CN111323656A - 一种多通道无源天线阵列高效率幅相测试系统及测试方法 - Google Patents

一种多通道无源天线阵列高效率幅相测试系统及测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多通道无源天线阵列高效率幅相测试系统及测试方法。测试系统包括网络分析仪、开关矩阵，所述开关矩阵包括两个输入端口和N个输出端口，所述开关矩阵用于将网络分析仪的两个端口扩展至N个端口，所述开关矩阵的N个输出端口与被测天线阵列的N个通道连接，所述网络分析仪还与天线阵列的校准口连接。本发明采用开关矩阵配合天线测试系统，利用传导方式(例如连接射频电缆)测试，通过射频电缆连接天线阵列的业务通道、校准通道和网络分析仪实现射频指标测试，通过耦合通道遍历所有通道，无机械扫描、速度快、效率高，以5G主流64通道天线阵列为例，测试一面天线仅仅需要1分钟。

Description

一种多通道无源天线阵列高效率幅相测试系统及测试方法
技术领域
本发明涉及无线通信基站天线阵列测试领域，更具体地说，特别涉及一种多通道无源天线阵列高效率幅相测试系统及测试方法。
背景技术
无线通信基站从2天线发展到8天线，再到现在的64天线，甚至128天线。无线通信基站3D Massive MIMO(三维空间超大规模多进多出)是5G的核心技术，为了评估天线阵列在广播和业务不同波束成形场景下的性能指标，急需一种高效的测试方案。
目前，针对无线通信基站天线性能验证测试，只能利用多端口网络分析仪做测试，测试效率低。专利号为2019110106289的发明专利公开了一种天线测试系统及其控制方法，其利用测试探头空口耦合方式(电磁波空口耦合天线振源信号)，通过耦合测试探头获取信号再送入仪表分析射频指标，然后通过耦合探头在二维平面扫描实现所有通道测试，由于采用的是机械扫描，时间较长，以5G主流64通道天线阵列为例，测试一面天线需要8分钟，不适合大范围推广应用。为此，有必要开发一种多通道无源天线阵列高效率幅相测试系统及测试方法来克服该问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多通道无源天线阵列高效率幅相测试系统，以克服现有技术的缺陷。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种多通道无源天线阵列高效率幅相测试系统，包括网络分析仪，还包括开关矩阵，所述开关矩阵包括两个输入端口和N个输出端口，所述开关矩阵用于将网络分析仪的两个端口扩展至N个端口，所述开关矩阵的N个输出端口与被测天线阵列的N个通道连接，所述网络分析仪还与天线阵列的校准口连接。
进一步地，所述开关矩阵的两个输入端口均为1×N路开关，所述开关矩阵的N个输出端口均为2×2路开关，每个1×N路开关的输出端均通过线缆与N个2×2路开关的输入端口连接。
进一步地，所述开关矩阵的每个输入端口上均连接有联级扩展口。
进一步地，所述网络分析仪与被测天线阵列的校准口通过射频电缆连接，所述被测天线阵列的N个通道均通过射频电缆与开关矩阵的N个输出端口连接，所述网络分析仪通过射频电缆与开关矩阵的两个输入端口连接。
进一步地，还包括与所述网络分析仪、开关矩阵连接的上位机，所述上位机内设有：
切换控制模块，用于控制所述开关矩阵切换至被测的天线阵列的N个通道；
比较模块，用于对网络分析仪获取的所有通道的幅度和相位进行比较，以得到各通道之间的偏移量；
计算模块，用于计算得出幅度、相位、驻波和插损报告；
所述切换控制模块与开关矩阵连接，所述切换控制模块与比较模块连接，所述比较模块与网络分析仪连接，所述计算模块与比较模块连接。
进一步地，所述上位机内还设有合格判定模块，所述合格判定模块与比较模块连接，用于根据比较模块的比较结果判定被测天线阵列是否合格。
本发明还提供一种多通道无源天线阵列高效率幅相测试系统的测试方法，该方法包括以下步骤，
S10、控制所述开关矩阵依次切换至被测天线阵列的通道一至通道N；
S20、控制所述网络分析仪获取被测天线阵列在通道一至通道N状态下的幅度和相位；
S30、将所有通道的幅度和相位进行比较，得出各个通道之间幅度和相位的偏移量；
S40、根据所述各个通道之间幅度和相位的偏移量计算得出幅度、相位、驻波和插损报告。
进一步地，还包括根据所述所有通道的幅度和相位进行比较结果判断被测天线阵列是否合格。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明采用开关矩阵配合天线测试系统，利用传导方式(例如连接射频电缆)测试，通过射频电缆连接天线阵列的业务通道、校准通道和网络分析仪实现射频指标测试，通过耦合通道遍历所有通道，无机械扫描、速度快、效率高，以5G主流64通道天线阵列为例，测试一面天线仅仅需要1分钟。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明所述多通道无源天线阵列高效率幅相测试系统的原理框架图。
图2是本发明中开关矩阵的原理框架图。
图3是本发明中上位机的原理框架图。
图4是本发明所述多通道无源天线阵列高效率幅相测试方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参阅图1所示，本发明提供一种多通道无源天线阵列高效率幅相测试系统，包括网络分析仪100、开关矩阵200，开关矩阵200包括两个输入端口和N个输出端口，开关矩阵200用于将网络分析仪100的两个端口扩展至N个端口，开关矩阵200的N个输出端口与被测天线阵列300的N个通道连接，网络分析仪100还与天线阵列300的校准口连接。
参阅图2所示，所述的开关矩阵200的两个输入端口均为1×N路开关201，开关矩阵200的N个输出端口均为2×2路开关202，每个1×N路开关201的输出端均通过线缆与N个2×2路开关202的输入端口连接。
作为优选，所述的开关矩阵200的每个输入端口201上均连接有联级扩展口203，可以级联扩展成2*2N、2*2等矩阵开关。
本实施例中，所述的网络分析仪100与被测天线阵列300的校准口通过射频电缆连接，被测天线阵列300的N个通道均通过射频电缆与开关矩阵200的N个输出端口连接，网络分析仪100通过射频电缆与开关矩阵200的两个输入端口连接。
参阅图3所示，本发明还包括与所述网络分析仪100、开关矩阵200连接的上位机400，所述上位机400内设有：切换控制模块401，用于控制开关矩阵200切换至被测的天线阵列300的N个通道；比较模块402，用于对网络分析仪100获取的所有通道的幅度和相位进行比较，以得到各通道之间的偏移量；计算模块403，用于计算得出幅度、相位、驻波和插损报告；其中，切换控制模块401与开关矩阵200连接，切换控制模块401与比较模块402连接，比较模块402与网络分析仪100连接，计算模块403与比较模块402连接。
作为优选，本实施例中的上位机400内还设有合格判定模块404，合格判定模块404与比较模块402连接，用于根据比较模块402的比较结果判定被测天线阵列300是否合格。
结合图4所示，本发明还提供一种多通道无源天线阵列高效率幅相测试系统的测试方法，该方法包括以下步骤：
步骤S10、切换控制模块401控制所述的开关矩阵200依次切换至被测天线阵列300的通道一至通道N。
步骤S20、控制所述的网络分析仪100获取被测天线阵列300在通道一至通道N状态下的幅度和相位，也就是说：得到开关矩阵200依次切换至被测天线阵列300通道1状态下的幅度1和相位1，开关矩阵200依次切换至被测天线阵列300通道2状态下的幅度2和相位2，以及开关矩阵200依次切换至被测天线阵列300通道N状态下的幅度N和相位N。
步骤S30、将所有通道的幅度(1-N)和相位(1-N)进行比较，得出各个通道之间幅度和相位的偏移量，可直接通过各个幅度和相位之间的相减获得偏移量。根据所有通道的幅度和相位进行比较结果判断被测天线阵列300是否合格，也就是说，偏移量大于设定值时判定不合格，该设定值可以对天线阵列300的精度要求进行设定。
步骤S40、根据所述各个通道之间幅度和相位的偏移量计算得出幅度、相位、驻波和插损报告，该计算方式可以根据目前通用的计算方法得到。
本发明采用开关矩阵配合天线测试系统，利用传导方式(例如连接射频电缆)测试，通过射频电缆连接天线阵列的业务通道、校准通道和网络分析仪实现射频指标测试，通过耦合通道遍历所有通道，无机械扫描、速度快、效率高，以5G主流64通道天线阵列为例，测试一面天线仅仅需要1分钟。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种多通道无源天线阵列高效率幅相测试系统，包括网络分析仪，其特征在于：还包括开关矩阵，所述开关矩阵包括两个输入端口和N个输出端口，所述开关矩阵用于将网络分析仪的两个端口扩展至N个端口，所述开关矩阵的N个输出端口与被测天线阵列的N个通道连接，所述网络分析仪还与天线阵列的校准口连接。
2.根据权利要求1所述的多通道无源天线阵列高效率幅相测试系统，其特征在于：所述开关矩阵的两个输入端口均为1×N路开关，所述开关矩阵的N个输出端口均为2×2路开关，每个1×N路开关的输出端均通过线缆与N个2×2路开关的输入端口连接。
3.根据权利要求2所述的多通道无源天线阵列高效率幅相测试系统，其特征在于：所述开关矩阵的每个输入端口上均连接有联级扩展口。
4.根据权利要求1所述的多通道无源天线阵列高效率幅相测试系统，其特征在于：所述网络分析仪与被测天线阵列的校准口通过射频电缆连接，所述被测天线阵列的N个通道均通过射频电缆与开关矩阵的N个输出端口连接，所述网络分析仪通过射频电缆与开关矩阵的两个输入端口连接。
5.根据权利要求1所述的多通道无源天线阵列高效率幅相测试系统，其特征在于：还包括与所述网络分析仪、开关矩阵连接的上位机，所述上位机内设有：
切换控制模块，用于控制所述开关矩阵切换至被测的天线阵列的N个通道；
比较模块，用于对网络分析仪获取的所有通道的幅度和相位进行比较，以得到各通道之间的偏移量；
计算模块，用于计算得出幅度、相位、驻波和插损报告；
所述切换控制模块与开关矩阵连接，所述切换控制模块与比较模块连接，所述比较模块与网络分析仪连接，所述计算模块与比较模块连接。
6.根据权利要求4所述的多通道无源天线阵列高效率幅相测试系统，其特征在于：所述上位机内还设有合格判定模块，所述合格判定模块与比较模块连接，用于根据比较模块的比较结果判定被测天线阵列是否合格。
7.一种根据权利要求1-6任意一项所述多通道无源天线阵列高效率幅相测试系统的测试方法，其特征在于：该方法包括以下步骤，
S10、控制所述开关矩阵依次切换至被测天线阵列的通道一至通道N；
S20、控制所述网络分析仪获取被测天线阵列在通道一至通道N状态下的幅度和相位；
S30、将所有通道的幅度和相位进行比较，得出各个通道之间幅度和相位的偏移量；
S40、根据所述各个通道之间幅度和相位的偏移量计算得出幅度、相位、驻波和插损报告。
8.根据权利要求7所述的测试方法，其特征在于：还包括根据所述所有通道的幅度和相位进行比较结果判断被测天线阵列是否合格。
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