CN107689835A - 测量系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测量系统和方法。一种用于测量RF设备中的信号的测量系统，所述测量系统包括：至少两个信号发生器，用于在所述信号发生器中的每个信号发生器中产生测试信号；用于每个信号发生器的探针，每个探针连接到各个信号发生器，用于将各个测试信号发射到RF设备；以及可控的定位器，用于将RF设备相对于各个探针进行可旋转地定位。

Description

测量系统和方法

技术领域

本发明涉及用于测量射频设备中的信号强度的测量系统和方法。

背景技术

虽然本发明适用于利用无线信号的任何系统，但是将结合无线通信设备的测试来描述本发明。

现代无线通信设备使用射频信号来发送数据和/或语音。这样的通信设备的制造商一直尝试改进通信设备的效率，同时必须满足符合法律或标准规则。

因此，在开发、生产期间以及生产之后，对于这样的通信设备执行大量测试。这些测试提供质量保障和符合性测试。一个测试包括测量各个设备的总全向灵敏度(TotalIsotropic Sensitivity，TIS)。

发明内容

存在着改进对于RF设备的TIS测量的需求。

一种用于测量RF设备中的信号的测试系统，包括：至少两个信号发生器或者具有两个输出端的单个信号发生器，用于在每个信号发生器中产生测试信号；用于每个信号发生器的探针，每个探针连接到各个信号发生器，用于将各个测试信号发射到RF设备；以及可控定位器，用于将RF设备相对于各个探针进行可旋转地定位。

一种用于测量RF设备中的信号的方法，包括：产生至少两个测试信号，利用用于每个测试信号的探针将各个测试信号发送到RF设备，以及将RF设备相对于探针进行可旋转地定位。

在现代通信系统中，例如像智能手机或者其他移动设备，尤其是所谓的5G设备，能够使用天线或天线阵列，这些天线或天线阵列能够接收并且识别经由不同信号路径接收到的信号。这样的天线例如能够执行束形成，并且因此有利于提高移动数据通信中的信号质量或信号强度。

如上所述，有必要确定这样的RF设备的特征(例如，像TIS)以确保符合法律或其他规定(例如特定的标准)。

本发明提供一种测量系统，该系统支持RF设备中的TIS测量。在测量期间，RF设备能够处于测量模式，并且测量经由它的天线(例如经由内部测量单元)接收到的信号。这样的单元例如能够嵌入到RF设备的收发器中。这意味着测量系统不必执行测量，而能够依靠RF设备来执行测量。

当执行RF设备的TIS测量时，各个RF设备暴露给来自不同方向的预定RF信号。该TIS能够被视为接收设备在整个三维空间进行平均的平均灵敏度。TIS测量的结果通常与RF设备中天线的天线图案相关。

本发明支持TIS测量，尤其是在使用高频因而能够发生束形成和多路信号传输的RF设备中。这样的设备能够使用5GHz、28GHz、60GHz，任何之间的频率或者更高的频率用于信号发送/接收。

不同的信号发生器能够与虚拟基础信号同步，即RF设备的通信伙伴将发射的信号。但是，信号发生器然后能够产生测试信号，该测试信号模拟基础信号经由不同的信号路径到RF设备的发送。该模拟例如能够包括执行基础信号的相位改变和偏振改变。

该探针能够指向RF设备，即测试信号能够从各个探针位置直接发射到RF设备。但是，信号发生器提供信号特征根据所模拟的传输路径进行改变的测试信号。

定位器(例如，3D定位器)能够至少转动RF设备。这意味着RF设备被以某种方式固定到定位器的可转动部件，并且能够以这样的方式进行转动：该探针的发送从不同的角度到达RF设备。

因此，本发明允许向RF设备提供模拟的来自不同角度的真实世界信号，并且因此允许有效地测量RF设备的TIS。

本发明的其他实施例是其他从属权利要求和参考附图的下面描述的主题。

在可能的实施例中，测量系统能够包括数据记录器，用于至少记录在RF设备接收到的测试信号的信号强度。数据记录器也能够记录测试信号的其他参数，例如频率、相位、振幅等。数据记录器例如能够经由数字数据接口耦接到RF设备。RF设备能够包括具有各个测量能力的单元，例如收发器。该单元能够经由数字数据接口将在RF接收到的测试信号的信号强度和/或其他参数发送到数据记录器，用于随后的分析和/或可视化。作为替换，数据记录器能够耦接到RF设备的测试连接器，并且直接记录信号强度和/或其他参数。

在可能的实施例中，该探针能够绕第一轴转动。这允许改变位于RF设备的单个测试信号的入射角，并且因此模拟不同的环境。例如探针能够各自安装在杆或极之上，这些杆或极被可旋转地安装在第一轴上，与钟表的表针类似。

在可能的实施例中，RF设备能够定位在第一轴上。这允许即使当探针绕第一轴旋转时也易于将探针聚集到RF设备。

在可能的实施例中，探针到轴的距离是可配置的。这进一步允许配置测试环境。

在可能的实施例中，测试信号中的至少一个信号能够表征通过RF设备经由直接视距接收到的信号。直接视距是信号传输路径的最简单形式，在TIS测量中必须考虑。因此，测试信号能够是原始基础信号，或者适用于RF设备与发射器之间的期望距离的原始基础信号。

在可能的实施例中，测试信号中的至少一个信号能够表征非直接地经由反射通过RF设备接收到的信号。信号反射尤其能够在具有许多障碍物(建筑、路灯柱等)的环境中发生。在例如像街道、城市和村庄的环境中具有这样的障碍物。包括这些类型的信号传输因此能够提高测量的准确性。

在可能的实施例中，每个测试信号能够表征从单个信号源经由分散的路径发送到RF设备的信号或者从不同的信号源发送到RF设备的信号。

在可能的实施例中，定位器能够包括具有三个自由度的机械臂。这样的机械臂，例如像机器人臂，不但能够将RF设备绕第一轴转动，而且能够将RF设备绕第二轴和第三轴转动。连同三个轴例如能够形成笛卡尔坐标系。机械臂也可以具有更多的自由度，例如用于移动机械臂的底座。

在可能的实施例中，定位器能够包括一组的三个圆形万向节，利用正交转轴将一个万向节安装在另一个万向节中。这种可替换的机械设置提供了用于RF在三个轴中的旋转的非常紧凑的结构。

需要理解的是，例如能够将上述系统放置于消声室中，并且能够在消声室中进行各个测量。

附图说明

为了更完整地理解本发明及其优点，现在参考结合附图进行的下面描述。下面利用各附图中的示意图所具体说明的示例性实施例来详细说明本发明，其中：

图1表示根据本发明的测量系统的实施例的框图；

图2表示根据本发明的测量系统的另一实施例的框图；

图3表示根据本发明的方法的流程图；以及

图4表示基站的信号发射的示意图。

具体实施方式

图1表示测量系统1。测量系统1包括两个信号发生器2、3，其各自针对探针6、7中的一个探针生成测试信号4、5。探针6、7将测试信号4、5以无线信号8、9的形式发送到被测设备(device under test,DUT)100，该DUT 100固定在能够将DUT 100绕X轴、Y轴和Z轴旋转的3D定位设备10中。

信号发生器2、3将各自产生测试信号4、5，就像各个测试信号4、5是由相同的信号源发射而经由不同的信号传播路径传送到DUT 100的(详见图4)。这意味着信号发生器2、3，例如模拟从源到DUT 100的不同信号传播路径的影响。这样的影响尤其指的是各个基础信号的相位变化、偏振变化或者频率变化。

3D定位器10包括一组三个圆形万向节11、12、13，利用正交的转轴将一个万向节安装在另一个万向节中。这使得能够在三维空间内以任意角度旋转DUT 100。需要理解的是，任何其他的机械结构(例如，机器人臂)能够用于旋转DUT 100。

当执行TIS测量时，一个探针6例如能够具有测试信号4，该测试信号表征DUT 100经由直接视距(direct line of sight)接收到的基础信号。而且，另一个探针7例如能够具有测试信号5，该测试信号表征DUT 100经由反射(即，经由非直接视距，non-direct lineof sight)直接接收到的基础信息。测试信号尤其能够是恒定的，即具有恒定振幅、恒定相位和恒定频率的信号。但是，测试信号4、5也能够代表从不同信号源发射到DUT 100的信号。

当测试信号4、5通过探针6、7作为无线信号8、9发送到DUT 100时，DUT 100能够旋转。这种旋转例如能够在X轴、Y轴和Z轴分步执行，使得在进行TIS测量的同时，DUT 100在每个轴执行全360°旋转。在旋转期间，DUT 100然后能够记录或测量接收到的无线信号8、9，并且提供各个测量结果101。

在图1中，测量结果101被提供给可选的数据记录器14，该数据记录器至少记录通过DUT 100接收到的无线信号8、9的信号强度。数据记录器14也能够记录无线信号8、9的其他参数，例如相位、频率、振幅等。

这些结果然后能够进一步被分析或者可视化。测量系统1例如能够包括符合性评价单元，该符合性评价单元对于测量结果101进行评价，并且核实它们是否符合给定的法律或标准的要求。

图2表示基于图1的测量系统1的另一个测量系统20。相似的元件具有相似的附图标记，但是增加了20。

探针26、27可旋转地安装在杆30、31上，杆30、31允许探针26、27绕中心固定件32进行旋转。杆30、31和各自的探针26、27因此能够像钟表的表针一样旋转。利用这样的设置，任意入射角度的无线信号28、29能够提供给DUT。

图3表示用于测量RF设备100中的信号的方法的流程图。

该方法包括生成(S1)至少两个测量信号4、5、24、25。每个测试信号能够表征从单一信号源经由分散的路径发送到RF设备100的信号或者从不同的信号源发送到RF设备的信号。测量信号4、5、24、25中的至少一个信号能够表征经由直接视距通过RF设备100接收到的信号。而且，测量信号4、5、24、25中的至少一个信号能够表征非直接地经由反射通过RF设备100接收到的信号。测量信号4、5、24、25也能够代表从不同信号源发送到RF设备100的信号。

各个测量信号4、5、24、25然后利用针对每个测量信号4、5、24、25的一个探针6、7、26、27发送(S2)到RF设备100。

RF设备100进一步相对于探针6、7、26、27可旋转定位，同时执行测量。在此情况下的可旋转定位是指将RF设备100定位在围绕位于或者接近中心(例如，RF设备100的几何中心或重心)的旋转中心进行旋转的位置。RF设备100能够针对特定的测量旋转到特定的位置。但是，利用对于每个测量移动到新的旋转位置的RF设备100能够执行连续测量。

探针6、7、26、27能够绕第一轴进行旋转定位。进一步，RF设备100能够定位在第一轴上。而且可以进一步改变探针6、7、26、27到轴的距离。

该方法也能够包括至少记录在RF设备100所接收到的测试信号4、5、24、25的信号强度101。而且，能够记录测试信号4、5、24、25的其他参数，例如相位、频率和振幅。

图4表示从基站201到RF设备200的信号发射的示意图。在图4中，基站发射信号202，该信号202经由两个不同的信号路径204、205+206到达RF设备200。信号路径204是直接信号路径，例如代表视距信号传输。第二信号路径包括两部分205、204。第一部分205代表信号202到障碍物203的传输。第二部分206代表信号202从障碍物203到RF设备200的信号传输。

信号202在障碍物203的反射能够改变信号202。本发明的信号发生器能够用于准确地模拟这些改变并且将产生的信号提供给RF设备200。

在图4中可见，通过RF设备200、基站201以及障碍物203，即通过三维空间中的三个顶点定义了一个平面。

通过向RF设备200提供可旋转的固定件，RF设备200能够相对该平面定位在任何角度。这便于RF设备200的深度测量。

需要理解的是，根据本发明的方法的部分功能的测试系统的至少部分元件能够作为计算机程序、可编程的硬件或者这些的任何组合来进行实施。

虽然在本文中已经说明和描述各个具体的实施例，但是本领域技术人员应当理解的是存在各种可替换的和/或等同的实施方式。应当理解的是，示例性实施例或各个示例性实施例只是示例，而不旨在通过任何方式限制范围、适用性或者配置。相反，上述内容和详细的描述将为本领域技术人员提供用于实施至少一个示例性实施例的便捷途径，应当理解的是，在不脱离所附权利要求及其法律等同例中公开的范围的情况下，可以在元件的功能和设置中进行各种改变。通常，本申请旨在覆盖本文中所述的各个具体实施例的任何修改或更改。

包括附图以提供对于本发明的进一步理解，将附图并入本说明书并且构成说明书的一部分。附图示出本发明的各个实施例，并且连同描述一起用于说明本发明的原理。由于通过参考后面的详细描述而变得更好理解，本发明的其他实施例以及本发明的许多预期优点将会容易理解。附图的元件未必按照相对尺寸进行绘制。相同的附图标记表示对应的相似部件。

使用前述描述中所使用的特定术语以提供对于本发明的深入理解。但是，本领域技术人员根据在此所提供的说明书应当清楚的是为了实践本发明不需要具体的细节。因此，为了说明和描述的目的，给出本发明的具体实施例的上述描述。它们不旨在详尽或将本发明限制在所公开的确切形式；显然，考虑上述教导，许多修改和改变是可能的。选择和描述各个实施例是为了最好地说明本发明的原理及其实际应用，从而使得本领域技术人员能够最佳利用如适于所预期的特定用途的本发明以及具有各种修改的各种实施例。贯穿本说明书，术语“包括(including)”和“其中(in which)”分别用作各个术语“包括(comprising)”和“其中(wherein)”的简易英语同义词。而且，术语“第一”、“第二”以及“第三”等仅用作标记，而不旨在提出数量要求或者建立对于它们的对象的重要性的特定排序。

Claims (18)

1.一种测量系统，所述测量系统用于测量RF设备中的信号，所述测量系统包括：

至少两个信号发生器，用于在信号发生器中的每个信号发生器中产生测试信号；

用于每个信号发生器的探针，每个探针连接到各个信号发生器，用于将各个测试信号发射到所述RF设备；以及

可控的定位器，用于将所述RF设备相对于各个探针进行可旋转地定位。

2.根据权利要求1所述的测量系统，包括数据记录器，所述数据记录器用于至少记录在所述RF设备接收到的所述测试信号的信号强度。

3.根据权利要求1所述的测量系统，其中所述探针绕第一轴可旋转。

4.根据权利要求3所述的测量系统，其中所述RF设备被定位在第一轴上。

5.根据权利要求3所述的测量系统，其中所述探针到轴的距离是可配置的。

6.根据权利要求1所述的测量系统，其中所述测试信号中的至少一个测试信号表征由所述RF设备经由直接视距接收到的信号。

7.根据权利要求1所述的测量系统，其中所述测试信号中的至少一个测试信号表征由所述RF设备非直接地经由反射接收到的信号，和/或

其中每个测试信号表征从单个信号源经由分散的路径发射到所述RF设备的信号，或者从不同的信号源发射到所述RF设备的信号。

8.根据权利要求1所述的测量系统，其中所述定位器包括具有三个自由度的机械臂。

9.根据权利要求1所述的测量系统，其中所述定位器包括一组的三个圆形万向节，一个圆形万向节利用正交转轴安装在另一个圆形万向节中。

10.一种用于测量RF设备中的信号强度的测量方法，所述方法包括：

产生至少两个测试信号；

利用用于每个测试信号的一个探针，将各个测试信号发射到所述RF设备；以及

将RF设备相对于所述探针进行可旋转地定位。

11.根据权利要求10所述的方法，包括至少记录在所述RF设备接收到的所述测试信号的信号强度。

12.根据权利要求10所述的方法，包括将所述探针绕第一轴进行可旋转定位。

13.根据权利要求12所述的方法，包括将所述RF设备定位在第一轴上。

14.根据权利要求12所述的方法，其中所述探针到所述轴的距离是可配置的。

15.根据权利要求10所述的方法，其中所述测试信号中的至少一个测试信号表征由所述RF设备经由直接视距接收到的信号。

16.根据权利要求10所述的方法，其中所述测试信号中的至少一个测试信号表征由所述RF设备非直接地经由反射接收到的信号；和/或

其中每个测试信号表征从单个信号源经由分散的路径发射到所述RF设备的信号，或者从不同的信号源发射到所述RF设备的信号。

17.根据权利要求10所述的方法，其中可旋转定位包括利用定位器进行定位，所述定位器包括具有三个自由度的机械臂。

18.根据权利要求10所述的方法，其中可旋转定位包括利用定位器进行定位，所述定位器包括一组的三个圆形万向节，一个圆形万向节利用正交转轴安装在另一个圆形万向节中。