CN109873244B - 用于定位天线的天线测量系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于定位天线的天线测量系统和方法。提供一种天线测量系统(200)。该天线测量系统(200)包括天线(201)和被测设备(202)。该天线(201)包括集成在天线(201)中的发光单元(203)。有利地，可以以有效且节约成本的方式相对于被测设备(202)定位天线(201)。

Description

用于定位天线的天线测量系统和方法
技术领域
本发明涉及尤其包括具有集成式发光单元的天线的天线测量系统、以及用于尤其借助集成在天线中的发光单元定位天线的天线测量方法。
背景技术
通常，在采用定向天线技术的无线通信应用的数量日益增加的时候，用于相对于这类系统定位天线以便确保最优信号质量和可靠测量结果的天线测量系统和方法的需求日益增长。
US 6,611,696 B2公开了用于校准点对点无线毫米波通信链路的两个收发器的天线的装置和方法。在优选实施方式中，使用信令镜或窄束搜索灯或激光预先校准所述天线。在该背景下，所述光源必须被固定到在第一步骤中安装的天线。在借助光源的光束校准布置之后，该光源必须用天线代替，这花费时间且使定位过程非常低效。
发明内容
本发明的目的是提供用于以有效且省时的方式定位天线的天线测量系统和天线测量方法。
该目的通过针对天线测量系统的权利要求1和针对天线测量方法的权利要求13的特征来解决。从属权利要求包含进一步发展。
根据本发明的第一方面，提供一种天线测量系统。所述天线测量系统包括天线和被测设备。在该上下文中，所述天线包括集成在所述天线中的发光单元。有利地，可以以有效且节约成本的方式相对于所述被测设备定位所述天线。
根据第一方面的第一优选实现形式，所述天线包括孔，其中，所述发光单元直接被集成在所述孔的中心。有利地，天线特性不被集成式发光单元负面影响。
根据第一方面的另一优选实现形式，所述天线包括跨越所述天线的所述孔的间隙的馈线。
根据第一方面的另一优选实现形式，所述发光单元为激光发射单元、优选地为激光二极管。有利地，所述激光允许在长距离上定位天线。
根据第一方面的另一优选实现形式，所述发光单元，尤其所述发光单元的光束，指向所述天线的主辐射方向或相对于所述天线的所述主辐射方向具有预定的偏移角的方向。有利地，可以以有效方式而专门相对于天线的主辐射方向定位天线。
根据第一方面的另一优选实现形式，所述发光单元的所述光束穿过所述天线的所述主辐射方向束的中心。有利地，可以以有效方式而专门相对于天线的主辐射方向束的中心精确地定位天线。
根据第一方面的另一优选实现形式，所述天线为号角天线或维瓦尔第(Vivaldi)天线。
根据第一方面的另一优选实现形式，所述天线为不平衡的天线和/或测量馈送天线。
根据第一方面的另一优选实现形式，所述发光单元配置成将由光带勾勒的阴影投射到所述被测设备上，所述阴影尤其来自所述天线的馈线。
根据第一方面的另一优选实现形式，所述天线为双极化的。
根据第一方面的另一优选实现形式，所述发光单元配置成投射交叉形以用于所述被测设备的更精确校准。
根据第一方面的另一优选实现形式，所述天线测量系统包括信号分析测量设备。附加地或可替选地，所述天线测量系统包括信号生成测量设备。
根据本发明的第二方面，提供一种天线测量方法。所述天线测量方法包括如下步骤：使用根据本发明的第一方面及其优选实现形式的天线测量系统，以及借助集成在所述天线中的所述发光单元将所述天线测量系统的所述天线相对于所述天线测量系统的所述被测设备校准。有利地，可以以有效且节约成本的方式相对于所述被测设备定位所述天线。
根据第二方面的第一优选实现形式，在所述测量之前或在所述测量期间操作所述天线的所述发光单元。
根据第二方面的另一优选实现形式，与所述测量一起实时地操作所述天线的所述发光单元。有利地，可以进一步节省时间和成本。
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示出根据本发明的第一方面的天线测量系统的示例性实施方式；
图2以正视图和背视图示出由本发明的系统所包括的具有隐藏的吸收器的天线的第一示例性实施方式；
图3以正视图和背视图示出天线的第一实施方式的第二视图；
图4以正视图和背视图示出由本发明的系统所包括的具有隐藏的吸收器的天线的第二示例性实施方式；
图5示出包括附加连接元件的天线的第二示例性实施方式的另一实现形式；
图6示出由本发明系统包括的天线的第三示例性实施方式；
图7以正视图和背视图示出由本发明的天线测量系统包括的天线系统的示例性实施方式；
图8以正视图和背视图示出包括两个附加连接元件的天线系统的示例性实施方式的另一实现形式；
图9示出用于更精确校准的由天线的第四示例性实施方式的另一实现形式所投射的示例性交叉；
图10示出包括本发明的天线测量系统的测量室的示例性实施方式；以及
图11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
在图1中，示出了根据本发明的第一方面的天线测量系统200的示例性实施方式。天线测量系统200包括天线201和被测设备202，其中，天线201包括发光单元203、优选地激光发射单元、更优选地激光二极管。在该上下文中，也示出了由发光单元203发射的光束204。
而且，发光单元203有利地被集成在天线201中。进一步有利地，天线201包括孔，其中，发光单元203直接被集成在该孔中、尤其在该孔的中心。附加地，天线201可以包括跨越天线201的孔的间隙的馈线。
而且，发光单元203(尤其发光单元203的光束204)有利地指向天线201的主辐射方向或相对于天线201的主辐射方向具有预定的偏移角的方向。进一步有利地，发光单元203的光束204通过天线201的主辐射方向束的中心。另外地，发光单元203可以配置成将尤其来自天线201的馈线的由光带勾勒的阴影投射到被测设备202上。除此之外，发光单元203还可以配置成投射交叉形以用于被测设备202的更精确校准。
关于天线201，注意，天线201可以为号角天线或维瓦尔第天线。此外，天线201可以为不平衡的天线和/或测量馈送天线。附加地，天线201可以为双极化的。
除此之外，还要注意，天线测量系统200还可以包括信号分析测量设备和/或信号生成测量设备。
图2示出了本发明的包括集成在天线1中的发光单元203的天线1的示例性实施方式。在图2中，出于清晰和可理解性的原因，未绘制天线的所有部件。在图3中，绘制了示出所有部件的天线的视图。在图2的左侧，示出了天线1的正视图。在右侧，示出了天线1的背视图。
天线1包括电路板10以及形成在电路板10的正面上的金属化层11中的两个天线元件12、13。天线元件12、天线元件13未电连接。天线元件13直接连接到连接器17，而天线元件12通过导线19和馈线18连接到连接器17。连接器17例如为同轴连接器。在该情况下，天线元件13连接到同轴连接器的屏蔽件，而天线元件12连接到同轴连接器17的中心线。
天线元件12、天线元件13对称地布置在电路板10的正面上。电路板10从对称轴线向外延伸超出天线元件12、天线元件13的范围。此外，天线元件12、天线元件13包括处于其相对于对称轴线的外边缘的凹口14、凹口15。
在图3中，示出了包括所有相关部件的图2的天线1。在图3的描述中部分地省略了相同元件。吸收器元件20、吸收器元件21、吸收器元件22和吸收器元件23被安装在围绕天线元件12、天线元件13的两层上。吸收器元件20、吸收器元件21、吸收器元件22和吸收器元件23被安装在电路板10的正面和背面上。吸收器元件20至吸收器元件23有利地由泡沫材料形成，该泡沫材料具有在10和100之间的介电常数εr。
吸收器元件20和吸收器元件21之间以及吸收器元件22和吸收器元件23之间的距离d1有利地在20mm和100mm之间、最有利地为大约60mm。此外，d1在天线的整个宽度的30％至70％的范围内。最有利地，d1为整个天线的宽度的50％。
天线的整个宽度W在50mm和200mm之间、优选地在80mm和140mm之间、最有利地为大约120mm。
吸收器元件20至吸收器元件23主要关于电路板10且关于天线元件12、天线元件13的对称轴线是对称的。
吸收器元件20至吸收器元件23布置在电路板10的在天线元件之上和之下的外区段35中。外区段35相对于天线元件12、天线元件13的中心对称轴线而在外侧。吸收器元件20至吸收器元件23的外吸收器元件区域110比天线元件12、天线元件13相对于中心对称轴线向外延伸更远。
相对于天线元件12、天线元件13的中心对称轴线的内区段34不被吸收器元件20至吸收器元件23覆盖。而且，吸收器元件20至吸收器元件23形成相对于天线元件12、天线元件13的发射边缘的凹口33。而且，吸收器元件20至吸收器元件23在外区段35中形成凹口24、凹口25、凹口28、凹口29。这些凹口24、凹口25、凹口28、凹口29可以有利地用于安装天线。而且，吸收器元件20至吸收器元件23在天线1的非发射侧形成凹口26、凹口27、凹口30、凹口31。这些凹口26、凹口27、凹口30、凹口31也可以用于安装天线1。
在图2中所示的金属化层11大部分被保护涂层覆盖。保护涂层因此直接置于电路板10上的未形成天线元件12、天线元件13的位置以及置于天线元件12、天线元件13上。保护涂层有利地置于电路板的顶部和底部上。在馈线连接区域39附近，在保护涂层内形成凹口32。这样做使得保护涂层不影响天线的特别敏感区段中的天线射频行为，在该特别敏感区段中，天线元件12、天线元件13具有最小距离。保护涂层内的凹口32延伸，直到天线元件12、天线元件13之间的朝向天线的发射侧的距离达到d2。有利地，d2在2mm和8mm之间、最有利地为5mm。
在图4中，示出了本发明的包括集成在天线2中的发光单元203的天线2的另一示例性实施方式。在本实施方式中，天线2不一定包括吸收器元件。天线2的电路板70在此还包括处于天线2的发射侧的凹口72。电路板70的形状遵循天线元件的发射边缘71的形状。但是，电路板70延伸超出天线元件的形状，略微地进入天线的发射方向。在天线元件中流动的电流在天线元件的发射边缘处引起沿着天线元件的发射边缘的电磁场，该电磁场存在于周围空气中和电路板电介质中。这两种介质具有不同的介电常数，创建分散效应。凹口72减小了分散度且增大了辐射指向性。
除此之外，图5示出了根据图4的天线的示例性实施方式的另一实现形式，其中，天线2包括附加连接元件205。借助所述附加连接元件205，发光单元203配置成将尤其来自天线2的馈线的由光带勾勒的阴影投射到被测设备202上。出于该目的，该附加连接元件205布置在发光单元203的光束内。另外地，该附加连接元件205可以布置在天线元件的发射边缘71之间。有利地，该附加连接元件205可以配置成不影响天线2的射频特性。进一步有利地，该附加连接元件205可以相对于射频信号、尤其相对于由天线2发射的射频信号是可透射的。
在图6中，示出了本发明的包括集成在天线83中的发光单元203的天线83的另一示例性实施方式。天线83为天线系统3的一部分，该天线系统3由天线83、天线83垂直地安装在其上的底板80、安装在底板80上的吸收器基座81、以及安装在吸收器基座81上的多个吸收器组成。吸收器82从天线的非发射侧朝向天线83的发射侧延伸且安装成平行于天线。吸收器有利地比天线83短。天线83为根据先前示出的本发明天线的实施方式之一的天线。
在图7中，示出了本发明的包括集成在天线系统4中的发光单元203的天线系统4的示例性实施方式。垂直地布置两个天线93和94。天线93和天线94在由天线元件限定的中心对称轴线处交叉。天线93、天线94安装在底板90上，在该底板90上还安装了吸收器基座91和多个吸收器92。在图7的左侧，示出了天线93和天线94以及吸收器基座91和多个吸收器92。出于清楚原因，在图7的右侧，独立地示出了天线93、天线94和底板90。
除此之外，图8示出了根据图7的天线系统4的示例性实施方式的另一实现形式，其中，天线系统4包括两个附加连接元件205和206。借助所述附加连接元件205和206，发光单元203配置成投射交叉形以用于被测设备202的更精确校准。出于该目的，附加连接元件205和206布置在发光单元203的光束内。另外地，附加连接元件205和206可以布置在天线元件的发射边缘之间。除此之外，附加连接元件205和206还可以形成交叉。有利地，附加连接元件205和206可以配置成不影响天线系统4的射频特性。进一步有利地，附加连接元件205和206可以相对于射频信号、尤其相对于由天线系统4发射的射频信号是可透射的。
在图9中，示出了由根据图8的天线系统4的示例性实施方式的另一实现形式所投射的交叉形208的示例性投影。
在图10中，示出了测量室5的示例性实施方式。测量室5包括防止电磁辐射而密封的容器101以及至少根据先前实施方式之一的天线100或天线系统。天线100或天线系统被安装在容器101的内表面上。被测设备102置于容器101内。容器101的内表面用吸收器完全覆盖。出于清楚原因，在此仅示出了这些吸收器的一部分。在本示例性实施方式中，天线100包括集成式发光单元203以及根据图5和图6的上文提及的实施方式的组合的附加连接元件205。在该上下文中，借助所述附加连接元件205和发光单元203，将阴影207投射到被测设备上以用于所述设备102的精确校准，该被测设备示例性地被绘制为移动手机102。
最后，图11示出本发明方法的流程图。在第一步骤S1101中，使用根据本发明的第一方面或其示例性实施方式的天线测量系统。在第二步骤S1102中，借助集成在天线中的发光单元将天线测量系统的天线相对于天线测量系统的被测设备校准。
尽管上文已描述了本发明的各种实施方式，但是应当理解，仅通过示例而非限制的方式呈现了这些实施方式。在不脱离本发明的精神或范围的前提下，可以按照本文中的公开内容进行对所公开的实施方式的多种修改。因此，本发明的宽度和范围不应当受上述实施方式中的任一实施方式限制。而是，本发明的范围应当按照所附权利要求及其等效物来限定。
尽管相对于一个或多个实现方式示出和描述了本发明，但是对于本领域的技术人员来说，在阅读并理解本说明书和附图之后，会想到等效变型和修改。另外，尽管可能已经相对于多个实现方式中的仅一个实现方式公开本发明的特定特征，但是这些特征可以与其它实现方式的一个或多个其它特征组合，这对于任一给定或特定应用可以为预期的且有利的。

Claims (14)

1.一种天线测量系统（200），包括：
天线（201），和
被测设备（202），
其中，所述天线（201）包括集成在所述天线（201）中的发光单元（203），
其中，所述发光单元（203）配置成将来自所述天线（201）的馈线的由光带勾勒的阴影（207）投射到所述被测设备（202）上，以及
其中，所述发光单元（203）的光束（204）指向所述天线（201）的主辐射方向或相对于所述天线（201）的所述主辐射方向具有预定的偏移角的方向。
2.根据权利要求1所述的天线测量系统（200），
其中，所述天线（201）包括孔，其中，所述发光单元（203）直接被集成在所述孔的中心。
3.根据权利要求2所述的天线测量系统（200），
其中，所述天线（201）包括跨越所述天线（201）的所述孔的间隙的馈线。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的天线测量系统（200），
其中，所述发光单元（203）为激光发射单元。
5.根据权利要求4所述的天线测量系统（200），
其中，所述发光单元（203）为激光二极管。
6.根据权利要求1所述的天线测量系统（200），
其中，所述发光单元（203）的所述光束（204）穿过所述天线（201）的所述主辐射方向束的中心。
7.根据权利要求1至3中任一项所述的天线测量系统（200），
其中，所述天线（201）为号角天线或维瓦尔第天线。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的天线测量系统（200），
其中，所述天线（201）为不平衡的天线和/或测量馈送天线。
9.根据权利要求1至3中任一项所述的天线测量系统（200），
其中，所述天线（201）为双极化的。
10.根据权利要求1至3中任一项所述的天线测量系统（200），
其中，所述发光单元（203）配置成投射交叉形（208）以用于所述被测设备（202）的更精确校准。
11.根据权利要求1至3中任一项所述的天线测量系统（200），
其中，所述天线测量系统（200）包括信号分析测量设备，和/或
其中，所述天线测量系统（200）包括信号生成测量设备。
12.一种天线测量方法，所述方法包括如下步骤：
使用根据权利要求1至11中任一项所述的天线测量系统（200），以及
借助集成在所述天线（201）中的所述发光单元（203），将所述天线测量系统（200）的所述天线（201）相对于所述天线测量系统（200）的所述被测设备（202）校准，
其中，所述发光单元（203）将来自所述天线（201）的馈线的由光带勾勒的阴影（207）投射到所述被测设备（202）上，以及
其中，所述发光单元（203）的光束（204）指向所述天线（201）的主辐射方向或相对于所述天线（201）的所述主辐射方向具有预定的偏移角的方向。
13.根据权利要求12所述的天线测量方法，
其中，在测量之前或在测量期间操作所述天线（201）的所述发光单元（203）。
14.根据权利要求12或13所述的天线测量方法，
其中，与测量一起实时地操作所述天线（201）的所述发光单元（203）。
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