CN114785430A - 空中测试模块和测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于在空中测试被测设备的空中测试模块。测试模块(12)包括天线(22)，所述天线(22)与具有至少三个端口(28、32、34)的射频模块(24)连接。射频模块(24)的第一端口(28)与包括连接器(40)的第一路径(26)连接，连接器(40)被配置为将信号分析仪(14、16)和/或信号发生器(14、16)连接到空中测试模块(12)。射频模块(24)的第二端口(32)与包含检测器模块(36)的第二路径(30)连接。第二路径(30)包括被配置为与功率计(14、16)、信号分析仪(14、16)或信号发生器(14、16)的反馈接口连接的接口(38)。此外，描述了一种测试系统(10)。

Description

空中测试模块和测试系统

技术领域

本发明涉及一种用于在空中测试被测设备的空中测试模块。此外，本发明还涉及到一种用于在空中测试被测设备的测试系统。

背景技术

在现有技术中，已知空中(OTA)测试被测设备(DUT)的测试系统。测试系统通常包括信号发生器和/或信号分析仪，这取决于被测设备的相应测试目的。信号发生器或信号分析仪与测试设备相关，该测试设备用于测试被测设备的发射或接收特性。

相应的设备具有至少一个端口，天线连接到该端口以在空中(OTA)，即以无线方式测试被测设备。一开始，各个测试设置的参考平面，即OTA设置，与测试设备的端口相关联，因为测试设备是经过校准的。通常，参考平面存在于执行校准的点，但如果需要，可以扩展参考平面。为了空中测试被测设备，测试设备通过电缆与天线连接，从而建立未经相应校准的OTA设置。因此，参考平面应延伸至天线以确保被测设备的正确测试。为了将参考平面延伸到天线，因此需要适当地手动校准OTA设置，即在将天线与测试设备连接之后。

然而，手动校准复杂且耗时。此外，手动校准容易失败，以致以不正确的方式进行校准，从而在通过测试系统测试被测设备时产生不适当的测量结果。

因此，需要一种经济高效且简单的方式来提供用于空中测试被测设备的空中设置。

发明内容

本发明提供一种用于在空中测试被测设备的空中测试模块。测试模块包括天线，所述天线与具有至少三个端口的射频模块连接。射频模块的第一端口与包括连接器的第一路径连接，该连接器被配置为将信号分析仪和/或信号发生器连接到空中测试模块。射频模块的第二端口与包含检测器模块的第二路径连接。第二路径包括被配置为与功率计、信号分析仪或信号发生器的反馈接口连接的接口。

主要思想是提供一种预校准的空中(OTA)测试模块，该模块可以轻松连接至少一个测试设备，例如信号发生器、信号分析仪和/或功率计。这确保了测试被测设备时无需手动校准空中设置，因为OTA测试模块可以由制造商或工厂进行校准。因此，空中设置的参考平面可以从与测试模块连接的测试设备的相应端口自动扩展到天线，因为测试模块已预校准。因此，参考平面会自动扩展，例如无需任何手动校准，OTA设置点尽可能靠近被测设备，即天线。

事实上，空中测试模块是一种小型且具有成本效益的模块，可提供即插即用的解决方案。因此，客户只需将空中测试模块与至少一个测试设备连接，即功率计、信号发生器、信号分析仪或组合式信号发生器和分析仪。为此，空中测试模块包括连接器和接口。

附加的集成检测器模块为测试模块处理的信号，即射频信号，提供了一个额外的监测目的。事实上，检测器模块适于从由测试模块处理的信号中导出测量信号，即射频或高频信号。例如，检测器模块可以由二极管传感器建立，该二极管传感器被配置为对源自射频信号的信号进行整流。

由于检测器模块位于在接口处结束的第二路径内，从测试模块处理的信号导出的信号，即测量信号，可以经由接口输出，以供进一步分析。。检测器模块提供的各个测量信号可以转发到功率计、信号分析仪或反馈接口，该接口通过接口与第二路径相连。

通常，信号发生器不同于本地振荡器，本地振荡器必须与混频器一起使用以改变信号(例如，所生成的信号)的频率。

换句话说，信号发生器被配置为生成用于测试被测设备的待发送信号，例如射频信号。显然，与信号发生器相比，本地振荡器是不同的，因为本地振荡器不能生成射频信号。

一方面规定，测试模块是具有外壳的集成模块，该外壳包围射频模块、第一路径、第二路径和检测器模块。特别地，外壳还包括天线。因此，天线是集成天线。连接器和/或接口可以建立在测试模块的外壳的外表面上。通常，测试模块内部组件之间建立的各个连接或者说线路是固定的，这样可以保证测试模块在进行测试时稳定一致的特性。

另一方面规定连接器是射频连接器和/或接口是射频接口。测试模块用于处理天线发射和/或天线接收的射频信号。因此，射频信号从测试设备转发到天线，或者更确切地说，从天线转发到与测试模块连接的相应测试设备。

具体地，射频连接器和/或射频接口由同轴端口建立。同轴端口确保测试模块可以通过同轴电缆轻松连接到相应的测试设备。通常，测试设备的各个端口也是由同轴端口建立的。

例如，连接器和/或接口是能重新连接的。这意味着可以轻松解决和重新连接通过连接器和/或接口建立的连接。例如，连接器和/或接口涉及被配置为接收插头，特别是电缆的插头状端部的插槽。

因此，测试模块可以用于不同的操作设置或操作模式，即不同的OTA设置，其中可以测试被测设备的不同特性。

例如，测试模块的连接器可以在第一设置中与第一测试设备连接，而测试模块的连接器在第二设置中与另一个测试设备连接。由于连接器是能重新连接的，因此可以确保这一点。这同样适用于可以连接不同测试设备的接口。

另一方面规定，射频模块是耦合器，特别是定向耦合器。例如，射频模块由分路器、分频器或合成器建立。通常，射频模块可用于分路或更确切地说是分频经由天线接收的射频信号，该信号已从天线转发到射频模块。然而，射频模块也可以由合成器建立以组合经由两条路径接收的信号，特别是经由连接器和接口接收的信号。然后，组合信号从射频模块转发到天线，以向被测设备发射。

通常，第一路径和/或第二路径可以是确保在两个方向上进行信号处理的双向路径。因此，测试模块可以用于测试被测设备的接收特性以及被测设备的发射特性，因为相同的路径，即第一路径和/或第二路径，可用于将各自的信号转发到天线，或者说从天线转发。处理方向取决于操作模式或更确切地说是测试目的。

本发明还提供了一种用于空中测试被测设备的测试系统。该测试系统包括上述无线测试模块以及功率计、信号分析仪和/或信号发生器。因此，测试系统包括可以与测试模块连接的单独形成的设备。功率计也可以集成在信号发生器和/或信号分析仪内。

一方面规定，测试系统具有第一操作设置，其中经由天线接收的信号经由射频模块被转发到第一路径和第二路径，特别是同时。因此，射频模块由分路器或者更确切地说是分频器建立，分频器将接收的射频信号分路/分频成由两条路径处理的两个信号，使得经分路/分频的信号被转发到连接器和接口。与接口或连接器连接的相应测试设备可用于测量或分析所接收的相应信号。

例如，测试系统具有第一操作模式，其中功率计与接口连接，信号分析仪与连接器连接。在这种操作模式下，可以(通过单独形成的功率计)测量接收到的信号的功率，并且可以同时分析信号，例如其频谱。(单独形成的)功率计可以通过电缆连接与信号分析仪连接。或者，功率计也可以集成在信号分析仪内。然后，信号分析仪与连接器和接口连接。

测试系统可以具有第二操作模式，其中功率计与接口连接，信号发生器与连接器连接。信号发生器可以生成要经由天线发射的信号，该信号经由射频模块转发到天线。功率计可以测量反射信号(部分)，从而确定整个空中设置的匹配，或者更确切地说是响应信号。(单独形成的)功率计可以通过电缆连接与信号发生器连接。或者，功率计也可以集成在信号发生器内。然后，信号发生器与连接器和接口连接。

另一方面，测试系统具有第三操作模式，其中信号发生器的反馈接口与接口连接，信号发生器与连接器连接。因此，信号发生器生成信号，该信号通过射频模块转发到天线进行发射，其中信号发生器通过其与测试模块的接口连接的反馈接口接收反馈。反馈信号可用于相应地控制信号发生器，特别是以自动方式。

进一步地，测试系统可以具有第四操作模式，其中信号分析仪与接口连接，信号发生器与连接器连接。因此，信号发生器可以生成用于测试被测设备，特别是其接收特性的信号。同时，与接口相连的信号分析仪可用于分析被测设备，特别是其发射特性。

测试系统可以包括组合式信号发生器和分析仪。组合式信号发生器和分析仪将信号发生器和信号分析仪集成在单个外壳内。测试模块的接口和连接器可以与组合式信号发生器和分析仪连接。因此，测试模块可以与由组合式信号发生器和分析仪建立的单个单独形成的测试设备连接。

测试系统可以具有第二操作设置，其中待经由天线发射的信号经由射频模块组合，该射频模块经由第一路径和第二路径接收两个信号。这些信号通过射频模块进行组合，从而获得组合信号，该组合信号被转发到天线以向被测设备发射。

信号分析仪和/或信号发生器可以具有显示器和处理电路。处理电路被配置为基于从测试模块，特别是检测模块接收的信息计算场强。显示器配置为指示计算的场强。因此，测试系统的操作员可以被告知场强，从而获得用于表征被测设备的信息。

附图说明

参照下面的详细说明，结合附图，所要求保护的主题的上述方面和许多附带的优点将变得更容易理解。在附图中，图1示意性地显示了根据本发明的测试系统，它包括根据本发明的测试模块。

具体实施方式

下面结合附图阐述的详细描述，其中相同的数字指代相同的元件，旨在作为对所公开主题的各种实施例的描述，并不旨在代表仅有的实施例。在本公开中描述的每个实施例仅被提供作为示例或说明，而不应被解释为比其他实施例优选或有利。此处提供的说明性示例并非旨在穷举或将要求保护的主题限制为所公开的精确形式。

就本公开而言，例如，短语“A、B和C中的至少一个”是指(A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)或(A、B和C)，包括当列出多于三个元素时所有进一步可能的排列。换句话说，术语“A和B中的至少一个”通常指“A和/或B”，即单独的“A”、单独的“B”或“A和B”。

其中和下文中，术语“单元”和/或“模块”被理解为描述合适的硬件、合适的软件或被配置为具有特定功能的硬件和软件的组合。硬件尤其可以包括CPU、GPU、FPGA、ASIC或其他类型的电子电路。

在图1中，示出了测试系统10，其包括测试模块12以及通过电缆18、20与测试模块12连接的两个单独形成的测试设备14、16。

测试模块12是集成模块，其包括天线22、射频模块24，射频模块24通过其第一端口28与第一路径26连接，以及通过其第二端口32与第二路径30连接。射频模块24还具有第三端口34，射频模块24通过该端口与天线22连接。

在路径26、30中，可以提供其他信号处理元件，例如电阻器。

在第二路径30中，包含检测器模块36。检测器模块36可由二极管传感器建立，该二极管传感器被配置为对源自射频信号的信号进行整流。

因此，检测器模块36可用于感测环境对天线22的影响的特性。

第二路径30还包括接口38，其被配置为通过空中测试模块12与两个测试设备14、16中的第一个，即第一测试设备14连接。第一测试设备14可以是功率计、信号分析仪或反馈接口，例如信号发生器的反馈接口。

第一路径26包括连接器40，其被配置为将两个测试设备14、16中的第二个与空中测试模块12，即第二测试设备16连接。第二测试设备16可由信号分析仪或信号发生器建立。

或者，功率计可以集成在信号分析仪或信号发生器内，使得单个单独形成的设备通过连接器40和接口38与测试模块12连接，如图1中的虚线所示。

类似地，反馈接口，特别是信号发生器的反馈接口，可以在通过连接器40与OTA测试模块12连接的信号发生器处提供，这样，单个信号发生器通过连接器40和接口38与测试模块12连接。

此外，可以提供组合式信号分析仪和发生器(也由虚线示出)，其是同时与连接器40和接口38连接的单个设备。

如图1所示，测试模块12具有其自己的外壳42，其包含射频模块24、第一路径26、第二路径30和检测器模块36以及天线22。因此，整个测试模块12是集成模块，可以由其制造商，即在工厂进行预校准。

根据各自的测试目的，射频模块24可以是分路器、分频器或合成器。因此，射频模块24可以由耦合器，尤其是定向耦合器来建立。

因此，相应的射频模块24可以在两个方向上操作，使得它可以用于分路/分频经由天线22接收的射频信号，或者更确切地说组合经由路径26、30接收的信号，从而获得要转发到天线22以供发射的组合信号。因此，第一路径26和/或第二路径30被建立为双向路径，使得信号可以沿着路径26、30在两个方向上被处理。

由于测试模块12可用于测试系统10的不同操作设置或操作模式，因此相应的连接器40和接口38是能重新连接的，从而确保不同的测试设备14、16可以与相应的连接器40和接口38适当地连接，如上所述。

事实上，连接器40以及接口38是由同轴端口建立的。这确保相应的测试模块12可以容易地与通常也包括同轴端口的不同测试设备14、16连接。因此，测试模块12和测试设备14、16可以通过同轴电缆相互连接。

此外，连接器40可以是射频连接器。接口38也可以由射频接口建立。因此，射频信号可以适当地经由连接器40和接口38转发到测试模块12或者更确切地说从测试模块12接收。

因此，测试系统10可以具有第一操作设置，其中经由天线22接收的信号经由作为分路器或分频器操作的射频模块24转发到第一路径26和第二路径30。经由第一路径26，相应的经分路/分频的信号被转发到连接器40。经由第二路径30，相应的经分路/分频的信号被转发到处理相应信号，即经分路/分频的射频信号的检测模块36，从而导出被转发到接口38的测量信号。

经由连接器40和接口38，连接的第一和第二测试设备14、16接收各自的信号以供进一步处理。

此外，测试系统10具有第二操作设置，其中待经由天线22发射的信号经由射频模块24组合，该射频模块24经由第一路径26和第二路径30接收两个信号。将由射频模块24组合的各个信号经由接口38和连接器40转发到测试模块12。

通常，测试系统10具有若干不同的操作模式，其取决于分别与连接器40和测试模块12的接口38连接的相应测试设备14、16。

在第一操作模式中，功率计与接口38连接，信号分析仪与连接器40连接。

在第二操作模式中，功率计与接口38连接，信号发生器与连接器40连接。

在第三操作模式中，信号发生器的反馈接口与接口38连接，信号发生器与连接器40连接。

在第四操作模式中，信号分析仪与接口38连接，信号发生器与连接器40连接。

通常，信号分析仪和/或信号发生器，即相应的测试设备14、16，可以具有显示器44以及处理电路46，特别是集成处理电路或更确切地说是集成电路。

处理电路46用于基于从测试模块12接收的信息计算场强，其中显示器44与处理电路46连接以指示通过处理电路46计算的场强。因此，测试系统10的操作员被告知场强，以便获得关于被测设备的特性的信息。

测试模块12提供在其内部组件之间具有预定连接的预校准模块，从而确保操作者/消费者可以容易地将测试模块12与相应的测试设备14、16连接以建立测试系统10，即用于测试被测设备的空中设置。

因为测试模块12被预先校准，所以参考平面从相应测试设备14、16的端口延伸到测试模块12的天线22。因此，测试系统10的操作者不必为了扩展参考平面而必须执行手动校准，从而减少测试被测设备所需的工作和时间，进而节省成本。

在此公开的某些实施例，特别是各个模块，利用电路(例如，一个或多个电路)以实现在此公开的标准、协议、方法或技术，可操作地耦合两个或多个组件，生成信息，处理信息，分析信息、生成信号、编码/解码信号、转换信号、发送和/或接收信号、控制其他设备等。可以使用任何类型的电路。

在一个实施例中，电路包括一个或多个计算设备，例如处理器(例如，微处理器)、中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、片上系统(SoC)等，或它们的任何组合，并且可以包括离散的数字或模拟电路元件或电子元件，或其组合。在一个实施例中，电路包括硬件电路实现(例如，模拟电路实现、数字电路实现等，以及它们的组合)。

在一个实施例中，电路包括电路和计算机程序产品的组合，该计算机程序产品具有存储在一个或多个计算机可读存储器上的软件或固件指令，它们一起工作以使设备执行这里描述的一个或多个协议、方法或技术。在一个实施例中，电路包括需要软件、固件等来操作的电路，例如微处理器或微处理器的一部分。在一实施例中，电路包括一个或多个处理器或其部分以及附带的软件、固件、硬件等。

本申请可能参考数量和数目。除非特别说明，否则此类数量和数目不应被视为限制性的，而是与本申请相关联的可能数量或数目的示例。同样在这方面，本申请可以使用术语“多个”来指代数量或数目。在这方面，术语“多个”是指大于一的任何数字，例如，二、三、四、五等。术语“大约”、“大概”、“接近”等，是指所述数值的正负5％。

Claims (15)

1.一种用于在空中测试被测设备的空中测试模块，其中所述测试模块(12)包括天线(22)，所述天线(22)与具有至少三个端口(28、32、34)的射频模块(24)连接，其中所述射频模块(24)的第一端口(28)与包括连接器(40)的第一路径(26)连接，所述连接器(40)被配置为将信号分析仪(14、16)和/或信号发生器(14、16)连接到所述空中测试模块(12)，其中所述射频模块(24)的第二端口(32)与包括检测器模块(36)的第二路径(30)连接，并且其中所述第二路径(30)包括被配置为与功率计(14、16)、信号分析仪(14、16)或信号发生器(14、16)的反馈接口连接的接口(38)。

2.根据权利要求1所述的空中测试模块，其中所述测试模块是集成模块，具有外壳(42)，所述外壳包括射频模块(24)、第一路径(26)、第二路径(30)和检测器模块(36)，特别是其中所述外壳(42)还包括天线(22)。

3.根据权利要求1或2所述的空中测试模块，其中所述连接器(40)是射频连接器和/或其中所述接口(38)是射频接口，尤其是其中所述射频连接器和/或所述射频接口由同轴端口建立。

4.根据前述权利要求中任一项所述的空中测试模块，其中所述连接器(40)和/或接口(38)能重新连接。

5.根据前述权利要求中任一项所述的空中测试模块，其中所述射频模块(24)是定向耦合器，特别是其中所述射频模块(24)是分路器、分频器或合成器。

6.根据前述权利要求中任一项所述的空中测试模块，其中所述第一路径(26)和/或所述第二路径(30)是确保在两个方向上进行信号处理的双向路径。

7.一种用于在空中测试被测设备的测试系统，其中所述测试系统(10)包括根据前述权利要求中任一项所述的空中测试模块(12)和功率计(14、16)、信号分析仪(14、16)和/或信号发生器(14、16)。

8.根据权利要求7所述的测试系统，其中所述测试系统(10)具有第一操作设置，其中经由所述天线(22)接收的信号经过所述射频模块(12)被转发到所述第一路径(26)和第二路径(28)。

9.根据权利要求7或8所述的测试系统，其中所述测试系统(10)具有第一操作模式，其中所述功率计(14、16)与所述接口(38)连接，所述信号分析仪(14、16)与所述连接器(40)连接。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的测试系统，其中所述测试系统(10)具有第二操作模式，其中所述功率计(14、16)与所述接口(38)连接，所述信号发生器(14、16)与所述连接器(40)连接。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的测试系统，其中所述测试系统(10)具有第三操作模式，其中所述信号发生器(14、16)的反馈接口与所述接口(38)连接，所述信号发生器(14、16)与所述连接器(40)连接。

12.根据权利要求7至11中任一项所述的测试系统，其中所述测试系统(10)具有第四操作模式，其中所述信号分析仪(14、16)与所述接口(38)连接，所述信号发生器(14、16)与所述连接器(40)连接。

13.根据权利要求7至12中任一项所述的测试系统，其中所述测试系统(10)包括组合式信号发生器和分析仪，特别是其中所述接口(38)和所述连接器(40)连接到所述组合式信号发生器和分析仪。

14.根据权利要求7至13中任一项所述的测试系统，其中所述测试系统(10)具有第二操作设置，其中待经由所述天线(22)发射的信号经过所述射频模块(24)被组合，所述射频模块(24)经由所述第一路径(26)和第二路径(30)接收两个信号。

15.根据权利要求7至14中任一项所述的测试系统，其中所述信号分析仪(14、16)和/或所述信号发生器(14、16)具有显示器(44)和处理电路(46)，其中所述处理电路(46)被配置为基于从所述测试模块(12)接收的信息来计算场强，并且其中所述显示器(44)被配置为指示所计算的场强。

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