CN109374988A - 基于飞行紧缩场的快速5g毫米波天线远场测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明基于飞行紧缩场的快速5G毫米波天线远场测试方法，步骤如下：1）将测量天线设置于机械臂上，机械臂替代传统式复杂的机械结构，降低所会产生反射误差的截面积，以及让待测物不需移动，传统上所需利用待测物移动的量测手法由机械臂取代，量测天线及紧缩场在利用机械手臂移动，待测物是静止的；2）于机械臂上设置飞行紧缩场系统；3）利用E.H.圆锥截切法控制机械臂进行天线立体角量测和xy平面扫描，进行E.H cut量测。

Description

基于飞行紧缩场的快速5G毫米波天线远场测试方法

技术领域

本发明涉及智能测试技术，特别涉及毫米波测试技术领域，具体的，其展示一种基于飞行紧缩场的快速5G毫米波天线远场测试方法。

背景技术

在5G WiGig 和车用雷达ADDAS应用过程中，数组天线的技术是非常重要的一环，因为数组天线可以提供很高的增益避免电波在高频严重的衰减，此时数组天线的相位中心就非常重要对于整个天线系统的量测与应用；数组天线具有很强的方向性，因此量测中心与相位中心的误差需要越精准越好，尤其在毫米波的天线量测中，因为一毫米的相位中心与量测中心的误差可能就会造成波形有36度的相位差；

现阶段的毫米波的天线量测为传统的天线远场量测，根据远场公式的推导此方法需要很长的距离才能达到远场的效果，系统的建设成本高；同时传统的天线远场系统一套系统只能做单一的测试方法（例如圆锥截切测试法或大圆截切测试法），其他量测需求例如芯片量测的下针、平面方式量测、圆柱体式的量测、UV式的量测等需要重新建置新的量测系统，增加建设新系统的成本；

且传统毫米波量测时由于需要高精度的关系，因此使得机构变得更加复杂与庞大，此时这些机构（例如转桌）会造成很大的电波反射影响量测结果；线量测手法（以CTIA OTA量测和IEEE 149标准为例），量测天线与待测物都需要旋转，才能达成主动式天线3D场形测试，在毫米波的量测里就会产生大量的静区涟波导致结果误差；若是待测物没有摆在对应的水平面，会产生相位中心偏移的现象，会造成所谓相位误差的现象，相位误差会导致最后待测物量测结果失真等问题。

因此，有必要提供一种基于飞行紧缩场的快速5G毫米波天线远场测试方法来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于飞行紧缩场的快速5G毫米波天线远场测试方法。

技术方案如下：

一种基于飞行紧缩场的快速5G毫米波天线远场测试方法，步骤如下：

1）将测量天线设置于机械臂上，机械臂替代传统式复杂的机械结构，降低所会产生反射误差的截面积，以及让待测物不需移动，传统上所需利用待测物移动的量测手法由机械臂取代，量测天线及紧缩场在利用机械手臂移动，待测物是静止的；

2）于机械臂上设置飞行紧缩场系统；

3）利用E.H.圆锥截切法控制机械臂进行天线立体角量测和xy平面扫描，进行E.H cut量测。

进一步的，机械臂由所罗门UNIVERSAL ROBOTS构成。

进一步的，步骤2）中，紧缩场系统可杂30cm距离即可达到远场效果。

进一步的，步骤3）前需要进行机械臂量测中心与相位中心的相对位置确定，具体为：

3-1）进行xy平面扫描，扫描距离为30cm，将振幅最高位置确定为行为中心位置；

3-2) 对待测物进行E CUT量测并将网仪获得在不同角度量测所获得的电波相位角度记录；

3-3） 通过改善Z轴误差的公式进行高度与相位误差间的补偿来整机械臂高度方式，重复进行步骤3-1），达到最准确的机械臂量测中心与相位中心的相对位置。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

1）通过设定飞行紧缩场系统，球面波可以在很短的距离内变成平面波，并且大大提高了电波静区的范围，只要在静区中都能得到远场的结果，缩小了测试场地空间与建置成本；

2）机械臂替代传统式复杂的机械结构，降低所会产生反射误差的截面积，以及让待测物不需移动，传统上所需利用待测物移动的量测手法由机械臂取代，量测天线及紧缩场在利用机械手臂移动，待测物是静止的；

3）机械臂替代传统复杂的机构，不但能够快速建置，且只需花一次性的系统硬件成本，利用软件的控制就能达到多种量测手法的需求，大量压低产品化的时间与金钱成本；

4）利用机械手臂取代了待测物的转动，靠着手臂的移动达成phi轴和zeta轴的测试，这在毫米波量测是非常重要的，因为可以大幅得降低静区涟波的影响，使得量测结果更加准确；

5）利用机械手臂配合相位中心，更改其量测的坐标中心轴，使得系统的可操作性与方便性大幅提高，也提升了系统在人员操作失误下的准确性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图之一。

图2是本发明的结构示意图之二。

具体实施方式

实施例1：

请参阅图1，本实施例展示一种天线远场量测系统，包括电波隔离室，设置于电波隔离室内的搭载有飞行紧缩场的机械臂、分别与待测物体和飞行紧缩场配合使用的一组TRC双向变频器， 一组TRC双向变频器与TRC开关/放大器对应设置且配合使用，且TRC开关/放大器与测量设备配合使用，并通过计算机控制形成基于飞行紧缩场的天线测量系统。

测量设备还对应连接有网仪、讯号产生器、讯号分析仪；

测量采用conical cut 量测方式进行；

同时conical cut 量测为通过卷曲式反射碟面进行。

实施例2：

参阅图2，本实施例展示一种量测系统，包括设置于机械臂的飞行紧场系统、降频器、网仪、升频器、方向耦合器、探针座、待测物体、电压传感器、万用表、以及计算机；

测量步骤具体为：

A-1）探针的xyz接触方向；

A-2）利用万用表读取x方向电压；

A-3）利用万用表读取y方向电压；

A-4）若x方向电压小于y方向电压则代表接触良好可以量测；

A-5）若x方向电压大于y方向电压则发出警告，藉由手动或计算机控制探针座调整探针可至于待测天线上方或下方，飞行紧缩场藉由坐标设定则永远可置于待测天线的上方，做3D场型建置与量测；

A-6）使用卷曲式反射碟面进行conical cut 量测。

实施例1和实施例2所展示的测试系统的有益效果为：

1）通过设定飞行紧缩场系统，球面波可以在很短的距离内变成平面波，并且大大提高了电波静区的范围，只要在静区中都能得到远场的结果，缩小了测试场地空间与建置成本；

2）机械臂替代传统式复杂的机械结构，降低所会产生反射误差的截面积，以及让待测物不需移动，传统上所需利用待测物移动的量测手法由机械臂取代，量测天线及紧缩场在利用机械手臂移动，待测物是静止的；

3）机械臂替代传统复杂的机构，不但能够快速建置，且只需花一次性的系统硬件成本，利用软件的控制就能达到多种量测手法的需求，大量压低产品化的时间与金钱成本；

4）利用机械手臂取代了待测物的转动，靠着手臂的移动达成phi轴和zeta轴的测试，这在毫米波量测是非常重要的，因为可以大幅得降低静区涟波的影响，使得量测结果更加准确；

5）利用机械手臂配合相位中心，更改其量测的坐标中心轴，使得系统的可操作性与方便性大幅提高，也提升了系统在人员操作失误下的准确性。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种基于飞行紧缩场的快速5G毫米波天线远场测试方法，其特征在于：步骤如下：

1)将测量天线设置于机械臂上，机械臂替代传统式复杂的机械结构，降低所会产生反射误差的截面积，以及让待测物不需移动，传统上所需利用待测物移动的量测手法由机械臂取代，量测天线及紧缩场在利用机械手臂移动，待测物是静止的；

2)于机械臂上设置飞行紧缩场系统；

3)利用E.H.圆锥截切法控制机械臂进行天线立体角量测和xy平面扫描，进行E.H cut量测。

2.根据权利要求1所述的一种基于飞行紧缩场的快速5G毫米波天线远场测试方法，其特征在于：机械臂由所罗门UNIVERSAL ROBOTS构成。

3.根据权利要求2所述的一种基于飞行紧缩场的快速5G毫米波天线远场测试方法，其特征在于步骤2)中，紧缩场系统可杂30cm距离即可达到远场效果。

4.根据权利要求3所述的一种基于飞行紧缩场的快速5G毫米波天线远场测试方法，其特征在于步骤3)前需要进行机械臂量测中心与相位中心的相对位置确定，具体为：

3-1)进行xy平面扫描，扫描距离为30cm，将振幅最高位置确定为行为中心位置；

3-2)对待测物进行E CUT量测并将网仪获得在不同角度量测所获得的电波相位角度记录；

3-3)通过改善Z轴误差的公式进行高度与相位误差间的补偿来整机械臂高度方式，重复进行步骤3-1)，达到最准确的机械臂量测中心与相位中心的相对位置。