CN108390730A - 用于相对于远场区域进行测试的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了用于相对于远场区域进行测试的系统和方法。提供了一种用于相对于被测设备的远场区域测试所述被测设备的系统。所述系统包括测试单元以及连接到所述测试单元的天线。所述测试单元配置成确定在所述天线与所述被测设备之间的不同距离处测量的功率值的多个样本。除此之外，所述测试单元配置成基于所述测量的功率值的多个样本计算最小远场距离。

Description

用于相对于远场区域进行测试的系统和方法

技术领域

本发明涉及用于相对于远场区域测试被测设备的系统和方法，尤其涉及允许计算最小远场距离的系统和方法。

背景技术

通常，在采用无线技术的应用的数量日益增加的时候，用于以最有效的方式、专门相对于远场区域测试这类应用的系统和方法的需求日益增长，以便允许用于测试所述应用的正确功能的高性能且低成本的测试装备。

IEEE Std 1720-2012涉及用于近场天线测量的推荐措施。不利地，所述文件的主题不允许计算最小远场距离，这由于空间需求增大而使测试过程无效且昂贵，这是因为不能毫无疑问地选择最小远场距离。

发明内容

因此，目的是提供一种用于相对于远场区域测试被测设备的系统和方法，其中尤其计算最小远场距离。

根据本发明的第一方面，提供了一种用于相对于被测设备的远场区域测试所述被测设备的系统。所述系统包括测试单元以及连接到所述测试单元的天线。所述测试单元配置成确定在所述天线与所述被测设备之间的不同距离处测量的功率值的多个样本。除此之外，所述测试单元配置成基于所述测量的功率值的多个样本计算最小远场距离。有利地，该测试过程由于将空间需求降低到最小而非常有成本效益。

根据第一方面的第一优选实现形式，这样的区域被确定为近场：在所述天线处测量的由所述被测设备发射的辐射的强度随着距离增大的衰减比与所述距离的平方成比例更强，以及这样的区域被确定为远场：在所述天线处测量的由所述被测设备发射的辐射的强度随着距离增大的衰减与所述距离的平方成比例或小于与所述距离的平方成比例。有利地，可以尤其以最有效的方式确定最小远场距离。

根据第一方面的另一优选实现形式，所述天线与所述被测设备之间的所述距离是可调节的。附加地或可替选地，根据计算的所述最小远场距离自动地调节所述天线与所述被测设备之间的所述距离。有利地，可以很容易地改变被测设备与天线之间的距离。附加地或可替选地，所述被测设备或所述天线是可移动的。

根据第一方面的另一优选实现形式，基于弗里斯(Friis)传动方程计算所述最小远场距离。

根据第一方面的另一优选实现形式，所述不同距离之间的差值是恒定的，使所述距离等距。

根据第一方面的另一优选实现形式，所述被测设备配置成测量信号功率并配置成将对应的测量的功率值报告给所述测试单元。有利地，在被测设备侧无需用于测量信号功率的附加硬件。

根据第一方面的另一优选实现形式，所述对应的测量的功率值的所述报告无线地被发送到所述测试单元。

根据第一方面的另一优选实现形式，所述对应的测量的功率值的所述报告借助为了发送所述报告所建立的单独接口而被发送到所述测试单元。

根据第一方面的另一优选实现形式，所述对应的测量的功率值的所述报告借助所述系统和所述被测设备之间的现有接口而被发送到所述测试单元。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于相对于被测设备的远场区域测试所述被测设备的方法。所述方法包括如下步骤：在连接到天线的测试单元的帮助下确定在所述天线与所述被测设备之间的不同距离处测量的功率值的多个样本，以及基于所述测量的功率值的多个样本计算最小远场距离。有利地，该测试过程由于将空间需求降低到最小而非常有成本效益。

根据第二方面的第一优选实现形式，所述方法还包括如下步骤：将这样的区域确定为近场：在所述天线处测量的由所述被测设备发射的辐射的强度随着距离增大的衰减比与所述距离的平方成比例更强，以及将这样的区域确定为远场：在所述天线处测量的由所述被测设备发射的辐射的强度随着距离增大的衰减与所述距离的平方成比例或小于与所述距离的平方成比例。有利地，可以尤其以最有效的方式确定最小远场距离。

根据第二方面的另一优选实现形式，所述方法还包括如下步骤：调节所述天线与所述被测设备之间的所述距离。附加地或可替选地，所述方法还包括如下步骤：根据计算的所述最小远场距离自动地调节所述天线与所述被测设备之间的所述距离。有利地，可以很容易地改变被测设备与天线之间的距离。附加地或可替选地，所述方法包括如下步骤：移动所述被测设备或所述天线。

根据第二方面的另一优选实现形式，计算所述最小远场距离的步骤基于弗里斯传动方程。

根据第二方面的另一优选实现形式，所述不同距离之间的差值是恒定的，使所述距离等距。

根据第二方面的另一优选实现形式，所述方法还包括如下步骤：在所述被测设备的帮助下测量信号功率并将对应的测量的功率值报告给所述测试单元。有利地，在被测设备侧无需用于测量信号功率的附加硬件。

根据第二方面的另一优选实现形式，所述对应的测量的功率值的所述报告无线地被发送到所述测试单元。

根据第二方面的另一优选实现形式，所述对应的测量的功率值的所述报告借助为了发送所述报告所建立的单独接口而被发送到所述测试单元。

根据第二方面的另一优选实现形式，所述对应的测量的功率值的所述报告借助所述系统和所述被测设备之间的现有接口而被发送到所述测试单元。

附图说明

现在仅通过示例而非限制的方式参照附图进一步阐述本发明的示例性实施方式。附图中：

图1示出本发明的第一方面的示例性实施方式；

图2示出被测设备安装件的详细的示例性实施方式；以及

图3示出本发明的第二方面的示例性实施方式的流程图。

具体实施方式

在通过示例相对于附图阐述本发明的示例性实施方式之前，提前在下文中提及相对于本发明的一些一般事实和定义。

在一方面，本发明的空气传导测试系统将会针对尤其大于6GHz的高频率提供在远场区域中的测量能力。因此，用于测试被测设备的系统不仅相对于被测设备的远场区域来提供、而且还优选地针对被测设备的大于6GHz的操作频率来提供。

在另一方面，空气传导测量机构的功率链路预算为用于测量距离的限制因子，即，尤其应当使测量距离最小化而不离开远场区域。

如此的结果是，本发明尤其允许评估远场区域的下边界，即最小远场距离，从而使测试机构尺寸最小化。

在该背景下，还应当提及，可以针对标准天线元件和熟知的天线阵列几何体计算最小远场距离r_f。基于封闭被测设备的辐射部分的最小球体的直径D的远场区域r＞r_f的定义可以如下来提供：

其中，λ为由被测设备发射或接收的信号的波长。

然而，对于被测设备的真实实现方式来说可以不确切地知道所需直径，这可以防止根据方程(1)的远场距离的评估。特别地，难以选择D。

如此的结果是，在被测设备的最大尺寸(即封闭被测设备的最小球体的直径)下，最安全的评估将会是采用D。然而，这与降低测试系统的尺寸和成本的总体需求相矛盾。

应当指出，该情况突出了通过根据本发明的测量评估最小远场距离的需求。

在本发明的范围内，最小远场距离优选地基于弗里斯传动方程来计算。

根据所述弗里斯传动方程，在自由空间和远场区域中的接收功率P_RX与发射功率P_TX之间的比值与距离d和波数的平方反比成比例，如下：

由此可见，按对数刻度，在给定频率和恒定发射功率下，接收功率在自由空间中每十进位的距离降低20dB。为了完整性，提及的是，优选地在连接到测试单元的天线的帮助下测量接收功率，而被测设备的发射功率优选地为已知的或预定义的。

此外，要指出，传动方程式(2)不应用在近场区域中。近场功率尤其在高于平方反比、优选地四次方反比或甚至更高的功率下转降。除此之外，而且与远场区域相矛盾，电磁场在近场中表现不同。因此，相对于近场，存在对于待考虑的电磁场的不同的接收功率和发射功率关系。

现在参照图1，示出了根据本发明的第一方面的系统10的示例性实施方式。

用于相对于被测设备11的远场区域测试被测设备11的系统10包括测试单元12、以及连接到该测试单元12的天线13。

被测设备11是可移动的或可旋转的，这可以示例性地在被测设备安装件的帮助下来实现，该被测设备安装件包括可围绕轴17旋转的平面16。附加地或可替选地，轴17可以允许高度调节或倾斜或其组合。

除此之外，专门相对于改变被测设备11与天线13之间的距离，从滑行支架的意义上说，将被测设备安装件布置在轨道14上。附加地或可替选地，天线13是可移动的。

此外，测试单元12配置成确定在天线13与被测设备11之间的不同距离处测量的功率值的多个样本，以及配置成基于测量的功率值的多个样本计算最小远场距离。

在该背景下，特别是，这样的区域被确定为近场：在天线13处测量的由被测设备11发射的辐射的强度随着距离增大的衰减比正比于该距离的平方更强，以及这样的区域被确定为远场：在天线13处测量的由被测设备11发射的辐射的强度随着距离增大的衰减正比于该距离的平方或甚至小于该距离的平方。

附加地或可替选地，计算最小远场距离尤其基于弗里斯传动方程，该方程为：

其中，P_RX为接收天线的输入功率，

P_TX为发射天线的输出功率，

G_TX为发射天线的天线增益，

G_RX为接收天线的天线增益，

λ为波长，以及

d为这两个天线之间的距离。

除此之外，不同距离之间的差值可以优选地为恒定的，从而使这些差值等距。

此外，被测设备11尤其可以配置成测量信号功率并配置成将对应的测量的功率值报告给测试单元12。

附加地或可替选地，对应的测量的功率值的所述报告可以优选地以无线方式被发送到测试单元12。

除此之外或作为替选，对应的测量的功率值的所述报告可以尤其借助为了发送报告所建立的单独接口而被发送到测试单元12。该接口可以为有线接口或无线接口。

另外附加地或可替选地，对应的测量的功率值的报告可以优选地借助系统10和被测设备11之间的现有接口而被发送到测试单元12。该接口尤其可以为连接被测设备11和测试单元12的无线接口。

在图2中更详细地示出了被测设备安装件的实施方式。在该背景下，被测设备安装件包括第一平面16，该第一平面16附接到轴17的第一端，其中，轴17包括螺纹件31，该螺纹件31用于在附接到轴17的第二端的电机32的帮助下使平面16上下移动。如所能看到的，在电机32的帮助下旋转轴17服务于第一平面16的高度调节，且还因此服务于被测设备11的高度调节。

此外，被测设备11附接到第二平面33，该第二平面33以可倾斜的方式附接到第一平面16。为了使被测设备11倾斜的目的，且因此为了使第二平面33相对于第一平面16倾斜，被测设备安装件包括致动器34，该致动器34使第二平面33相对于第一平面16倾斜。

除此之外，图2示出了在被测设备11在倾斜条件(这导致螺旋的踪迹35)下向下移动的情况中的被测设备11的运动的示例性踪迹35。

最后，图3示出了本发明方法的示例性实施方式的流程图。在第一步骤S300中，在连接到天线的测试单元的帮助下确定在天线与被测设备之间的不同距离处测量的功率值的多个样本。然后，在第二步骤S301中，基于测量的功率值的多个样本计算最小远场距离。

Claims (18)

1.一种用于相对于被测设备的远场区域测试所述被测设备的系统，所述系统包括：

测试单元，以及

连接到所述测试单元的天线，

其中，所述测试单元配置成确定在所述天线与所述被测设备之间的不同距离处测量的功率值的多个样本，以及

其中，所述测试单元配置成基于所述测量的功率值的多个样本计算最小远场距离。

2.根据权利要求1所述的系统，

其中，这样的区域被确定为近场：在所述天线处测量的由所述被测设备发射的辐射的强度随着距离增大的衰减比与所述距离的平方成比例更强，以及这样的区域被确定为远场：在所述天线处测量的由所述被测设备发射的辐射的强度随着距离增大的衰减与所述距离的平方成比例或小于与所述距离的平方成比例。

3.根据权利要求1或2所述的系统，

其中，所述天线与所述被测设备之间的所述距离是能够调节的，或其中，根据计算的所述最小远场距离自动地调节所述天线与所述被测设备之间的所述距离。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，

其中，基于弗里斯传动方程计算所述最小远场距离。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的系统，

其中，所述不同距离之间的差值是恒定的，使所述距离等距。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，

其中，所述被测设备配置成测量信号功率并配置成将对应的测量的功率值报告给所述测试单元。

7.根据权利要求6所述的系统，

其中，所述对应的测量的功率值的所述报告无线地被发送到所述测试单元。

8.根据权利要求6或7所述的系统，

其中，所述对应的测量的功率值的所述报告借助为了发送所述报告所建立的单独接口而被发送到所述测试单元。

9.根据权利要求6至8中任一项所述的系统，

其中，所述对应的测量的功率值的所述报告借助所述系统和所述被测设备之间的现有接口而被发送到所述测试单元。

10.一种用于相对于被测设备的远场区域测试所述被测设备的方法，所述方法包括如下步骤：

在连接到天线的测试单元的帮助下确定在所述天线与所述被测设备之间的不同距离处测量的功率值的多个样本，以及

基于所述测量的功率值的多个样本计算最小远场距离。

11.根据权利要求10所述的方法，

其中，所述方法还包括如下步骤：

将这样的区域确定为近场：在所述天线处测量的由所述被测设备发射的辐射的强度随着距离增大的衰减比与所述距离的平方成比例更强，以及将这样的区域确定为远场：在所述天线处测量的由所述被测设备发射的辐射的强度随着距离增大的衰减与所述距离的平方成比例或小于与所述距离的平方成比例。

12.根据权利要求10或11所述的方法，

其中，所述方法还包括如下步骤：调节所述天线与所述被测设备之间的所述距离，

或其中，所述方法还包括如下步骤：根据计算的所述最小远场距离自动地调节所述天线与所述被测设备之间的所述距离。

13.根据权利要求10至12中任一项所述的方法，

其中，计算所述最小远场距离的步骤基于弗里斯传动方程。

14.根据权利要求10至13中任一项所述的方法，

其中，所述不同距离之间的差值是恒定的，使所述距离等距。

15.根据权利要求10至14中任一项所述的方法，

其中，所述方法还包括如下步骤：在所述被测设备的帮助下测量信号功率并将对应的测量的功率值报告给所述测试单元。

16.根据权利要求15所述的方法，

其中，所述对应的测量的功率值的所述报告无线地被发送到所述测试单元。

17.根据权利要求15或16所述的方法，

其中，所述对应的测量的功率值的所述报告借助为了发送所述报告所建立的单独接口而被发送到所述测试单元。

18.根据权利要求15至17中任一项所述的方法，

其中，所述对应的测量的功率值的所述报告借助所述系统和所述被测设备之间的现有接口而被发送到所述测试单元。