CN107817391A - 一种tis快速测量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种TIS快速测量的方法，该测量方法先对被测物发出的信号在球面空间内各个测试点处进行发射功率测试得到球面数据，再选取球面数据中发射功率最强的几个预测试点，在预测试点处向被测物发射测试信号确定各个预测试点处测试信号的最小发射功率，再将所有预测试点的球面数据与其的最小发射功率进行运算得到各个预测试点的偏差系数，将所有预测试点的偏差系数进行平均运算得到平均偏差系数，将平均偏差系数与其他各个测试点在球面数据中对应的值进行运算得出各个点的最小发射功率的估测值，将所有的估测值进行运算得出TIS结果，而无需对每个测试点都从某一固定功率开始测试，大大减少了测试的数据量，缩短了测试的时间，提高了测试的效率。

Description

一种TIS快速测量的方法

技术领域

本发明涉及天线测量系统技术领域，更具体地说，它涉及一种TIS快速测量的方法。

背景技术

在天线测量的过程中，主要对天线的发射性能和接受性能进行测试。对天线的发射性能的测试一般是对天线的全向辐射功率(即TRP)测试，而对天线的接受性能的测试一般是对天线的全向灵敏度(即TIS)测试。

对天线的最小全向灵敏度的测试过程一般是以探头装置作为信号发射源而将天线作为被测物，通过探头装置从球面空间的某一点发射信号照射天线，对天线接收到的信号进行处理得出误码率。一般，探头装置发出的信号的发射功率越小，天线接收到的信号的误码率就会越高。根据CTIA(无线通信和互联网协会)制定的标准，天线的最小灵敏度是指天线接收到的信号的误码率为2.44％时该信号的发射功率。由于探头装置的初始发射功率一般是某一定值，为得到最小灵敏度的测试结果，就要多次降低探头装置的发射功率重复测试，对于球面空间的每个测试点的测试都要将探头装置的发射功率从该定值逐步降低重复调试，要将球面空间所有的测试点进行测试，整个测试的过程十分繁琐，工作量十分巨大，导致整个测试过程十分漫长，不利于快速得到测试结果。

因此，亟需要一种TIS快速测量的方法来改变目前繁琐、漫长的测试步骤。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种TIS快速测量的方法，利用该方法可以大幅缩短TIS测量的时间，提高测量的效率。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种TIS快速测量的方法，包括如下步骤：

S1.控制被测物向外发射信号并测试发射信号在球面空间上的各个测试点的发射功率得到球面数据；

S2.从球面空间中选取数个测试点作为预测试点，从被选取的某个预测试点所在的空间位置处以发射源向被测物发射测试信号并测试被测物接收到的信号的误码率，逐步下调测试信号的发射功率，将误码率达到规定值时测试信号的发射功率确定为该预测试点的最小发射功率，将该预测试点的最小发射功率与在S1步骤中被测物发射的信号在该点的发射功率进行运算得到该点的偏差系数，重复该步骤得到所有预测试点的偏差系数；

S3.将测得的所有预测试点的偏差系数进行运算得到平均偏差系数；

S4.将球面数据中的各个数值与上一步骤得到的平均偏差系数进行运算得出球面空间各个测试点的最小发射功率的估测值；

S5.将所有测试点的最小发射功率的估测值进行运算得到被测物的TIS测试结果。

通过上述方案，可以先对被测物发射的信号在球面空间中的几个测试点处的发射功率，再从球面空间选取几个预测试点，从预测试点处向被测物发射测试信号并试验得到各个预测试点处的测试信号的最小发射功率，将各个预测试点处测得的发射功率与其最小发射功率进行运算得到各个预测试点的偏差系数，将所有的预测试点的偏差系数进行运算得到平均偏差系数，将平均偏差系数与球面空间各个测试点处测得的发射功率进行运算得到各个测试点的最小发射功率的估测值，在将球面空间所有的测试点的最小发射功率值进行运算得到TIS结果，避免花掉不必要的时间，大幅减少TIS的测试时间，提高测试效率。

作为优选方案：在对所有预测试点的偏差系数进行平均运算的之前还包括对预测试点的偏差系数进行筛选的步骤，具体步骤为：

(1).将运算得到的所有的预测试点的偏差系数与参考值进行方差运算；

(2).根据数据的波动性判断本组预测试点的偏差系数是否为可取数据；

(3).根据判断结果放弃不可取的数据，重新选取另一组预测试点，得到新选取的预测试点的偏差系数，重复前面两个步骤，直至选取的预测试点的偏差系数为可取数据。

通过上述方案，可以筛选出能够被用来进行平均运算的数据，避免因数据异常数据对运算结果造成过大影响，从而保证运算结果的准确性。

作为优选方案：S2步骤中选取的预测试点是球面空间中发射功率最强的几个点。

通过上述方案，在发射功率最强的几个点测试被测物对于这几个测试点发出的信号的接收灵敏度，不容易掉线；根据发射功率最强的几个点的偏差系数得到的预估灵敏度，相对准确。

作为优选方案：选取的预测试点的数量为三个。

通过上述方案，选取三个预测试点可以在选取的预测试点的数量不太多的情况下，使平均运算得出的偏差系数具有较高的可靠性。

作为优选方案：该方法测试的对象为发射频率与接受频率相同的信号制式。

通过上述方案，对于收发同频的信号，在RF电路里收发是相同的路径，功率与灵敏度有比较线性的对应关系，预估的准确性较高，得出的TIS结果也比较可靠；而对于收发不同频的信号，功率与灵敏度的对应关系的线性度不好，预估不准确，导致测试过程中掉线，频繁的掉线会导致测试时间变长。

作为优选方案：测试信号的制式包括TD-SCDMA、TDD-LTE以及WIFI。

与现有技术相比，本发明的优点是：该测量方法先对被测物发出的信号在球面空间内各个测试点处进行发射功率测试得到球面数据，再选取球面数据中发射功率最强的几个预测试点，在预测试点处向被测物发射测试信号确定各个预测试点处测试信号的最小发射功率，再将所有预测试点的球面数据与其的最小发射功率进行运算得到各个预测试点的偏差系数，将所有预测试点的偏差系数进行平均运算得到平均偏差系数，将平均偏差系数与其他各个测试点在球面数据中对应的值进行运算得出各个点的最小发射功率的估测值，将所有的估测值进行运算得出TIS结果，而无需对每个测试点都从某一固定功率开始测试，大大减少了测试的数据量，缩短了测试的时间，提高了测试的效率。

附图说明

图1为TIS测试系统的结构示意图；

图2为TIS快速测量方法的流程图；

图3为传统测试方法与TIS快速测试方法的对比数据表格。

附图标记：1、处理装置；2、探头阵列装置；3、探头控制装置；4、信号发射与解调装置；5、辅助装置；6、微波暗室；7、转台。

具体实施方式

一种TIS快速测量的方法，该方法的实施基于TIS测试系统以及微波暗室6提供的测试环境。

参照图1，TIS测试系统包括处理装置1，拱形的探头阵列装置2，探头控制装置3，信号发射与解调装置4，辅助装置5，转台7。其中，探头阵列装置2包括多个垂直交叉双极化探头，探头用于向外发射测信号以及接受被测物发射出的信号，探头控制装置3与探头阵列装置2上的探头连接并连接处理装置1，探头控制装置3可以控制不同方向上的探头和极化使能；信号发射与解调装置4与探头控制装置3和处理装置1连接，信号发射与解调装置4从探头阵列装置2获取采样到的信号并对采样到的信号进行解调分析或生成调制信号照射源；辅助装置5，连接被测物和处理装置1，控制被测物发射信号或读取被测物接收信号结果；转台7用于放置被测物并带动被测物相对于探头阵列装置2做旋转；处理装置1，与探头控制装置3信号发射与解调装置4连接，处理装置1搭载有运算软件，信号发射与解调装置4将经过解调分析的采样信号发送给处理装置1，处理装置1利用其运算软件对采样数据的整体或部分进行微积分运算处理得出被测物的整体或部分辐射和接收性能数据。信号发射与解调装置4可发射调制信号和解调调制信号。

该TIS快速测量的方法的具体步骤为：

S1.将被测物放置在转台7上，利用辅助装置5控制被测物向外发出信号，该信号向外辐射形成球面信号空间，转台7以30度的角度间隔逐次转动，转台7的角度依次为0度、30度、60度、90度、120度以及150度，转台7处于某一角度时，探头阵列装置2上的各个探头接收被测物发出的信号，各个探头接收的信号经信号发射与解调装置4解调后得到信号的发射功率，这样当转台7转过150度时，探头阵列装置2就能采集到被测物发出的信号在球面空间的各个测试点处的信号，通过信号发射与解调装置4对探头阵列装置2采集到的信号进行解调可以得到被测物发出的信号在球面空间各个测试点的功率值，所有测试点处的信号功率值构成球面数据，球面数据被存储在处理装置1中；

S2.利用软件从球面空间中任意选取几个预测试点作为预测试点，先对一个预测试点进行最小发射功率测试，测试的流程为：利用转台7转动驱动被测物与探头阵列装置2发生相对转动，使探头阵列装置2上某一个探头与该测试点的位置相对应，再通过处理装置1控制信号发射与解调装置4生产调制信号，再通过探头控制装置3控制探头阵列装置2使该探头向外发射经调制的测试信号，测试信号的初始功率一般为-70dBm，测试信号照射在被测物上，利用辅助装置5读取被测物接收到的信号，辅助装置5读取到的信号发送给信号发射与解调装置4，信号发射与解调装置4对被测物接收到的信号进行解调，辅助装置5对解调信息经行收集和基带处理并将结果上报至处理装置1，处理装置1通过自带的软件分析上述解调信息，判断误码率是否达到规定值，如未达到则通过信号发射与解调装置4对调制信号强度进行调整，以降低探头阵列装置2对外发出的测试信号的发射功率，并重新进行上述判断，直到误码率达到规定值，并将误码率达到规定值是的测试信号发射功率确定为该测试点的最小发射功率——即被测物对该预测试点发射的测试信号的接收灵敏度。利用处理装置1对该预测试点的最小发射功率与其在球面数据中对应的数据进行运算得到该预测试点的偏差系数。比如该预测试点对应的球面数据为28dBm，而该点的最小发射功率为-108dBm，则偏差系数为80(-108取绝对值减去28)。对其他预测试点重复上述步骤得到各个预测试点的偏差系数。在本实施例中，选取S1步骤中球面空间中发射功率最强的三个点最为预测试点。因为，在发射功率最强的几个点测试被测物对于这几个测试点发出的信号的接收灵敏度，不容易掉线；根据发射功率最强的几个点的偏差系数得到的预估灵敏度，相对准确。而选取三个预测试点可以让数据具有一定的选择性，借此能剔除明显错误的数据而保留正常的数据，这样可以在选取的预测试点的数量不太多的情况下，使平均运算得出的偏差系数具有较高的可靠性。

S3.将测得的所有预测试点的最小发射功率进行平均运算得到偏差系数，比如三个预测试点的偏差系数分别为75、80以及85，则平均偏差系数就为80；

S4.利用处理装置1将球面数据中的各个数值与平均偏差系数进行运算得出球面空间各个测试点的最小发射功率的估测值；

S5.将估测得到的所有测试点的最小发射功率值作为采样数据，利用处理装置1对采样数据进行运算，上述运算可以进行全部数据的运算得出360度全向灵敏度(TIS)性能，也可以进行局部方位的运算得出局部灵敏度性能。

全向(局部)灵敏度性能的算法如下：

其中，EISθ(θi，Φj)为单方向、垂直极化下的有效全向灵敏度，EISΦ(θi，Φj)为单方向、水平极化下的有效全向灵敏度；M，N为水平和垂直两个方向上采样点数，总采样个数为M*N。θ是采样方向与球面坐标系Z轴正向夹角；Φ为被测物与X轴正向夹角。

实际上，对于某一种被测物，对其进行TIS测量时，在正常情况下，球面空间各个测试点处的偏差系数会在某个参考值附近波动，比如参考值为80，则偏差系数可能是78、80、81等。但是，在异常情况下，被选取的预测试点的偏差系数可能会偏离参考值太多，比如偏差系数为60，这样的偏差系数就是不可用的数据。异常的偏差系数若用于后续的平均系数计算，将会对TIS测试结果的准确性造成不利影响。

为避免上述情况的发生，该测量方法在对所有预测试点的偏差系数进行平均运算的之前还包括对预测试点的偏差系数进行筛选的步骤，具体步骤为：

(1).利用处理装置1将所有的预测试点的偏差系数与参考值进行方差运算；

(2).处理装置1根据数据的波动性判断本组预测试点的偏差系数是否为可取数据；

(3).若该组数据的波动性太大，则软件从球面数据中按照功率的大小排布顺次选取球面空间的另一组预测试点，比如，球面数据中功率排在前三的测试点对应的一组偏差系数不可取时，则选取功率排在四五六名的测试点，得到新选取的预测试点的偏差系数，重复前面两个步骤，直至选取的预测试点的偏差系数为可取数据。

如此，能保证用于平均运算的偏差系数的可靠性，使运算得到的平均偏差系数可靠的高，提高TIS测试结果的准确性。

参照图3，对于探头数量为15个而对测试点数量为180个的测试系统，利用常规的测量方法完成TIS测量，其测试时间(test time)大概为50分钟，而采用TIS快速测量方法进行相同的测试，其测试时间大概为2分钟。从实验数据的对比中可以直观的看出，采用TIS快速测量方法在测试时间上具有传统测试方法无法比拟的优势。另外，由测试结果(Totall)可知利用传统的测试方法(TIS)得到的三组TIS数据的平均值为89.3；而采用TIS快速测量方法(TIS WITH EIRP)得到的三组TIS数据的平均值为89.29，两者相差0.01dBm，误差非常小。理论上，利用TIS快速测量反方法测得的TIS数据的误差能控制在±1dBm，误差在可接受的范围内。该测试方法在保证测量结果准确性的前提下大幅缩短了测试的持续时间。

该测试方法适用于目前常见的无线信号，比如WIFI TD-SCDMA TDD-LTE FDD-LTE等的测试，其被测物也包括手机、路由器以及包含无线通信模块的设备，尤其是对与发射频率与接收频率相同的信号，比如WIFI、TD-SCDMA和TDD-LTE。因为收发同频的信号，在RF电路里收发是相同的路径，功率与灵敏度有比较线性的对应关系；而收发不同频的信号，功率与灵敏度的对应关系的线性度不好，预估不准确，导致测试过程中掉线，频繁的掉线会导致测试时间变长。

本TIS测量方法，只需选取几个预测试点得出各个预测试点的偏差系数，在得出平均偏差系数，将平均偏差系数与各个测试点在球面数据中对应的数值进行运算得到各个测试点的最小发射功率估测值——即被测物对从各个测试点发出的测试信号的接收灵敏度，再对所有测试点的最小发射功率估测值进行运算即可得到TIS结果，而无需对所有的测试点都进行最小灵敏度测试，大大减少了测试的数据量，缩短了测试的时间，提高了测试的效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种TIS快速测量的方法，其特征是，包括如下步骤：

S1.控制被测物向外发射信号并测试发射信号在球面空间上的各个测试点的发射功率得到球面数据；

S2.从球面空间中选取数个测试点作为预测试点，从被选取的某个预测试点所在的空间位置处以发射源向被测物发射测试信号并测试被测物接收到的信号的误码率，逐步下调测试信号的发射功率，将误码率达到规定值时测试信号的发射功率确定为该预测试点的最小发射功率，将该预测试点的最小发射功率与在S1步骤中被测物发射的信号在该点的发射功率进行运算得到该点的偏差系数，重复该步骤得到所有预测试点的偏差系数；

S3.将测得的所有预测试点的偏差系数进行运算得到平均偏差系数；

S4.将球面数据中的各个数值与上一步骤得到的平均偏差系数进行运算得出球面空间各个测试点的最小发射功率的估测值；

S5.将所有测试点的最小发射功率的估测值进行运算得到被测物的TIS测试结果。

2.根据权利要求1所述的TIS快速测量的方法，其特征是：在对所有预测试点的偏差系数进行平均运算的之前还包括对预测试点的偏差系数进行筛选的步骤，具体步骤为：

(1).将运算得到的所有的预测试点的偏差系数与参考值进行方差运算；

(2).根据数据的波动性判断本组预测试点的偏差系数是否为可取数据；

(3).根据判断结果放弃不可取的数据，重新选取另一组预测试点，得到新选取的预测试点的偏差系数，重复前面两个步骤，直至选取的预测试点的偏差系数为可取数据。

3.根据权利要求1所述的TIS快速测量的方法，其特征是：S2步骤中选取的预测试点是球面空间中发射功率最强的几个点。

4.根据权利要求3所述的TIS快速测量的方法，其特征是：选取的预测试点的数量为三个。

5.根据权利要求1所述的TIS快速测量的方法，其特征是：该方法测试的对象为发射频率与接受频率相同的信号制式。

6.根据权利要求5所述的TIS快速测量的方法，其特征是：测试信号的制式包括TD-SCDMA、TDD-LTE以及WIFI。