CN110011739B - 用于空中rf环境仿真器的功率控制的系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了用于控制输送到测试容积的功率的方法、测试系统和计算机。根据一个方面，一种电磁测试系统具有至少一个操作路径，其具有信道仿真器输出、放大器、衰减器和天线。一种方法包括针对给定所需输出功率电平C，将信道仿真器输出功率设置为功率电平B，并且将衰减器设置为设置A，使得C为B和A的函数。在此类实施例中，可基于信道仿真器的上限输出功率和所需输出功率C来计算衰减A。

Description

用于空中RF环境仿真器的功率控制的系统和方法

分案申请

本申请为申请号201810399460.4、申请日2018年04月28日、题为“用于空中RF环境仿真器的功率控制的系统和方法”的分案申请。

技术领域

本公开涉及电磁测量系统，具体地涉及用于空中射频(RF)环境仿真器的功率控制的改进系统和方法。

背景技术

专利号为8,331,869B2的美国专利描述了用于对具有多个天线的无线装置进行空中性能测试的系统和方法。这类系统(称为边界阵列系统)再现了一种辐射近场环境，该环境对于测试容积中的装置而言看起来似乎是其起源于远场并且具有所选仿真环境的多路径特性。通常通过RF吸收器内衬消声室将测试容积内的被测装置(DUT)与真实世界隔离以产生自由空间环境，然后使用天线阵列来再现RF边界条件并且在DUT周围提供待仿真的所选空间信道模型中所固有的方向特性。

图1是用于测试被测装置(DUT)12的典型多输入多输出(MIMO)边界阵列配置10，其示出消声室16中的边界阵列天线14，其中无线通信测试器18通过空间信道仿真器20A和20B(本文中统称为信道仿真器20)和放大器22连接。分路器24可插入在无线通信测试器18与空间信道仿真器20之间。一些配置需要同步在一起的多个单独信道仿真器20，以产生充足输出信道来驱动消声室中的所有天线元件。图1的测试配置通常用于评估DUT 12的接收器性能。举例来说，当DUT 12为蜂窝电话时，图1的测试配置可用于评估从基站到移动电话的下行链路信号。为简单起见，本文档将DUT接收器测试配置称为下行链路，而将DUT发射测试配置称为上行链路。为简单起见，图1的配置为单向的。还采用了双向系统。

被测装置(DUT)12定位在位于消声室16的测试容积内的定位器(诸如转盘)上，该测试容积通过RF吸收器内衬的墙壁、底板和顶板与消声室16外部的环境隔离。天线阵列14在多个方向上朝DUT 12辐射电磁能量(无线电波)。通过空间信道仿真器20对来自天线14中的每一者的辐射信号施加了各种损伤(延迟扩展、多普勒、干扰等)以模仿真实世界环境中的多路径衰落。

通过一个或多个空间信道仿真器20将各种损伤引入到从无线通信测试器18接收的信号中，所述空间信道仿真器20将接收的信号数字化。空间信道仿真器20对数字化接收信号进行延迟和振幅加权。更具体地，空间信道仿真器20可添加多路径延迟、延迟扩展、衰落、干扰和典型辐射通信路径中所常见的其它损伤，然后将结果转换为模拟信号并将结果上变频转换为射频RF。因此，空间信道仿真器20的每个输出可为根据信道模型定义来延迟并加权的输入信号的多个副本的总和，并且将基于对DUT 12或居间反射器的相对运动进行建模的运动定义而在时间上变化。还可引入由相对运动引起的多普勒频移。还可通过添加加性白高斯噪声(AWGN)或其它噪声以及通过注入特定干扰信号来引入干扰。信道仿真器所仿真的全套信道效应在本文中统称为损伤(impairment)。请注意，尽管上述描述反映了当今用于产生空间信道仿真的最常见方式，但存在其它机制来引入相似/等效损伤，包括纯模拟方式。本文不应理解为限制空间信道仿真器的可能设计。

在典型配置中，空间信道仿真器20的输入的数目可不同于空间信道仿真器20的输出的数目。分路器24可插入在无线通信测试器18与空间信道仿真器20之间。空间信道仿真器20的每个输出通过功率放大器22放大，并且在路径(通常由电缆提供)上被引导到天线14。空间信道仿真器20仿真多个信道，每个信道与天线14中的不同天线相关联。

在空间信道仿真器20与天线14之间需要放大，以便在下行链路上产生充足辐射功率以由DUT 12接收，并且在上行链路上将从DUT 12接收的弱信号放大到远高于信道仿真器20的接收器灵敏度。无线通信测试器18仿真无线电链路的与DUT 12相反的一端。上行链路是从DUT 12到无线通信测试器18的信号传播路径(这些路径未在图1中示出)。

无线通信测试器根据DUT的通信协议生成信号。例如，无线通信测试器18可生成针对长期演进(LTE)信令格式化的发射信号，并且可接收也针对LTE信令格式化的来自DUT的信号。无线通信测试器18可采用其它通信协议，诸如Wi-Fi或3GPP 5G新无线电(NR)。还示出了耦接到低噪声放大器(LNA)28的通信天线26，LNA 28连接到无线通信测试器18。通信天线26的用途是在DUT与通信测试器之间为与正在DUT上测试的度量无关的信号(例如，在接收器灵敏度测试期间的数字误差率的闭环反馈)提供另选的、未衰落的且可能的低损耗通信路径，以便维持完整通信链路。

测试自动化计算机30通过通信测试器和信道仿真器上的设置来控制测试容积中的信号功率电平。通信测试器18相对于信道仿真器20的输入参考电平设置的输出电平确定由信道仿真器20数字化的信号电平，从而影响净输出功率。如果输入到信道仿真器20的功率电平是参考电平设置的一半，则输出功率也将为输出电平设置的一半。通常，目标是将平均输入功率保持在参考电平设置。

因此，空间信道仿真部件通常由RF信道仿真器20执行，RF信道仿真器20对传入信号进行下变频转换和数字化，通过数字信号处理来运行结果以添加多路径延迟、延迟扩展、衰落、干扰和典型辐射通信路径中所常见的其它损伤，然后将结果转换回模拟信号并将结果上变频转换到原始RF频率范围。尽管本文中对功率的提及通常指代信号的平均功率，但应当注意到，作为施加到通信信号的损伤的结果，所得衰落信号的峰均比(PAR)和整体动态范围比输入信号大得多。因此，信道仿真器的输出信号生成器以及任何后续系统部件的线性是合乎需要的。同样，所得衰落信号的信噪比将在时间和频率上变化到可能非常接近信号生成器噪底的值。

如上所述，信道仿真20与边界阵列天线14之间需要放大22，以便在下行链路上产生充足辐射功率以由DUT 12接收，并且在上行链路上将从DUT 12接收的弱信号放大到远高于信道仿真器20的接收器灵敏度。在信道仿真器20的另一端处，使用无线通信测试器18或适合于给定无线技术的参考无线电来仿真无线链路的另一端。

对于边界阵列的下行链路(接收器测试)配置，需要功率放大来克服消声室的净路径损耗，并且提供足够高的衰落信号电平(该衰落信号电平高于DUT的接收器噪底的衰落信号电平)以确保依据所选调制和编码方案(MCS)进行通信。

对于信号干扰比(SIR)测试，其中测试设备将信号和干扰两者引入到OTA环境中，放大器需要具有足够高的输出功率以使得对于所需SIR，DUT 12处的干扰噪声比(INR)足够高，使得DUT 12的接收器所见的信号干扰噪声比(SINR)大致等于所需SIR。换句话说，干扰加噪声大致等于干扰，仅因为噪声比干扰小得多并且因此相对接近零。

理想地，放大器22的增益选择为使得信道仿真器20的输出的最大输出功率对应于功率放大器22的最大可用输出。这并不总是可能的，因为无法使放大器完全平坦，并且因为来自不同制造商的不同型号的信道仿真器具有不同最大输出水平。

边界阵列系统的另一种所需操作模式涉及测量DUT 12的接收器灵敏度性能。在这种情况下，通过降低信道仿真器20的输出的输出功率来减小测试容积中的功率，直到达到目标误差率或吞吐量为止。这个目标对应于DUT 12的接收器处的特定信噪比(SNR)，其中所述噪声由DUT接收器的热噪声加上由DUT 12的其它部件产生的任何自干扰构成，俗称为平台噪声。针对此类测试，DUT 12处所见的信号电平将通常远低于使DUT接收器处的SINR大约等于所施加的SIR所需要的电平。因此，在这种使用情况下，需要来自放大器22的最大输出功率将通常较低。同样，放大器22的所需增益实际上只是克服测试系统的从信道仿真器20到DUT 12的空中(OTA)路径损耗，以便将信道仿真器20置于与将用于在所进行的配置中测量DUT 12的接收器灵敏度的操作范围相似的操作范围中所必需的增益。

遗憾的是，当试图构建一个系统以满足基于SIR的测试的要求时，平台噪声有限的情况受到测试系统自身所引入的系统级别噪声的影响。尽管实际放大器也将其自己的一些噪声引入到测试系统中，但即使能够使用完美的放大器(没有固有噪声系数的完美增益源)，也将存在这个系统噪声问题。任何信号生成器(包括信道仿真器的输出)均具有其自己的输出噪底，因此，输出具有相关联SNR。由于通过降低信道仿真器20的输出电平来执行灵敏度搜索，所以输出处的SNR随信号电平减小而减小。

通常，如在所进行的测试的实例中，信道仿真器的输出噪声设计为比DUT 12的接收器的输入噪声低得多，使得其对所检测的接收器灵敏度具有可以忽略不计的影响。然而，当放大器22的增益高于待补偿的路径损耗时，必须进一步将信道仿真器输出处的信号电平降低以达到所需接收器灵敏度水平。因此，源处的SNR低于理想情况，并且信号和噪声两者均被放大并注入到测试容积(test volume)中。放大器22的增益越高，测试容积中的系统噪声水平也就越高，而与任何其它因素无关。当系统噪声水平接近平台噪声水平的一小部分时，其变成DUT 12的接收器处的SNR的重要分量并且更改所测的接收器灵敏度水平。

遗憾的是，即使忽略SIR使用情况并且针对平台噪声有限的测试情况，仅尝试选择适合于克服系统路径损耗的增益，仍没有简单的解决方案。电缆的路径损耗和自由空间路径损耗通常作为频率的函数而增大，而天线和其它部件更易变化。调谐宽带放大器以补偿所有这些因素并且向测试容积的中心提供恒定净增益几乎是不可能的。

发明内容

为了克服已知方法的限制，测试系统引入了动态功率控制功能，其减小系统中的每个放大器22的内部增益而对放大器噪声系数的影响可以忽略不计，或者在每个放大器22之后添加衰减以提供输出功率控制，同时保持信道仿真器20的输出信号接近其最大SNR。在一些情况下，放大器输出的输出功率控制将足以控制用于测试的功率电平的整个所需范围，但当前可用部件的各种因素使得其不太可能。因此，需要用于执行混合功率控制的选项，其中输出增益/衰减两者受到控制，并且信道仿真器20的信号电平在高SNR下在窄操作范围内变化。软件和/或嵌入固件算法用于将各种功率控制特征组合成一个无缝线性功率控制范围，并且防止由于在系统的正常操作期间发生的各种切换条件造成的损坏。

因此，提供了在电磁测试系统中控制功率的系统和方法，其中所述电磁测试系统具有至少一个操作路径，操作路径具有信道仿真器输出、可变增益放大器(VGA)或在输出处具有可变衰减器的固定增益放大器以及天线。可提供控制单元以使得能够设置信道仿真器输出的输出功率并且设置放大器的增益或衰减器的衰减。在一些实施例中，增益控制与放大器的构造成一体，使得经由增益控制设置衰减涉及调整放大器的增益。在一些实施例中，通过设置跟随放大器之后的衰减器来设置衰减。

在一些实施例中，信道仿真器输出的输出功率的设置和衰减器的衰减的设置是为了在电磁测试系统的测试容积中实现合成所需功率。在一些实施例中，计算衰减A的设置以减小调整信道仿真器输出功率以实现所需输出电平的范围。更具体地，在一些实施例中，衰减器的设置可被视为粗略功率调整，而信道仿真器输出功率的设置可被视为精细功率调整。此外，做出衰减器和信道仿真器的设置的顺序取决于所需功率设置是否小于当前功率设置。

附图说明

通过结合附图参考以下详细描述，将更容易理解本发明实施例以及其伴随优点和特征的更完整理解，其中：

图1是常规电磁测试系统；

图2是根据下文陈述的原理配置的电磁测试系统；

图3是具有SPDT开关以允许旁路衰减器的可变衰减器阵列；

图4是从固定衰减器和多极开关创建的步进衰减器的图；

图5是根据本文陈述的原理构造的测试自动化计算机的框图；

图6A和图6B是根据本文陈述的原理的用于选择性地设置信道仿真器和衰减器的输出的功率的示例性过程的流程图；

图7A、7B和7C是根据本文陈述的原理的用于使用误差校正选择性地设置信道仿真器和衰减器的输出的功率的示例性过程的流程图；

图8是根据本文陈述的原理的用于在考虑到衰减器的插入损耗的情况下选择性地设置信道仿真器和衰减器的输出的功率的示例性过程的流程图；以及

图9是用于设置衰减和信道仿真器输出功率的示例性过程的流程图。

具体实施方式

在详细描述示例性实施例之前，应注意到，所述实施例主要存在于与用于电磁测试系统诸如空中(over-the-air)射频(RF)环境仿真器或电磁测试系统的功率控制的改进系统和方法相关的设备部件和处理步骤的组合。因此，在适当情况下，已经在附图中用常规符号来表示部件，附图仅示出与理解实施例有关的那些特定细节，以便受益于本文描述的本领域的技术人员将容易明白的细节不会混淆本公开。

如本文使用，诸如“第一”和“第二”、“顶部”和“底部”等关系术语可仅仅用于区别一个实体或元件与另一个实体或元件，而未必要求或暗示此类实体或元件之间的任何物理或逻辑关系或次序。

在一些实施例中，衰减器32的输出功率控制组放置在放大器22的输出处，如图2所示。例如，具有固定步长(step)(例如，10dB)的机电步进衰减器可放置在每个放大器22的输出处。可变衰减器32可为单个现成部件，或包括一系列固定衰减器和开关以创建所需衰减设置范围。可结合功率放大器22和/或来自空间信道仿真器20的输出信号源控制衰减器32以确保在衰减器切换时不施加输出功率，因为在开关为开路时可能发生对衰减器32和/或放大器22的损坏。请注意，可通过许多不同方式来禁用放大器输出，包括在外部关闭放大器模块、使用关闭或断开一个或多个内部增益级的内部禁用功能和/或禁用来自信道仿真器输出的输入信号。因此，可调整可变衰减器32以实现粗略增益控制，同时将接着在大大减小的范围(例如，0至9.9dB，步长为0.1dB)上调整信道仿真器20的输出端口的输出功率控制以补充整体功率控制所需要的高分辨率。

因此，测试自动化计算机31中的算法将对测试容积中的给定功率电平的请求解释为需要将衰减器32设置为给定设置A，在该过程期间根据需要禁用和重新启用放大器22、放大器输出和/或信道仿真器20输出，并且将信道仿真器20的输出的输出电平设置为输出功率B，使得所得输出功率C＝B-A对应于所请求输出电平，不包括任何恒定偏移K，诸如放大器增益和电缆损耗。还可在控制过程中对衰减器32设置的每个阶段处的净路径损耗或相对损耗进行任何校正，以使所得输出功率线性化并且在测试容积中准确地产生所需功率电平。

在另一实施例中，可在放大器22的输出上使用数字步进衰减器。这些固态装置可遭受最小内部损耗，其通常引入5至10dB的最小插入损耗。因此，为了避免丢失用于信号干扰比(SIR)测试的功率放大器的最大输出功率(放大器的最昂贵部分)，如图3所示，与每个衰减器32一起使用一对RF开关34以能够将每个可变衰减器32切出电路并且旁路所述衰减器32以获得完整输出信号。

另外，这些开关34的VSWR可相当高，这取决于设计，并且其最大功率处理能力通常受到限制，从而使得其与到高功率放大器的输出的直接连接不兼容。因此，可需要额外固定衰减以较好地匹配衰减器32与放大器22并且避免损坏任何部分。这在最大功率输出与能够由可变衰减器32控制的第一功率电平之间引入大的步长。尽管数字衰减器通常具有更精细的步长(例如，常见低至0.1dB分辨率)以使得其可适合于灵敏度搜索的总功率控制，但其仅可在所需输出功率最多比放大器22的最大输出低大约10dB时使用。

因此，上述的测试自动化计算机31中的控制算法可使用信道仿真器20的输出电平控制，直到将衰减器32切进系统中为安全的点。请注意，这可远低于信道仿真器20的最大输出功率，这取决于衰减器32的功率处理能力。为了将衰减器切进或切出电路，可能需要禁用放大器22或放大器输出和/或信道仿真器20的输出，以避免对其自己和用于将衰减器切进或切出电路的开关造成损坏。当将衰减器32切进电路时，算法必须增大信道仿真器20的输出电平以补偿衰减器32的相关联最小插入损耗(同时保持低于衰减器32的损坏水平)，然后，可使用衰减器32的数字控制从该点线性地持续进行系统功率控制，或者如果依据数字衰减器32的分辨率而必要的话，组合衰减器32和信道仿真器输出控制，如先前实施例中所描述。

第三实施例将衰减/功率控制移动到放大器本身中，从而提供可变增益放大器设计。这可以例如通过在较早增益级之间的主信号路径中或在增益级之一的反馈回路中使用数字衰减器或类似的功率控制来实现。此类具体实施可考虑对放大器噪声系数的影响。由于在所述链中较早衰减所述RF信号可相等地减小来自信道仿真器20的信号和噪声两者，所以放大器22可将其自己的噪底引入到所得信号。如果在信号链中过早地执行衰减，则放大器22的输出处的所得SNR仍可比测试容积中所需要的SNR更差。所述系统级别控制将类似于上述系统级别控制，尽管在这个具体实施中，可预期放大器的增益在为功率控制所选择的任何步长从其最大值变化到其最小值。因此，可预期所述控制算法更接近第一实施例的控制算法，但通常在改变增益的同时不禁用放大器或输入信号。

在每个具体实施中，可通过调整所施加的衰减、增益和/或信号生成器设置在每个步长处进行实际衰减的频率相依校正(即，频率相依非线性)来改进整体系统准确度，以补偿给定目标水平的任何误差。

请注意，如上所述的各种部件的控制和自动化可集中于测试自动化计算机31的控制测试软件或分布于各种嵌入部件当中。多个衰减器32或放大器22和衰减器32可成组为单个输出功率控制模块，从而简化整体接口和控制。用于可变衰减器32的线性以及不同路径之间的任何相对偏移等的校正可存储在衰减器或可变增益放大器组的嵌入控制器的嵌入固件中，以用于进行自动内部校正或以供外部控制软件使用，并且用于针对每个目标频率将所得步长设置平移到所需数量，这对于用户或控制软件是透明的。

通过将功率控制移动到电磁测试系统的有源部件的最后输出级(例如，放大器22)，当信号在测试容积中衰减时，所述系统的整个信噪比保持恒定。这确保不管测试容积中的所需信号电平如何，由于系统引起的SNR应当比由于DUT接收器处的固有平台噪声引起的SNR好得多。换句话说，当信号接近DUT 12的接收器灵敏度时，系统噪底将远低于DUT平台和接收器噪声。

通过使来自信道仿真器20的信号保持恒定，放大器22的线性不再在整体系统测量不确定性中起重要作用，因为平均放大器输入和输出功率保持恒定。

向放大器22或在放大器22之后添加功率控制/衰减还解决了系统的增益和净路径损耗的频率相依性，从而允许根据给定频率相依路径损耗的需要来调整所需净放大器增益。还可调谐系统放大器增益以适应特定信道仿真器模型的需要。

使用所述嵌套功率控制方法(其中以较大步长移动放大器输出处的衰减/增益控制并且通过信道仿真器20产生精细控制)有助于减小所添加的功率控制部件(例如，衰减器32)的整体成本，同时由于信道仿真器的输出处所利用的小动态范围，仍将线性和系统SNR贡献保持在最小。

图5是根据本文所陈述的原理构造的用于控制电磁测试设备的操作路径的输出功率的测试自动化计算机31的框图。测试自动化计算机31具有处理电路42。在一些实施例中，处理电路可包括存储器44和处理器46，所述存储器44含有在由处理器46执行时配置处理器46以执行本文所述的一个或多个功能的指令。除了传统处理器和存储器之外，处理电路42可包括用于处理和/或控制的集成电路，例如，一个或多个处理器和/或处理器核心和/或FPGA(现场可编程门阵列)和/或ASIC(专用集成电路)。

处理电路42可包括和/或连接到和/或被配置用于访问(例如，写入和/或读取)存储器44，该存储器可包括任何种类的易失性和/或非易失性存储器，例如，高速缓存和/或缓冲存储器和/或RAM(随机存取存储器)和/或ROM(只读存储器)和/或光学存储器和/或EPROM(可擦除可编程只读存储器)。此类存储器44可配置成存储控制电路可执行的代码和/或其它数据，例如，关于通信的数据，例如，节点的配置和/或地址数据等。处理电路42可配置成控制本文所述的任何方法和/或致使执行此类方法，例如，由处理器46执行。对应指令可存储在存储器44中，该存储器可为可读的和/或可读地连接到处理电路42。换句话说，处理电路42可包括控制器，其可包括微处理器和/或微控制器和/或FPGA(现场可编程门阵列)装置和/或ASIC(专用集成电路)装置。可以认为处理电路42包括或可连接或能够连接到存储器，所述存储器可配置成可由控制器和/或处理电路42访问以进行读取和/或写入。

存储器44配置成存储目标输出功率设置C48、衰减设置A 50以及信道仿真器输出功率B 52。这些参数根据以下方程式来相关。

C＝B–A’+K

其中B小于最大功率P_Max，A’是衰减设置A加上插入损耗和/或衰减器的值的任何残留误差，并且K是用于放大器、电缆、天线、范围长度等的增益和损耗的剩余校正。请注意，对于测试容积中的功率电平，K有可能为负(路径损耗比放大器增益多)。A可优选地选择成使得B是小于P_Max的最高可能值。

在一些实施例中，处理器46包括校正计算器63，其配置成确定来自衰减计算器54的所计算出的衰减的实际衰减。所述实际衰减可包括残留误差(其可包括电缆损耗等)以及有可能，衰减器插入损耗。可从查找表43获得实际衰减，所述查找表43将选定衰减或衰减步相关到对应于所选择的衰减或衰减步的实际衰减。

因此，处理器46可编程以实施以下功能模块：衰减计算器54、信道仿真器输出计算器56、当前功率比较器58、衰减比较器60、插入损耗比较器62和校正计算器63。衰减计算器54配置成计算衰减设置A并且还可配置成计算用于递增衰减设置A的衰减步S。信道仿真器输出计算器56配置成计算信道仿真器输出功率。当前功率比较器58配置成将目标功率电平X与当前功率设置进行比较。衰减比较器60配置成将所计算出的衰减器设置A与当前衰减设置进行比较。插入损耗比较器62配置成将插入损耗与所计算出的衰减A进行比较。校正计算器63配置成确定来自衰减计算器54的所计算出的衰减的实际衰减A’。

通信接口64配置成与信道仿真器20介接(interface with)以设置信道仿真器20的输出功率并且与衰减器32介接以设置衰减器32的衰减。另外，当衰减器32实现为放大器22的一体部分时，通信接口64配置成与放大器22介接。

图6A和6B是根据本文陈述的原理的用于选择性地设置信道仿真器20和衰减器32的输出的功率的示例性过程的流程图。在图6A的顶部处开始，所述过程包括接收请求功率设置X(框S100)。经由当前功率比较器58将所述功率设置X与信道仿真器20的该信道的当前功率设置进行比较(框S102)。如果X等于当前功率设置，则所述过程返回。否则，经由衰减计算器54根据下式计算衰减步和衰减(框S104)：

衰减步＝INT((P_Max–X)/步长)

以及

衰减＝步长×衰减步

接下来，经由衰减比较器60将所计算出的衰减或衰减步设置与当前衰减/步设置进行比较(框S106)。如果所计算出的衰减等于当前衰减设置，则将信道仿真器20的输出的输出功率设置为X加上所计算出的或当前的衰减(框S108)。否则，所述过程前进到图6B的框S110。如果可变衰减器32在切换时具有高阻抗(框S110)，则禁用或降低在衰减器32之前的放大器22的输出(框S112)。这可如上所述进行。例如，可通过许多不同方式来禁用放大器22输出，包括在外部关闭放大器模块、使用关闭或断开一个或多个内部增益级的内部禁用功能和/或禁用来自信道仿真器输出的输入信号。作为禁用放大器的输出功率的另选方式，可将放大器输出降低到将防止损坏高阻抗或开路的水平，诸如通过减小输入到放大器的信道仿真器的输出。

框S114中的决策和后续步骤可用于控制信道仿真器输出功率的设置顺序，以防止功率在切换时下降到低于目标水平。这可能是合乎需要的，例如，用于在调整期间防止无线通信丢失。如果请求功率设置X小于当前功率设置(框S114)，则可经由信道仿真器输出计算器56将信道仿真器20的输出的输出功率设置为X加上所计算出的衰减(框S116)。随后，将放大器输出衰减设置为所计算出的衰减或衰减步，如果适用的话(框S118)。明确地说，如果通过步长数设置衰减器，则使用步长数来设置衰减。如果通过衰减值设置衰减器，则指定衰减值。

如果请求功率设置X大于当前功率设置(框S114)，则将放大器输出衰减设置为所计算出的衰减或衰减步(框S120)。随后，将相关联信道仿真器输出的输出功率设置为X加上所计算出的衰减(框S122)。所述过程从框S118或S122继续进行到框S124，在该处如果可变衰减器在切换时具有高阻抗，则启用或增大相关联放大器输出(框S126)。然后所述过程结束。请注意，该整个算法可针对所述信道串行或并行地执行(例如，针对整个系统的净功率控制的所有输出使用相同衰减设置)。然而，串行方法提供若干相异优点，包括在输出衰减器中的每个输出处(由于所选模型的群集布置)而非在信道仿真器输出处补偿相对功率变化的能力，从而最大可能地改善所有输出的SNR。一次一个地连续启用和禁用输出/放大器还确保剩余输出仍在DUT处生成信号，从而减少丢失通信连接和掉话的可能性。

图7A、7B和7C是根据本文陈述的原理的用于使用误差校正选择性地设置信道仿真器20和衰减器32的输出的功率的示例性过程的流程图。在图7A的顶部处开始，所述过程包括接收请求功率设置X(框S130)。经由当前功率比较器58将功率设置X与当前功率设置进行比较(框S132)。如果X等于当前功率设置，则所述过程返回。否则，经由衰减计算器54根据下式计算衰减步和衰减(框S134)：

衰减步＝INT((P_Max–X)/步长)

以及

衰减＝步长×衰减步

其中P_Max是信道仿真器输出的最大输出功率。

所述过程包括确定所计算出的衰减步的实际衰减(框S136)。所述实际衰减可包括残留误差(其可包括电缆损耗等)以及有可能，衰减器插入损耗。可从查找表获得实际衰减，所述查找表将选定衰减或衰减步相关到对应于该选定衰减或衰减步的实际衰减。一旦确定实际衰减，便做出比较以确定请求功率设置X加上实际衰减是否大于最大信道仿真器输出功率P_Max(框S138)。如果是，则使用先前(较低)衰减步(框S142)来确定实际衰减(框S136)。如果否，则所述过程包括确定所计算出的衰减是否等于当前衰减设置(框S140)。如果是，则将相关联信道仿真器输出功率设置为X加上实际衰减(框S144)并且所述过程返回。否则，所述过程继续到在图7B中再现的框S130。

在图7B中，在框S130中，程序请求功率设置X。如果X等于当前功率设置，则所述过程返回。否则，选择最大衰减步和衰减设置(框S135)。接着，针对所选择的衰减步选择实际衰减(框S137)。确定请求功率设置加上实际衰减是否超过信道仿真器的最大输出功率PMax(框S138)。如果是，选择下一个较低衰减步(框S143)并且获得对应于下一个较低衰减步的新实际衰减值(框S137)。如果X加上实际衰减不大于P_Max(框S138)，则确定所得目标衰减设置是否等于当前衰减设置(框S140)。如果是，则将相关联信道仿真器输出功率设置为X加上实际衰减(框S144)。否则，所述过程继续进行到图7C的框S146。

如果可变衰减器32在切换时具有高阻抗(框S146)，则禁用在衰减器32之前的放大器22的输出或以其它方式降低其输出(框S148)并且所述过程继续。

如果请求功率设置X小于当前功率设置(框S150)，则将信道仿真器20的输出的输出功率设置为X加上所计算出的衰减加上所计算出的误差校正(框S152)。随后，将放大器输出衰减设置为所计算出的衰减或衰减步(框S154)。

如果请求功率设置X大于当前功率设置(框S150)，则将放大器输出衰减设置为所计算出的衰减或衰减步(框S156)。随后，将相关联信道仿真器输出的输出功率设置为X加上所计算出的衰减加上所计算出的误差校正(框S158)。所述过程从框S154或S158继续进行到框S160，在该处如果可变衰减器在切换时具有高阻抗，则启用或增大相关联放大器输出(框S158)。然后所述过程返回。

图8是根据本文陈述的原理的用于在考虑到衰减器的插入损耗的情况下选择性地设置信道仿真器20和衰减器32的输出的功率的示例性过程的流程图。所述过程包括接收请求功率设置X(框S164)。经由当前功率比较器60将功率设置X与当前功率设置进行比较(框S165)。如果X等于当前功率设置，则所述过程返回。否则，根据下式计算衰减(框S166)：

衰减＝P_Max–X

其中P_Max是信道仿真器输出的最大功率输出。

经由插入损耗比较器62在所计算出的衰减与衰减器插入损耗之间进行比较(框S167)。如果所计算出的衰减小于衰减器插入损耗，则所述过程继续进行到框S168。在框S168处，确定衰减器是否被切入信号路径中。如果是，则所述过程继续进行到框S170，并且如果否，则所述过程在框S176处继续。在框S170处，如上所述禁用或降低放大器输出，通过(例如)减小输入到放大器的仿真器输出的输出功率。将衰减器32的路径中的开关34设置为直通信号路径，从而旁路衰减器32(框172)。启用或增大放大器22输出(框S174)。接着，将相关联信道仿真器输出的输出功率设置为X(框S176)并且所述过程结束。

返回到框S166，如果所计算出的衰减不小于衰减器插入损耗，则所述过程在框S178处继续，在该处确定衰减器是否被切入信号路径中。如果是，则所述过程在框S186处继续。否则，禁用或降低放大器输出(框S180)，开关34选择衰减器路径(框S182)，并且启用或增大放大器22输出(框S184)。接着，使用X设置衰减器32和信道仿真器20功率控制(图6A和6B的过程)，使用X加上插入损耗替代X(框S186)。

在一些实施例中，图6至8的流程图的过程可由处理器46所执行的软件模块来实施。在一些实施例中，放大器的启用(S174/S184)可被延迟，直到调整衰减器的最后步骤(S176/S186)。

图9是用于在电磁测试系统中实施功率控制的示例性过程的流程图。所述过程包括经由衰减计算器54基于信道仿真器输出的功率的上限和目标功率电平C来计算衰减设置A(框S190)。所述过程还包括经由信道仿真器输出计算器56基于目标功率电平C和所计算出的衰减设置A来计算信道仿真器功率设置B(框S192)。所述过程还包括将衰减器设置为衰减A并且将信道仿真器输出功率设置为B，使得C为B和A的函数(框S194)。

因此，在一些实施例中，提供一种在电磁测试系统中控制功率的方法，其中所述电磁测试系统具有至少一个操作路径，其具有信道仿真器输出、放大器22和衰减器32(或可变增益放大器(VGA))以及天线14。所述方法包括针对给定所需输出功率电平C，将信道仿真器输出功率设置为功率电平B并且设置衰减器32或VGA以实现衰减设置A，使得C为B和A的函数。在此类实施例中，可基于信道仿真器20的上限输出功率和所需输出功率电平C来计算衰减A。信道仿真器20的上限输出功率可为针对给定信道模型或操作模式的信道仿真器20的最大输出功率或给定信道仿真器20输出端口的最大所需或要求输出功率电平。

在一些实施例中，C与B减去A偏移包括衰减器32的插入损耗的常数。在一些实施例中，做出信道仿真器输出功率电平B的设置和衰减器设置A的设置的顺序取决于所需输出功率电平C是否小于当前输出功率电平。在一些实施例中，在衰减器32和信道仿真器输出功率的设置期间禁用放大器22输出。如上文解释，存在用于禁用或减小放大器输出的若干方式，诸如关闭放大器22、减小放大器的增益、在内部禁用放大器22内的RF连接或增益级、断开信道仿真器20的输出等。在一些实施例中，衰减A的设置的目的在于减小调整信道仿真器输出功率B以实现所需输出功率电平的范围。在一些实施例中，进一步调整信道仿真器输出功率B以补偿衰减器32的插入损耗。在一些实施例中，进一步调整信道仿真器输出功率B以补偿从确定衰减值A产生的残留误差。在一些实施例中，衰减设置A是基于信道仿真器输出的最大输出功率P_Max和目标功率电平C之间的差值。请注意，在一些实施例中，衰减设置A可进一步考虑电缆和范围损耗以及放大器增益，如上文解释。

在一些实施例中，提供一种在电磁测试系统中控制功率的方法，其中所述电磁测试系统具有至少一个操作路径，其具有信道仿真器输出、放大器22、衰减器32(或可变增益放大器)以及天线14。所述方法包括确定待由天线14输送到测试容积的目标功率电平C。所述方法还包括基于目标功率电平C来确定衰减值A。在所确定的衰减值A不同于先前设置的衰减值时，接着采取以下两个步骤中的一者：(1)如果C小于天线14所输出的当前功率电平，则将信道仿真器输出功率调整为B然后将衰减器的衰减设置为A，其中B是C+A的函数，或(2)如果C大于当前功率电平，则将衰减器32的衰减设置为A然后将信道仿真器输出功率调整为B，其中B是C+A的函数。

在一些实施例中，C与B减去A偏移包括衰减器32的插入损耗的常数。例如，数字衰减器具有A’＝A+I所给出的总衰减，其中A是衰减设置并且I是衰减器的插入损耗，使得B与C加上A偏移包括I的量。在一些实施例中，在设置衰减值A和信道仿真器输出功率B期间禁用或降低放大器。在一些实施例中，做出信道仿真器输出功率电平B的设置和衰减器设置A的设置的顺序取决于所需输出功率电平C是否小于当前输出功率电平。在一些实施例中，在设置衰减器32和信道仿真器输出功率期间禁用放大器22输出。在一些实施例中，衰减A的设置的目的在于减小调整信道仿真器输出功率B以实现所需输出功率电平的范围。在一些实施例中，进一步调整B和A中的至少一者以补偿衰减器32的插入损耗。在一些实施例中，进一步调整B和A中的至少一者以补偿从确定衰减值A产生的残留误差。在一些实施例中，衰减值A是基于信道仿真器输出的上限输出功率PMax与目标功率电平C之间的差值。在一些实施例中，所述方法还包括在将衰减器的衰减设置为A之前禁用或减小放大器输出并且在将衰减器的衰减设置为A之后重新启用放大器输出。在一些实施例中，当所确定的衰减值A等于先前所设置的衰减值时，将信道仿真器输出功率设置为B，其中B是C+A的函数。

一些实施例包括一种电磁测试系统，其具有至少一个操作路径，所述操作路径具有信道仿真器输出、放大器22、衰减器32或VGA以及天线14。所述电磁测试系统还包括控制器31，其配置成通过设置衰减器32或VGA以实现衰减值A并且将信道仿真器输出设置为值B来控制电磁测试系统的操作路径的输出功率C。A和B为使得A是信道仿真器20的预定输出功率上限和所需输出功率C的函数并且B是C和A的总和的函数。请注意，衰减A可为正数。

在一些实施例中，电磁测试系统还包括开关34以将衰减器32切出电路来移除对应插入损耗。在一些实施例中，衰减器32是具有固定步长的步进衰减器。在一些实施例中，衰减器32是数字步进衰减器。在一些实施例中，衰减器32是电压控制或电压可变衰减器。

在一些实施例中，提供一种用于在电磁测试系统中控制功率和衰减的测试自动化计算机31。所述测试自动化计算机31包括存储器44和处理器46。所述存储器44配置成存储目标输出功率C、衰减A和信道仿真器输出功率B。处理器46与存储器44通信并且配置成：通过将衰减器32设置为衰减值A并且将信道仿真器输出设置为值B来控制电磁测试系统的操作路径的输出功率C，使得A为信道仿真器20的预定输出功率上限和目标功率C的函数并且B为C和A的总和的函数。请注意，如本文使用，B、C和A的值可以分贝为单位来测量和/或表达。

缩写词解释

DUT–被测装置

RF–射频

LNA–低噪声放大器

PA–功率放大器

VGA–可变增益放大器

AMP–放大器

TX–发射

RX–接收

OTA–空中

INR–干扰噪声比

SIR–信号干扰比

SINR–信号干扰噪声比

SNR–信噪比

MCS–调制和编码方案

如本领域的技术人员将了解，本文所述的一些概念可被体现为方法、数据处理系统和/或计算机程序产品。因此，本文所述的概念可采用完全硬件实施例、完全软件实施例或组合软件和硬件方面的实施例的形式，其全部通常在本文中称为“电路”或“模块”。此外，本公开可采用有形计算机可用存储媒体上的计算机程序产品的形式，其具有可由计算机执行的体现在所述媒体中的计算机程序代码。可利用任何合适的有形计算机可读媒体，包括硬盘、CD-ROM、电子存储装置(诸如闪存、EPROM、EEPROM等)、光学存储装置或磁性存储装置。

本文中参考方法、系统和计算机程序产品的流程图说明和/或框图来描述一些实施例。将理解，流程图说明和/或框图的每个框以及流程图说明和/或框图的框的组合可由计算机程序指令实施。这些计算机程序指令可被提供到通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理设备的处理器以产生机器，使得经由计算机或其它可编程数据处理设备的处理器执行的指令创建用于实施流程图和/或框图框中所指定的功能/动作的装置。流程图的框还可在纯逻辑电路(诸如现场可编程门阵列)中或在专用集成电路中实施。

这些计算机程序指令还可存储在计算机可读存储器或存储媒体中，其可指导计算机或其它可编程数据处理设备以特定方式起作用，使得存储在计算机可读存储器中的指令产生包括实施流程图和/或框图框中所指定的功能/动作的指令装置的制品。

计算机程序指令还可被加载到计算机或其它可编程数据处理设备上以致使在计算机或其它可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实施过程，使得在计算机或其它可编程设备上执行的指令提供用于实施流程图和/或框图框中所指定的功能/动作的步骤。

应当理解，在框中陈述的功能/动作可不以操作图示中所提到的次序来发生。例如，接连示出的两个框可实际上基本上同时执行或者所述框可有时以反向次序来执行，这取决于所涉及的功能性/动作。虽然一些示意图在通信路径上包括箭头以展示主要通信方向，但应当理解，可在与所描绘箭头相反的方向上发生通信。

用于实行本文所述的概念的操作的计算机程序代码可以面向对象的编程语言(诸如

或C++)来编写。然而，用于实行本公开的操作的计算机程序代码还可以常规程序编程语言(诸如“C”编程语言)或脚本语言(诸如Python、PHP或Perl)来编写。所述程序代码可完全地在用户计算机上、部分地在用户计算机上、作为独立软件封装、部分地在用户计算机上并且部分地在远程计算机上或完全地在远程计算机上执行。在后者场景中，远程计算机可通过局域网(LAN)或广域网(WAN)连接到用户计算机，或者可做出到外部计算机的连接(例如，使用因特网服务提供商通过因特网)。

本文已经结合上述描述和附图公开了许多不同实施例。将理解，书面描述并且示出这些实施例的每个组合和子组合将为过度重复并且令人困惑的。因此，可以任何方式和/或组合来组合所有实施例，并且本说明书(包括附图)应当理解为构成本文所述的实施例的所有组合和子组合以及利用并使用其的方式和过程的完整书面描述，并且应当支持主张任何此类组合或子组合。

本领域的技术人员将了解，本文所述的实施例不限于上文已经明确示出和描述的内容。另外，应当注意，所有附图不是按比例绘制的，除非上文另有说明。鉴于以上教示有可能做出多种修改和变型。

Claims (17)

1.一种在电磁测试系统中控制功率的方法，所述电磁测试系统具有至少一个操作路径，所述操作路径具有信道仿真器（20）、放大器（22）/衰减器（32）组合和可变增益放大器VGA中的至少一者以及天线（14），所述方法包括：

至少根据最大功率值P_max、所请求功率设置X以及步长以计算衰减值；

若所计算出的衰减值等于当前衰减设置，则：

将信道仿真器的输出功率设置为值X与所计算出的衰减值之和；并且

若所计算出的衰减值不等于当前衰减设置，那么：

若值X小于当前功率设置，则：

将信道仿真器的输出功率设置为值X与所计算出的衰减值之和，然后，将由放大器（22）/衰减器（32）组合和VGA中的一者的输出衰减设置为所计算出的衰减值和衰减步两者中的一者；并且

若值X不小于当前功率设置，则：

将放大器（22）/衰减器（32）组合和VGA中的一者的输出衰减设置为所计算出的衰减值和衰减步两者中的一个，然后，将信道仿真器的输出功率设置为值X与所计算出的衰减值之和；

其中，所述衰减值的计算方法如下：

A_step = Int((P_max-X)/Stepsize)

其中，A_step为所述衰减步，Int为取整函数，P_max为最大功率，Stepsize为增量值，Stepsize为步长；

衰减值 = Stepsize × A_step。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述输出衰减的设置方式为粗调，所述信道仿真器的输出功率的设置方式为微调，所述粗调大于所述微调。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，设置所述粗调和所述微调的顺序，取决于功率设置X是否小于当前功率设置。

4.根据权利要求1或3所述的方法，其中，设置信道仿真器的输出功率包括增加信道仿真器的输出功率和降低信道仿真器的输出功率两者之一；所述方法在降低信道仿真器的输出功率的步骤前，还包括增加所述VGA的输出功率、降低所述放大器（22）/衰减器（32）的衰减两者之一的步骤。

5.根据权利要求1或3所述的方法，其中，设置信道仿真器的输出功率包括增加信道仿真器的输出功率和降低信道仿真器的输出功率两者之一；所述方法在增加信道仿真器的输出功率后，还包括降低所述VGA的输出功率、增加所述放大器（22）/衰减器（32）的衰减两者之一的步骤。

6.一种在电磁测试系统中控制功率的方法，所述电磁测试系统具有至少一个操作路径，所述操作路径具有信道仿真器（20）、放大器（22）/衰减器（32）组合和可变增益放大器VGA中的至少一者以及天线（14），所述方法包括：

至少基于最大功率值P_max、所请求功率设置X和步长以计算衰减步的值；

根据步长和所确定的衰减步的值计算衰减值；

确定与计算的衰减步的值所对应的实际衰减值；

若所计算出的衰减值等于当前衰减设置，则：

将信道仿真器的输出功率设置为值X与实际的衰减值之和；并且

若计算出的衰减值不等于当前衰减设置，那么：

若值X小于当前功率设置，则：

将信道仿真器的输出功率设置为值X与实际的衰减值之和，然后，将由放大器（22）/衰减器（32）组合和VGA中的一个的输出衰减设置为所计算出的衰减值、衰减步的值两者中的一个；以及

若值X不小于当前功率设置，则：

将由放大器（22）/衰减器（32）组合和VGA的中的一个输出衰减设置为所计算出的衰减值、衰减步的值两者中的一个，然后，将信道仿真器的输出功率设置为值X与实际的衰减值之和；其中，所述衰减值的计算方法如下：

A_step = Int((P_max-X)/Stepsize)

其中，A_step为所述衰减步，Int为取整函数，P_max为最大功率，Stepsize为增量值，Stepsize为步长；

衰减值 = Stepsize × A_step。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，实际的衰减是从表中获得的，该表将实际的衰减与计算的衰减值和计算的衰减步的值之一相关联。

8.根据权利要求6和7中任一项所述的方法，在降低信道仿真器的输出功率前，还包括增加所述VGA的输出功率和降低所述放大器（22）/衰减器（32）的衰减两者之一。

9.根据权利要求8所述的方法，在增加信道仿真器的输出功率后，还包括降低所述VGA的输出功率和增加所述放大器（22）/衰减器（32）的衰减两者之一。

10.一种在电磁测试系统中控制功率的方法，所述电磁测试系统具有至少一个操作路径，所述操作路径具有信道仿真器（20）、放大器（22）/衰减器（32）组合和可变增益放大器VGA中的至少一者以及天线（14），所述方法包括：

选择最大衰减步的值和衰减设置；

确定与所选衰减步的值所对应的实际的衰减值；

若实际的衰减值等于当前衰减设置，则：

将信道仿真器的输出功率设置为所请求功率设置X与实际的衰减值之和；并且

若实际的衰减值不等于当前衰减设置，那么：

若值X小于当前功率设置，则：

将信道仿真器的输出功率设置为值X与实际的衰减值之和，然后，将由放大器（22）/衰减器（32）组合和VGA中的一个的输出衰减设置为计算的衰减值、衰减步的值两者中的一个；并且

若值X不小于当前功率设置，则：

将由放大器（22）/衰减器（32）组合和VGA中的一个的输出衰减设置为计算的衰减值、衰减步的值两者中的一个，然后，将信道仿真器的输出功率设置为值X与实际的衰减值之和；其中，所述计算的衰减值的计算方法如下：

A_step = Int((P_max-X)/Stepsize)

其中，A_step为所述衰减步，Int为取整函数，P_max为最大功率，Stepsize为增量值，Stepsize为步长；

衰减值 = Stepsize × A_step。

11.根据权利要求10所述的方法，其中所选衰减设置选择为，使得信道仿真器的输出功率约等于信道仿真器的最大功率值。

12.根据权利要求10和11中任一项所述的方法，其中，设置信道仿真器的输出功率包括增加信道仿真器的输出功率和降低信道仿真器的输出功率两者之一；所述方法在降低信道仿真器的输出功率前，还包括增加所述VGA的输出功率和降低所述放大器（22）/衰减器（32）的衰减两者之一。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，设置信道仿真器的输出功率包括增加信道仿真器的输出功率和降低信道仿真器的输出功率两者之一；所述方法在增加信道仿真器的输出功率后，还包括降低所述VGA的输出功率和增加所述放大器（22）/衰减器（32）的衰减两者之一。

14.一种在电磁测试系统中控制功率的方法，所述电磁测试系统具有至少一个操作路径，所述操作路径具有信道仿真器（20）、放大器（22）/衰减器（32）组合和可变增益放大器VGA中的至少一者以及天线（14），所述方法包括：

至少根据最大功率值和所请求的功率设置X，计算衰减值；

若所计算出的衰减值不小于衰减器插入损耗，并且：

若衰减器未切换到信号路径，则：

将衰减器切换到信号路径并实施启用放大器输出和增加放大器输出两者之一，然后使用值X加上衰减器的插入损耗执行衰减器功率控制和信道仿真器功率控制；否则

若衰减器切换到信号路径，则：

使用值X加上衰减器的插入损耗执行衰减器功率控制和信道仿真器功率控制；

其中，

衰减值的计算方法如下：

衰减值＝P_Max–X，P_Max为最大功率值。

15.根据权利要求14所述的方法，还包括：

若所计算出的衰减值小于衰减器的插入损耗，并且：

若衰减器切换到信号路径，则：

切换到直通信号路径并实施启用放大器输出和增加放大器输出两者之一，然后将通道仿真器的输出功率设置为值X；否则

若衰减器未切换到信号路径，则：

将信道仿真器的输出功率设置为值X。

16.根据权利要求14和15中任一项所述的方法，在将衰减器切换到信号路径前，还包括执行禁用放大器输出和减小放大器输出两者之一。

17.根据权利要求16所述的方法，在禁用放大器输出和减小放大器输出两者之一后，切换到直通信号路径。

Images