CN110535540B

CN110535540B - 测试被测装置的天线的消声测试室、测试系统及测试方法

Info

Publication number: CN110535540B
Application number: CN201910434627.0A
Authority: CN
Inventors: 樊尚·阿巴迪; 科比特·罗威尔; 伯努瓦·德拉特
Original assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Current assignee: Rohde and Schwarz GmbH and Co KG
Priority date: 2018-05-24
Filing date: 2019-05-23
Publication date: 2022-08-30
Anticipated expiration: 2039-05-23
Also published as: US20200007245A1; US10686540B2; CN110535540A; EP3572821B1; EP3572821A1

Abstract

本申请涉及测试被测装置的天线的消声测试室、测试系统及测试方法。用于对被测装置DUT的天线进行测试的消声测试室，测试室包括：测试区域，具有用于接纳DUT的测试表面，其中在测试模式中测试表面形成DUT的测量区域，DUT包括至少一个天线阵列，至少一个天线阵列具有多个多入多出MIMO天线；至少一个反射器紧缩天线测试场CATR，包括第一测量天线和一个成形反射器，其中反射器用于产生第一静区；至少一个第二测量天线，其中第二测量天线被布置在测试室内以在测试表面上产生第二静区；输入/输出端，用于将测试室连接至测试设备，其中输入/输出端连接至第一天线和第二天线。

Description

测试被测装置的天线的消声测试室、测试系统及测试方法

技术领域

本发明涉及用于对被测装置的天线进行测试的消声测试室。本发明还涉及包括这种测试室的测试系统以及用于使用这种测试室对被测装置的天线进行测试的测试方法。

背景技术

例如蜂窝电话的无线电子装置和其它无线电子装置具有无线能力。这些无线能力可以用于支持语音和数据通信。在制造期间，无线电子装置一般被测试以确定它们的无线功能是否正确地工作。测试天线、特别地测试它们的特性特别重要。为了这个目的且为了提供可靠的测试结果，使用包括封闭的消声RF屏蔽室、盒或箱的合适的测试设备来测试无线电子装置。在测试期间，无线电子装置被放置于消声测试室内，该消声测试室包括与测试设备连接的天线。测试设备可以在测试期间使用天线与无线电子装置进行无线通信。US2010/0113011 A1对该测试室进行了描述。

所谓的紧缩天线测试场(CATR)是用于以缩小的范围长度进行电大尺寸天线的宽带表征的广泛部署技术。偏置反射器通常用于产生CATR的静区。存在特别针对反射器而不同的若干类型的CATR。抛物面反射器的曲率和位置的性质及其边缘几何形状确保所产生的准直场包括伪横向电磁(TEM)波。因此，通过将馈源的像投射到无穷远处，CATR合成了与实际上将平面波耦合到天线孔径产生典型的测量“远场”辐射图的情况相比，天线位于距离馈源远得多的位置的情况下入射到DUT的天线上的类型的波前。

现代无线电子装置不仅包括单个天线。替代地，这些无线电子装置典型地包括关于不同的信号波长、强度、幅度、方向等被优化的至少两个天线阵列——所谓的多入多出(MIMO)天线。此外，信号经常从一个信道或天线被传递至另一信道或天线。在远程通信中，此过程被表示为切换。

传统的仅采用一个CATR的测试设备不能测试现代无线电子装置的该特定切换功能。

这是需要改进的情况。

发明内容

因此针对背景技术，希望提供改进的用于测试例如蜂窝电话的无线电子装置的方式。特别地希望提供空间MIMO测量。

此问题根据本发明由主要权利要求中限定的测试室和/或测试系统和/或方法解决。

据此提供了如下内容：

-一种用于对被测装置(DUT)的天线进行测试的消声测试室，该测试室包括：测试区域，具有用于接纳DUT的测试表面，其中在测试模式中测试表面形成DUT的测量区域，并且其中该DUT包括至少一个天线阵列，该至少一个天线阵列具有多个多入多出(MIMO)天线；至少一个反射器紧缩天线测试场(CATR)，包括第一测量天线和一个成形反射器，其中反射器用于产生第一静区；至少一个第二测量天线，其中第二测量天线被布置在该测试室内以在测试表面上产生第二静区；输入/输出端，用于将测试室连接至测试设备，其中输入/输出端连接至第一天线和第二天线。

-一种用于测试被测装置(DUT)的测试系统，该测试系统包括：根据本发明的消声测试室；测试设备，该测试设备连接至输入/输出端且被配置为经由CATR和至少一个第二天线将测试数据流发送至被放置于测试表面上的DUT以及接收和分析相应的响应数据流。

-一种用于测试被测装置的测试方法，尤其通过采用根据本发明的测试系统，该包括：提供DUT，其中DUT包括至少两个MIMO天线阵列；将DUT放置于测试系统的测试室内的测试表面上；通过使用CATR在测试表面上产生大的第一静区使得DUT被完全布置在第一静区内；通过使用至少一个另外的测量天线在测试表面上产生较小的第二静区使得第二静区小于第一静区和/或与第一静区重叠；通过分析响应于经由CATR发送的第一测试流的第一接收数据流和通过分析响应于经由另外的天线发送的第二测试流的第二接收数据流，来执行MIMO型测量。

本发明以能够对例如无线电子装置的被测装置进行空间MIMO测量的理念为基础，为了进行空间MIMO测量需要两个测量天线。由此，本发明的发现在于提供了不只一个用于测试具有空间间隔的天线阵列的DUT的静区，而是提供了至少两个用于测试该DUT的静区。静区是无线电发射受限或至少被减少的区域。

第一静区通过采用测试室内的特定CATR产生。此测试室是用于无线测试DUT的封闭的屏蔽测试室。CATR包括第一测量天线和成形反射器。第一测量天线关于成形反射器被布置在测试室内，成形反射器被成形和布置在测试室内以在测试表面上形成第一静区。

此CATR使用特定的MIMO天线，该MIMO天线沿特定成形的反射器的方向发送测试数据流。该反射器被布置和成形使得反射的测试数据流聚焦于测试表面上的第一静区。如果DUT被放置于此第一静区的区域中，DUT的天线或天线阵列可以被测试。另外，第二静区使用空间间隔的第二MIMO天线产生，第二MIMO天线发送第二测试数据流。此第二MIMO天线被布置和成形使得测试数据流聚焦于测试表面上的第二静区。如果DUT被放置于第一静区和第二静区的区域中，则能进行DUT的天线的一致测试。

通过提供至少两个测量天线因而在测试表面上产生至少两个静区，能够测试具有相同数量天线或天线阵列的DUT。特别地，现在能够测试从一个DUT天线(或天线阵列)至另一DUT天线(或天线阵列)的切换。另外，通过此设置还能够进行无线电资源管理(RRM)测试。

本发明总体上提供优化的天线测量，此优化的天线测试是测量天线以确保天线满足规范或简单对其进行表征所需要的。天线的典型参数是增益、辐射图案、波束宽度、极化、阻抗等。

根据本发明的解决方案容易集成和提供现有紧缩天线测试场(CATR)系统的优选扩展。

根据另外的从属权利要求和根据参考附图的描述产生有利的配置和改进。

在优选的实施方式中，第一静区大于第二静区。特别地，第二静区是第一静区的组成部分。这样，能够更有效地测试切换，例如在第一静区覆盖第一DUT天线(阵列)和第二DUT天线(阵列)的情况下并且在第二静区仅覆盖一个DUT天线(阵列)的情况下。

根据另一优选的实施方式，第一静区和第二静区彼此重叠。重叠意味着所产生的重叠区域小于第一静区和第二静区。

在优选实施方式中，CATR并且特别是其反射器被配置为在测试表面上建立第一静区使得所建立的第一静区能够在DUT被置于测试表面上时完全覆盖DUT。

在另一优选实施方式中，至少一个第二测量天线被配置为在测试表面上建立第二静区使得所建立的第二静区在DUT被置于测试表面上时仅部分覆盖DUT。

优选地，第一和/或第二测量天线是喇叭天线。特别地，第一和/或第二测量天线是定向天线。喇叭天线或微波喇叭是由形如喇叭的扩口金属波导构成以引导波束形式的无线电波的天线。它们用作用于标准校准天线的馈电天线以测量其它天线的增益和其它属性，并用作定向天线。它们的优点是具有稳健的方向性和简单的构造且调节简单。喇叭天线的另一重要优点是由于它们没有谐振元件，因此它们能够在宽频率范围和高至GHz区域的宽带宽上操作。然而，代替喇叭天线，其它类型的天线也是可行的，例如直播卫星反射器天线或本地微波分配天线。

在优选实施方式中，CATR和第二测量天线被布置在测试室内且被配置为对DUT的至少两个空间间隔的MIMO天线阵列进行测试。例如，DUT的第一MIMO天线或天线阵列包括远场天线和/或DUT的与第一MIMO天线阵列空间间隔的第二MIMO天线或天线阵列包括近场天线。无线电子装置通常采用天线阵列，因为天线阵列能够实现比单个天线能实现的增益高的增益(即，无线电波的较窄波束)。天线阵列是作为单个天线一起工作的多个连接的天线元件的集合以发送或接收无线电波。

在特别优选的实施方式中提供第一设置机构，第一设置机构耦合或连接至CATR的成形反射器。第一设置机构被配置为在测试模式中改变反射器的形状和/或由反射器反射的波束的方向。另外或可替换地，提供第二设置机构，第二设置机构耦合或连接至第一和/或第二测量天线。第二设置机构被配置为在测试模式中改变分别由第一测量天线或第二测量天线发射的波束的方向。这样，能够原位即在进行中的测试期间改变测试条件而不需要停止测试模式和/或不需要更换测试室内的DUT。

根据优选实施方式，提供第一调节机构，第一调节机构耦合或连接至测试区。第一调节机构被配置为在至少一个维度(x、y或z方向)移动测试区。另外或可替换地，提供第二调节机构，该第二调节机构在测试模式中能够与DUT连接。第二调节机构被配置为相对于第一和/或第二静区移动DUT。通过这些实施方式能够另外地原位改变测试条件。

典型地，测试设备包括用于生成测试数据流的信号发生装置和用于对接收的响应数据流进行分析的分析装置。

在方法的实施方式中，将DUT放置于测试表面上使得DUT的所有MIMO天线阵列完全被布置在第一静区内并仅部分被布置在第二静区内。

在合适的情况下，能够以任意方式组合上述的配置和改进。本发明的其它可能的配置、改进和实现还包括之前描述的或下面参考实施方式描述的本发明的特征的未明确提及的组合。特别地，在此情况中，本领域技术人员还可以添加单独的方面作为本发明的基本形式的改进或补充。

附图说明

下面基于在附图的示意图中显示的实施方式对本发明进行了更详细描述，在附图中：

图1示出了根据本发明的用于对被测装置的天线进行测试的测试系统的框图；

图2示出了图1的测试系统的测试室的立体视图；

图3示出了测试区域上的投影顶视图中的第一和第二静区的布置的第一实施方式；

图4示出了测试区域上的投影顶视图中的第一和第二静区的布置的第二实施方式；以及

图5示出了用于说明根据本发明的方法的流程图。

附图旨在提供对本发明的实施方式的进一步理解。它们对实施方式进行说明并结合描述帮助解释本发明的原理和概念。其它实施方式和所提及的许多优点依据附图变得更清楚。附图中的要素未必按比例显示。

在附图中，相似的、功能等效以及等同操作的元件、特征和部件在各个情况中被设置有相似的参考标号，除非另有说明。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的对被测试的装置的天线进行测试的测试系统的框图。

在图1中，测试系统由附图标记10表示。测试系统10被配置为对被测装置(DUT)11进行测试。为了此目的，测试系统10包括消声测试室12和测试设备13。测试室12包括至少一个输入/输出(I/O)端14。测试设备13经由合适的电缆和连接器连接至测试室12的输入/输出端14。

测试设备13包括信号发生装置15，信号发生装置15用于生成被提供给测试室12的测试数据流16。测试设备13还包括分析装置17，分析装置17用于对测试设备13响应于发送的数据流16接收的相应的响应数据流18进行分析。

为了测试目的，DUT 11被置于测试室12内。下面关于图2至图4对此进行描述。

图2示出了图1的测试系统10的测试室12的透视图。

在图2的实施方式中，测试室12是封闭的柜形装置。然而，本发明不应该限于这种类型的测试室形状。而且，测试室12还可以是房间、室、橱、盒、包等。测试室12以合适的方式被屏蔽，特别屏蔽了电气和电子干扰，例如RF信号和噪声。

测试室12被配置为无线地测试DUT 11，特别对例如智能电话、平板装置、蜂窝电话等的移动通信装置的天线进行无线测试。更具体地，测试室12是被配置为对那些DUT的天线进行测试的RF测试室12。为了此目的，测试室12被配置为处理自动化生产线的所有需求。这些需求包括RF室12的自动开关以及长服务寿命。测试室12在宽频率范围中提供高屏蔽效能，这允许它根据许多标准对具有无线电接口的DUT执行测试。这些标准包括GSM、ISM、LTE、cdma2000、WCDMA、WiMAX、蓝牙、SLAN和ZigBee。测试室12的自动和/或手动处理也是可行的。

测试室12包括壳体20，壳体20具有壳体内部21。合适的屏蔽元件(图2中未示出)附接至壳体20的内壁以确保优化的测试环境。

测试室12还包括测试区域22、CATR 23(或第一天线布置)和第二天线布置24。

测试区域22位于壳体内部21的约中心处且经由托架25附接至壳体壁。测试区域22包括用于接纳DUT 11的测试表面26。

CATR 23包括至少一个第一测量天线27和一个适当成形的反射器28。第一测量天线27和成形反射器28通过合适的托架34、35安装在壳体壁上。在图2的实施方式中，第一测量天线27经由托架34安装在左壳体壁上，成形反射器28经由托架35安装在顶壳体壁上。

CATR 23在测试表面26上形成第一静区29。此静区29取决于反射器28的形状大致具有尺寸A×A。

优选地，第一测量天线27是喇叭天线。第一测量天线27被配置和对齐使得其发射的信号被直接定向至反射器28。反射器28被成形、安装在壁上且对齐以将从第一测量天线27接收的信号直接反射到测试表面26。

第二天线布置24包括至少一个第二测量天线30，第二测量天线30通过合适的托架36安装在壳体壁上。在图2的实施方式中，第二测量天线30安装在右壳体壁上。第二测量天线30可以是被配置为将信号直接(即，没有反射器)定向到测试表面26的任意定向天线。第二天线布置24形成第二静区31，第二静区31取决于第二测量天线30的定向作用具有大致尺寸B×B。

第二天线布置24也可以是CATR。

天线布置23、24经由输入/输出端连接至测试设备13。

在测试模式中，DUT 11被置于测试表面26上，测试表面26形成用于DUT11的测量区域。

根据本发明的测试室13尤其能够测试具有至少两个空间间隔的多入多出(MIMO)天线阵列32、33的DUT 11。例如，第一MIMO天线阵列32包括远场天线，第二空间间隔的MIMO天线阵列33包括近场天线。

测试室12可以包括设置装置(图2中未示出)，该设置装置设置和/或改变馈电测量天线和/或反射器的位置和方向。测试室12还可以包括调节装置(图2中未示出)，该调节装置改变测试表面或DUT的位置。通过这些机构，能够在测试期间改变测量条件而不需要中断进行中的测试。

图3至图4示出了投影顶视图中第二静区31关于第一静区29的布置的两个实施方式。

在图3中，第一静区29的尺寸A×A大于第二静区31的尺寸B×B。这里，第二静区31是第一静区29的组成部分，如此完全包含在第一静区29内。

在图4中，第一静区29再次大于第二静区31。然而，这里第一静区29和第二静区31彼此重叠。

在图3和图4的实施方式中，第一静区29在DUT 11被置于测试表面26上时完全覆盖DUT 11。第二静区31在DUT 11被置于测试表面26上时仅部分覆盖DUT 11。

在图3中，DUT 11的第一天线阵列32被两个静区29、31覆盖。DUT 11的第二天线阵列33仅被第一静区29覆盖。

在图4中，DUT 11的第一天线阵列32仅被第一静区29覆盖。DUT 11的第二天线阵列33仅被第二静区31覆盖。

图5示出了用于说明根据本发明的对被测装置的天线进行测试的方法的流程图。

在第一步骤(S1)中，提供DUT。此DUT包括至少两个空间间隔的MIMO天线阵列。

在第二步骤(S2)中，将DUT放置于由测试系统的测试室内的测试区域提供的特定测试表面上。然后封闭测试室。

在下一步骤(S3)中，通过采用CATR在测试表面上产生第一静区。将DUT完全布置在第一静区内。

在可以在步骤S3之前或之后完成的另外步骤(S4)中，通过使用至少一个另外的测量天线在测试表面上产生第二静区。第二静区小于第一静区和/或第二静区与第一静区重叠。特别地，将DUT放置于测试表面上从而将DUT的MIMO天线阵列完全布置在第一静区内并且部分布置在第二静区内。

在最后的步骤(S5)中，使用CATR和另外的测量天线执行MIMO型测量。在测试模式中，分析响应于经由CATR发送的第一测试流而接收到的第一接收数据流，分析响应于经由另外的天线发送的第二测试流而接收到的第二接收数据流。

尽管上面通过优选实施方式描述了本发明，但是它不限于此，而是可以以广泛的方式进行修改。特别地，本发明可以在不偏离本发明核心的前提下以各种方式进行改变或修改。

使用的附图标记的列表

10 测试系统

11 被测装置，DUT

12 (消音/封闭/屏蔽的)测试室

13 测试设备

14 输入/输出端，I/O端

15 信号发生装置

16 测试数据流

17 分析装置

18 响应数据流

20 壳体

21 壳体内部

22 测试区域

23 紧缩天线测试场，CATR，第一天线布置

24 第二天线布置

25 托架

26 测试表面

27 第一测量天线

28 成形反射器

29 第一静区

30 第二测量天线

31 第二静区

32 第一天线(阵列)，MIMO

33 第二天线(阵列)，MIMO

34 托架

35 托架

36 托架

S1-S5 步骤

Claims

1.一种适用于对无线被测装置DUT的天线进行测试的消声测试室，所述DUT包括至少一个天线阵列，所述至少一个天线阵列具有多个空间间隔或分离的多入多出MIMO天线，所述测试室包括：

测试区域，该测试区域具有用于接纳所述DUT的测试表面，其中在测试模式中所述测试表面形成所述DUT的测量区域；

至少一个反射器紧缩天线测试场CATR，所述至少一个反射器紧缩天线测试场CATR包括第一测量天线和一个成形反射器，其中所述第一测量天线关于所述成形反射器被布置在所述测试室内，并且所述成形反射器在所述测试室内成形和布置，以在所述测试表面上产生第一静区；

至少一个第二测量天线，其中所述第二测量天线被布置在所述测试室内以在所述测试表面上产生第二静区，使得所述第二静区小于所述第一静区；

输入/输出端，所述输入/输出端用于将所述测试室连接至测试设备，其中所述输入/输出端连接至第一天线和第二天线。

2.根据权利要求1所述的测试室，其中所述第一静区大于所述第二静区，所述第二静区是所述第一静区的组成部分。

3.根据权利要求1所述的测试室，其中所述第一静区和所述第二静区彼此重叠。

4.根据前述权利要求1-3中的任一项所述的测试室，其中所述CATR被配置为在所述测试表面上建立所述第一静区，使得建立的第一静区能够在所述DUT被放置于所述测试表面上时完全覆盖所述DUT。

5.根据前述权利要求1-3中的任一项所述的测试室，其中所述至少一个第二测量天线被配置为在所述测试表面上建立所述第二静区，使得建立的第二静区能够在所述DUT被放置于所述测试表面上时部分覆盖所述DUT。

6.根据前述权利要求1-3中的任一项所述的测试室，其中所述第一测量天线和/或所述第二测量天线是喇叭天线。

7.根据前述权利要求1-3中的任一项所述的测试室，其中所述测试区域、所述CATR和所述第二测量天线被布置在所述测试室内且被配置为测试DUT的至少两个空间间隔的MIMO天线阵列。

8.根据前述权利要求1-3中的任一项所述的测试室，其中提供第一设置机构，所述第一设置机构耦合至所述反射器且被配置为在测试模式中改变所述反射器的形状和/或由所述反射器反射的波束的方向。

9.根据前述权利要求1-3中的任一项所述的测试室，其中提供第二设置机构，所述第二设置机构耦合至所述第一测量天线和/或所述第二测量天线且被配置为在测试模式中改变分别由所述第一测量天线或所述第二测量天线发射的波束的方向。

10.根据前述权利要求1-3中的任一项所述的测试室，其中提供第一调节机构，所述第一调节机构耦合至所述测试区域且被配置为在至少一个维度移动所述测试区域。

11.根据前述权利要求1-3中的任一项所述的测试室，其中提供第二调节机构，所述第二调节机构在测试模式中能够与DUT连接且被配置为相对于所述第一静区和/或所述第二静区移动所述DUT。

12.一种用于对被测装置DUT的天线进行测试的测试系统，所述测试系统包括：

根据权利要求1至11中任一项所述的消声测试室；

测试设备，所述测试设备连接至所述输入/输出端，并且被配置为经由所述CATR和至少一个第二天线将测试数据流发送至被放置于所述测试表面上的DUT以及接收和分析相应的响应数据流。

13.根据权利要求12所述的测试系统，其中所述测试设备包括用于生成测试数据流的信号发生装置，并且其中所测试设备还包括用于对接收到的响应数据流进行分析的分析装置。

14.一种用于对被测装置DUT的天线进行测试的测试方法，通过采用根据权利要求12或13所述的测试系统，所述方法包括：

提供DUT，其中所述DUT包括至少两个空间间隔或分离的MIMO天线阵列；

将所述DUT放置于测试系统的测试室内的测试表面上；

通过使用CATR在所述测试表面上产生大的第一静区使得所述DUT被完全布置在所述第一静区内；

通过使用至少一个另外的测量天线在所述测试表面上产生较小的第二静区，使得所述第二静区小于所述第一静区和/或与所述第一静区重叠；

通过分析响应于经由所述CATR发送的第一测试流的第一接收数据流和通过分析响应于经由另外的天线发送的第二测试流的第二接收数据流，来执行MIMO型测量；

其中将所述DUT放置于测试表面上的步骤包括：将所述DUT放置于所述测试表面上使得所述DUT的所述MIMO天线阵列被完全布置在所述第一静区内且被部分布置在所述第二静区内。