利要求10所述的装置，该天线固定器安排在该腔中的某一高度处，从而使得距该腔的该屋顶的距离长于距该腔的地面的距离。
12.如权利要求1所述的装置，其中，这个或这些腔室天线放置在距该腔室的每个壁、地面以及屋顶超过用于测试的辐射的1/2个波长的一个距离处。
13.如权利要求1所述的装置，其中，该屏蔽物具有在该腔室的两个相对侧壁之间的一个宽度延伸，该宽度延伸在所述相对侧壁之间的距离的40％至60％的范围内。
14.如权利要求1所述的装置，该屏蔽物具有在该腔室的屋顶与地面之间的一个高度延伸，该高度延伸在所述地面与所述屋顶之间的距离的40％至60％的范围内。
15.如权利要求1所述的装置，进一步包括：一个摄像机，其在该腔内部，所述摄像机能够在测试期间从该腔室的内部向该腔室的外部转发视频信息。
16.如权利要求15所述的装置，进一步包括一个显示器，该显示器安排在该腔外部，所述显示器能够再现从该摄像机接收的该视频信息。
17.如权利要求16所述的装置，其中，该显示器进一步被适配成用于显示从该测量仪器接收的与该视频信息相关的测量数据。
18.如权利要求15所述的装置，其中，该待测设备以及该至少一个移动对象中的至少一个被安排成用于在测试期间在该腔内移动。
19.如权利要求1所述的装置，其中，该待测设备用作一个接收设备，并且其中，这个或这些腔室天线用作发射器，并且连接至一个信号提供仪器，并且其中，该装置进一步包括一个信号仿真器，该信号仿真器安排在该信号提供仪器与这个或这些腔室天线之间，该仿真器被安排成用于处理有待传输的信号，以仿真至少一个现实情况。
20.如权利要求19所述的装置，其中该仿真器被安排成用于改变从该信号提供仪器接收的多个信号的延时扩展、相干带宽以及衰落中的至少一个。
21.如权利要求19所述的装置，其中，该仿真器是一个衰落仿真器和一个无线信道仿真器中的至少一个。
22.如权利要求19所述的装置，其中，该信号提供仪器是一个基站模拟器。
23.如权利要求22所述的装置，其中，该信号提供仪器是安排在一个第二腔室中的一个基站模拟器，该第二腔室在其内界定一个内腔，并且包括由一种向内反射材料制成的多个壁，使得这些壁对电磁波进行反射，由此模拟一个多径环境，并且进一步包括至少一个接收天线以用于这些信号的输出。
24.如权利要求1所述的装置，其中，该测量仪器被安排成用于测量以下各项中的至少一个：吞吐率、AFS(平均衰落灵敏度)、TIS(总全向灵敏度)以及TRP(总辐射功率)。
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