CN111381111A - 天线极化测试电路和测试装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种天线极化测试电路和测试装置。所述天线极化测试电路包括线极化天线模组、圆极化天线模组、匹配模组、多路射频开关和控制器。线极化天线模组和圆极化天线模组分别通过匹配模组电连接多路射频开关的各输入端。多路射频开关的控制端电连接控制器。多路射频开关的输出端用于电连接射频检测仪。匹配模组用于提供多路射频开关分别与线极化天线模组和圆极化天线模组之间的阻抗匹配。控制器用于控制多路射频开关选通线极化天线模组或圆极化天线模组接收被测天线的无线信号。多路射频开关用于向射频检测仪输出无线信号对应的射频信号。通过采用上述电路结构设计，测试简单且电路体积较小，达到了大幅降低天线极化测试成本的效果。

Description

天线极化测试电路和测试装置

技术领域

本申请涉及电子产品测试技术领域，特别是涉及一种天线极化测试电路和测试装置。

背景技术

随着电子产品测试技术的发展，出现了各种各样的电子产品测试机构和测试设备，用以满足对各类电子产品的参数测试和可靠性测试等现实需求。其中，天线作为应用已十分广泛的一类电子元件，天线的各项参数的测试是复杂而专业的，通常需要采用专业设备以及特定的微波暗室环境来实现全面且专业的测试。天线的极化是天线的一项重要参数，传统的天线极化测试方式，通常是采用专业的测试设备或者委托专业的测试机构来进行测试。然而，在实现本发明过程中，发明人发现传统的天线极化测试方式存在着测试成本较高的问题。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够大幅降低天线极化测试成本的天线极化测试电路和测试装置。

为了实现上述目的，本发明实施例提供以下技术方案：

一方面，提供一种天线极化测试电路，包括线极化天线模组、圆极化天线模组、匹配模组、多路射频开关和控制器；

线极化天线模组和圆极化天线模组分别通过匹配模组电连接多路射频开关的各输入端，多路射频开关的控制端电连接控制器，多路射频开关的输出端用于电连接射频检测仪；

匹配模组用于提供多路射频开关分别与线极化天线模组和圆极化天线模组之间的阻抗匹配，控制器用于控制多路射频开关选通线极化天线模组或圆极化天线模组接收被测天线的无线信号，多路射频开关用于向射频检测仪输出无线信号对应的射频信号。

在其中一个实施例中，线极化天线模组包括正交双极化天线，匹配模组包括第一匹配单元；

正交双极化天线的第一输出端和第二输出端，分别通过第一匹配单元与多路射频开关的第一输入端和第二输入端一一对应连接；

正交双极化天线用于接收垂直极化或水平极化的无线信号。

在其中一个实施例中，正交双极化天线包括垂直极化的Vivaldi天线A和水平极化的Vivaldi天线B，第一匹配单元包括第一π形阻抗匹配电路和第二π形阻抗匹配电路；

Vivaldi天线A的输出端通过第一π形阻抗匹配电路电连接多路射频开关的第一输入端，Vivaldi天线B的输出端通过第二π形阻抗匹配电路电连接多路射频开关的第二输入端，Vivaldi天线A和Vivaldi天线B沿主平面的缝隙结构中心线正交安装。

在其中一个实施例中，线极化天线模组还包括交叉双极化天线，匹配模组还包括第二匹配单元；

交叉双极化天线的第一输出端和第二输出端，分别通过第二匹配单元与多路射频开关的第三输入端和第四输入端一一对应连接；

交叉双极化天线用于接收+45°极化或-45°极化的无线信号。

在其中一个实施例中，交叉双极化天线包括+45°极化的Vivaldi天线C和-45°极化的Vivaldi天线D，第二匹配单元包括第三π形阻抗匹配电路和第四π形阻抗匹配电路；

Vivaldi天线C的输出端通过第三π形阻抗匹配电路电连接多路射频开关的第三输入端，Vivaldi天线D的输出端通过第四π形阻抗匹配电路电连接多路射频开关的第四输入端，Vivaldi天线C和Vivaldi天线D沿主平面的缝隙结构中心线正交安装。

在其中一个实施例中，圆极化天线模组包括左旋圆极化天线或右旋圆极化天线，匹配模组包括第三匹配单元；

左旋圆极化天线或右旋圆极化天线的输出端通过第三匹配单元电连接多路射频开关的第五输入端。

在其中一个实施例中，圆极化天线模组包括微带线贴片天线和3dB分支电桥，第三匹配单元包括第五π形阻抗匹配电路和第六π形阻抗匹配电路；

3dB分支电桥的第一输出端通过第五π形阻抗匹配电路电连接多路射频开关的第五输入端，3dB分支电桥的第二输出端通过第六π形阻抗匹配电路电连接多路射频开关的第六输入端。

在其中一个实施例中，控制器轮询控制多路射频开关的各输入端分别与多路射频开关的输出端之间的导通与关断。

在其中一个实施例中，还包括π形端口匹配电路，多路射频开关的输出端用于通过π形端口匹配电路电连接射频检测仪。

另一方面，提供一种天线测试装置，包括射频检测仪和上述的天线极化测试电路，射频检测仪用于对天线极化测试电路接收到的被测天线对应的射频信号进行频谱检测，得到射频信号的频谱数据；频谱数据用于指示被测天线的极化类型。

上述各技术方案中的一个技术方案具有如下优点和有益效果：

上述天线极化测试电路和测试装置，通过采用线极化天线模组、圆极化天线模组、匹配模组、多路射频开关和控制器组合设计了一种新的测试电路。匹配模组提供线极化天线模组、圆极化天线模组分别与多路射频开关之间的阻抗匹配，实现双端口网络匹配而确保电路的正常工作；由控制器控制多路射频开关选择接入线极化天线模组或圆极化天线模组接收到的射频信号，多路射频开关通过将该射频信号输出给射频检测仪，即可从射频检测仪的频谱检测结果中获知不同天线接到的射频信号的极化损失情况，从而测出被测天线的天线极化类型。测试简单且电路体积较小，可便携测试且可覆盖线极化和圆极化天线的测试，达到了大幅降低天线极化测试成本的效果。

附图说明

图1为一个实施例中天线极化测试电路的第一结构示意图；

图2为一个实施例中天线极化测试电路的第二结构示意图；

图3为一个实施例中天线极化测试电路的第三结构示意图；

图4为一个实施例中正交双极化天线的结构示意图；

图5为一个实施例中交叉双极化天线的结构示意图；

图6为一个实施例中天线极化测试电路的第四结构示意图；

图7为一个实施例中天线极化测试电路的第五结构示意图；

图8为一个实施例中圆极化天线模组的其中一种结构示意图；

图9为一个实施例中天线极化测试电路的第六结构示意图；

图10为一个实施例中天线测试装置的结构与应用示意图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。

需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

天线的极化方向，也即是指天线辐射时形成的电场强度方向。当电波的电场强度方向垂直于地面时，此电波就称为垂直极化波；当电波的电场强度方向平行于地面时，此电波就称为水平极化波；当电波的电场强度方向与地面夹角为+45°或-45°时，此电波就称为+45°或-45°极化波。当电波在传播过程中电场的方向是旋转的，就此电波就称为椭圆极化波；在电场的方向旋转过程中，如果电场的幅度，即大小保持不变，此电波就称为圆极化波。进一步的，向电波传播方向看去，电场是按顺时针方向旋转的叫右旋圆极化波，反时针方向旋转的叫做左旋圆极化波。

对于每种极化波需要分别用具有相同极化特性的天线来接收，以避免出现极化损失甚至是极化隔离。当来波的极化方向与接收天线的极化方向不一致时，在接收过程中通常都会产生极化损失，例如：当用圆极化天线接收任一线极化波，或用线极化天线接收任一圆极化波时，都会产生3dB(分贝)的极化损失，即只能接收到来波的一半能量。当接收天线的极化方向(例如水平或右旋圆极化)与来波的极化方向(相应为垂直或左旋圆极化)完全正交时，接收天线也就完全接收不到来波的能量，这时称来波与接收天线是极化隔离的。

天线极化是天线的一项重要参数，测试确定天线的极化对开发无线收发系统具有重要的作用。而天线测试是复杂而专业的，常需要用专业设备以及特定的微波暗室环境来做全面且专业的测试。在本申请中，针对传统的天线极化测试方式所存在的测试成本较高的问题，提供了以下技术方案：

在一个实施例中，如图1所示，提供了一种天线极化测试电路100，包括线极化天线模组12、圆极化天线模组14、匹配模组16、多路射频开关18和控制器20。线极化天线模组12和圆极化天线模组14分别通过匹配模组16电连接多路射频开关18的各输入端。多路射频开关18的控制端电连接控制器20。多路射频开关18的输出端用于电连接射频检测仪201。匹配模组16用于提供多路射频开关18分别与线极化天线模组12和圆极化天线模组14之间的阻抗匹配。控制器20用于控制多路射频开关18选通线极化天线模组12或圆极化天线模组14接收被测天线的无线信号。多路射频开关18用于向射频检测仪201输出无线信号对应的射频信号。

可以理解，线极化天线模组12可以是垂直极化天线、水平极化天线、+45°极化天线C和-45°极化天线等线极化天线中的任意一种或者几种天线构成的天线组件，具体可以根据实际应用中所需测试的不同被测天线的极化类型数量进行选择。匹配模组16可以是本领域中典型的各类型阻抗匹配电路模组，具体可以根据天线极化测试电路100所需的阻抗匹配效果进行选择，只要能够有效实现天线模组与多路射频开关18之间的双端口网络阻抗相匹配即可。控制器20可以是单片机MCU，也可以是微处理器CPU，还可以是FPGA(FieldProgrammable Gate ARay，现场可编程逻辑门阵列)或者树莓派等具有控制功能的器件。控制器20可以在外部独立电源或者天线极化测试电路100中内置的电源供电下工作。控制器20与多路射频开关18之间可以分立设置，也可以集成一体化设置，具体可以根据整个电路的体积设计需要进行确定。

控制器20可以按照预先设定的开关切换顺序，向多路射频开关18输出相应的开关控制信号，以使多路射频开关18接收到该开关控制信号后，将自身的输出端选通到该开关控制信号对应的输入端，从而实现多路射频开关18的射频通路的切换。其中，多路射频开关18的射频通路的切换可以实现不同的天线模组的信号接入，从而可以将不同天线模组接收到的射频信号输出给射频检测仪201。多路射频开关18的射频通路的数量可以是两个或者两个以上，具体可以根据实际应用中不同极化类型的被测天线的测试需要进行确定。需要说明的是，本实施例中所说的输入端和输出端，均是从被测天线发射无线信号至线极化天线模组12或圆极化天线模组14的信号上行方向命名的，并非是对各电路组件的端口功能的唯一限定；本领域技术人员可以理解，在一些信号传输场景中，上述所说的输入端也可以成为输出端，而输出端也可以成为输入端，对于下文其他实施例中的输入端和输出端可以同理理解。

射频检测仪201是指对射频信号进行信号检测，例如频谱测试或信号幅度检测的检测仪器，用于获取不同天线模组接收到的射频信号对应的信号检测结果，例如对于同一被测天线，不同天线模组接收到的射频信号的频谱差异数据或者信号幅度差异数据。信号检测结果用于指示被测天线的极化类型。射频检测仪201可以直接通过信号检测结果提示当前被测天线的极化类型，例如通过显示和/或音频播报等方式为测试人员提示被测天线的极化类型。射频检测仪201也可以间接通过信号测试结果提示当前被测天线的极化类型，例如射频检测仪201直接显示不同天线模组接收到的射频信号对应的频谱图，以便由测试人员手动记录并判断被测天线的极化类型。又例如将信号测试结果输出给测试人员使用的个人计算机或智能手机等测评显示终端，以便通过测评显示终端显示不同天线模组接收到的射频信号对应的频谱对比图，又或者是同时显示频谱对比图和被测天线的极化类型。被测天线的极化类型的具体提示方式可以根据实际应用中的操作方式确定，只要能够使得测试人员能够根据测试结果有效获知被测天线的极化类型即可。

具体的，对于任一天线极化方向未知的被测终端的被测天线而言，被测终端通过其上设置的被测天线向外部空间发射无线信号。天线极化测试电路100在实际测试中上电工作后，当进入被测天线的辐射范围时，控制器20通过向多路射频开关18输出控制信号，以控制多路射频开关18选通线极化天线模组12或圆极化天线模组14接入到射频检测仪201。射频检测仪201即可根据接收到的线极化天线模组12或圆极化天线模组14对应输出的射频信号进行信号测试，获得对应的测试结果，通过该测试结果即可确定被测天线的极化类型，例如信号强度(或频谱功率)最大或者极化损耗最小的射频信号对应的天线模组，其极化方向即为被测天线的极化天线(相同极化特性的收发天线之间的极化损失最小)。

上述天线极化测试电路100中，通过采用线极化天线模组12、圆极化天线模组14、匹配模组16、多路射频开关18和控制器20组合设计了一种新的测试电路。匹配模组16提供线极化天线模组12、圆极化天线模组14分别与多路射频开关18之间的阻抗匹配，实现双端口网络匹配而确保电路的正常工作；由控制器20控制多路射频开关18选择接入线极化天线模组12或圆极化天线模组14接收到的射频信号，多路射频开关18通过将该射频信号输出给射频检测仪201，即可从射频检测仪201的频谱检测结果中获知不同天线接到的射频信号的极化损失情况，从而测出被测天线的天线极化类型。测试简单且电路体积较小，可便携测试且可覆盖线极化和圆极化天线的测试，达到了大幅降低天线极化测试成本的效果。

在一个实施例中，如图2所示，线极化天线模组12包括正交双极化天线122。匹配模组16包括第一匹配单元162。正交双极化天线122的第一输出端和第二输出端，分别通过第一匹配单元162与多路射频开关18的第一输入端和第二输入端一一对应连接。正交双极化天线122用于接收垂直极化或水平极化的无线信号。

可以理解，正交双极化天线122是指可以支持垂直极化和水平极化两种线极化方向测试的双极化天线，可以由本领域中各类型的垂直极化天线和水平极化天线组合而成。匹配模组16上可以设置有多个匹配单元，具体数量可以根据多路射频开关18的各输入端分别与各天线之间的端口匹配需要进行设置。第一匹配单元162用于提供正交双极化天线122的第一输出端与多路射频开关18的第一输入端之间的阻抗匹配，以及提供正交双极化天线122的第二输出端与多路射频开关18的第二输入端之间的阻抗匹配。

具体的，对于天线极化方向未知的被测终端的被测天线，当天线极化测试电路100进入被测天线的辐射范围时，控制器20通过向多路射频开关18输出控制信号，以控制多路射频开关18选通正交双极化天线122或圆极化天线模组14接入到射频检测仪201。射频检测仪201通过测试分析不同天线输出的射频信号，即可获得被测天线的信号测试结果，根据该测试结果即可获知该被测天线是属于垂直极化天线、水平极化天线还是属于圆极化天线。

本实施例中，通过选用垂直极化和水平极化两种线极化方向的正交双极化天线122，与圆极化天线模组14共同构成对被测天线的信号接收电路部分，能够有效覆盖垂直极化、水平极化和圆极化三种线极化方向的被测天线的极化测试。测试简单且覆盖的天线极化类型较多，无需分别采用多种不同极化类型测试的专业设备来实现被测天线的极化测试，达到进一步降低极化测试的成本，且应用环境适应性较强。

在一个实施例中，如图2所示，线极化天线模组12还包括交叉双极化天线124。匹配模组16还包括第二匹配单元164。交叉双极化天线124的第一输出端和第二输出端，分别通过第二匹配单元164与多路射频开关18的第三输入端和第四输入端一一对应连接。交叉双极化天线124用于接收+45°极化或-45°极化的无线信号。

可以理解，交叉双极化天线124是指可以支持+45°极化和-45°极化两种线极化方向测试的双极化天线，可以由本领域中各类型的+45°极化和-45°极化组合而成。第二匹配单元164用于提供交叉双极化天线124的第一输出端与多路射频开关18的第三输入端之间的阻抗匹配，以及提供交叉双极化天线124的第二输出端与多路射频开关18的第四输入端之间的阻抗匹配。

具体的，对于天线极化方向未知的被测终端的被测天线，当天线极化测试电路100进入被测天线的辐射范围时，控制器20通过向多路射频开关18输出控制信号，以控制多路射频开关18选通交叉双极化天线124、正交极化天线和圆极化天线模组14中的任意两种或者三种先后接入到射频检测仪201。射频检测仪201通过测试分析不同天线输出的射频信号，即可获得被测天线的信号测试结果，根据该测试结果即可获知该被测天线是属于垂直极化天线、水平极化天线、+45°极化天线、-45°极化天线和圆极化天线中的哪一种。

本实施例中，通过选用+45°极化、-45°极化、垂直极化、水平极化四种线极化方向的两大组合天线，与圆极化天线模组14共同构成对被测天线的信号接收电路部分，能够有效覆盖+45°极化、-45°极化、垂直极化、水平极化和圆极化五种线极化方向的被测天线的极化测试。测试简单且覆盖的天线极化类型更多，达到了更进一步降低极化测试的成本，且应用环境适应性更强。

在一个实施例中，如图3和图4所示，正交双极化天线122包括垂直极化的Vivaldi天线A和水平极化的Vivaldi天线B。第一匹配单元162包括第一π形阻抗匹配电路1622和第二π形阻抗匹配电路1624。Vivaldi天线A的输出端通过第一π形阻抗匹配电路1622电连接多路射频开关18的第一输入端。Vivaldi天线B的输出端通过第二π形阻抗匹配电路1624电连接多路射频开关18的第二输入端。Vivaldi天线A和Vivaldi天线B沿主平面的缝隙结构中心线正交安装。

可以理解，可以采用本领域中典型的Vivaldi天线组合构成上述的正交双极化天线122，并辅以π型阻抗匹配电路提供天线与多路射频开关18之间的阻抗匹配。Vivaldi天线A和Vivaldi天线B可以是相同规格的两个Vivaldi天线。Vivaldi天线是一种锥形槽天线(TSR)，其结构简单、容易制造且用途广泛，具有高增益和宽带宽等特点，是一种理想的天线。本实施例中π形阻抗匹配电路采用本领域中常用的π形阻抗匹配电路，其中各电阻R和电容C等器件的具体类型和特性可以根据实际应用中所需的阻抗匹配特性进行选择。

通过采用Vivaldi天线A和Vivaldi天线B正交安装，例如Vivaldi天线A的主平面与地平面平行，而Vivaldi天线B主平面与地平面垂直，将Vivaldi天线A和Vivaldi天线B沿各自主平面的缝隙结构中心线正交安装，如图4所示，即可得到所需的正交双极化天线122。此种组合方式的正交双极化天线122可以作为单一的垂直极化天线和单一的水平极化天线使用，也可以作为V/H(垂直/水平)型双极化天线使用，适用性较强，且结构紧凑，能够有效缩小整个电路占用的空间体积，降低制作成本。

在一个实施例中，如图3和图5所示，交叉双极化天线124包括+45°极化的Vivaldi天线C和-45°极化的Vivaldi天线D。第二匹配单元164包括第三π形阻抗匹配电路1642和第四π形阻抗匹配电路1644。Vivaldi天线C的输出端通过第三π形阻抗匹配电路1642电连接多路射频开关18的第三输入端。Vivaldi天线D的输出端通过第四π形阻抗匹配电路1644电连接多路射频开关18的第四输入端。Vivaldi天线C和Vivaldi天线D沿主平面的缝隙结构中心线正交安装。

可以理解，可以采用本领域中典型的Vivaldi天线组合构成上述的交叉双极化天线124，并辅以π型阻抗匹配电路提供天线与多路射频开关18之间的阻抗匹配。Vivaldi天线C和Vivaldi天线D可以是相同规格的两个Vivaldi天线。本实施例中π形阻抗匹配电路同样采用本领域中常用的π形阻抗匹配电路，其中各电阻R和电容C等器件的具体类型和特性可以根据实际应用中所需的阻抗匹配特性进行选择。C

通过采用Vivaldi天线C和Vivaldi天线D正交安装，例如Vivaldi天线C的主平面与地平面成+45°夹角，而Vivaldi天线D主平面与地平面成-45°夹角，将Vivaldi天线C和Vivaldi天线D沿各自主平面的缝隙结构中心线正交安装，如图5所示，即可得到所需的交叉双极化天线124。此种组合方式的正交双极化天线122可以作为单一的+45°极化天线和单一的-45°极化天线使用，也可以作为+45°/-45°型双极化天线使用，适用性较强，且结构紧凑，能够有效缩小整个电路占用的空间体积，降低制作成本。

在一个实施例中，如图2和图6所示，圆极化天线模组14包括左旋圆极化天线L或右旋圆极化天线R。匹配模组16包括第三匹配单元166。左旋圆极化天线L或右旋圆极化天线R的输出端通过第三匹配单元电连接多路射频开关18的第五输入端。

可以理解，第三匹配单元用于提供左旋圆极化天线L的输出端与多路射频开关18的第五输入端之间的阻抗匹配，或者提供右旋圆极化天线R的输出端与多路射频开关18的第五输入端之间的阻抗匹配，具体可以根据实际选用的圆极化天线的类型确定。

具体的，对于天线极化方向未知的被测终端的被测天线，当天线极化测试电路100进入被测天线的辐射范围时，控制器20通过向多路射频开关18输出控制信号，以控制多路射频开关18选通正交双极化天线122和交叉双极化天线124，以及左旋圆极化天线L或右旋圆极化天线R分别接入到射频检测仪201。射频检测仪201通过测试分析不同天线输出的射频信号，即可获得被测天线的信号测试结果，根据该测试结果即可获知该被测天线是属于垂直极化天线、水平极化天线、+45°极化天线、-45°极化天线和左旋圆极化天线L(或右旋圆极化天线R)中的哪一种。

本实施例中，通过选用左旋圆极化天线L或右旋圆极化天线R，与上述几种线极化天线共同构成对被测天线的信号接收电路部分，能够有效覆盖垂直极化、水平极化、+45°极化、-45°极化和左旋圆极化(或右旋圆极化天线R)五种线极化方向的被测天线的极化测试。测试简单且覆盖的天线极化类型较多，达到进一步降低极化测试的成本，且应用环境适应性更强，天线极化测试的更精细。

在一个实施例中，圆极化天线模组14包括左旋圆极化天线L和右旋圆极化天线R。可以理解，在本实施例中，也可以同时设置左旋圆极化天线L和右旋圆极化天线R，如图6所示，分别用于接收被测天线的无线信号，从而覆盖左旋圆极化和右旋圆极化类型的被测天线的极化测试，更好地提升测试的适应性。

在一个实施例中，如图7所示，圆极化天线模组14包括微带线贴片天线142和3dB分支电桥144。第三匹配单元包括第五π形阻抗匹配电路1662和第六π形阻抗匹配电路1664。3dB分支电桥的第一输出端通过第五π形阻抗匹配电路电连接多路射频开关18的第五输入端。3dB分支电桥的第二输出端通过第六π形阻抗匹配电路电连接多路射频开关18的第六输入端。

可以理解，可以采用本领域中微带线贴片天线和3dB分支电桥组合构成上述的圆极化天线模组14，并辅以π型阻抗匹配电路提供天线与多路射频开关18之间的阻抗匹配。如图8所示，该圆极化天线模组14采用单贴片多点馈电设计，由单个微带线贴片天线和3dB分支电桥馈电网络组成，3dB分支电桥可实现宽频率范围内保持90°相移，且3dB分支电桥的双端口中不同端口输入(以信号对外发射方向为例)可以改变圆极化天线的极化方向：左旋或者右旋。该圆极化天线模组14可以在宽带宽下工作，单个圆极化天线模组14通过改变馈电输入端可改变天线的极化方向，具有左旋圆极化天线L和右旋园极化天线两种天线的效果。其中，LHC表示3dB分支电桥的左输出端，RHC表示3dB分支电桥的右输出端，两个输出端中其中一个为前述相应所指的第一输出端，另一个则为前述相应所指的第二输出端。

通过采用微带线贴片天线和3dB分支电桥设计制作圆极化天线模组14，可以实现与上述的正交双极化天线122和交叉双极化天线124共同组成三组测试天线，用于对被测天线进行测试，可支持6中不同极化方向的被测天线的极化测试，设计结构紧凑，占用空间较小且可并列设置。其中，各线极化天线的性能基本一致，圆极化天线的性能也基本一致，可以有效提高天线极化测试电路100的测试准确性，达到大幅降低测试成本同时，便携性、适用性和测试准确性均得到显著提升。

在一个实施例中，在实际应用中，线极化天线之间的差异可以做到很小，因此在判断被测天线的极化类型中可用线极化天线做接收频谱功率参考，准确度较高。而圆极化天线和线极化天线之间有差异，因此可以在线极化天线之间做测试结果比较，在圆极化天线之间做测试结果比较，最终再汇总所有的测试结果做分析比较，从而最终确定被测天线的极化类型，测试结果准确性较高。将圆极化天线和线极化天线的增益设置越接近越好，有利于更进一步提升测试准确度。为了更便于理解上述各实施例技术方案的技术原理，下面给出的是根据测试结果比较确定被测天线的具体极化类型的判断逻辑：

天线收发损耗分析(原理计算公式)如下：

两天线的收发路径损耗：P_wl(dB)＝K_U+20log(fR)-G₁(dB)-G₂(dB)，其中，fR表示工作频率，G₁表示其中一路天线的增益，G₂表示另一路天线的增益，K_U的数值由距离单位决定，如表1所示：

表1

距离单位	K<sub>U</sub>
		Km	32.45
nm	37.80
		mile	36.58
m	-27.55
		ft	-37.87

两天线的收发极化损耗：P_pl(dB)＝10log(p)。两个轴比假设为a，b(均为电压比值)，两长轴夹角为c，极化失配因子p则为：p＝0.5±(2*a*b/(1+a²)(1+b²))+(0.5*(1-a²)*(1-b²))/((1+a²)*(1+b²))*cos(2*c)，其中，若两天线极化旋向相同则取+号，极化旋向相反则取-号。对于一个纯线极化的天线接收一个纯圆极化波(理想情况)，线极化天线的轴比为无穷大，纯圆极化波的轴比为1，p＝0.5，也即3dB。不同极化天线接收频谱功率容差P_△(仪器测量值)分别为：线极化天线之间：P_△(dB)＝P_pl±0.8，圆极化天线之间：P_△(dB)＝P_pl±0.5。

多路射频开关18的射频信号输出端(也即上述所说的输出端)连接射频检测仪201(此处以频谱仪为例)，测试天线极化测试电路100上每个极化天线接收到的频谱功率，通过比较各极化天线接收到的频谱功率大小(可以由人工比较也可以由仪器自动比较输出)，推测出接收到的电波(也即上述所说的被测天线发送的无线信号)极化特性，根据电波极化特性确定被测天线的极化特性，判断逻辑如下(以下判断式是在线极化天线和圆极化天线增益接近的示例下给出的判断逻辑，对于其他增益情形可以同理理解)：

被测天线的极化特性为垂直极化：垂直极化天线频谱功率>+45°极化天线频谱功率≈-45°极化天线频谱功率>水平极化天线频谱功率

被测天线的极化特性为水平极化：水平极化天线频谱功率>+45°极化天线频谱功率≈-45°极化天线频谱功率>垂直极化天线频谱功率。

被测天线的极化特性为+45°极化：+45°极化天线频谱功率>垂直极化天线频谱功率≈水平极化天线频谱功率>-45°极化天线频谱功率。

被测天线的极化特性为-45°极化：-45°极化天线频谱功率>垂直极化天线频谱功率≈水平极化天线频谱功率>+45°极化天线频谱功率。

被测天线的极化特性为双极化：垂直极化天线频谱功率≈水平极化天线频谱功率>+45°极化天线频谱功率≈-45°极化天线频谱功率，也即被测天线为正交双极化天线122。

被测天线的极化特性为交叉极化：+45°极化天线频谱功率≈-45°极化天线频谱功率>垂直极化天线频谱功率≈水平极化天线频谱功率，也即被测天线为交叉双极化天线124。

被测天线的极化特性为右旋圆极化：右旋圆极化天线频谱功率>左旋圆极化天线频谱功率。(且垂直极化天线频谱功率≈水平极化天线频谱功率≈+45°极化天线频谱功率≈-45°极化天线频谱功率)。

被测天线的极化特性为左旋圆极化：左旋圆极化天线频谱功率>右旋圆极化天线频谱功率。(且垂直极化天线频谱功率≈水平极化天线频谱功率≈+45°极化天线频谱功率≈-45°极化天线频谱功率)。

在一个实施例中，如图9所示，还包括π形端口匹配电路21。多路射频开关18的输出端用于通过π形端口匹配电路21电连接射频检测仪201。

可以理解，通过在多路射频开关18的输出端设置π形端口匹配电路21，可以更好地匹配射频检测仪201和多路射频开关18，避免阻抗不完全匹配带来的干扰，达到进一步提升测试结果准确度的效果。本实施例中π形端口匹配电路21为本领域中典型的π形阻抗匹配电路，其中各电阻R和电容C等器件的具体类型和特性可以根据实际应用中所需的阻抗匹配特性进行选择。

在一个实施例中，控制器20轮询控制多路射频开关18的各输入端分别与多路射频开关18的输出端之间的导通与关断。

可选的，在本实施例中，控制器20采用轮询算法控制多路射频开关18的各射频通路开闭，以达到轮询切换接收天线的目的，轮询顺序例如为：垂直极化天线——水平极化天线——+45°极化天线——-45°极化天线——左旋圆极化天线——右旋圆极化天线。轮询顺序还可以其他顺序，例如但不限于右旋圆极化天线——左旋圆极化天线——-45°极化天线——+45°极化天线——水平极化天线——垂直极化天线，或者是+45°极化天线——-45°极化天线——垂直极化天线——水平极化天线——左旋圆极化天线——右旋圆极化天线，只要能够分别实现各接收天线的轮询切换即可。

通过控制器20采用轮询控制的方式控制多路射频开关18的各射频通路的开闭，可以自动有效地实现不同接收天线对被测天线的信号接收并接入射频检测仪201，使得射频检测仪201可以获取不同接收天线分别接收到的射频信号，从而实现对被测天线的极化特性测试与极化类型的准确判别。

在一个实施例中，如图10所示，还提供一种天线测试装置200，包括射频检测仪201和上述的天线极化测试电路100。射频检测仪201用于对天线极化测试电路100接收到的被测天线对应的射频信号进行频谱检测，得到射频信号的频谱数据。频谱数据用于指示被测天线001的极化类型。

可以理解，关于本实施例中的射频检测仪201和天线极化测试电路100的具体解释说明，可以参见上述各个天线极化测试电路100的实施例中的相应解释说明，此处不再展开赘述。

上述的天线测试装置200，对于任一被测终端(即DUT)的被测天线001，通过应用上述的天线极化测试电路100，可以在射频检测仪201上轮换接入不同极化的接收天线接收并输出的射频信号，进而通过检测比较不同接收天线输出的射频信号对应的频谱检测结果，获知不同接收天线输出的射频信号的极化损失情况，测出被测天线001的天线极化类型。测试简单，可便携测试且可覆盖线极化和圆极化天线的测试，达到了大幅降低天线极化测试成本的效果。

在一个实施例中，射频检测仪201包括频谱仪或智能终端。可以理解，在本实施例中，射频检测仪201可以是本领域中常用的各型频谱仪，具体类型可以根据被测天线001的工作频段进行选择。射频检测仪201还可以是各类智能终端，例如但不限于智能手机、平板电脑或者笔记本电脑；智能终端可以通过射频转接器连接多路射频开关18的输出端，进而通过安装在智能终端上的频谱检测应用，实现检测比较不同接收天线输出的射频信号对应的频谱检测结果，获知不同接收天线输出的射频信号的极化损失情况，测出被测天线001的天线极化类型。通过应用上述频谱仪或智能终端，天线测试装置200的测试效率更高、测试成本更低且便携性更好。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种天线极化测试电路，其特征在于，包括线极化天线模组、圆极化天线模组、匹配模组、多路射频开关和控制器；

所述线极化天线模组和所述圆极化天线模组分别通过所述匹配模组电连接所述多路射频开关的各输入端，所述多路射频开关的控制端电连接所述控制器，所述多路射频开关的输出端用于电连接射频检测仪；

所述匹配模组用于提供所述多路射频开关分别与所述线极化天线模组和所述圆极化天线模组之间的阻抗匹配，所述控制器用于控制所述多路射频开关选通所述线极化天线模组或所述圆极化天线模组接收被测天线的无线信号，所述多路射频开关用于向所述射频检测仪输出所述无线信号对应的射频信号。

2.根据权利要求1所述的天线极化测试电路，其特征在于，所述线极化天线模组包括正交双极化天线，所述匹配模组包括第一匹配单元；

所述正交双极化天线的第一输出端和第二输出端，分别通过所述第一匹配单元与所述多路射频开关的第一输入端和第二输入端一一对应连接；

所述正交双极化天线用于接收垂直极化或水平极化的所述无线信号。

3.根据权利要求2所述的天线极化测试电路，其特征在于，所述正交双极化天线包括垂直极化的Vivaldi天线A和水平极化的Vivaldi天线B，所述第一匹配单元包括第一π形阻抗匹配电路和第二π形阻抗匹配电路；

所述Vivaldi天线A的输出端通过所述第一π形阻抗匹配电路电连接所述多路射频开关的第一输入端，所述Vivaldi天线B的输出端通过所述第二π形阻抗匹配电路电连接所述多路射频开关的第二输入端，所述Vivaldi天线A和所述Vivaldi天线B沿主平面的缝隙结构中心线正交安装。

4.根据权利要求2所述的天线极化测试电路，其特征在于，所述线极化天线模组还包括交叉双极化天线，所述匹配模组还包括第二匹配单元；

所述交叉双极化天线的第一输出端和第二输出端，分别通过所述第二匹配单元与所述多路射频开关的第三输入端和第四输入端一一对应连接；

所述交叉双极化天线用于接收+45°极化或-45°极化的所述无线信号。

5.根据权利要求4所述的天线极化测试电路，其特征在于，所述交叉双极化天线包括+45°极化的Vivaldi天线C和-45°极化的Vivaldi天线D，所述第二匹配单元包括第三π形阻抗匹配电路和第四π形阻抗匹配电路；

所述Vivaldi天线C的输出端通过所述第三π形阻抗匹配电路电连接所述多路射频开关的第三输入端，所述Vivaldi天线D的输出端通过所述第四π形阻抗匹配电路电连接所述多路射频开关的第四输入端，所述Vivaldi天线C和所述Vivaldi天线D沿主平面的缝隙结构中心线正交安装。

6.根据权利要求1至5任一项所述的天线极化测试电路，其特征在于，所述圆极化天线模组包括左旋圆极化天线或右旋圆极化天线，所述匹配模组包括第三匹配单元；

所述左旋圆极化天线或右旋圆极化天线的输出端通过所述第三匹配单元电连接所述多路射频开关的第五输入端。

7.根据权利要求6所述的天线极化测试电路，其特征在于，所述圆极化天线模组包括微带线贴片天线和3dB分支电桥，所述第三匹配单元包括第五π形阻抗匹配电路和第六π形阻抗匹配电路；

所述3dB分支电桥的第一输出端通过所述第五π形阻抗匹配电路电连接多路射频开关的第五输入端，所述3dB分支电桥的第二输出端通过所述第六π形阻抗匹配电路电连接多路射频开关的第六输入端。

8.根据权利要求7所述的天线极化测试电路，其特征在于，所述控制器轮询控制所述多路射频开关的各输入端分别与所述多路射频开关的输出端之间的导通与关断。

9.根据权利要求1所述的天线极化测试电路，其特征在于，还包括π形端口匹配电路，所述多路射频开关的输出端用于通过所述π形端口匹配电路电连接所述射频检测仪。

10.一种天线测试装置，其特征在于，包括射频检测仪和权利要求1至8任一项所述的天线极化测试电路，所述射频检测仪用于对所述天线极化测试电路接收到的被测天线对应的射频信号进行频谱检测，得到所述射频信号的频谱数据；所述频谱数据用于指示所述被测天线的极化类型。

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