CN106877944B - 一种有源天线设备及其测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种有源天线设备及其测试方法，用以解决现有的大规模有源天线由于没有传统的天线接口无法采用传统的测试方法进行测试的问题。该有源天线设备包括：收发信机阵列、射频校准与测试分配网络单元、天线无源分配网络单元、天线阵列以及S个测试接口，其中，所述射频校准与测试分配网络单元分别通过N路数据通道和M路校准通道与所述收发信机阵列连接，且连接所述测试接口，所述天线无源分配网络单元通过N路数据通道与所述射频校准与测试分配网络单元连接，且通过P路数据通道与所述天线阵列连接，其中，所述N大于一，所述M大于或等于一，所述P大于或等于一，S大于或等于一。

Description

一种有源天线设备及其测试方法
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其涉及一种有源天线设备及其测试方法。
背景技术
鉴于多输入多输出(Multiple Input Multiple Output，MIMO)技术对于提高峰值速率与系统频谱利用率的重要作用，长期演进(Long Term Evolution，LTE)/LTE的演进(LTE-Advanced)等无线接入技术标准均是以MIMO+正交频分复用(Orthogonal FrequencyDivision Multiplexing，OFDM)技术为基础构建起来的。MIMO技术的性能增益来自于多天线系统所能获得空间自由度，利用空间自由度获得更大的数据传输，因此，MIMO技术在标准化过程中的一个最重要的演进方向便是维度的扩展。
为了进一步提升MIMO技术的性能增益，移动通信系统中引入了大规模天线技术。对于大规模天线具有高达128个天线振子以及高达128个收发信机，或者具有高达256个天线振子以及高达256个收发信机，或者具有高达512个天线振子以及高达512个收发信机。如果采用传统的射频拉远单元(Radio Remote Unit，RRU)+无源天线的方式，每个天线振子连接一个收发信机，需要128、256或512根射频线缆，数量较大的射频线缆在工程实现上相当困难，且难以提供可靠性保障。因此大规模天线通常采用有源天线，称为大规模有源天线。
大规模有源天线通常是将天线阵列与RRU功能整合为一体，没有传统的天线接口(antenna connector)，无法采用传统的辐射测试方法进行测试。传统的辐射测试需要很大的测试场地，测试效率较低，天线阵列中天线振子是无源的，出现故障的概率极低，通常故障存在于射频通道，难以通过辐射测试定位射频通道故障。
发明内容
本发明实施例提供一种有源天线设备及其测试方法，用以解决现有的大规模有源天线由于没有传统的天线接口无法采用传统的测试方法进行测试的问题。
本发明实施例提供的具体技术方案如下：
本发明实施例提供一种有源天线设备，包括：
收发信机阵列、射频校准与测试分配网络单元、天线无源分配网络单元、天线阵列以及S个测试接口，其中，所述射频校准与测试分配网络单元分别通过N路数据通道和M路校准通道与所述收发信机阵列连接，且连接所述测试接口，所述天线无源分配网络单元通过N路数据通道与所述射频校准与测试分配网络单元连接，且通过P路数据通道与所述天线阵列连接，其中，所述N大于一，所述M大于或等于一，所述P大于或等于一，所述S大于或等于一；
所述收发信机阵列将接收的光载射频发送测试信号转换为N路电平射频发送测试信号，分别对N路所述电平射频发送测试信号进行放大后进行滤波处理，基于滤波后得到的N路电平射频发送测试信号以及所述N路数据通道向所述射频校准与测试分配网络单元传输所述电平射频发送测试信号；
所述射频校准与测试分配网络单元基于所述N路数据通道接收所述收发信机阵列传输的所述电平射频发送测试信号，对所述电平射频发送测试信号定向耦合合成及分配为Q路电平射频发送测试信号，将所述Q路电平射频发送测试信号中的所述S路输出给所述测试接口，其中，所述Q等于所述M加所述S所得的结果；
或者，
所述射频校准与测试分配网络单元通过所述测试接口接收所述S路电平射频接收测试信号，将所述S路电平射频接收测试信号分路及定向耦合为N路电平射频接收测试信号，基于所述N路电平射频接收测试信号以及所述N路数据通道向所述收发信机阵列传输所述电平射频接收测试信号；
所述收发信机阵列基于所述N路数据通道接收所述电平射频接收测试信号，对所述电平射频接收测试信号滤波后进行放大处理，将放大后的电平射频接收测试信号转换为光载射频接收测试信号，通过光纤发送所述光载射频接收测试信号。
可能的实施方式中，所述射频校准与测试分配网络单元由N个定向耦合器、N个负载以及大于一个功率分配合成器组成，所述N个定向耦合器和所述N个负载通过所述功率分配合成器连接。
可能的实施方式中，所述射频校准与测试分配网络单元中包含的所述功率分配合成器的个数为其中，K1＝log2(N)，K2＝log2(M+S)，N为2的幂次方，(M+S)为2的幂次方。
可能的实施方式中，所述收发信机阵列具体用于：选择滤波后得到的N路所述电平射频发送测试信号中的一路，将选择的一路所述电平射频发送测试信号通过对应的数据通道传输给所述射频校准与测试分配网络单元；
所述射频校准与测试分配网络单元具体用于：接收所述收发信机阵列通过一路数据通道发送的所述电平射频发送测试信号，对一路所述电平射频发送测试信号定向耦合合成及分配为Q路电平射频发送测试信号，并将所述Q路电平射频发送测试信号中的所述S路发送给所述测试接口；
或者，
所述收发信机阵列具体用于：将滤波后得到的N路所述电平射频发送测试信号通过所述N路数据通道发送给所述射频校准与测试分配网络单元；
所述射频校准与测试分配网络单元具体用于：接收所述收发信机阵列通过所述N路数据通道发送的N路所述电平射频发送测试信号，对N路所述电平射频发送测试信号定向耦合合成及分配为Q路电平射频发送测试信号，并将所述Q路电平射频发送测试信号中的所述S路发送给所述测试接口。
可能的实施方式中，所述收发信机阵列具体用于：
选择接收所述N路电平射频接收测试信号中的一路，并对接收的一路电平射频接收测试信号滤波后进行放大，并将放大后的一路所述电平射频接收测试信号转换为光载射频接收测试信号，将所述光载射频接收测试信号通过光纤发送；或者，
接收所述N路电平射频接收测试信号，并分别将所述N路电平射频接收测试信号进行滤波后进行放大，并将放大后的所述N路电平射频接收测试信号转换为光载射频接收测试信号，将所述光载射频接收测试信号通过光纤发送。
可能的实施方式中，所述收发信机阵列还用于：
将接收的光载射频发送数据信号转换为N路电平射频发送数据信号，分别N路所述电平射频发送数据信号进行放大后进行滤波处理，将滤波后的N路所述电平射频发送数据信号通过所述N路数据通道发送给所述射频校准与测试分配网络单元；
所述射频校准与测试分配网络单元还用于：
通过所述N路数据通道接收所述收发信机阵列发送的N路所述电平射频发送数据信号，将N路所述电平射频发送数据信号发送给所述天线无源分配网络单元；
所述天线无源分配网络单元用于：
接收所述射频校准与测试分配网络单元发送的N路所述电平射频发送数据信号，将N路所述电平射频发送数据信号转换为P路所述电平射频发送数据信号，将P路所述电平射频数据信号输出给所述天线阵列。
可能的实施方式中，所述天线无源分配网络单元用于：
接收天线阵列发送的P路电平射频接收数据信号，将P路所述电平射频接收数据信号转换为N路所述电平射频接收数据信号，将N路所述电平射频接收数据信号输出给所述射频校准与测试分配网络单元；
所述射频校准与测试分配网络单元还用于：
接收所述天线无源分配网络单元发送的N路所述电平射频接收数据信号，将N路所述电平射频接收数据信号通过所述N路数据通道输出给所述收发信机阵列；
所述收发信机阵列还用于：
通过所述N路数据通道接收所述射频校准与测试分配网络单元发送的N路所述电平射频接收数据信号，分别对N路所述电平射频接收数据信号滤波后进行放大处理，将放大后的N路所述电平射频接收数据信号转换为光载射频接收数据信号，将所述光载射频接收数据信号通过光纤发送。
可能的实施方式中，所述收发信机阵列还用于：
将接收的光载射频发送校准信号转换为N路电平射频发送校准信号，分别对N路所述电平射频发送校准信号放大后进行滤波处理，将滤波后的N路所述电平射频发送校准信号输出给所述射频校准与测试分配网络单元；
所述射频校准与测试分配网络单元还用于：
通过所述N路数据通道接收所述收发信机阵列发送的N路所述电平射频发送校准信号，定向耦合合成及分配为Q路电平射频发送校准信号，将所述Q路中的M路所述电平射频发送校准信号通过所述M路校准通道发送给所述收发信机阵列，将所述Q路中除所述M路之外的所述S路所述电平射频发送校准信号输出给所述测试接口；
所述收发信机阵列还用于：
选择所述M路校准通道中的一路为主校准接收通道，通过所述主校准接收通道接收所述射频校准与测试分配网络单元发送的所述电平射频发送校准信号，对所述电平射频发送校准信号进行放大后转换为光载射频发送校准信号，将转换得到的光载射频发送校准信号通过光纤发送。
可能的实施方式中，所述收发信机阵列还用于：
将接收的光载射频接收校准信号转换为一路电平射频接收校准信号，选择所述M路校准通道中的一路为主校准发送通道，对所述电平射频接收校准信号进行放大处理后，通过所述主校准发送通道将所述电平射频接收校准信号发送给所述射频校准与测试分配网络单元；
所述射频校准与测试分配网络单元还用于：
接收所述收发信机阵列发送的所述电平射频接收校准信号，将所述电平射频接收校准信号分路及定向耦合为N路电平射频接收校准信号，通过所述N路数据通道将所述N路电平射频接收校准信号发送给所述收发信机阵列；
所述收发信机阵列还用于：
通过所述N路数据通道接收所述射频校准与测试分配网络单元发送的所述N路电平射频接收校准信号，分别对所述N路电平射频接收校准信号滤波后进行放大处理，将放大后的所述N路电平射频接收校准信号转换为光载射频接收校准信号，将转换得到的光载射频接收校准信号通过光纤发送。
可能的实施方式中，所述天线无源分配网络单元为固定幅度的无源分配网络，或者为移相分配网络。
可能的实施方式中，所述天线阵列由单极化天线振子或双极化天线振子按照设定的阵列结构排列获得。
可能的实施方式中，所述测试接口在非测试状态下连接匹配阻抗，在测试状态下连接测试设备。
本发明实施例还提供了一种基于上述任一项所述的有源天线设备的测试方法，包括：
所述有源天线设备通过所述收发信机阵列将接收的光载射频发送测试信号转换为N路电平射频发送测试信号，分别对N路所述电平射频发送测试信号进行放大后进行滤波处理，基于滤波后得到的N路电平射频发送测试信号以及所述N路数据通道向所述射频校准与测试分配网络单元传输所述电平射频发送测试信号；
所述有源天线设备通过所述射频校准与测试分配网络单元基于所述N路数据通道接收所述收发信机阵列传输的所述电平射频发送测试信号，对所述电平射频发送测试信号定向耦合合成及分配为Q路电平射频发送测试信号，将所述Q路电平射频发送测试信号中的所述S路输出给所述测试接口，其中，所述Q等于所述M加所述S所得的结果。
本发明实施例还提供了另一种基于上述任一项所述的有源天线设备的测试方法，包括：
所述有源天线设备通过所述测试接口接收所述S路电平射频接收测试信号；
所述有源天线设备通过所述射频校准与测试分配网络单元将所述测试接口接收的所述S路电平射频接收测试信号分路及定向耦合为N路电平射频接收测试信号，基于所述N路电平射频接收测试信号以及所述N路数据通道向所述收发信机阵列传输所述电平射频接收测试信号；
所述有源天线设备通过所述收发信机阵列接收所述电平射频接收测试信号，对所述电平射频接收测试信号滤波后进行放大处理，将放大后的电平射频接收测试信号转换为光载射频接收测试信号，通过光纤发送所述光载射频接收测试信号。
基于上述技术方案，本发明实施例中，通过有源天线设备中设置的收发信机阵列、射频校准与测试分配网络单元、天线无源分配网络单元、天线阵列以及测试接口，在有源天线设备中实现了校准通道，解决了现有的大规模有源天线由于没有传统的天线接口无法采用传统的测试方法进行测试的问题，能够对有源天线设备进行测试，并且无需对测试场地进行限制。
附图说明
图1为本发明实施例中有源天线设备的结构示意图；
图2为本发明实施例中射频校准与测试分配网络单元的结构示意图；
图3为本发明实施例中有源天线设备的测试方法流程示意图；
图4为本发明实施例中另一有源天线设备的测试方法流程示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中，如图1所示，有源天线设备包括收发信机阵列101、射频校准与测试分配网络单元102、天线无源分配网络单元103、天线阵列104以及S个测试接口105。
其中，射频校准与测试分配网络单元102分别通过N路数据通道和M路校准通道与收发信机阵列101连接，且连接测试接口105。
其中，天线无源分配网络单元103通过N路数据通道与射频校准与测试分配网络单元102连接，且通过P路数据通道与天线阵列104连接。
其中，N为大于一的正整数，M为大于或等于一的正整数，P为大于或等于一的正整数，S为大于或等于一的正整数。
其中，收发信机阵列101具有数据信号发送与接收功能，发送校准信号的发送与接收功能，接收校准信号的发送与接收功能，对发射机特性进行传导测试的测试信号的发送与接收功能，以及对接收机特性进行传导测试的测试信号的发送与接收功能。
射频校准与测试分配网络单元102也具有数据信号发送功能、接收功能以及处理功能，发送校准信号的发送功能、接收功能以及处理功能，接收校准信号的发送功能、接收功能以及处理功能，对发射机特性进行传导测试的测试信号的发送功能、接收功能以及处理功能，以及对接收机特性进行传导测试的测试信号的发送功能、接收功能以及处理功能。
天线无源分配网络单元103具有对数据信号的接收功能、发送功能以及处理功能。
天线阵列104具有对数据信号的接收功能、发送功能以及处理功能。
实施中，对发射机特性进行传导测试的过程为：
收发信机阵列101将接收的光载射频发送测试信号转换为N路电平射频发送测试信号，分别对N路电平射频发送测试信号进行放大后进行滤波处理，基于滤波后得到的N路电平射频发送测试信号以及N路数据通道向射频校准与测试分配网络单元102传输电平射频发送测试信号；射频校准与测试分配网络单元102基于N路数据通道接收收发信机阵列101传输的电平射频发送测试信号，对电平射频发送测试信号定向耦合合成及分配为Q路电平射频发送测试信号，将Q路电平射频发送测试信号中的S路输出给测试接口105，其中，Q等于M加S所得的结果。
其中，对发射机特性进行传导测试的过程中，收发信机阵列101分别对N路电平射频发送测试信号的功率电平进行放大后进行滤波处理。
一个具体实施中，在对发射机特性进行传导测试的过程中，收发信机阵列101选择滤波后得到的N路电平射频发送测试信号中的一路，将选择的一路电平射频发送测试信号通过对应的数据通道传输给射频校准与测试分配网络单元102；射频校准与测试分配网络单元102接收收发信机阵列101通过一路数据通道发送的电平射频发送测试信号，对该一路电平射频发送测试信号定向耦合合成及分配为Q路电平射频发送测试信号，并将Q路电平射频发送测试信号中的S路发送给所述测试接口。
另一个具体实施中，在对发射机特性进行传导测试的过程中，收发信机阵列101将滤波后得到的N路所述电平射频发送测试信号通过N路数据通道发送给射频校准与测试分配网络单元102；射频校准与测试分配网络单元102接收收发信机阵列101通过N路数据通道发送的N路电平射频发送测试信号，对该N路电平射频发送测试信号定向耦合合成及分配为Q路电平射频发送测试信号，并将Q路电平射频发送测试信号中的S路发送给测试接口105。
实施中，对接收机特性进行传导测试的过程为：
射频校准与测试分配网络单元102通过测试接口105接收S路电平射频接收测试信号，将该S路电平射频接收测试信号分路及定向耦合为N路电平射频接收测试信号，基于该N路电平射频接收测试信号以及N路数据通道向收发信机阵列101传输电平射频接收测试信号；
收发信机阵列101基于N路数据通道接收电平射频接收测试信号，对该电平射频接收测试信号滤波后进行放大处理，将放大后的电平射频接收测试信号转换为光载射频接收测试信号，通过光纤发送该光载射频接收测试信号。
其中，对接收机特性进行传导测试的过程中，收发信机阵列101对电平射频接收测试信号滤波后，对滤波后的电平射频接收测试信号进行低噪声放大处理，并将进行低噪声放大处理后的电平射频接收测试信号的功率电平进行放大。
一个具体实施中，在对接收机特性进行传导测试的过程中，收发信机阵列101选择接收射频校准与测试分配网络单元102发送的N路电平射频接收测试信号中的一路，并对接收的一路电平射频接收测试信号滤波后进行放大，并将放大后的一路所述电平射频接收测试信号转换为光载射频接收测试信号，将所述光载射频接收测试信号通过光纤发送。
另一个具体实施中，在对接收机特性进行传导测试的过程中，收发信机阵列101接收射频校准与测试分配网络单元102通过N路数据通道传输的N路电平射频接收测试信号，并分别将所述N路电平射频接收测试信号进行滤波后进行放大，并将放大后的所述N路电平射频接收测试信号转换为光载射频接收测试信号，将所述光载射频接收测试信号通过光纤发送。
实施中，发送数据信号传输过程中，收发信机阵列101将接收的光载射频发送数据信号转换为N路电平射频发送数据信号，分别N路电平射频发送数据信号进行放大后进行滤波处理，将滤波后的N路电平射频发送数据信号通过N路数据通道发送给射频校准与测试分配网络单元102；射频校准与测试分配网络单元102通过N路数据通道接收收发信机阵列101发送的N路电平射频发送数据信号，将N路电平射频发送数据信号发送给天线无源分配网络单元103；天线无源分配网络单元103接收射频校准与测试分配网络单元102发送的N路电平射频发送数据信号，将N路电平射频发送数据信号转换为P路电平射频发送数据信号，将P路电平射频发送数据信号输出给天线阵列104。
其中，发送数据信号传输过程中，收发信机阵列101分别对N路电平射频发数据信号的功率电平进行放大。
其中，发送数据信号传输过程中，射频校准与测试分配网络单元102通过定向耦合器的直通部分将收发信机阵列101发送的N路电平射频发送数据信号发送给天线无源分配网络单元103。
实施中，接收数据信号传输过程中，天线无源分配网络单元103接收天线阵列104发送的P路电平射频接收数据信号，将P路电平射频接收数据信号转换为N路电平射频接收数据信号，将N路电平射频接收数据信号输出给射频校准与测试分配网络单元102；射频校准与测试分配网络单元102接收天线无源分配网络单元103发送的N路电平射频接收数据信号，将N路电平射频接收数据信号通过N路数据通道输出给收发信机阵列101；收发信机阵列101通过N路数据通道接收射频校准与测试分配网络单元102发送的N路电平射频接收数据信号，分别对N路电平射频接收数据信号滤波后进行放大处理，将放大后的N路电平射频接收数据信号转换为光载射频接收数据信号，将光载射频接收数据信号通过光纤发送。
其中，收发信机阵列101分别对N路电平射频接收数据信号滤波后进行放大处理，具体为：分别对N路电平射频接收数据信号滤波后，分别对滤波后的N路电平射频接收数据信号进行低噪声放大处理，并分别将进行低噪声放大处理后的N路电平射频接收数据信号的功率电平进行放大。
实施中，在发送校准过程中，收发信机阵列101将接收的光载射频发送校准信号转换为N路电平射频发送校准信号，分别对N路电平射频发送校准信号放大后进行滤波处理，将滤波后的N路电平射频发送校准信号输出给射频校准与测试分配网络单元102；射频校准与测试分配网络单元102通过N路数据通道接收收发信机阵列101发送的N路电平射频发送校准信号，定向耦合合成及分配为Q路电平射频发送校准信号，将Q路中的M路电平射频发送校准信号通过M路校准通道发送给收发信机阵列101，将Q路中除M路之外的S路电平射频发送校准信号输出给测试接口105；收发信机阵列101选择M路校准通道中的一路为主校准接收通道，通过主校准接收通道接收射频校准与测试分配网络单元102发送的电平射频发送校准信号，对该电平射频发送校准信号进行放大后转换为光载射频发送校准信号，将转换得到的光载射频发送校准信号通过光纤发送。
其中，在发送校准过程中，收发信机阵列101分别对N路电平射频发送校准信号的功率电平进行放大后滤波。
其中，在发送校准过程中，收发信机阵列101将通过主校准接收通道接收的电平射频发送校准信号进行低噪声放大处理，并将进行低噪声放大处理后的一路电平射频发送校准信号的功率电平进行放大，将放大后的该电平射频发送校准信号转换为光载射频发送校准信号。
其中，在发送校准过程中，主校准接收通道选择，是指在发送校准过程中，只使用收发信机阵列的M路校准通道中的一路接收发送校准信号，其余的(M-1)路校准通道用于备份，在当前的主校准接收通道发生故障时，启用其余的(M-1)路校准通道中的一路作为新的主校准接收通道。
实施中，在接收校准过程中，收发信机阵列101将接收的光载射频接收校准信号转换为一路电平射频接收校准信号，选择M路校准通道中的一路为主校准发送通道，对电平射频接收校准信号进行放大处理后，通过主校准发送通道将电平射频接收校准信号发送给射频校准与测试分配网络单元102；射频校准与测试分配网络单元102接收收发信机阵列101发送的电平射频接收校准信号，将电平射频接收校准信号分路及定向耦合为N路电平射频接收校准信号，通过N路数据通道将N路电平射频接收校准信号发送给收发信机阵列101；收发信机阵列101通过N路数据通道接收射频校准与测试分配网络单元102发送的N路电平射频接收校准信号，分别对N路电平射频接收校准信号滤波后进行放大处理，将放大后的N路电平射频接收校准信号转换为光载射频接收校准信号，将转换得到的光载射频接收校准信号通过光纤发送。
其中，在接收校准过程中，收发信机阵列101对电平射频接收校准信号的功率电平进行放大，通过主校准发送通道将放大后的电平射频接收校准信号发送给射频校准与测试分配网络单元102。
其中，在接收校准过程中，收发信机阵列101对N路电平射频接收校准信号滤波后，分别对N路电平射频接收校准信号进行低噪声放大处理，并将进行低噪声放大处理后的N路电平射频接收校准信号的功率电平进行放大，放大后的N路电平射频接收校准信号转换为光载射频接收校准信号，将转换得到的光载射频接收校准信号通过光纤发送。
其中，在接收校准过程中，主校准发送通道选择，是指在发送校准过程中，只使用收发信机阵列的M路校准通道中的一路发送校准信号，其余的(M-1)路校准通道用于备份，在当前的主校准发送通道发生故障时，启用其余的(M-1)路校准通道中的一路作为新的主校准发送通道。
实施中，射频校准与测试分配网络单元的结构如图2所示，射频校准与测试分配网络单元102由N个定向耦合器、N个负载以及大于一个功率分配合成器组成，N个定向耦合器和N个负载通过功率分配合成器连接。
具体地，射频校准与测试分配网络单元102中包含的功率分配合成器的个数为其中，K1＝log2(N)，K2＝log2(M+S)，N为2的幂次方，(M+S)为2的幂次方，其中S表示测试接口的个数。
其中，射频校准与测试分配网络单元具有N个收发信机阵列边界(Tranceiverarray Boundary，TAB)接口，M个校准接口(Calibration Connector)，S个测试接口(TestConnector)和N个天线单元接口(Antenna element Connector)，其中，射频校准与测量分配网络单元中的测试接口即为有源天线设备的测试接口。
其中，天线无源分配网络单元103为固定幅度的无源分配网络，或者为移相分配网络。若天线无源分配网络单元103为移相分配网络，具体可以为手动调整移相分配网络或者为电动调整移相分配网络。
具体地，天线无源分配网络单元103具有N个输入接口和P个输出接口。
其中，天线阵列104由单极化天线振子或双极化天线振子按照设定的阵列结构排列获得。具体地，天线阵列104由单极化天线振子或双极化天线振子按照平面阵、环形帧或柱面阵排列得到，且具有P个辐射单元和P个接口。
实施中，在发送数据信号传输过程中，天线阵列104将来自天线无源分配网络单元103的P路电平射频发送数据信号，由P个辐射单元将该P路电平射频发送数据信号转换为电磁波发送到无线空间中；以及通过P个辐射单元接收空间传输的电磁波，将接收电磁波转换为P路电平射频接收数据信号，并将该P路电平射频接收数据信号输出给天线无源分配网络单元103。
其中，测试接口105在非测试状态下连接匹配阻抗，在测试状态下连接测试设备。具体地，测试接口105在不需要测试的情况下连接匹配阻抗，在测试时去掉匹配阻抗，并连接测试设备，例如连接频谱仪、信号源等测试设备。
本发明实施例还提供了有源天线设备的测试方法，如图3所示，该有源天线设备进行测试的方法流程如下：
步骤301：有源天线设备通过所述收发信机阵列将接收的光载射频发送测试信号转换为N路电平射频发送测试信号，分别对N路所述电平射频发送测试信号进行放大后进行滤波处理，基于滤波后得到的N路电平射频发送测试信号以及所述N路数据通道向所述射频校准与测试分配网络单元传输所述电平射频发送测试信号；
步骤302：有源天线设备通过所述射频校准与测试分配网络单元基于所述N路数据通道接收所述收发信机阵列传输的所述电平射频发送测试信号，对所述电平射频发送测试信号定向耦合合成及分配为Q路电平射频发送测试信号，将所述Q路电平射频发送测试信号中的S路输出给所述测试接口，其中，所述Q等于所述M加S所得的结果。
该实施例所提供的测试方法可参见上述对发射机特性进行传导测试的过程，此处不再详述。
本发明实施例还提供了另一有源天线设备的测试方法，如图4所示，该有源天线设备进行测试的方法流程如下：
步骤401：有源天线设备通过所述测试接口接收S路电平射频接收测试信号；
步骤402：有源天线设备通过所述射频校准与测试分配网络单元将所述测试接口接收的S路电平射频接收测试信号分路定向及耦合为N路电平射频接收测试信号，基于所述N路电平射频接收测试信号以及所述N路数据通道向所述收发信机阵列传输所述电平射频接收测试信号；
步骤403：有源天线设备通过所述收发信机阵列接收所述电平射频接收测试信号，对所述电平射频接收测试信号滤波后进行放大处理，将放大后的电平射频接收测试信号转换为光载射频接收测试信号，通过光纤发送所述光载射频接收测试信号。
该实施例所提供的测试方法可参见上述对接收机特性进行传导测试的过程，此处不再详述。
基于上述技术方案，本发明实施例中，通过有源天线设备中设置的收发信机阵列、射频校准与测试分配网络单元、天线无源分配网络单元、天线阵列以及测试接口，在有源天线设备中实现了校准通道，解决了现有的大规模有源天线由于没有传统的天线接口无法采用传统的测试方法进行测试的问题，能够对有源天线设备进行测试，并且无需对测试场地进行限制，可以避免采用辐射测试所受到的测试场地等测试条件的限制，可以在实验室或有源天线设备的安装现场进行传导测试。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (14)

1.一种有源天线设备，其特征在于，包括：
收发信机阵列、射频校准与测试分配网络单元、天线无源分配网络单元、天线阵列以及S个测试接口，其中，所述射频校准与测试分配网络单元分别通过N路数据通道和M路校准通道与所述收发信机阵列连接，且连接所述测试接口，所述天线无源分配网络单元通过N路数据通道与所述射频校准与测试分配网络单元连接，且通过P路数据通道与所述天线阵列连接，其中，所述N大于一，所述M大于或等于一，所述P大于或等于一，所述S大于或等于一；
所述收发信机阵列将接收的光载射频发送测试信号转换为N路电平射频发送测试信号，分别对N路所述电平射频发送测试信号进行放大后进行滤波处理，基于滤波后得到的N路电平射频发送测试信号以及所述N路数据通道向所述射频校准与测试分配网络单元传输所述电平射频发送测试信号；
所述射频校准与测试分配网络单元基于所述N路数据通道接收所述收发信机阵列传输的所述电平射频发送测试信号，对所述电平射频发送测试信号定向耦合合成及分配为Q路电平射频发送测试信号，将所述Q路电平射频发送测试信号中的所述S路输出给所述测试接口，其中，所述Q等于所述M加所述S所得的结果；
或者，
所述射频校准与测试分配网络单元通过所述测试接口接收所述S路电平射频接收测试信号，将所述S路电平射频接收测试信号分路及定向耦合为N路电平射频接收测试信号，基于所述N路电平射频接收测试信号以及所述N路数据通道向所述收发信机阵列传输所述电平射频接收测试信号；
所述收发信机阵列基于所述N路数据通道接收所述电平射频接收测试信号，对所述电平射频接收测试信号滤波后进行放大处理，将放大后的电平射频接收测试信号转换为光载射频接收测试信号，通过光纤发送所述光载射频接收测试信号。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，所述射频校准与测试分配网络单元由N个定向耦合器、N个负载以及大于一个功率分配合成器组成，所述N个定向耦合器和所述N个负载通过所述功率分配合成器连接。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述射频校准与测试分配网络单元中包含的所述功率分配合成器的个数为其中，K1＝log2(N)，K2＝log2(M+S)，N为2的幂次方，(M+S)为2的幂次方。
4.如权利要求1、2或3所述的设备，其特征在于，所述收发信机阵列具体用于：选择滤波后得到的N路所述电平射频发送测试信号中的一路，将选择的一路所述电平射频发送测试信号通过对应的数据通道传输给所述射频校准与测试分配网络单元；
所述射频校准与测试分配网络单元具体用于：接收所述收发信机阵列通过一路数据通道发送的所述电平射频发送测试信号，对一路所述电平射频发送测试信号定向耦合合成及分配为Q路电平射频发送测试信号，并将所述Q路电平射频发送测试信号中的所述S路发送给所述测试接口；
或者，
所述收发信机阵列具体用于：将滤波后得到的N路所述电平射频发送测试信号通过所述N路数据通道发送给所述射频校准与测试分配网络单元；
所述射频校准与测试分配网络单元具体用于：接收所述收发信机阵列通过所述N路数据通道发送的N路所述电平射频发送测试信号，对N路所述电平射频发送测试信号定向耦合合成及分配为Q路电平射频发送测试信号，并将所述Q路电平射频发送测试信号中的所述S路发送给所述测试接口。
5.如权利要求1、2或3所述的设备，其特征在于，所述收发信机阵列具体用于：
选择接收所述N路电平射频接收测试信号中的一路，并对接收的一路电平射频接收测试信号滤波后进行放大，并将放大后的一路所述电平射频接收测试信号转换为光载射频接收测试信号，将所述光载射频接收测试信号通过光纤发送；或者，
接收所述N路电平射频接收测试信号，并分别将所述N路电平射频接收测试信号进行滤波后进行放大，并将放大后的所述N路电平射频接收测试信号转换为光载射频接收测试信号，将所述光载射频接收测试信号通过光纤发送。
6.如权利要求1、2或3所述的设备，其特征在于，所述收发信机阵列还用于：
将接收的光载射频发送数据信号转换为N路电平射频发送数据信号，分别N路所述电平射频发送数据信号进行放大后进行滤波处理，将滤波后的N路所述电平射频发送数据信号通过所述N路数据通道发送给所述射频校准与测试分配网络单元；
所述射频校准与测试分配网络单元还用于：
通过所述N路数据通道接收所述收发信机阵列发送的N路所述电平射频发送数据信号，将N路所述电平射频发送数据信号发送给所述天线无源分配网络单元；
所述天线无源分配网络单元用于：
接收所述射频校准与测试分配网络单元发送的N路所述电平射频发送数据信号，将N路所述电平射频发送数据信号转换为P路所述电平射频发送数据信号，将P路所述电平射频数据信号输出给所述天线阵列。
7.如权利要求1、2或3所述的设备，其特征在于，所述天线无源分配网络单元用于：
接收天线阵列发送的P路电平射频接收数据信号，将P路所述电平射频接收数据信号转换为N路所述电平射频接收数据信号，将N路所述电平射频接收数据信号输出给所述射频校准与测试分配网络单元；
所述射频校准与测试分配网络单元还用于：
接收所述天线无源分配网络单元发送的N路所述电平射频接收数据信号，将N路所述电平射频接收数据信号通过所述N路数据通道输出给所述收发信机阵列；
所述收发信机阵列还用于：
通过所述N路数据通道接收所述射频校准与测试分配网络单元发送的N路所述电平射频接收数据信号，分别对N路所述电平射频接收数据信号滤波后进行放大处理，将放大后的N路所述电平射频接收数据信号转换为光载射频接收数据信号，将所述光载射频接收数据信号通过光纤发送。
8.如权利要求1、2或3所述的设备，其特征在于，所述收发信机阵列还用于：
将接收的光载射频发送校准信号转换为N路电平射频发送校准信号，分别对N路所述电平射频发送校准信号放大后进行滤波处理，将滤波后的N路所述电平射频发送校准信号输出给所述射频校准与测试分配网络单元；
所述射频校准与测试分配网络单元还用于：
通过所述N路数据通道接收所述收发信机阵列发送的N路所述电平射频发送校准信号，定向耦合合成及分配为Q路电平射频发送校准信号，将所述Q路中的M路所述电平射频发送校准信号通过所述M路校准通道发送给所述收发信机阵列，将所述Q路中除所述M路之外的所述S路所述电平射频发送校准信号输出给所述测试接口；
所述收发信机阵列还用于：
选择所述M路校准通道中的一路为主校准接收通道，通过所述主校准接收通道接收所述射频校准与测试分配网络单元发送的所述电平射频发送校准信号，对所述电平射频发送校准信号进行放大后转换为光载射频发送校准信号，将转换得到的光载射频发送校准信号通过光纤发送。
9.如权利要求1、2或3所述的设备，其特征在于，所述收发信机阵列还用于：
将接收的光载射频接收校准信号转换为一路电平射频接收校准信号，选择所述M路校准通道中的一路为主校准发送通道，对所述电平射频接收校准信号进行放大处理后，通过所述主校准发送通道将所述电平射频接收校准信号发送给所述射频校准与测试分配网络单元；
所述射频校准与测试分配网络单元还用于：
接收所述收发信机阵列发送的所述电平射频接收校准信号，将所述电平射频接收校准信号分路及定向耦合为N路电平射频接收校准信号，通过所述N路数据通道将所述N路电平射频接收校准信号发送给所述收发信机阵列；
所述收发信机阵列还用于：
通过所述N路数据通道接收所述射频校准与测试分配网络单元发送的所述N路电平射频接收校准信号，分别对所述N路电平射频接收校准信号滤波后进行放大处理，将放大后的所述N路电平射频接收校准信号转换为光载射频接收校准信号，将转换得到的光载射频接收校准信号通过光纤发送。
10.如权利要求1、2或3所述的设备，其特征在于，所述天线无源分配网络单元为固定幅度的无源分配网络，或者为移相分配网络。
11.如权利要求1、2或3所述的设备，其特征在于，所述天线阵列由单极化天线振子或双极化天线振子按照设定的阵列结构排列获得。
12.如权利要求1、2或3所述的设备，其特征在于，所述测试接口在非测试状态下连接匹配阻抗，在测试状态下连接测试设备。
13.一种权利要求1-11任一项所述的有源天线设备的测试方法，其特征在于，包括：
所述有源天线设备通过所述收发信机阵列将接收的光载射频发送测试信号转换为N路电平射频发送测试信号，分别对N路所述电平射频发送测试信号进行放大后进行滤波处理，基于滤波后得到的N路电平射频发送测试信号以及所述N路数据通道向所述射频校准与测试分配网络单元传输所述电平射频发送测试信号；
所述有源天线设备通过所述射频校准与测试分配网络单元基于所述N路数据通道接收所述收发信机阵列传输的所述电平射频发送测试信号，对所述电平射频发送测试信号定向耦合合成及分配为Q路电平射频发送测试信号，将所述Q路电平射频发送测试信号中的所述S路输出给所述测试接口，其中，所述Q等于所述M加所述S所得的结果。
14.一种权利要求1-11任一项所述的有源天线设备的测试方法，其特征在于，包括：
所述有源天线设备通过所述测试接口接收所述S路电平射频接收测试信号；
所述有源天线设备通过所述射频校准与测试分配网络单元将所述测试接口接收的所述S路电平射频接收测试信号分路及定向耦合为N路电平射频接收测试信号，基于所述N路电平射频接收测试信号以及所述N路数据通道向所述收发信机阵列传输所述电平射频接收测试信号；
所述有源天线设备通过所述收发信机阵列接收所述电平射频接收测试信号，对所述电平射频接收测试信号滤波后进行放大处理，将放大后的电平射频接收测试信号转换为光载射频接收测试信号，通过光纤发送所述光载射频接收测试信号。
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