CN111431647A - 一种无源天线阵列波束成形测试系统及测试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无源天线阵列波束成形测试系统及测试方法。测试系统包括包括网络分析仪、多探头球面近场测试系统、权值模拟器，用于控制用户无源天线阵列每个振源的相位和幅度权值；数据处理装置，用于根据用户无源天线阵列的广播波束和业务波束方向图配置需求；所述权值模拟器的输入端口与网络分析仪连接，所述权值模拟器的输出端口与用户无源天线阵列的通道连接，所述网络分析仪还通过多探头球面近场测试系统对用户无源天线阵列的探头进行测试，所述数据处理装置与权值模拟器、网络分析仪连接。本发明可以高效率完成测试，并可以重复利用。

Description

一种无源天线阵列波束成形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，特别涉及一种无源天线阵列波束成形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，就需要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，只能利用功分板针对特定权值做测试，测试精度较差，每个产品都需要设计相应的功分板网络，利用率低，测试效率低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种无源天线阵列波束成形测试系统，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：
一种无源天线阵列波束成形测试系统，包括网络分析仪、多探头球面近场测试系统，还包括：权值模拟器，用于控制用户无源天线阵列每个振源的相位和幅度权值；数据处理装置，用于根据用户无源天线阵列的广播波束和业务波束方向图配置需求；所述权值模拟器的输入端口与网络分析仪连接，所述权值模拟器的输出端口与用户无源天线阵列的通道连接，所述网络分析仪还通过多探头球面近场测试系统对用户无源天线阵列的探头进行测试，所述数据处理装置与权值模拟器、网络分析仪连接。
进一步地，所述权值模拟器包括一个输入端口、功分器、N个输出端口和N条独立的移相调幅通道，所述权值模拟器的输入端口与功分器连接，所述功分器与N条独立的移相调幅通道连接，所述功分器用于对输入信号进行分录，每个移相调幅通道均设有输出端口。
进一步地，每条所述移相调幅通道可以独立配置相位和幅度，所述权值模拟器的N个输出端口分别与天线阵列的N个通道连接。
进一步地，每个所述移相调幅通道包括：数控衰减器，用于控制该移相调幅通道的幅度；数控移相器，用于控制该移相调幅通道的相位，所述数控衰减器和数控移相器相互串联。
进一步地，所述数据处理装置包括：
设定单元，用于设定用户天线阵列振源波束传播方向的幅相权值；
权值差获取单元，用于根据用户天线阵列分别确定第N个振源与每列天线参考振源辐射波束的相位差；
空间合成单元，用于根据权值差获取单元获取的相位差进行相位配置实现空口信号合成；
所述设定单元、权值差获取单元和空间合成单元依次连接。
本发明还提供一种无源天线阵列波束成形测试方法，该方法包括以下步骤，
S10、设定用户无源天线阵列要求的广播波束；
S20、利用多探头球面近场测试系统测试广播波束性能指标；
S30、设定用户无源天线阵列要求的业务波束；
S40、利用多探头球面近场测试系统测试业务波束性能指标。
进一步地，所述步骤S10之前还包括：设定用户天线阵列振源波束传播方向的幅相权值的步骤。
进一步地，所述步骤S10采用权值模拟器设定用户无源天线阵列要求的广播波束，所述步骤S30采用权值模拟器设定用户无源天线阵列要求的业务波束。
进一步地，所述步骤S10和步骤S30中均包括根据用户天线阵列分别确定第N个振源与每列天线参考振源辐射波束的相位差以及用于根据获取的相位差进行相位配置实现空口信号合成。
与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明涉及采用权值模拟器配合多探头球面近场测试系统，通过数据处理装置对广播波束和业务波束方向图进行需求配置，可以高效率完成测试，并可以重复利用。
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是本发明所述无源天线阵列波束成形测试系统的框架图。
图2是本发明中权值模拟器的框架图。
图3是本发明中数据处理装置的框架图。
图4是本发明所述无源天线阵列波束成形测试方法的流程图。
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、图2所示，本发明提供一种无源天线阵列波束成形测试系统，包括网络分析仪100、多探头球面近场测试系统400，还包括：权值模拟器200，用于控制用户无源天线阵列300每个振源的相位和幅度权值；数据处理装置500，用于根据用户无源天线阵列200的广播波束和业务波束方向图配置需求；权值模拟器200的输入端口与网络分析仪100连接，权值模拟器200的输出端口与用户无源天线阵列300的通道连接，网络分析仪100还通过多探头球面近场测试系统400对用户无源天线阵列300的探头进行测试，数据处理装置500与权值模拟器200、网络分析仪100连接。
本实施例中，所述的权值模拟器200包括一个输入端口、功分器201、N个输出端口和N条独立的移相调幅通道，权值模拟器的输入端口与功分器201连接，功分器201与N条独立的移相调幅通道连接，功分器201用于对输入信号进行分录，每个移相调幅通道均设有输出端口。
本实施例中，每条所述的移相调幅通道可以独立配置相位和幅度，所述权值模拟器200的N个输出端口分别与天线阵列的N个通道连接。
本实施例中，每个所述的移相调幅通道包括：数控衰减器202，用于控制该移相调幅通道的幅度；数控移相器203，用于控制该移相调幅通道的相位，数控衰减器202和数控移相器203相互串联。本申请可采用移相调幅通道实现控制被测件设备输出信号的幅相权值。
参阅图3所示，所述的数据处理装置包括：设定单元501，用于设定用户天线阵列振源波束传播方向的幅相权值；权值差获取单元502，用于根据用户天线阵列分别确定第N个振源与每列天线参考振源辐射波束的相位差；空间合成单元503，用于根据权值差获取单元获取的相位差进行相位配置实现空口信号合成；所述设定单元501、权值差获取单元502和空间合成单元503依次连接。
本发明采用空口波束成形测试，需要根据不同的广播波束和业务波束的指向性，位置信息要求，来确定各行各列天线振源的相位，幅度权值(具体权值根据振源间距离差和波束方向位置信息决定)，这种方案不需要传导线缆连接，而是更接近实际天线阵列外场应用的场景。
本发明还提供一种无源天线阵列波束成形测试方法，该方法包括以下步骤，
S10、设定用户无源天线阵列要求的广播波束；在这之前包括：采用设定单元501设定用户天线阵列振源波束传播方向的幅相权值，这样方便权值模拟器200设定用户无源天线阵列要求的广播波束在幅相权值范围内。
S20、利用多探头球面近场测试系统测试广播波束性能指标；
S30、设定用户无源天线阵列要求的业务波束，且权值模拟器200设定用户无源天线阵列要求的业务波束在幅相权值范围内。
S40、利用多探头球面近场测试系统测试业务波束性能指标。
作为优选，所述步骤S10和步骤S30中均包括根据用户天线阵列分别确定第N个振源与每列天线参考振源辐射波束的相位差以及用于根据获取的相位差进行相位配置实现空口信号合成。
本发明采用权值模拟器200配合多探头球面近场测试系统400，可以高效率完成测试，并可以重复利用，同时能够满足4.5G/5G多通道无线基站天线阵列不同广播波束和业务波束性能指标测试。
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 (9)

1.一种无源天线阵列波束成形测试系统，包括网络分析仪、多探头球面近场测试系统，其特征在于，还包括：权值模拟器，用于控制用户无源天线阵列每个振源的相位和幅度权值；数据处理装置，用于根据用户无源天线阵列的广播波束和业务波束方向图配置需求；所述权值模拟器的输入端口与网络分析仪连接，所述权值模拟器的输出端口与用户无源天线阵列的通道连接，所述网络分析仪还通过多探头球面近场测试系统对用户无源天线阵列的探头进行测试，所述数据处理装置与权值模拟器、网络分析仪连接。
2.根据权利要求1所述的无源天线阵列波束成形测试系统，其特征在于，所述权值模拟器包括一个输入端口、功分器、N个输出端口和N条独立的移相调幅通道，所述权值模拟器的输入端口与功分器连接，所述功分器与N条独立的移相调幅通道连接，所述功分器用于对输入信号进行分录，每个移相调幅通道均设有输出端口。
3.根据权利要求1所述的无源天线阵列波束成形测试系统，其特征在于，每条所述移相调幅通道可以独立配置相位和幅度，所述权值模拟器的N个输出端口分别与天线阵列的N个通道连接。
4.根据权利要求3所述的无源天线阵列波束成形测试系统，其特征在于，每个所述移相调幅通道包括：数控衰减器，用于控制该移相调幅通道的幅度；数控移相器，用于控制该移相调幅通道的相位，所述数控衰减器和数控移相器相互串联。
5.根据权利要求3所述的无源天线阵列波束成形测试系统，其特征在于，所述数据处理装置包括：
设定单元，用于设定用户天线阵列振源波束传播方向的幅相权值；
权值差获取单元，用于根据用户天线阵列分别确定第N个振源与每列天线参考振源辐射波束的相位差；
空间合成单元，用于根据权值差获取单元获取的相位差进行相位配置实现空口信号合成；
所述设定单元、权值差获取单元和空间合成单元依次连接。
6.一种根据权利要求1-5任意一项所述无源天线阵列波束成形测试系统的测试方法，其特征在于，该方法包括以下步骤，
S10、设定用户无源天线阵列要求的广播波束；
S20、利用多探头球面近场测试系统测试广播波束性能指标；
S30、设定用户无源天线阵列要求的业务波束；
S40、利用多探头球面近场测试系统测试业务波束性能指标。
7.根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于，所述步骤S10之前还包括：设定用户天线阵列振源波束传播方向的幅相权值的步骤。
8.根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于，所述步骤S10采用权值模拟器设定用户无源天线阵列要求的广播波束，所述步骤S30采用权值模拟器设定用户无源天线阵列要求的业务波束。
9.根据权利要求6所述的测试方法，其特征在于，所述步骤S10和步骤S30中均包括根据用户天线阵列分别确定第N个振源与每列天线参考振源辐射波束的相位差以及用于根据获取的相位差进行相位配置实现空口信号合成。
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