CN107566052B

CN107566052B - 用于表征具有集成天线阵列的待测设备的紧凑型系统

Info

Publication number: CN107566052B
Application number: CN201710499798.2A
Authority: CN
Inventors: G·D·凡维吉伦
Original assignee: Keysight Technologies Inc
Current assignee: Keysight Technologies Inc
Priority date: 2016-06-30
Filing date: 2017-06-27
Publication date: 2021-10-15
Anticipated expiration: 2037-06-27
Also published as: US20180006745A1; CN107566052A

Abstract

提供了一种用于表征包括集成天线阵列(115,215,315)的待测设备(DUT)(110,210,310)的系统(100,200,300)。该系统包括具有第一和第二焦平面(121,221；122,222；321,322)的光学子系统(120,220,320)，其中，集成天线阵列基本位于光学子系统的第一焦平面。该系统还包括具有基本上位于光学子系统的第二焦平面的一个或多个阵列元件(131‑139,235‑1–235‑M)的测量阵列(130,230,330)，所述测量阵列配置为接收经由光学子系统从集成天线阵列发射的信号。所述集成天线阵列的远场辐射图案在所述测量阵列处形成，使得能够在所述测量阵列中的所述一个或多个阵列元件的每个阵列元件处实质上同步测量DUT参数。

Description

用于表征具有集成天线阵列的待测设备的紧凑型系统

背景技术

天线阵列越来越多地用于电子通信，例如包括用于航空航天国防工业和无线电信行业。天线阵列测试和校准解决方案用来表征天线阵列。用于测试和校准的常规解决方案主要取决于矢量网络分析仪，其需要包括天线阵列的待测设备(DUT)或被测天线(AUT)具有射频(RF)连接器(如同轴连接器)，以便进行测试和校准。然而，随着无线通信技术的发展，与DUT的RF收发器直接连接(即，集成在一起)并且没有RF连接器的天线阵列变得越来越普遍。这种DUT的总体性能目前必须经过“空中”测试，这是因为没有地方可以将同轴电缆从DUT和/或天线阵列连接到测试设备。实际上，由于天线阵列集成，现在必须测试作为天线阵列配置的函数的总体DUT性能。当天线阵列设计为譬如产生信号光束时，则必须在波束角度和/或宽度的范围上表征DUT性能。

用于空中测试的常规解决方案主要针对于单天线测量。然而，随着诸如IEEE802.11ad之类的mmW无线通信标准的出现以及5G网络的出现，成本、尺寸和速度成为测试方法学的关键属性。为了表征性能，DUT的各种属性(例如，如辐射分布、有效各向同性辐射功率、总辐射功率、调制的误差矢量幅度(EVM)和相邻信道泄漏比(ACLR))都必须表征为光束角度的函数。目前，这涉及到非常耗时的过程。例如，仅将DUT的辐射分布表征为光束角度的函数可能花费几个小时。

天线表征过程通常发生在室外测试范围或消声室测试范围。户外测试范围用于具有非常长的远场(例如，大于5m)的天线，使得室内测试范围或消声室的使用是不可行的。消声测试范围是壁覆盖在使内部反射通常减小几十分贝的吸收材料中的屏蔽室。

使用消声室的天线表征存在许多基本常规技术。首先，例如，有一种简单的远场测量技术，当天线的远场发生在实际尺寸在最长一侧例如小于几米的室内其可以测量出的足够短距离时，这种技术是合适的。第二，存在近场测量技术，根据该技术，近场测量在数学上被转换到远场。这种类型的测量包括在天线前面的平面上或者天线周围的圆柱体或球形表面上的光栅扫描，然后对相应测量进行傅里叶变换以计算天线的远场图案。第三，存在一种紧凑的无回波测试范围(CATR)技术，根据该技术，大致均匀的光源(单个天线)照亮曲面镜，其中所得到的反射几乎完全准直。以这种方式，具有长远场距离的DUT的天线可以位于准直光束中，并且被确定为接收功率的其辐射图案作为DUT的旋转角度(仰角和方位角)的函数而变化。来自曲面镜的准直反射允许在远场中比没有曲面镜的情况下更加紧凑的腔室中表征DUT。

然而，对于将被开发用于5G回程或最后一英里应用的天线阵列类型，可能存在许多天线元件，并且对于将要在消声室中执行的第一类型的简单远场测量来说远场是非常大的。对于制造测试，还排除了室外测试范围。对于这些种类的长远场设备，例如仅考虑第二和第三种技术。

此外，对于新一代集成天线阵列，天线阵列不能单独测试。换句话说，其由于天线阵列与收发器直接集成在一起而不足以或甚至不可能简单地测试天线辐射分布，然后分别测试天线阵列与之集成的DUT的发射机和/或接收机链的功能。而是，发射机和/或接收机链必须利用天线阵列进行测试。

如上述的第二种技术中那样进行近场测量和变换以获得远场可以在较小的室中提供远场辐射分布信息。然而，这种方法有一些缺点。例如，第二种技术相当慢。足够分辨率的光栅扫描需要精确的自动化过程，其通常需要几个小时。此外，具有集成天线阵列的现代DUT必须通常通过测量EVM和ACLR更完整地加以表征以便正常起作用。虽然可以从近场测量的变换确定远场射束分布，但是通过该方法，EVM对光束角度可能是不可能的。必须在许多不同的位置测量EVM，并且由于某种原因必须要开发用于在远场的空间位置预测EVM的数学算法。对于许多预期的应用，可能需要具有小于2％不确定度的EVM测量，这将使得该方法具有挑战性，特别是当发射机链中的一个或多个组件(例如功率放大器)不是线性时。此外，当集成天线阵列要在接收模式下测试时，接收信号必须看起来来自远场并且接收链的EVM被表征。对于近场中的小光栅扫描探针，这也是不可能的。此外，典型的接收模式表征是在存在“阻挡器”的情况下进行的，“阻挡器”是入射角处除了被测试的实际发射机以外的另一发射机。以近场方式重建这种情况是非常困难的。

第三种技术虽然再次适用于辐射分布测量，但同样不适用于包括发射和接收链的具有集成天线阵列的DUT的测试。通常，如上所述，必须在存在相比要解调的期望信号以不同入射角提供的称为阻挡器的干扰信号的情况下测试接收机EVM和ALCR。CATR中的DUT通常位于室的安静区域中，其提供最接近均匀的照明(整个范围上的平面相位前沿和幅度)。通常，安静区域开始于焦距的大约5/3的长度，并且距离异构反射器进一步延伸一些距离。在这种情况下，主源附近的第二偏移阻挡器将使其波束不十分准直。实际上，在距离焦距足够大的位移时，能量甚至可能不通过安静区域。

使用常规技术表征传输系统甚至更加困难。由于集成天线阵列不能独立于接收链进行表征，所以必须独立地验证发射辐射分布。使用传统的第三(CATR)技术来使用标准源表征天线阵列的辐射分布是不可能的。发射辐射分布和EVM实际上必须在远场中通过并非CATR系统的一部分的接收机加以测量。简单地将DUT定位为CATR中特征源的替代物将不允许安静区域中的接收机表征光束分布、或EVM和ALCR相对于光束分布。

附图说明

当与附图一起阅读时，示例性实施例从下面的具体实施方式中可以得到最好地理解。要强调的是，各种特征不一定按比例绘制。实际上，为了讨论的清楚，可以任意地增加或减小尺寸。只要适用和可行，相同的附图标记贯穿附图和书面描述指代相同的元件。

图1是根据代表性实施例的用于表征包括集成天线阵列的待测设备(DUT)的系统的简化框图。

图2是根据代表性实施例的用于表征具有集成天线阵列的包括作为光学子系统的透镜的DUT的系统的简化剖面图。

图3是根据代表性实施例的用于表征具有集成天线阵列的包括作为光学子系统的镜子的DUT的系统的简化剖面图。

具体实施方式

在以下详细描述中，出于解释而非限制的目的，阐述公开了特定细节的代表性实施例，以提供对于本教导的彻底理解。然而，对于已受益于本公开优点的本领域技术人员明显的是，根据本教导的脱离在此公开的特定细节的其它实施例仍在所附权利要求的范围内。而且，公知的装置和方法的描述可予以省略，以便不会使得示例实施例的描述变得模糊。这些方法和装置显然在本教导的范围内。

这里使用的术语仅仅出于描述特定实施例的目的，而并非旨在限制。定义的术语是对相关上下文通常理解和接受的术语定义的技术、科技或普通含义的补充。

术语“一种”和“所述/该”包括单数和复数指代，除非上下文另有清楚指示。因此，例如，“一种设备”包括一个设备和多个设备。术语“基本上”或“实质上”表示在本领域技术人员可接受的极限或程度内。术语“近似”表示在本领域技术人员可接受的极限或量值内。相对术语(例如“之上”、“之下”、“顶部”、“底部”、“上”、“下”)可以用于描述各个要素相对彼此的关系，如附图所示。除了附图中所描绘的方位之外，这些相对术语还旨在涵盖设备和/或要素的不同方位。例如，如果设备相对附图中的视图反转，则描述为在另一元件“之上”的元件例如现在将会处于该元件“之下”。在提到第一设备连接或耦接到第二设备的情况下，这涵盖可采用一个或多个中间设备将两个设备彼此连接的示例。相比之下，当提到第一设备直接连接或耦接到第二设备的情况下，这涵盖两个设备在没有除了电连接器(例如，电线、接合材料等)以外的任何中间设备的情形下连接在一起的示例。

通常，根据各种实施例，可以使用消声室来进行具有集成天线阵列的待测设备(DUT)(例如包括发射和接收链)的完整远场表征。此外，可以使用接收机、检测器、功率传感器或其他测量元件的阵列来进行多通道测量和快速辐射分布测量。

参考图1，系统100配置为表征DUT 110，该DUT 110例如包括测试和校准天线阵列115，其可以称为“DUT天线阵列”或“待测天线(AUT)”。天线阵列115与DUT 110集成在一起，如虚线所示，这是因为与单独和独立可测量的天线系统相反，DUT 110的发射和接收链直接连接到天线阵列115的各元件。在所描绘的实施例中，天线阵列115包括可以以矩阵型格式布置的天线116-119，但是例如依据DUT 110的设计，天线阵列115可以包括各种其它数目的天线和天线布置。

因为天线阵列115与DUT 110集成在一起而没有RF连接，因此天线阵列115不能被隔离测试。也就是说，不可能简单地测试天线阵列115的辐射分布，然后单独测试DUT 110的发射机链和/或接收机链的功能。DUT 110和天线阵列115的表征因此是同时进行的，如下所述。

在所描绘的实施例中，系统100包括具有第一焦平面121和第二焦平面122的光学子系统120和包括阵列元件131-139的测量阵列130。如下所述，光学子系统120的示例包括透镜、弯曲镜(例如，如抛物面镜)、多个透镜或镜子，或透镜和镜子的混合。当光学子系统120是透镜时，第二焦平面122可以在透镜的与第一焦平面121相反的一侧。当光学子系统120是曲面镜时，第二焦平面122可以是曲面镜的与第一焦平面121相同的一侧，但是处于不同的角度位置，例如当利用离轴抛物面镜时。无论如何，DUT 110的天线阵列115基本位于第一焦平面121，而测量阵列130的阵列元件131-139基本位于光学子系统120的第二焦平面122。

关于“基本上”在焦平面，远场测量的一般规则是跨阵列孔径的相位误差应变化小于π/8弧度。通过这种理解，可以看出，即使对于理想的近轴光学设备，在相对于实际焦平面的偏移量d满足下列不等式时，只有通过测量阵列(例如，测量阵列130)和DUT阵列(例如，天线阵列115)才能获得精确的远场测量，其中λ是辐射束的波长，f是光学子系统120的焦距，r是从阵列的中心到最远程度的阵列元件的距离。

此外，关于测量阵列130，虽然描绘了以阵列图案均匀间隔的九个阵列元件(阵列元件131-139)，但是应当理解，可以并入不同数量的阵列元件(例如，一个或多个阵列元件)和布置(例如，方形或矩阵型阵列图案)，而不脱离本教导的范围。

测量阵列130配置为接收经由光学子系统120从天线阵列115发送的信号，以便测量DUT 110和/或天线阵列115的各种参数。与常规系统不同，系统100能够在测量阵列130的每个阵列元件131-139测量集成DUT 110和天线阵列115的参数。这些元件中的每一个提供与来自DUT 110的特定辐射角相关联的DUT参数测量。由于多个阵列元件131-139，这些测量可以同时进行，而不需要旋转或机械运动。这显著加快了所需的测量，其通常必须在多个角度范围上以许多角度加以测量。DUT 110的参数的示例包括误差矢量幅度(EVM)和相邻信道泄漏比(ACLR)，并且天线阵列114的参数的示例包括辐射分布、有效各向同性辐射功率和总辐射功率。在各种实施例中，测量阵列130还配置为经由光学子系统120将信号发射到天线阵列115。这使得能够确定例如DUT 110和/或天线阵列115的接收机辐射分布、EVM或ACLR。

同步测量是可能的，这是因为通过光学子系统120的配置，在测量阵列130位于的第二焦平面122中形成天线阵列115的远场辐射图案。更具体地，来自天线阵列115的平面波的角分布被变换为离轴位移的分布。因此，在第二焦平面122中，某一位移对应于(第一焦平面121中)天线阵列115的输出光束的某个角度变化。以这种方式，阵列元件131-139能够测量DUT 110发射器的辐射分布，并且同时，来自天线阵列115的射束的EVM以相同角度瞄准某个角度和/或ACLR。

再次参考图1，系统100还包括消声室140，其配置为容纳DUT 110、光学子系统120和测量阵列130。如上所述，DUT 110具有集成天线阵列115，如虚线所示。消声室140的每个内壁被诸如吸收泡沫的电磁波吸收材料覆盖，如附图标记145所示。电磁波吸收材料145使来自内壁的反射最小化，例如几十分贝，使得减少干扰。如上所述，将天线阵列115放置在第一焦平面121上并将测量阵列130放置在第二焦平面122上导致在第二焦平面122中产生远场辐射图案。因此，分别来自光学子系统120的天线阵列115和测量阵列130之间的距离可以相对较小(例如，小于100cm)。因此，尤其是与常规系统相比，消声室140同样可以相对较小。由于消声室140，例如，与室外测试范围相反，系统100被认为是紧凑的天线测试范围(CATR)，其对于确定远场测量更易于管理和准确。因此，系统100能够以紧凑的方式完全表征(例如，提供辐射分布、有效各向同性辐射功率、总辐射功率、EVM和ACLR)具有大的远场(例如，大于约1米)的包括集成天线阵列115的DUT 110。此外，系统100能够使用相同的配置实现快速的测量速度和互反的接收和发送测试，以用于DUT 110和天线阵列115的同步的低成本表征。

测量阵列130的阵列元件131-139可以包括各种不同类型的组件，以为任何特定情况提供独特的益处，或者满足各种实施方案的专用设计要求，如本领域技术人员将显而易见的。例如，阵列元件131-139可以包括连接到一个或多个接收机和/或收发器的天线。在所描绘的实施例中，为了说明的目的，阵列元件131-139被指示为通过代表性开关155的操作选择性地连接到代表收发器150的天线。收发器150因此能够接收经由测量阵列130中的每个天线从天线阵列115发送的信号(并且发送信号到天线阵列115)。

尽管所描绘的实施例示出了可与多个阵列元件131-139一起操作的一个收发器(150)和一个开关(开关155)，但是应当理解，在不脱离本教导的范围的情况下，可以并入其他数量的收发器和开关。例如，每个阵列元件131-139可以具有相应的专用开关，用于将阵列元件131-139选择性地连接到收发器150。或者，阵列元件131-139中的每一个可以具有对应的专用收发器，在这种情况下，阵列元件131-139可以连接到对应的收发器，并且不需要开关155。此外，如上所述，可以使用接收机来代替收发器150，在这种情况下，如本文所讨论的，可以表征DUT 110和集成天线阵列115，但是没有对于天线阵列115的互反传输。或者，也可以使用发射机来代替收发器150。

收发器150和开关155示出为在消声室140的外部，并且配置为通过经过消声室140的壁的诸如线缆之类的物理连接(如所示)或者无线地与测量阵列130通信。然而，应当理解，在不脱离本教导的范围的情况下，收发器150和开关155中的一个或两个可以位于消声室140内。各种组件也可以在消声室140内无线通信。

在所描绘的实施例中，系统100还包括：通信分析器160，其配置为执行集成DUT参数的基本同步测量；存储器170，其配置为存储测量结果的至少一部分；接口(I/F)180，用以实现与用户和/或另一个测试设备的接口。例如，I/F 180可以包括配置为显示测量结果的至少一部分的显示器186以及配置为接收用户命令的用户输入设备188。用户输入设备188可以包括键盘、鼠标、触摸板和/或触敏显示器，但是在不脱离本教导的范围的情况下，可以并入提供输入的任何其它兼容部件。

可以通过计算机处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其组合，使用软件、固件、硬连线逻辑电路或其组合来实现通信分析器160。通信分析器160的示例可以包括信号发生器、信号分析器、通信收发器或其各种组合。特别地，计算机处理器可以由硬件、固件或软件架构的任何组合构成，并且可以包括其自己的存储器(例如，非易失性存储器)，用于存储允许其执行各种功能的可执行软件/固件可执行代码。在一实施例中，计算机处理器可以包括例如运行操作系统的中央处理单元(CPU)。存储器170可以例如由任何数量、类型和组合的随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)加以实现，并且可以存储各种类型的信息，例如，诸如可由通信分析器160(和/或其他组件)运行的计算机程序和软件算法，以及原始数据和/或测量数据存储。各种类型的ROM和RAM可以包括任何数量、类型和组合的计算机可读存储介质，诸如磁盘驱动器、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除和可编程只读存储器(EEPROM)、CD、DVD、通用串行总线(USB)驱动器等，它们是非暂时性的(例如，相比于暂时传播信号)。

或者，阵列元件131-139可以包括诸如功率感测二极管之类的检测器。功率感测二极管可以配置为进行集成DUT参数的基本同步测量，例如辐射分布的测量，其基本上是测量出的作为角度函数的功率。在各种实施例中，测量结果可以发送到通信分析器160和/或存储器170。

如上所述，当测量阵列130的阵列元件131-139选择性地连接到收发器150时，所示的实施例允许以互反方式测量DUT 110。在这种情况下，阵列元件131-139还配置为经由光学子系统120将信号发送到天线阵列115。阵列元件131-139中的每一个在天线阵列115处产生特定角度的基本上准直的波束，并且形成输入到天线阵列115的远场图案。以这种方式，例如在存在来自光学子系统120的准直波束的情况下，通过旋转DUT 110，可以测量DUT 110的接收机波束图案。同时，可以在源(收发器150)被调制时测量接收机通道的EVM。也可以测量接收通道的ACLR。如上所述，DUT 110的接收测试通常涉及从不同角度呈现远场照明的干扰阻挡器。这可以通过用来自第二焦平面122中的两个不同阵列元件131-139的调制信号同时照射DUT 110来实现。

路径损耗和其他损耗可能降低特定测量的信噪比(SNR)。然而，在所描绘的实施例中，与DUT 110和集成天线115相对的第二焦平面122处的波的坡印亭矢量大致垂直于测量阵列130。这允许高增益和定向天线用作如上所述的阵列元件131-139，使得可以增加信号电平。此外，在传统的CATR中，安静区域是重要的，这是因为表面的杂散反射(通过叠加)添加到要测量的期望场，从而导致误差。安静区域具有最小的不必要反射。然而，由于在第二焦平面122中用作阵列元件131-139的高增益和定向天线，杂散反射的影响被最小化，这是因为它们必须以垂直于焦平面附近正好几度入射到阵列元件131-139上以对测量产生影响。

测量反射模式下DUT 110和集成天线阵列115的性能可以是互反的。对于来自测试源的高增益发射天线，光束相当窄，因此引起很少的杂散反射。以这种方式，以最小的损伤产生来自源的适当射束角和远场辐射图案。

参考图2，系统200配置为表征用虚线表示的具有集成天线阵列215的DUT 210。在所描绘的示例中，天线阵列215包括例如以矩阵型格式布置的天线215-1至215n(其中n是正整数)，但是天线阵列215依据例如DUT 210的设计可以包括各种数量的天线和天线布置。DUT 210和集成天线阵列215通常类似于上面参考图1描述的说明性DUT 110和集成天线阵列115。

在所描绘的实施例中，系统200包括作为光学子系统的透镜220，其中透镜220具有第一焦平面221和第二焦平面222。透镜220是双凸透镜，但是可以纳入被配置为提供对应的第一和第二焦平面的不同类型透镜，例如，诸如平凸透镜或双凸透镜，而不脱离本教导的范围。天线阵列215(和/或DUT 210)实质上位于第一焦平面221。

系统200还包括例如以矩阵型格式布置的具有一个或多个阵列元件235-1至235-m(其中m为正整数)的测量阵列230，但是测量阵列230可包括各种数量的元件和元件布置，以为任何特定情况提供独特的益处或满足各种实施方案的专用设计要求，如对本领域技术人员显而易见的。例如，如上所述，测量阵列230可以包括单个阵列元件(例如，235-1)。测量阵列230和阵列元件235-1至235-n通常类似于上述说明性的测量阵列130和阵列元件131-139。例如，在各种配置中，测量阵列230可以连接到一个或多个收发器(150)和一个或多个开关(155)，以及通信分析器(160)、存储器(170)和接口(180)。测量阵列230实质上位于第二焦平面222，因此天线阵列215和测量阵列230位于透镜220的相对侧。DUT 210和集成天线阵列215、透镜220以及测量阵列230位于消声室240内，其包括内壁上的吸收材料245。

如上所述，通过透镜220的配置，天线阵列215的远场辐射图案形成在测量阵列230所位于的第二焦平面222中。因此，系统200能够在测量阵列230的每个阵列元件235-1至235-n处同步测量集成DUT 210和天线阵列215的参数，包括DUT 210的EVM和ACLR、以及天线阵列215的辐射分布、有效各向同性辐射功率和总辐射功率。

为了说明的目的，从透镜220到第一焦平面221的焦距f1和从透镜220到第二焦平面222的焦距f2中的每一个均是20cm。此外，为了说明的目的，DUT 210可以是在28GHz工作的无线通信设备，并且天线阵列215可以是其中天线以λ/2分开的8×8天线阵列(其中λ是从天线阵列215发送的RF信号的波长)。更一般地，天线阵列215包括M×N天线阵列，其中M和N分别是正整数，彼此分开λ/2。天线阵列215实质上位于第一焦平面221。也就是说，天线阵列215可以置于相对于第一焦平面221不同的(相对短的)距离，如参考上面的不等式所讨论的，在测量阵列230具有相似的测量结果(例如，仅相位差)。通常，天线阵列215更靠近透镜220放置可以例如简化f/#要求，并且改善测量的角度跨度。

在图2的示例中，天线阵列215从一边到另一边大约为4cm，并且发射具有代表性辐射图案217的RF信号。RF信号在基本上位于第二焦平面222的用于测量的测量阵列230处被接收，由辐射分布237指示，其直接提供幅度和相位。为了说明的目的，测量阵列230可以包括具有约1.75cm间距的阵列间距的约11个阵列元件(例如，上面讨论的像阵列元件131-139那样的)，由此为辐射分布测量提供约5度的角度分辨率，但是例如依据设计要求和/或DUT和集成的天线特性可以并入其它规格，而不脱离本教导的范围。在所示的示例中，所需的工作体积仅为约30cm×30cm×50cm。此外，如上所述，DUT 210的接收机测试可以以互反的方式实现。变换平面中的发射器显现为入射角由位置偏离轴确定的远场。可以以基本相同的方式实现阻挡。

在所描绘的实施例中，来自透镜220的反射可能导致伴随着多个光束反弹的问题。可以通过在DUT 210和透镜220之间设置衰减器(未示出)来减轻反射的影响。此外，当测量阵列230例如是一维阵列时，透镜220可以是圆柱形的并且倾斜以确保在测量阵列230上没有感测到多反弹反射。

参考图3，系统300配置为表征虚线表示的具有集成天线阵列315的DUT 310。在所描绘的示例中，天线阵列315包括例如以矩阵型形式布置的天线315-1至315n(其中n为正整数)，但是天线阵列315依据DUT 310的设计可包括各种数量的天线和天线布置。DUT 310和集成天线阵列315总体上类似于上面参考图1描述的说明性DUT 110和集成天线阵列115。

在所描绘的实施例中，系统300包括作为光学子系统的曲面镜320，其中曲面镜320具有第一焦平面321和第二焦平面322。曲面镜320例如可以是抛物面镜，但是在不脱离本教导的范围的情况下，可以并入构造成提供对应的第一和第二焦平面的不同类型曲面镜。在本示例中，曲面镜320具有约60cm的镜子半径和约40cm×40cm的面积，但是例如根据设计要求和/或DUT和集成的天线特性可以并入其它尺寸，而不脱离本教导的范围。天线阵列315(和/或DUT 310)基本上位于第一焦平面321。

系统300还包括具有例如以矩阵型形式布置的一个或多个阵列元件(图3中未示出)的测量阵列330，但是测量阵列330可以包括各种数量的阵列元件和阵列元件的布置，以便为任何特定情况提供独特的优点或者满足各种实现方案的专用设计要求，如对于本领域技术人员显而易见的。例如，如上所述，测量阵列330可以包括单个阵列元件。测量阵列330和阵列元件总体上类似于上述的说明性测量阵列130和阵列元件131-139。例如，在各种配置中，测量阵列330可以连接到一个或多个收发器(150)和一个或多个开关(155)，以及通信分析器(160)、存储器(170)和接口(180)。测量阵列330基本上位于第二焦平面322，因此天线阵列315和测量阵列330位于曲面镜320的同一侧，但是位于不同的角度。DUT 310和集成天线阵列315、弯曲镜320和测量阵列330定位有消声室340，其包括内壁上的吸收材料345。

如上所述，天线阵列315的远场辐射图案通过曲面镜320的配置在测量阵列330所位于的第二焦平面322中形成。因此，因此，系统300能够在测量阵列330的每个阵列元件335-1至335-n处同步测量集成DUT 310和天线阵列315的参数，包括DUT 310的EVM和ACLR、以及天线阵列315的辐射分布、有效各向同性辐射功率和总辐射功率。

为了说明的目的，从曲面镜320到第一焦平面321的焦距f1和从曲面镜320到第二焦平面322的焦距f2中的每一个均是大约30cm。天线阵列315基本上位于第一焦平面321。在图3的示例中，天线阵列315从一边到另一边大约为20cm，并且发射具有可以与图2中的天线阵列215基本相同的代表性辐射图案的RF信号。RF信号在基本上位于第二焦平面322的用于测量的测量阵列330处被接收，其提供可以与图2中的辐射轮廓237基本相同的对应辐射分布。为了说明的目的，测量阵列330的面积可以约为30cm×30cm，在阵列上具有大约等于1度射束角变化的1cm位移，用于辐射分布测量。如上所述，DUT 310的接收机测试可以以互反方式实现。

因此，提供了一种用于表征具有集成天线阵列的DUT的系统。该系统包括具有第一和第二焦平面的光学子系统，其中集成天线阵列基本上位于光学子系统的第一焦平面。光学子系统例如可以是透镜或曲面镜。该系统还包括具有基本上位于光学子系统的第二焦平面的一个或多个阵列元件的测量阵列。测量阵列配置为接收经由光学子系统从集成天线阵列发送的信号。集成天线阵列的远场辐射图案在测量阵列处形成，使得能够在测量阵列中的一个或多个阵列元件的每个阵列元件基本上同步测量DUT参数。当测量阵列包括(选择性地)连接到一个或多个收发器的天线时，各种实施例使得能够以互反方式测量DUT。

各种组件、结构、参数和方法仅通过说明和示例的方式予以包括，而不是任何限制。鉴于本公开，本领域技术人员可以在确定其本身的应用和实现这些应用的所需组件、材料、结构和设备时实现本教导，同时保持在所附权利要求的范围内。

Claims

1.一种用于表征包括集成天线阵列的待测设备DUT的系统，所述系统包括：

光学子系统，其具有第一和第二焦平面，其中，所述集成天线阵列位于所述光学子系统的第一焦平面，且其中所述光学子系统包括透镜或曲面镜或多个透镜或镜子，或透镜和镜子的混合;和

测量阵列，其包括位于所述光学子系统的第二焦平面的一个或多个阵列元件，所述测量阵列配置为接收经由所述光学子系统从所述集成天线阵列发射的信号，

其中，所述集成天线阵列的远场辐射图案在所述测量阵列处形成，使得能够在所述测量阵列中的所述一个或多个阵列元件的每个阵列元件处同步测量DUT参数。

2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述测量阵列能够同步测量的DUT参数包括以下至少一个：所述集成天线阵列的辐射分布、有效各向同性辐射功率和总辐射功率，以及所述DUT的误差矢量幅度EVM和相邻信道泄漏比ACLR。

3.根据权利要求1所述的系统，还包括：

消声室，其容纳所述DUT、所述光学子系统和所述测量阵列。

4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述一个或多个阵列元件包括多个天线。

5.根据权利要求4所述的系统，还包括：

开关;

至少一个接收机，其经由所述开关选择性地连接到所述多个天线中的每一个，以接收来自所述集成天线阵列的发射信号；

通信分析器，其配置为执行DUT参数的同步测量;

存储器，其配置为存储测量结果的至少一部分；和

显示器，其配置为显示测量结果的至少一部分。

6.一种用于表征包括集成天线阵列的待测设备DUT的系统，所述系统包括：

曲面镜，其具有第一焦平面，其中所述集成天线阵列位于所述曲面镜的第一焦平面;和

测量阵列，其包括位于所述曲面镜的第二焦平面的多个检测器，所述检测器配置为接收从所述集成天线阵列发射并被所述曲面镜反射的信号;和

消声室，其容纳DUT、所述曲面镜和所述测量阵列，

其中，所述集成天线阵列的远场辐射图案在所述测量阵列处形成，使得能够在所述多个检测器中的每个检测器，从所述集成天线阵列发射的信号同步测量DUT参数。

7.根据权利要求6所述的系统，其中，所述曲面镜包括抛物面镜。

8.一种用于表征包括集成天线阵列的待测设备DUT的系统，所述系统包括：

透镜，其具有处于透镜一侧的第一焦平面和处于透镜的相对侧的第二焦平面，其中，所述集成天线阵列位于透镜的第一焦平面;和

测量阵列，其包括位于所述透镜的第二焦平面的多个检测器，所述检测器配置为接收通过所述透镜从所述天线阵列发射的信号，

9.根据权利要求8所述的系统，还包括：

衰减器，其位于所述DUT和所述透镜的所述一侧之间，所述衰减器配置为减轻所述透镜对从所述天线阵列发射的信号的反射。