CN114553326B - 一种用于天线ota测试的球面采样方法 - Google Patents

一种用于天线ota测试的球面采样方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于天线OTA测试的球面采样方法，包括步骤1：根据待测天线口径，计算θ轴最小采样间隔Δθ及赤道线上φ轴的最小采样间隔Δφ；步骤2：计算θ点数；步骤3：取i＝0，根据步骤2计算的θ点数，计算θ角度坐标θi；步骤4：根据θi取值，计算当前θi角度下的φ点数；步骤5：取j＝0，根据步骤4计算的Nφi，计算φ角度坐标φij，记录当前采样点(θi，φij)；步骤6：将j增加1，循环执行步骤5，直到φij≥2π或j＞Nφi‑1；步骤7：将i增加1，循环执行步骤3～6，直到θi≥π或i＞Nθ‑1，完成采样点取值。本发明在采样点数较少的情况下保证了采样精度，且可连续采样，在实现快速采样的同时，能够为研究人员提供其关心的多个主切面方向图数据。

Description

一种用于天线OTA测试的球面采样方法
技术领域
本发明涉及无线通信技术领域，尤其是一种用于天线OTA测试的球面采样方法。
背景技术
随着移动通信技术特别是5G通信的发展，阵列天线得到广泛应用，除移动终端外，基站天线系统也已经将射频处理部分与前端天线高度集成化，成为有源阵列天线系统，集成后很难将前后端分离，天线的增益也就无法直接测量，天线的总辐射功率(TotalRadiated Power，TRP)已经是衡量其辐射性能的重要指标，因此TRP的测量在有源天线的研发生产中十分重要。
采样间隔对TRP的计算精度影响较大，现有技术中的采样方法有三种，第一种为：等角度采样的采样点分布如图2所示，从图中可以看出点在球面上分布并不均匀，在极点(θ＝0°)附近采样密度相对于赤道(θ＝90°)附近更高，要满足最稀疏位置的采样间隔要求，极点位置就会密度过高，产生冗余采样。
为了提高采样效率3GPP标准又给出了另外两种球面采样方式：等面积采样和Fibonacci采样，等面积采样常用的方式是Marsaglia球面采样方法，当其自变量坐标V1和V2等间隔分布时可以在球面上生成面积相等的分隔，采样点分布如图3所示，Fibonacci采样则采用球面螺旋取点方式实现球面等面积，采样点分布如图4所示，从图中可以看出，这两种类型的采样没有像等角度采样极点处密集、赤道处稀疏的现象，能够使采样点更为均匀地分布在球面上，可以用更少的采样点数达到更为精确的TRP积分效果。不过在工程实现时传统的等角度采样方法可以采用单轴固定，另一轴连续扫描过程中获取一个切面上的采样点信息，机械采样效率较高，而等面积以及Fibonacci采样方法由于没有在固定一轴另一轴连续分布的采样点，所以在工程实现时无法进行连续扫描，只能采取步进方式逐点以“一步一停”进行采样，极为影响测试效率。
发明内容
为了克服现有技术中存在的上述问题，本发明提出一种用于天线OTA测试的球面采样方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种用于天线OTA测试的球面采样方法，包括如下步骤：
步骤1：根据待测天线口径，计算θ轴最小采样间隔Δθ及赤道线上φ轴的最小采样间隔Δφ；
步骤2：计算θ点数，
Figure BDA0003496992870000021
其中round为取整函数；
步骤3：取i＝0，根据步骤2计算的θ点数，计算θ角度坐标
Figure BDA0003496992870000022
其中offset为θ采样偏移值；
步骤4：根据θi取值，计算当前θi角度下的φ点数
Figure BDA0003496992870000023
其中round为取整函数；
步骤5：取j＝0，根据步骤4计算的Nφi，计算φ角度坐标
Figure BDA0003496992870000024
记录当前采样点(θi,φij)；
步骤6：将j增加1，循环执行步骤5，直到φij≥2π或j>Nφi-1；
步骤7：将i增加1，循环执行步骤3～6，直到θi≥π或i>Nθ-1，完成采样点取值。
上述的一种用于天线OTA测试的球面采样方法，所述步骤1中θ轴最小采的样间隔Δθ及赤道线上φ轴的最小采样间隔Δφ计算公式为：
Figure BDA0003496992870000031
Figure BDA0003496992870000032
其中Dz表示待测天线在Z轴方向上的长度，Dy表示待测天线在Y轴方向上的长度，λ表示天线的工作波长。
上述的一种用于天线OTA测试的球面采样方法，所述步骤3中offset取值范围为0.1<offset<0.8。
上述的一种用于天线OTA测试的球面采样方法，所述步骤3中offset取值为0.5。
上述的一种用于天线OTA测试的球面采样方法，所述步骤6中φij≥2π时的采样点不记录。
上述的一种用于天线OTA测试的球面采样方法，所述步骤7中θi≥π时的采样点不记录。
本发明的有益效果是：
(1)传统等角度采样在极点附近采样密度有较多冗余的问题，本专利采用的类似球面等面积采样，保持了全球面sinθdθdφ的常数值，可以直接累加获得TRP，在采样点数较少的情况下保证了采样精度；
(2)传统的等面积采样或者Fibonacci采样得到的采样点在球面上无法按照单轴不变采样，因此只能采用“一步一停”的机械采样方式，极为影响采样效率，本专利提出的采样方法采用了经线采样方式，可在保持θ轴固定的情况下，进行
Figure BDA0003496992870000033
轴连续扫描，充分利用了传统等角度采样的机械连续运动方式；
(3)传统的等面积采样或者Fibonacci采样算法不能根据天线口面两个维度的比例调整采样间隔，给出的采样点在两个维度上是没有分别的，本专利提出的方法可以根据天线口面两个维度的大小灵活调整dθ及dφ的比例，实现更优的采样分布；
(4)传统的等面积采样或者Fibonacci采样得到的采样点在球面是散点分布的，无法通过采样后的数据观察主切面方向图，本专利提出的采样方法天然具备θ＝90°及
Figure BDA0003496992870000041
的主切面方向图数据，并可以通过90°取整的方式实现
Figure BDA0003496992870000042
切面的方向图数据观测，在实现快速采样的同时，能够为研究人员提供其关心的多个主切面方向图数据。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明球面测量示意图；
图2为等角度采样采样点球面分布图；
图3为等面积采样采样点球面分布图；
图4为Fibonacci采样采样点球面分布图；
图5为本发明采样步骤流程图；
图6为本发明采样方法采样点球面分布图；
图7为本发明采样方法采样点球面分布平面图(yz平面)；
图8为传统等栅格采样的TRP误差数据图；
图9为本发明采样方法TRP误差数据图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明。
本发明公开了一种用于天线OTA测试的球面采样方法，具体步骤如图5所示，包括：
步骤1：根据待测天线口径，计算θ轴最小采样间隔Δθ及赤道线上φ轴的最小采样间隔Δφ(如图1所示)，具体计算公式为：
Figure BDA0003496992870000051
Figure BDA0003496992870000052
其中Dz表示待测天线在Z轴方向上的长度，Dy表示待测天线在Y轴方向上的长度，λ表示天线的工作波长。；
步骤2：计算θ点数，
Figure BDA0003496992870000053
其中round为取整函数；
步骤3：取i＝0，根据步骤2计算的θ点数，计算θ角度坐标
Figure BDA0003496992870000054
其中offset表示θ采样偏移值，offset取值范围为0.1<offset<0.8，在本实施例中offset取0.5；
步骤4：根据θi取值，计算当前θi角度下的φ点数
Figure BDA0003496992870000055
其中round为取整函数；
步骤5：取j＝0，根据步骤4计算的Nφi，计算φ角度坐标
Figure BDA0003496992870000056
记录当前采样点(θi,φij)；
步骤6：将j增加1，循环执行步骤5，直到φij≥2π或j>Nφi-1，需要注意的是φij≥2π时的采样点不记录；
步骤7：将i增加1，循环执行步骤3～6，直到θi≥π或i>Nθ-1，需要注意的是θi≥π时的采样点不记录，完成采样点取值。
根据上述方法生产的电性采样点分布图如图6、图7所示，可以看出，采样点在整个球面上分布均匀，并且沿主切面轴有均匀的采样点分布，能够观测到切面方向图。
以8×12阵列天线(阵元间距为λ/2)为例，根据采样规则，Δθ＝9.5°，Δφ＝14°，采用传统的等栅格采样方式，根据下式计算TRP
Figure BDA0003496992870000061
其中，N表示θ方向的总采样个数，M表示φ方向的总采样个数，n表示θ方向第n个采样点，m表示φ方向第m个采样点，θn表示θ方向第n个采样点的角度，EIRP(θn，φm)表示每个点的有效全向辐射功率，可通过矢量网络分析仪及功率计或信号分析仪等微波仪器测量，一般测量环境为贴装吸波材料的微波暗室。
根据计算发现，需要的采样点500(20×26)以上时可将TRP计算误差控制在0.3dB左右，如图8所示。
采用本专利提出的方法根据下式计算TRP误差
Figure BDA0003496992870000062
其中，N表示θ方向的总采样个数，n表示θ方向第n个采样点，EIRP(θn，φm)表示每个点的有效全向辐射功率，可通过矢量网络分析仪及功率计或信号分析仪等微波仪器测量，一般测量环境为贴装吸波材料的微波暗室。
根据计算发现，仅需要不到300左右采样点，即可将误差控制在0.2dB之内，大幅减少了采样点数，如图9所示。
以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种用于天线OTA测试的球面采样方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：根据待测天线口径，计算θ轴最小采样间隔Δθ及赤道线上φ轴的最小采样间隔Δφ；
步骤2：计算θ点数，
Figure FDA0003496992860000011
其中round为取整函数；
步骤3：取i＝0，根据步骤2计算的θ点数，计算θ角度坐标
Figure FDA0003496992860000012
其中offset为θ采样偏移值；
步骤4：根据θi取值，计算当前θi角度下的φ点数
Figure FDA0003496992860000013
其中round为取整函数；
步骤5：取j＝0，根据步骤4计算的Nφi，计算φ角度坐标
Figure FDA0003496992860000014
记录当前采样点(θi,φij)；
步骤6：将j增加1，循环执行步骤5，直到φij≥2π或j>Nφi-1；
步骤7：将i增加1，循环执行步骤3～6，直到θi≥π或i>Nθ-1，完成采样点取值。
2.根据权利要求1所述的一种用于天线OTA测试的球面采样方法，其特征在于，所述步骤1中θ轴最小采的样间隔Δθ及赤道线上φ轴的最小采样间隔Δφ计算公式为：
Figure FDA0003496992860000015
Figure FDA0003496992860000016
其中Dz表示待测天线在Z轴方向上的长度，Dy表示待测天线在Y轴方向上的长度，λ表示天线的工作波长。
3.根据权利要求1所述的一种用于天线OTA测试的球面采样方法，其特征在于，所述步骤3中offset取值范围为0.1<offset<0.8。
4.根据权利要求1所述的一种用于天线OTA测试的球面采样方法，其特征在于，所述步骤3中offset取值为0.5。
5.根据权利要求1所述的一种用于天线OTA测试的球面采样方法，其特征在于，所述步骤6中φij≥2π时的采样点不记录。
6.根据权利要求1所述的一种用于天线OTA测试的球面采样方法，其特征在于，所述步骤7中θi≥π时的采样点不记录。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018059821A1 (en) * 2016-09-30 2018-04-05 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Reduced grid for measurement of total radiated power
CN111553046A (zh) * 2020-03-13 2020-08-18 电子科技大学 一种基于球面波展开和源重构的天线辐射计算方法
CN112083234A (zh) * 2019-06-14 2020-12-15 中兴通讯股份有限公司 阵列天线总辐射功率测量方法、装置以及计算机存储介质

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018059821A1 (en) * 2016-09-30 2018-04-05 Telefonaktiebolaget Lm Ericsson (Publ) Reduced grid for measurement of total radiated power
CN112083234A (zh) * 2019-06-14 2020-12-15 中兴通讯股份有限公司 阵列天线总辐射功率测量方法、装置以及计算机存储介质
CN111553046A (zh) * 2020-03-13 2020-08-18 电子科技大学 一种基于球面波展开和源重构的天线辐射计算方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
5G Over-the-Air Conformance Testing;Jonas Fridén等;《2020 14th European Conference on Antennas and Propagation (EuCAP)》;20200708;第1-5页 *
角度采样间隔对球面近场测量的影响分析;张重阳等;《空军预警学院学报》;20211015;第35卷(第5期);第332-336页 *

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