CN112425002A - 用于天线阵列远程无线电控制的近场天线 - Google Patents
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Abstract
一种系统测试包括天线的被测设备(DUT)。所述系统包括探针天线、网络模拟器以及近场天线。探针天线在DUT的测试过程中，随着DUT相对于探针天线移动，测量DUT的天线在空中发射的波束锁定波束的波束特性。网络模拟器模拟与DUT通信的通信网络的基站。随着DUT相对于探针天线移动，近场天线使用近场天线与DUT之间的表面波维持网络模拟器与DUT之间的呼叫链路。
Description
背景技术
天线用于诸如无线电信之类的通信中。在无线电信中，无线移动设备可以与为单元提供无线覆盖的基站进行通信。无线移动设备和基站可以各自包括天线，并且可以各自作为被测设备(DUT)分别经受测试。当无线移动设备是DUT时，可以在测试中使用称为网络模拟器的测试系统来模拟基站。
无线移动设备的天线可以是具有在多输入多输出(MIMO)通信中使用的多协作天线的阵列，以利用多路径传播。这样，天线阵列可以使用网络模拟器经受复杂的测试。例如，天线阵列可以是高级天线，其中，天线阵列中的每个天线在逻辑上可单独控制以共同形成波束。在时域信号中将复杂的权重模式引入高级天线以形成波束。
用于测试DUT的典型MIMO测试系统包括消声室、消声室中的DUT以及网络模拟器。消声室是设计用来吸收声(或电磁)波反射的室。在空中(over-the-air，OTA)测试期间，接收并测量来自DUT天线的波束。网络模拟器分析波束特性，以评估OTA测试中DUT的发射和/或接收能力。被测量和分析的DUT的波束特性包括例如辐射轮廓、有效的各向同性辐射功率、总辐射功率、调制的误差矢量幅值(EVM)、相邻信道泄漏比(ACLR)以及天线辐射模式。可以采用一定范围的光束角度和/或宽度的光束特性，并将其与期望值进行比较以测量DUT是否正常工作。
毫米波(mmWave)是30千兆赫兹(GHz)与300千兆赫兹之间的频谱带。下一个电信标准(即，超出当前的4G LTE电信标准)被称为第五代(5G)电信标准，并且由于可用的大频谱带宽，因此可以标准化使用mmWave频谱的通信系统。mmWave频谱中提出的频段接近28GHz和39GHz，另外一些提出的应用接近60GHz。诸如5G和4G LTE之类的电信标准是无线电接入协议和标准的例子，所述无线电接入协议和标准定义了时序方案，所述时序方案包括在诸如mmWave频谱之类的射频频谱的限定部分进行通信的通信动作的顺序和时序。
对于OTA测试，匹配天线通常与波长的大约1/4或1/2成比例。匹配天线接收的信号功率由如下的弗里斯(Friis)等式给出：
Friis等式表明，接收功率根据频率平方而下降。实际上，由于大气吸收，下降可能甚至更大。此外，mmWave信号在电路板或同轴电缆中布线时可能具有很高的衰减。为了克服高路径损耗，mmWave通信天线系统被设计为在所期望的传输方向上具有高方向性。在测试中，具有高方向性的波束成形传输被用于训练DUT天线，诸如通过改变到达角(AoA)。
为了实现高方向性，mmWave通信天线系统设计有集成天线，所述集成天线是贴片天线的天线阵列。当在贴片之间调整幅值和相位时，可以形成射频(RF)能量束。可以引导能量，而不是将能量均匀地发送至所有空间，这在某种程度上减轻了基于几何的功率降低。集成天线还增加了天线的截面面积，从而增加了天线增益。随着波长变小，集成天线上间距为1/2波长的贴片的中心可以是大约5mm或更小。这使得能够将集成天线直接安装在用作RF驱动器的集成电路(IC)上，从而最小化(或消除)有损印刷电路板(PCB)或同轴传输中的损耗。
随着集成天线和集成电路RF驱动器的出现，作为DUT的无线移动设备可能不再需要使用集成电路RF驱动器与集成天线之间的工业标准电缆和连接器插入RF测试设备的位置。这使得很难识别问题是由于集成天线的设计还是集成电路RF驱动器的设计所致，因此所有测试都必须进行OTA。也就是说，随着无线通信技术的发展，与DUT的RF收发器直接连接(即，集成)并且没有RF连接器的集成天线变得越来越普遍。目前这种DUT的整体性能必须“空中”测试，因为没有地方可以将同轴电缆从DUT和/或集成天线连接至测试设备。实际上，由于集成天线的集成，整体DUT性能可能必须根据集成天线配置进行测试。
对于某些OTA测试，测试开发人员有兴趣在测试期间维持DUT与网络模拟器之间的呼叫连接。例如，可以在旋转DUT测量天线波束轮廓的同时，将天线波束轮廓锁定就位于“波束锁定”中。然而，DUT天线是定向的，因此如果/当DUT天线的信号变得太低时，网络模拟器可能会在旋转期间放弃呼叫。
对于4G(LTE)和5G测试，在测试时维持呼叫连接的过程称为无线资源控制(RRC)连接模式。在LTE中，在6GHz以下的更低频率下，DUT通常具有全向天线，在这种情况下，DUT不会影响维持与设备的测试链路的能力。在5G新无线电(5G NR)中，集成天线是定向的，并且必须在波束锁定条件下进行一些测试。在波束锁定条件下，随着DUT旋转或以其他方式移动，天线增益轮廓相对于DUT几何形状是固定的。因为阻止了DUT在波束锁定过程中适应旋转，否则将没有波束锁定，因此测试可能会导致信号不足以维持呼叫连接，在这种情况下，呼叫会断开。如本文所描述的用于天线阵列的远程无线电控制的近场天线减轻了当DUT与网络模拟器之间的信号变得太低时网络模拟器断开呼叫连接的问题。
附图说明
当结合附图阅读时，从下面的详细描述中可以最好地理解说明性实施方案。要强调的是，各种特征不一定按比例绘制。实际上，为了使讨论清楚起见可以任意增大或减小尺寸。只要适用和实用，在整个附图和书面描述中相同的附图标记指代相同的元件。
图1展示了根据代表性实施方案的包括用于天线阵列的远程无线电控制的近场天线的系统。
图2展示了根据代表性实施方案的包括用于天线阵列的远程无线电控制的近场天线的另一系统。
图3A展示了根据代表性实施方案的用于天线阵列的远程无线电控制的近场天线。
图3B展示了根据代表性实施方案的用于天线阵列的远程无线电控制的另一近场天线。
图3C展示了根据代表性实施方案的用于天线阵列的远程无线电控制的另一近场天线。
图3D展示了根据代表性实施方案的用于天线阵列的远程无线电控制的另一近场天线。
图4展示了根据代表性实施方案的包括用于天线阵列的远程无线电控制的近场天线的另一系统。
具体实施方式
在以下详细描述中，出于解释而非限制的目的，阐明了公开具体细节的代表性实施方案，以便提供对根据本教导的实施方案的全面理解。可以省略对已知系统、设备、材料、操作方法和制造方法的描述，以避免模糊对代表性实施方案的描述。尽管如此，在本领域普通技术人员的知识范围内的系统、设备、材料和方法也在本教导的范围内，并且可以根据代表性实施方案使用。应理解的是，本文所使用的术语仅用于描述特定实施方案而并不旨在是限制性的。所定义的术语附加于在本教导的技术领域中通常理解和接受的所定义术语的技术和科学含义之上。
将理解的是，虽然术语第一、第二、第三等在本文中可以用于描述各种元件或部件，但是这些元件或部件不应被这些术语限制。这些术语仅用于将一个元件或部件与另一元件或部件区分开。因此，在不背离本公开文本的教导的情况下，下面讨论的第一元件或部件可以被称为第二元件或部件。
本文所使用的术语仅用于描述特定实施方案而不旨在是限制性的。如说明书和所附权利要求书中所使用的，术语的单数形式“一”、“一个”和“所述”同时包括单数和复数形式，除非上下文另有明确规定。另外，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”和/或类似术语明确所述特征、元件和/或部件的存在，但不排除存在或添加一个或多个其他特征、元件、部件和/或其群组。如本文使用的，术语“和/或”包括相关联的列举项目中的一个或多个的任何和所有组合。
除非另外指出，否则当元件或部件据称“连接至”、“耦合至”或“邻近”另一元件或部件时，将理解的是，元件或部件可以直接连接或耦合至另一元件或部件，或者可以存在中介元件或部件。也就是说，这些和类似的术语涵盖了可以采用一个或多个中间元件或部件来连接两个元件或部件的情况。然而，当元件或部件据称“直接连接”到另一元件或部件时，这仅涵盖这两个元件或部件彼此连接而无任何中间或中介元件或部件的情况。
鉴于上述内容，本公开文本通过其各个方面、实施方案和/或具体特征或子部件中的一种或多种因此旨在带来如下文具体指出的优点中的一个或多个优点。出于解释而非限制的目的，阐明了公开具体细节的示例实施方案，以便提供对根据本教导的实施方案的全面理解。然而，背离本文所公开的具体细节的与本公开文本一致的其它实施方案仍处于随附权利要求的范围内。此外，可以省略对众所周知的装置和方法的描述，以便不模糊对示例实施方案的描述。这种方法和装置在本公开文本的范围内。
通常，DUT相对于网络模拟器使用的至少一个探针天线移动。根据各种实施方案，近场天线(与至少一个探针天线分开)使用近场天线与DUT之间的表面波来维持网络模拟器与DUT之间的呼叫链路。近场天线还可以接收来自DUT的辐射能量，包括来自DUT的波束的辐射能量。然而，近场天线专门配置和布置为从DUT接收非辐射表面波，以维持呼叫链路。
图1展示了根据代表性实施方案的包括用于天线阵列的远程无线电控制的近场天线的系统。在图1的实施方案中，系统100包括DUT 110、反射器120、连接至网络模拟器140的探针天线130、近场天线150以及测试平台190。系统100用于测试设备，即DUT 110，并且特别是DUT 110的天线阵列115。
系统100可以是或包括紧凑型天线测试范围(CATR)，所述紧凑型天线测试范围是将系统100的内部与系统100的外部声学隔离的封闭系统。吸收泡沫145可用于实现系统100的声学隔离。相应地，当系统100是或包括CATR时，系统100可以是无回声的。吸收泡沫145可用于衬里CATR的室的壁，以使内部反射最小化，通常为几十分贝。吸收泡沫145可以是电磁波吸收材料。
DUT 110可以是移动通信设备，诸如以例如28GHz运行的无线用户设备。DUT 110包括天线阵列115，所述天线阵列具有均匀地以例如λ/2(其中，λ是从天线阵列115发射的RF信号的波长)隔开的天线116、117、118和119。天线阵列115可以是与DUT 110集成的集成天线。与分离的且可独立测量的天线相反，DUT 110的发送和接收链可以直接连接至天线阵列115的元件，而无需RF连接/连接器。天线116、117、118和119表示天线阵列115中的各个天线或天线元件。天线116、117、118和119可以表示矩阵，然而取决于DUT 110的设计，天线阵列115可以包括各种其他数量和布置的天线。天线阵列115中的单个天线或天线元件的总数可以在数十个、数百个或更多个中，并且由天线116、117、118和119表示的每个天线或天线元件可以在逻辑上被单独控制。系统100中的测试主要涉及测试天线阵列115以及由天线116、117、118和119表示的天线或天线元件。在图1的系统100中，天线阵列115可以是具有单个天线的特性的近似均匀的源。
测试平台190可以在测试期间使用支撑臂191支撑和移动DUT110。例如，DUT 110可以绕图1示出的轴线X、轴线Y或轴线Z中的任何一个旋转。轴线X、轴线Y或轴线Z中的任意两个轴线都定义了垂直于轴线X、轴线Y或轴线Z中其余一个的平面。这样，DUT 110可以在三个维度上旋转或以其他方式移动，并且测试平台190因此可以通过旋转来改变DUT 110的角度。
反射器120可以是用于反射RF信号的曲面镜(诸如抛物面镜)。反射器120也可以是或者可选地是多镜，或者是包括曲面镜和/或多镜并且用于反射来自天线阵列115的RF信号的混合器。另外地或可替代地，反射器120可以用诸如介电透镜之类的其他光学元件补充或替换。在图1的系统100中，天线阵列115照射反射器120，在所述反射器处所产生的反射可以几乎完美地准直。以此方式，天线阵列115可以被定位在准直波束中，并且其辐射模式可以被确定为作为DUT 110的旋转角(仰角和方位角)的函数的所接收功率变化。与在没有反射器120的情况下否则将可能的相比，来自反射器120的准直反射允许在更紧凑的室内在远场内表征DUT 110。
探针天线130接收由天线阵列115OTA发射的波束，并且在DUT110的测试期间当DUT110相对于探针天线130移动时，测量由天线阵列115OTA发射的波束的波束特性。只要网络模拟器140(如下所描述的)可以模拟既通话又收听DUT 110的蜂窝塔，探针天线130也就可以与DUT 110进行发射。探针天线130可以包括具有单个天线矩阵的天线阵列。探针天线130表示一个或多个探针天线，所述个或多个探针天线可用于测量由天线阵列115OTA发射的波束的波束特性。可以根据由探针天线130接收的波束的特性来检测并测量的DUT 110的参数的例子可以包括误差矢量幅值(EVM)和相邻信道泄漏率(ACLR)。天线阵列115特有的示例参数包括辐射轮廓、有效各向同性辐射功率和总辐射功率。
示例波束特性是图1中示出的辐射轮廓137。如前所述，在移动DUT 110时波束可以是波束锁定的，以随着DUT 110移动而以相对于DUT 110的几何形状固定的恒定天线增益轮廓来测量波束的特性。换句话说，测试可以涉及在移动DUT 110的同时以相同天线增益轮廓测试特定波束的波束特性，这有效地测量了DUT 110和天线阵列115在使用中可能要经受的条件。
网络模拟器140从探针天线130接收测量的波束特性，并且诸如通过将测量的波束特性与预定阈值进行比较来分析测量的波束特性。网络模拟器140的例子是5G呼叫箱，诸如Keysight Technologies的Keysight UXM。在测试DUT 110和天线阵列115期间，当天线阵列115OTA发射的波束被波束锁定并且DUT 110移动时，呼叫连接可能被断开。当网络模拟器140感测到来自波束锁定波束的信号太弱时，并且这可能是由于测试中DUT 110的移动所致，呼叫连接可能被断开。当从网络模拟器140到DUT 110的链路变得太弱时，诸如在网络模拟器140由于DUT 110的移动导致从探针天线130到达DUT 110的信号更弱而无法输出更多功率的情况下，呼叫连接也可能被断开。也就是说，当DUT 110移动时，DUT 110还可以感测到来自网络模拟器140的信号变得太弱。
网络模拟器140可以包括一个或多个收发器、发射器、mmWave头和组合器，来模拟5G网络中的基站。这里使用的术语“头”表示射频头，并且是用作升频转换器或降频转换器的系统。组合器组合两个或多个信号而不进行转换以产生组合信号，而分离器将组合信号拆分为两个或多个信号。降频转换涉及将诸如接收到的高频射频信号之类的高频信号转换为更低的被诸如网络模拟器140之类的设备所使用的中频。升频转换涉及将诸如网络模拟器140之类的设备所使用的中频转换成用于传输的高频射频信号。通过将载波信号与本地振荡器信号混合来执行到中频的转换。
网络模拟器140或另一计算机可以包括存储指令的存储器和执行该指令的处理器。处理器可以被配置用于从由探针天线130接收的波束中检测并测量DUT 110和天线阵列115的特性。处理器是有形的、非暂态的制品和/或机器部件。处理器被配置用于执行软件指令以执行本文所描述的测试功能。处理器可以是通用处理器、专用集成电路(ASIC)的一部分、微处理器、微型计算机、处理器芯片、控制器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、状态机或可编程逻辑装置。处理器还可以是逻辑电路，包括可编程门阵列(PGA)(诸如现场可编程门阵列(FPGA))、或者包括离散门和/或晶体管逻辑的另一种电路。处理器可以是中央处理单元(CPU)、图形处理单元(GPU)或者这两者。此外，本文描述的任何处理器都可以包括多处理器、并行处理器或者这两者。多处理器可以被包括在单个装置或多个装置中或者耦合到单个装置或多个装置。存储指令的存储器可以是主存储器或静态存储器。存储器是可以存储数据和可执行指令的有形存储介质并且在存储指令的时间期间是非瞬态的。本文描述的存储器是制品和/或机器部件。网络模拟器140的存储器可以是可以由计算机的处理器读取数据和可执行指令的计算机可读介质。本文描述的存储器可以是随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、闪存、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、寄存器、硬盘、可移动磁盘、磁带、光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)、软盘、蓝光盘、或本领域已知的任何其他形式的存储介质。存储器可以是易失性或非易失性的、安全的和/或加密的、不安全的和/或未加密的。
来自存储器的指令可以由处理器执行以执行对从DUT 110的天线阵列115发射的mmWave信号的分析。也就是说，可以将接收到的mmWave信号降频转换为分析中使用的频率，以便完成天线阵列115的测试。可以分析转换后的信号以与预定阈值进行比较。在分析中，可以绘制出波束模式并将其与期望值进行比较。DUT 110和天线阵列115的实际测试可以涉及许多形式的测试，但是出于本公开文本的目的，所述测试与DUT 110的表面波的检测并测量是可分离的，以便维持呼叫连接，尽管表面波可以由于天线阵列115受到测试而生成。
在由诸如天线阵列115之类的发射天线形成的电磁场中，可以将所谓的近场与所谓的远场区分开。远场比近场离天线阵列115更远，并且包括仅作为电磁辐射而生成的来自天线阵列115的电磁波。近场比远场更靠近天线阵列115，并且包括反映非辐射行为的电磁效应，诸如来自DUT 110散射的能量，诸如通过保护DUT 110不受灰尘或天气影响的元件或通过来自DUT 110的基板泄漏。
近场天线150可以是低增益天线，所述低增益天线当DUT 110相对于探针天线130移动时，使用近场天线150与DUT 110之间的表面波来将网络模拟器140与DUT 110之间的呼叫连接维持为呼叫链路。具体地，近场天线150放置在紧邻DUT 110的附近，并从DUT 110接收表面波，而不会干扰探针天线130和网络模拟器140对天线阵列115的测试。此外，近场天线150可以表示放置在紧邻DUT 110的附近的一个以上的近场天线，但是在图1的实施方案中，近场天线150是用于在DUT 110的测试期间维持网络模拟器140与DUT110之间的呼叫链路的一个并且仅一个近场天线。通过最小化用于维持呼叫连接的近场天线150的数量，使能够携带mmWave信号的电缆、连接器和RF开关的成本最小化。
将近场天线150放置在DUT 110与网络模拟器140之间的近场中，并且以使近场天线150不在由DUT 110的天线阵列115形成的波束内的方式。近场天线150可以放置远在由DUT 110的天线阵列115形成的波束的波束路径之外。以此方式，近场天线150通过避免由天线阵列115形成的RF波束的散射来避免干扰由DUT 110的天线阵列115形成的波束。
如本文所用，术语“表面波”是指存在并且可以在DUT 110处和周围被检测到的电磁波，但是所述电磁波不会无限地传播到三维远场中直到被中断。表面波可以是表面散射的能量，或者来自DUT 110中的基板的泄漏，但不包括当天线阵列115时由天线阵列115形成的定向波束。表面波的例子包括表面等离子体、在二维中传播的索末菲(Sommerfeld)波以及反应性近场波。表面波包括非常近场的(VNF)波，但不限于VNF波，只要术语“VNF”暗示波存在，并且将被小于距离源的波长的近场天线150检测到。在图1的实施方案中，天线阵列115可以是邮票的大小，并且被嵌入在DUT 110的情况下，这防止了近场天线150接近天线阵列115的波长内。然而，因为在DUT 110处或周围可能存在VNF波，所以VNF波是表面波的例子，如在本文使用的术语。
检测在DUT 110处或周围的表面波的近场天线150的例子包括单极天线、分集对单极天线、带环的单极天线和均带环的分集对单极天线。在图3A、3B、3C和3D中示出的近场天线的例子，其描述如下。
在图1的实施方案中，系统100可以是CATR，并且CATR中的DUT 110可以典型地位于用于CATR的室的安静区域中。在CATR中，安静区域可将不需要的反射最小化，所述不需要的反射可能是经由叠加而从表面散发出来的杂散反射所增加的。这提供最接近均匀的照射(整个范围内的相位前相和振幅平坦)。通常，当反射器120为抛物线形时，安静区域开始于焦距的约5/3的长度，并且距反射器120延伸一定距离。
图2展示了根据代表性实施方案的包括用于天线阵列的远程无线电控制的近场天线的另一系统。
在图2的实施方案中，系统200包括DUT 110、连接至网络模拟器240的探针天线230、近场天线250以及测试平台190。
系统200可以是或包括远场测试环境。DUT 110和测试平台190可以与图1中的DUT110和测试平台190相似或相同。也就是说，DUT 110可以是移动通信设备，并且测试平台190可以绕或沿着图2所示出的X轴线、Y轴线和/或Z轴线旋转或以其他方式移动DUT 110。
在图2的实施方案中，近场天线250用于远场测试环境中。当天线阵列115具有大于例如5米的远场时，远场测试环境可以是室外。当DUT 110相对于探针天线230移动时，近场天线250再次使用近场天线250与DUT 110之间的表面波来将网络模拟器240与DUT 110之间的呼叫连接维持为呼叫链路。具体地，近场天线250放置在紧邻DUT 110的附近，并从DUT110接收表面波，而不会干扰探针天线230和网络模拟器240对DUT 110的测试。
在远场测试环境中，来自DUT 110的辐射功率随着距DUT 110天线阵列的距离的平方而减小，并且辐射的吸收不会反馈至DUT 110的天线阵列。
在远场测试环境中，使用探针天线230和网络模拟器240对DUT110进行测试。探针天线230表示在图2的测试环境的远场中使用的至少一个探针天线，以测试DUT 110和DUT110的天线阵列(未示出)。当在DUT 110的测试期间DUT 110相对于探针天线230移动时，探针天线230测量由DUT110的天线阵列OTA发射的波束的波束特性。探针天线230用于测量由DUT110的天线阵列OTA发射的波束的波束特性。如在图1的实施方案中，在移动DUT 110时波束可以是波束锁定的，以随着DUT 110移动而以相对于DUT的几何形状固定的恒定天线增益轮廓来测量波束的特性。换句话说，测试可以涉及在移动DUT 110的同时以相同的天线增益轮廓测试特定波束的波束特性，这有效地测量了DUT 110可能经受的潜在现实条件。
网络模拟器240从探针天线230接收测量的波束特性，并且诸如通过将测量的波束特性与预定阈值进行比较来分析测量的波束特性。
图3A展示了根据代表性实施方案的用于天线阵列的远程无线电控制的近场天线。
在图3A的实施方案中，近场天线351是准单极天线。单极是由单极组成的天线。近场天线351可以具有杆状，具有均匀的圆形截面。近场天线351具有垂直于单极的全向辐射模式。单极天线的长度由与其一起使用的无线电波的波长来确定。对于图3A，近场天线351的长度小于或等于由近场天线351检测并测量的表面波的波长的四分之一(1/4)。
图3B展示了根据代表性实施方案的用于天线阵列的远程无线电控制的另一近场天线。
在图3B的实施方案中，近场天线352是分集对单极天线。分集对用于提高无线链路的质量和可靠性，与图3A中的近场天线351相比，图3B中的分集对用于改善近场天线352的发射和接收性能。在图3B中，分集对由两个单极组成，每个单极具有均匀的圆形截面的杆状。两个单极以圆形截面的中心在由近场天线352检测并测量的表面波波长的大约四分之一处的方式布置。
图3C展示了根据代表性实施方案的用于天线阵列的远程无线电控制的另一近场天线。
在图3C的实施方案中，近场天线353是带环的准单极天线。环的周长小于或等于由近场天线353检测并测量的表面波的波长。近场天线353的准单极部件可以再次具有杆状，具有均匀的圆形截面。准单极部件本身具有垂直于单极的全向辐射模式，并且单极天线的长度由与其一起使用的无线电波的波长来确定，并且可以小于或等于由近场天线353检测并测量的表面波的波长的四分之一(1/4)。近场天线353的环部件具有偶极子辐射模式。
图3D展示了根据代表性实施方案的用于天线阵列的远程无线电控制的另一近场天线。
在图33的实施方案中，近场天线354是分集对单极天线，每个都带环。与图3C中的近场天线353相比，图33中的分集对用于改善近场天线354的发射和接收性能。在图3D中，每个分集对的准单极部件具有具有均匀圆形截面的杆状。两个准单极部件以圆形截面的中心在由近场天线354检测并测量的表面波波长的大约四分之一处的方式布置。另外，每个环部件的周长小于或等于由近场天线354检测并测量的表面波的波长。
图3A、3B、3C和3D的实施方案中的近场天线351、352、353、354被设计为具有与由近场天线351、352、353、354检测并测量的信号的波长有关的特性。尽管来自DUT 110的表面波是本文所述的感兴趣波，但是检测并测量的信号可以包括来自由DUT 110的天线阵列115形成的波束的能量。因此，近场天线351、352、353、354可以被设计并用于测试使用4G或5G信号进行通信的天线阵列115。图3A、3B、3C和3D的实施方案中的近场天线351、352、353、354对极化不敏感。
作为例子，近场天线351、352、353、354可以被设计用于具有低于6GHz的频率的LTE信号、用于5G非独立(NSA)模式(即，在使用LTE/4G和5G的混合功能的模式)。在该例子中，频率低于6千兆赫兹(GHz)的LTE信号用于维持呼叫连接，而天线阵列115使用mmWave频率为28GHz或39GHz的5G信号进行测试。更高频率的mmWave信号是天线阵列115的测试中感兴趣的信号，并且对应于在测试中被测试的天线阵列115的方向性和其他特性。换句话说，近场天线351、352、353、354可以被设计成使用6GHz以下的第一信号来维持呼叫连接，以维持呼叫连接，同时使用具有由网络模拟器140进行测试的mmWave频率的第二信号来测试天线阵列115。可选地，可以将近场天线351、352、353、354设计为在主要5G模式下保持信号的呼叫连接，即，在网络模拟器140测试期间具有在5G通信中使用的相同的mmWave频率。
图4展示了根据代表性实施方案的包括用于天线阵列的远程无线电控制的近场天线的另一系统。
在图4的实施方案中，系统400包括DUT 110、近场天线450和泡沫屏蔽件460。图4中的实施方案可以与图1或图2的任一实施方案一起使用或集成。
在图4的实施方案中，泡沫屏蔽件460用于将近场天线450与DUT 110的天线阵列声学隔离。
具体地，在5G新无线电(5G NR)中，DUT 110的mmWave天线阵列是定向的。近场天线450用于使用DUT 110处及其周围的表面波来维持与网络模拟器(未示出)的呼叫连接。使用近场天线450来维持呼叫连接的操作可以与测试DUT 110的天线阵列的操作在声学上分开，以便不干扰DUT110的天线阵列的测试。结果，近场天线450被用于DUT 110的天线阵列的远程无线电控制，并且减少或消除了当DUT 110与网络模拟器之间的信号变得太低时网络模拟器断开呼叫连接的可能性。同时，使用泡沫屏蔽件460，近场天线450以最小化或减少对DUT 110天线阵列的测试的干扰的方式操作。
泡沫屏蔽件460可以是RF吸收泡沫，所述RF吸收泡沫阻止来自近场天线450的射频发射进入用于CATR的系统100中的探针天线130或用于远场测试的系统200中的探针天线230。结果，泡沫屏蔽件460防止了来自近场天线450的发射干扰由探针天线130和探针天线230检测并测量的mmWave波束特性的测量。
泡沫屏蔽件460可以安装在测试平台190或测试平台190上、在DUT 110上、或者在近场天线150、近场天线250或近场天线450上或周围。例如，在图1和图2的实施方案中，泡沫屏蔽件460可以设置在一个或多个支撑臂191上或具有一个或多个支撑臂191，从而可以以使DUT 110的天线阵列与近场天线150屏蔽的方式将近场天线450布置在DUT 110处或周围。
相应地，用于天线阵列的远程无线电控制的近场天线使DUT110能够维持与网络模拟器140或网络模拟器240的呼叫连接。近场天线150可以被放置在靠近DUT 110的天线阵列115或甚至在其后面。近场天线150可以被用于(如图1的实施方案中的)CATR或(如图2的实施方案中的)远场天线测试范围，并且可以利用在网络模拟器140或网络模拟器240进行的测试中，天线阵列115生成的没有沿着天线阵列115形成的定向波束的方向发送的能量。
使用偶极子天线作为近场天线150的场测试表明，近场天线150可以拾取从直接照射接收到的功率的35dB以内的信号(包括表面波)。偶极子天线可以通过剥去用于此场测试的半刚性同轴电缆产生，并且当使用近场天线150在DUT 110的天线阵列115前面探测时，可以看到场测试的最佳结果。场测试表明，即使近场天线150从DUT 110的天线阵列115的侧面而不是从前面拾取信号(包括表面波)，功率仍然是可检测并可测量的。
尽管已经参考几个示例性实施方案描述了用于天线阵列的远程无线电控制的近场天线，但是应当理解，已经使用的词语是描述和说明性的词语，而不是限制性的词语。在不脱离用于天线阵列的远程无线电控制的近场天线的范围和精神的情况下，可以在所附权利要求书的范围内进行改变，如目前所述和所修改的。虽然已经参考特定的装置、材料和实施方案描述了用于天线阵列的远程无线电控制的近场天线，但是用于天线阵列的远程无线电控制的近场天线并不局限于所公开的细节；而是用于天线阵列的远程无线电控制的近场天线延伸到所有功能等同的结构、方法和用途，例如在所附权利要求书的范围内。
如本文所描述的，DUT 110和天线阵列15的测试可以在其中天线阵列115用作点源的远场中执行，同时使用近场天线150来检测并测量在天线阵列115处或附近的表面波来维持呼叫连接。近场天线150可以专门用于在适当的时候通过接收表面波来维持呼叫连接，所述表面波是非辐射的并且不存在于近场之外，或针对某些形式的表面波，超出甚近场。
如本文所描述的，维持呼叫连接是由于检测DUT 110的表面波而产生的。继续检测表面波可能会导致DUT 110和/或网络模拟器140中的软件指令或电路功能无法触发，特别是不生成指示来自DUT 110的信号下降或下降到预定与呼叫丢失相关的水平的故障信号。换句话说，本文描述的教导对于DUT 110和/或网络模拟器140中的软件或电路功能可能是不透明的，这可能不知道近场天线150正在检测DUT 110及其周围的表面波，而不是以其他方式用于维持呼叫连接的信号。
虽然本说明书描述了可以在特定实施方案中参考特定标准和协议来实施的部件和功能，但是本公开文本不限于这些标准和协议。例如，诸如4G/LTE或5G的标准代表了现有技术的例子。这样的标准周期性地被具有基本相同功能的更高效的等效物取代。因此，具有相同或类似功能的替代标准和协议被认为是其等效物。
本文所描述的实施方案的说明旨在提供对各个实施方案的结构的一般理解。说明不旨在用作对本文所描述的所有元素和特征的完整描述。在阅读了本公开文本后，对本领域技术人员而言，许多其它实施方案会是显而易见的。可以利用其它实施方案并从本公开文本派生出其它实施方案，使得可以在不背离本公开文本的范围的情况下做出结构和逻辑上的替换和改变。另外，图示仅仅是代表性的并且可以不按比例绘制。图示内的某些比例可以被夸大，而其它比例可以被最小化。相应地，本公开文本和附图被视为是说明性的而非限制性的。
本公开文本的一个或多个实施方案可以在本文中独立地和/或共同地被称为术语“发明”，这仅仅是为了方便，而不是旨在将本申请的范围主动限制为任何特定发明或发明概念。此外，虽然本文已经展示并描述了具体的实施方案，但是应了解，被设计为实现相同或类似目的的任何后续布置都可以代替所示具体实施方案。本公开文本旨在涵盖各个实施方案的任何和所有后续适配或变化。在回顾了本说明书之后，对于本领域技术人员而言，以上实施方案的组合和本文未具体描述的其它实施方案将是显而易见的。
提供了本公开文本的摘要以符合37 C.F.R.§1.72(b)，并且提交了本公开文本的摘要，应理解，本公开文本的摘要将不用于解释或限制权利要求的范围或含义。另外，在前面的具体实施方式中，出于将本公开文本连成一个整体的目的，各种特征可以组合到一起或在单个实施方案中进行描述。本公开文本不应被解释为反映所要求保护的实施方案需要比每项权利要求中明确记载的特征更多的特征的意图。而是，如所附权利要求书反映的，本发明的主题可以针对少于所公开的任一实施方案的所有特征。因此，将所附权利要求书结合到具体实施方式中，其中每一权利要求独立地定义单独要求保护的主题。
提供所公开的实施方案的前述描述以使任何本领域技术人员均能够实践本公开文本中描述的概念。这样，上文公开的主题应被视为是说明性的，而非限制性的，并且随附权利要求旨在涵盖落入本公开文本的真实精神和范围内的所有此类修改、提高和其它实施方案。因此，在法律允许的最大程度内，本公开文本的范围将由所附权利要求书及其等同物的最广泛的可允许的解释来确定，而不受前述详细描述的约束或限制。
Claims (20)
1.一种用于测试包括天线的被测设备(DUT)的系统，所述系统包括：
探针天线，所述探针天线在所述DUT的测试过程中，随着所述DUT相对于所述探针天线移动，测量所述DUT的所述天线在空中发射的波束锁定波束的波束特性；
网络模拟器，所述网络模拟器模拟与所述DUT通信的通信网络的基站；以及
近场天线，所述近场天线随着所述DUT相对于所述探针天线移动而使用所述近场天线与所述DUT之间的表面波维持所述网络模拟器与所述DUT之间的呼叫链路。
2.根据权利要求1所述的系统，其中，所述近场天线包括用于在所述DUT的测试期间维持所述网络模拟器与所述DUT之间的所述呼叫链路的一个且仅一个近场天线。
3.根据权利要求1所述的系统，其中，所述近场天线包括单极天线。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述近场天线包括分集对单极天线。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，所述近场天线包括带环的单极天线。
6.根据权利要求1所述的系统，其中，所述近场天线包括分集对单极天线，每个单级天线都带环。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，在测试过程中，所述近场天线与所述DUT的距离保持在所述波束锁定波束波长的1/4的范围内。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述近场天线使用频率低于6千兆赫兹(GHz)的信号来维持所述网络模拟器与所述DUT之间的所述呼叫链路。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述DUT的所述天线在空中发射的所述波束锁定波束的mmWave频率高于6千兆赫兹。
10.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括：
泡沫屏蔽件，所述泡沫屏蔽件在所述近场天线周围以阻止所述近场天线发射的射频到达所述DUT的所述天线。
11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述近场天线使用mmWave频率来维持所述网络模拟器与所述DUT之间的所述呼叫链路，并且所述DUT的所述天线在空中发射的所述波束锁定波束具有mmWave频率。
12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述系统包括紧凑的天线测试范围(CATR)，具有位于其中的曲面镜，用于反射来自所述DUT的所述天线的RF信号。
13.根据权利要求12所述的系统，其进一步包括：
测试平台，在所述探针天线测量所述DUT的所述天线在空中发射的所述波束锁定波束的波束特性时，所述测试平台旋转所述DUT。
14.根据权利要求1所述的系统，其中，所述DUT包括无线用户设备。
15.根据权利要求1所述的系统，其中，为了维持所述网络模拟器与所述DUT之间的所述呼叫链路，所述近场天线接收来自所述DUT的表面散射能量或来自连接至所述DUT的所述天线的集成电路的基板的泄漏。
16.一种用于测试包括天线的被测设备(DUT)的系统，所述系统包括：
近场天线，在所述DUT相对于探针天线移动时，所述近场天线使用所述近场天线与所述DUT之间的表面波维持网络模拟器与所述DUT之间的呼叫链路，所述探针天线在所述DUT的测试过程中，测量所述DUT的所述天线在空中发射的波束锁定波束的波束特性，其中，在所述近场天线维持所述网络模拟器与所述DUT之间的所述呼叫链路时，所述网络模拟器模拟与所述DUT通信的通信网络的基站。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述近场天线接收来自所述DUT的表面散射能量，以维持所述网络模拟器与所述DUT之间的所述呼叫链路。
18.根据权利要求16所述的系统，其中，所述近场天线接收来自连接至所述DUT的所述天线的集成电路的基板的泄漏，以维持所述网络模拟器与所述DUT之间的所述呼叫链路。
19.根据权利要求16所述的系统，其中，所述近场天线包括单极天线。
20.根据权利要求16所述的系统，其中，所述近场天线包括带环的单极天线。
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