CN115801148A - 物联网通信设备天线性能测试装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开物联网通信设备天线性能测试装置，包括多探头电波暗室、屏蔽箱、第一链路切换开关、信号调整装置和信号测量仪器，所述多探头电波暗室包括用于放置待测设备的中心转台、在竖直方向上环绕所述中心转台设置成一圈的多个探测天线和设置在中心转台周围的通信天线，所述探测天线与所述通信天线分别通过射频线缆再通过暗室波导口与第一链路切换开关进行连接。本发明可以实现对天线性能的测量。本发明通过多探头电波暗室、屏蔽箱、第一链路切换开关、信号调整装置和信号测量仪器可以实现不同链路的连接，这样信号测量仪器可以与不同链路进行连接，从而实现天线通信过程中的信号测量。

Description

物联网通信设备天线性能测试装置

技术领域

本发明涉及物联网通信系统天线有源测试领域，尤其涉及物联网通信设备天线性能测试装置。

背景技术

传统的物联网设备无线通信系统性能测试，以主流的移动通信中的2G、3G、4G以及目前的5G系统为例，针对这些通信系统的天线性能测试有较为完善的测试方法和相关标准。包含国际CTIA标准和中国的YD/T1484系列标准对无线终端天线性能测试方法和标准都有较为完善系统的定义。对于这些测试，有成熟的仪器和设备供应，完备的解决方案，可以很轻松的实现天线有源性能的测试。借助标准化的检测仪器，分别对通信终端天线和基站天线性能进行评估，可以得到整个通信系统的性能状况。

随着物联网行业的发展，越来越多的物联网通信技术应用于生活的方方面面当中，其中一些技术由于应用还处于初始阶段，市场上难以找到可以用于射频相关性能且经济适用的检测设备。甚至对于一些私有协议的通信协议，无法找到检测设备可以提供用于天线有源性能测试过程中当作模拟基站或者提供调制解调等对应性能的检测能力。针对这一问题，目前多数此类物联网产品开发设计人员都采用应用层的性能测试，比如实际的通信距离测试或者吞吐率测试，或者采用对通信设备的天线进行无源的天线效率增益性能进行测试等辅助测试手段。另外，现有技术存在一些利用电波暗室将对通信设备进行天线性能的测试方法和装置，但是其方法只能定性的对天线性能进行评估，无法定量得到待测物辐射功率和辐射灵敏度的性能，甚至无法确切得到待测通信系统之间的通信距离，只能得到基于其测试装置的一个相对通信距离的性能。

面对复杂多样的物联网通信技术，现有技术无法提供经济适配的仪器调制解调可以对天线性能进行有源的测试。对于物联网产品开发设计人员难以支付高昂的设备费用，对于检测实验室也无法针对每一种通信协议进行设备的采购。

现有的部分技术需要连接内部射频通信接口，这意味着部分终端需要拆开机器，进行内部天线接口的连接。而天线无源性能或者通信距离，需要拆开设备原有连接的天线，接上测试天线或者测试线缆进行测试。这些测试方法都需要拆开机器，甚至破坏机器，这在一些场合是不允许的。

现有技术无法提供待测通信系统完整具体的性能数据，只能得到相对于测试系统性能好坏定性的判定天线性能好坏，无法定量的判定，也无法定量的确定天线有源性能，无法得到天线有源EIS和EIRP性能参数具体数据。

再者，在实际的工程应用中，在一些特殊的应用场合很多待测物联网设备无法提供底层软件支持，比如无法提供接收信号强度值RSSI的读取软件，或者无法提供可以读出其通信收发数据的软件。为此在测试中如果需要读取RSSI值或者需要读取接收信号成功率就无法得到对应的软件支持。出现受限于软件无法支持现有的测试方法的情况。

发明内容

为此，需要提供物联网通信设备天线性能测试装置，解决现有技术无法方便地对物联网系统天线性能进行测试的问题。

为实现上述目的，本发明提供了物联网通信设备天线性能测试装置，包括多探头电波暗室、屏蔽箱、第一链路切换开关、信号调整装置和信号测量仪器，所述多探头电波暗室包括用于放置待测设备的中心转台、在竖直方向上环绕所述中心转台设置成一圈的多个探测天线和设置在中心转台周围的通信天线，所述探测天线与所述通信天线分别通过射频线缆再通过暗室波导口与第一链路切换开关进行连接；所述第一链路切换开关的两输出端与所述信号调整装置的两输入端连接，所述屏蔽箱内设置有用于放置固定待测物的测试支架和信号耦合板，所述信号耦合板通过射频线缆与所述信号调整装置进行连接，所述信号调整装置的输出端与所述信号测量仪器连接；所述信号调整装置用于对输入端输入的信号进行切换调整并输入到所述信号测量仪器。

进一步地，所述多探头电波暗室还包括用于探测天线选择的天线切换开关，所述天线切换开关的一端连接探测天线，另一端通过暗室波导口与所述第一链路切换开关进行连接。

进一步地，所述信号调整装置包括第一合路器、第二合路器、第三合路器、负载、第二链路切换开关、第一链路信号控制装置和第二链路信号控制装置；所述第一合路器与所述信号耦合板连接并将所述信号耦合板的信号通路分成两路，其中一路通过作为信号输出与第二合路器连接，另一路与第二链路信号控制装置的输出端连接；第二合路器将信号分成两路，其中一路与第一链路信号控制装置的输入端连接而后第一链路信号控制装置的输出端连接到所述第一链路切换开关，另一路与第二链路切换开关连接再与所述信号测量仪器连接；所述第三合路器与第一链路切换开关进行连接并将信号分成两路，一路与第二链路切换开关连接，另一路与第二链路信号控制装置的输入端连接，第二链路切换开关与所述负载连接，所述第一链路信号控制装置和第二链路信号控制装置用于对链路信号单向传输以及信号大小调节。

进一步地，所述信号调整装置还包括第一固定衰减器、第二固定衰减器、第三固定衰减器、第四固定衰减器、第五固定衰减器和第六固定衰减器；所述第一合路器通过所述第一固定衰减器与所述信号耦合板连接；所述第一合路器的一路通过所述第二固定衰减器与第二合路器连接，所述第一合路器的另一路通过所述第三固定衰减器与第二链路信号控制装置的输出端连接；所述第二合路器的一路通过第四固定衰减器与第一链路信号控制装置的输入端连接；第一链路信号控制装置的输出端通过第五固定衰减器连接到所述第一链路切换开关，所述第二合路器另一路通过第六固定衰减器与第二链路切换开关连接再与所述信号测量仪器连接；所述第三合路器与第一链路切换开关进行连接并将信号分成两路，一路与第二链路切换开关连接，另一路与第二链路信号控制装置的输入端连接，第二链路切换开关与所述负载连接。

进一步地，第一链路信号控制装置和第二链路信号控制装置结构相同，包括信号输入端和信号输出端，两口之间分别串联第一单向器、可调信号放大器、可调衰减器和第二单向器。

进一步地，所述可调信号放大器处并联可用于信号短接的开关，用于短接可调信号放大器以降低放大器带来的有源噪声。

进一步地，还包括控制及测试系统，所述控制及测试系统与多探头电波暗室、屏蔽箱、第一链路切换开关、信号调整装置和信号测量仪器连接。

进一步地，所述测试支架为电磁透明材料支架。

进一步地，所述信号测量仪器为频谱仪或是示波器。

进一步地，所述探测天线的数量为5个以上。

区别于现有技术，上述技术方案通过多探头电波暗室，可以实现不同角度的切换，而后通过多探头电波暗室、屏蔽箱、第一链路切换开关、信号调整装置和信号测量仪器可以实现不同链路的连接，这样信号测量仪器可以与不同链路进行连接，从而实现天线通信过程中的信号测量。

附图说明

图1为本发明的物联网通信设备天线性能测试装置的结构示意图；

图2为本发明的信号调整装置的结构示意图；

图3为本发明链路信号控制装置的结构示意图；

图4为回传方法交互示意图；

图5为信号测量仪器所采集波形示意图；

图6为判断待测通信设备A与待测设备B之间通信是否正常的示意图。

附图标记说明：

1、多探头电波暗室；

101、中心转台；

102、天线切换开关；

112、探测天线；

111、通信天线；

2、屏蔽箱；

202、测试支架；

201、信号耦合板；

3、第一链路切换开关；

4、控制及测试系统；

5、信号测量仪器；

6、信号调整装置；

601、第一固定衰减器；602、第二固定衰减器；603、第三固定衰减器；604、第四固定衰减器；605、第五固定衰减器；606、第六固定衰减器；

607、负载；

610、第一链路信号控制装置；620、第二链路信号控制装置；

631、第一合路器；632、第二合路器；633、第三合路器；

641、第二链路切换开关；

611、第一单向器；612、可调信号放大器；613、可调衰减器；614、第二单向器；615、开关。

具体实施方式

为详细说明技术方案的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合具体实施例并配合附图详予说明。

在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中各个位置出现的“实施例”一词并不一定指代相同的实施例，亦不特别限定其与其它实施例之间的独立性或关联性。原则上，在本申请中，只要不存在技术矛盾或冲突，各实施例中所提到的各项技术特征均可以以任意方式进行组合，以形成相应的可实施的技术方案。

除非另有定义，本文所使用的技术术语的含义与本申请所属技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中对相关术语的使用只是为了描述具体的实施例，而不是旨在限制本申请。

在本申请的描述中，用语“和/或”是一种用于描述对象之间逻辑关系的表述，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，表示：存在A，存在B，以及同时存在A和B这三种情况。另外，本文中字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的逻辑关系。

在本申请中，诸如“第一”和“第二”之类的用语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的数量、主次或顺序等关系。

在没有更多限制的情况下，在本申请中，语句中所使用的“包括”、“包含”、“具有”或者其他类似的表述，意在涵盖非排他性的包含，这些表述并不排除在包括所述要素的过程、方法或者产品中还可以存在另外的要素，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者产品中不仅可以包括那些限定的要素，而且还可以包括没有明确列出的其他要素，或者还包括为这种过程、方法或者产品所固有的要素。

与《审查指南》中的理解相同，在本申请中，“大于”、“小于”、“超过”等表述理解为不包括本数；“以上”、“以下”、“以内”等表述理解为包括本数。此外，在本申请实施例的描述中“多个”的含义是两个以上(包括两个)，与之类似的与“多”相关的表述亦做此类理解，例如“多组”、“多次”等，除非另有明确具体的限定。

在本申请实施例的描述中，所使用的与空间相关的表述，诸如“中心”“纵向”“横向”“长度”“宽度”“厚度”“上”“下”“前”“后”“左”“右”“竖直”“水平”“垂直”“顶”“底”“内”“外”“顺时针”“逆时针”“轴向”“径向”“周向”等，所指示的方位或位置关系是基于具体实施例或附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请的具体实施例或便于读者理解，而不是指示或暗示所指的装置或部件必须具有特定的位置、特定的方位、或以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本申请实施例的限制。

除非另有明确的规定或限定，在本申请实施例的描述中，所使用的“安装”“相连”“连接”“固定”“设置”等用语应做广义理解。例如，所述“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体设置；其可以是机械连接，也可以是电连接，也可以是通信连接；其可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；其可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本申请所属技术领域的技术人员而言，可以根据具体情况理解上述用语在本申请实施例中的具体含义。

请参阅图1到图6，本发明提供物联网系统天线测试装置和测试方法，可以用于物联网通信系统天线性能定量的检测。本方法和对应的装置经济适用，面对大量各种不同物联网通信技术制式，可以不需要拆解设备天线，实现对通信设备天线性能有源的定量的测量得到EIS、EIRP的性能状况。且可以通过测试最终得到待测通信系统接收设备与发射设备完备准确的性能状况。同时面对无法得到软件支持读取RSSI值和读取信号成功率的情况下提供一种判别信号读取成功与否的方法。

如图1所示，一种基于多探头暗室系统的测试装置，包括多探头电波暗室1，用于实现待测通信系统接收性能EIS和辐射功率性能EIRP性能的测量；其中多探头电波暗室包括一圈探测天线112，探测天线数量为N，N可以是大于等于5的整数。多探头电波暗室1还包括测试用于信号连接的通信天线111，其为一个小型多频段天线放置于中心转台内部靠近测试中心放置待测物区域，其通过射频线缆通过暗室波导口与外部信号进行连接。多探头电波暗室1还包括用于放置待测设备的中心转台101；以及放置于中心转台上待测设备A；多探头电波暗室1中包括用于探测天线选择的天线切换开关102，其一端连接探测天线，另一端通过暗室波导口与暗室外部信号连接。

基于多探头暗室系统的测试装置还包括屏蔽箱2，放置在多探头电波暗室外，内部有放置固定待测物(待测设备)的测试支架202，和信号耦合板201。所述测试支架优先采用电磁透明材料，可以降低对待测设备B天线性能的信号影响。所述信号耦合板201通过射频线缆与屏蔽箱外进行电信号连接。

所述基于多探头暗室系统的测试装置包括第一链路切换开关3，放置于多探头电波暗室1外。包括a、a’、b、b’四个端口，可以实现控制为第一状态a-a’、b-b’连接；也可以控制实现第二状态a-b’、b-a’的连接。

所述基于多探头暗室系统的测试装置包括信号调整装置6，其实现信号的选择切换以及通路信号大小调控，保证测试连接稳定和准确。其包含4个端口分别为A口、B口、C口、D口。其中A口连接屏蔽箱2的信号耦合板201、b口连接第一链路切换开关3的a’口；C口连接第一链路切换开关3的b’口；D口连接信号测量仪器5。

所述基于多探头暗室系统的测试装置包括信号测量仪器5，信号测量仪器可以实现测试过程中信号功率值的测量。所述信号测量仪器5还可以支持时域信号测量，用于判断通信连接是否正常。所述信号测量仪器可以是频谱仪也可以是示波器。

所述基于多探头暗室系统的测试装置包括控制及测试系统4，控制及测试系统可以运行本发明的测试方法，所述控制及测试系统通过控制线缆连接多探头电波暗室1、第一链路切换开关3、括信号调整装置6、信号测量仪器5。可以对所述装置进行控制和信息获取，并且对测试结果进行计算。

如图2所示，信号调整装置6包含第一固定衰减器601、第二固定衰减器602、第三固定衰减器603、第四固定衰减器604、第五固定衰减器605和第六固定衰减器606；信号调整装置6还包括第一合路器631、第二合路器632和第三合路器633；信号调整装置6还包括负载607；信号调整装置6还包括第二链路切换开关641；包括第一链路信号控制装置610和第二链路信号控制装置620。其中第一固定衰减器601、第二固定衰减器602、第三固定衰减器603分别连接在第一合路器631的三个端口，这里为了区分，将三个端口分别命名为一信号端，另一信号端和公共端，两个信号端可以分别接入信号线，而后公共端可以实现两个信号合路输出。合路器是多个滤波器组成的单元,是多端口网络所有端口均为输入/输出双功能端口，可以实现无线信号的合并或者分离后输出。本发明中的固定衰减器主要作用在于提供线路的固定衰减以及保证第一合路器631端口的负载匹配，避免不同的待测终端B造成屏蔽箱内信号耦合板阻抗变化造成信号反射，影响测试结果。第一合路器631将信号耦合板201的信号通路分成两路，其中一路通过第三固定衰减器603作为信号输出与第二合路器632连接；另一路通过第二固定衰减器602与第二链路信号控制装置620的输出端连接；第二合路器632将信号分成两路其中一路通过第四固定衰减器604与第一链路信号控制装置610的输入端连接，另一路通过第五固定衰减器605与第二链路切换开关641连接，可以实现对信号耦合板201信号大小的测量；第三合路器633通过D口与第一链路切换开关3进行连接，可以将电波暗室的信号分成两路，一路通过第六固定衰减器606与链路切换开关641连接，实现对电波暗室内天线信号大小进行测量，另一路与第二链路信号控制装置620的输入端连接，实现电波暗室内天线与屏蔽箱内的信号通路。

另外负载607连接于第二链路切换开关641的b’口，可以实现第二合路器632或者第三合路器633信号在未接信号测量仪器5的时候的负载连接，保证信号通路的匹配，不会造成信号反射影响测试结果。

所述第一链路信号控制装置610和第二链路信号控制装置620结构相同，用于对链路信号单向传输以及信号大小调节。包含两个端口，分别为信号输入端(IN口)和信号输出端(OUT口)，如图3所示，两口之间分别串联第一单向器611、可调信号放大器612、可调衰减器613，第二单向器614。并且可调信号放大器612处并联可用于信号短接的开关615，用于保障在信号强度满足要求的时候短接可调信号放大器612以降低放大器612带来的有源噪声。

需要说明的是，控制及测试系统4是为了方便进行切换控制而设置的，在某些实施例中，也可以是手动切换控制。控制及测试系统4可以直接与信号调整装置6中的各个模块和单元进行连接，实现控制。或者可以通过一个中间控制件650实现中转控制，即控制及测试系统4将信号发送到中间控制件650，中间控制件650响应该信号并实现对信号调整装置6内的各个模块和单元的控制。

以下结合装置和方法进行说明，基于所述装置物联网通信设备等效辐射功率EIRP测量方法，包括步骤：

1、测试之前将通路各部分进行校准确认，包括暗室内测试天线与测试转台中心路径空中路径损耗，包括链路中各部分的损耗，其中信号调整装置6中各部分链路损耗值进行校准，由于合路器的两路具有等幅等相的特性，为了简化说明本实施例假设其为理想状态下的性能，在实际工程应用中需要分别对每一路合路器的两个端口损耗值分别进行校准，具体校准方法可以采用现有校准方式，在此不赘述。

2、将待测设备A放置与多探头电波暗室1转台中心，将辅助测试的待测设备B放置于屏蔽箱2中测试支架202中，且与信号耦合板201相对位置保持不变。

3、控制中心转台101为第一Phi角度，控制天线切换开关102为Theta角度第一角度；控制第一链路切换开关3连接方式为实现a-b’、b-a’的连接；设置第一链路信号控制装置610和第二链路信号控制装置620中可调衰减器613和放大器612为一个初始值，以保障通信链路损耗有一个相对理想的初始值；

4、控制待测设备A与待测设备B之间进行无线信息交互，控制第二链路切换开关641连接方式为a-a’、b-b’的连接状态。当前的第一链路切换开关3和第二链路切换开关641的状态下，此时通信天线111连接到第二合路器632的一信号端，再通过第二合路器632连接到信号耦合板201。信号测量仪器5与第二合路器632的另一信号端连接，探测天线的信号可以通过第三合路器633进入到信号测量仪器5。设置信号测量仪器5采集频率与待测设备B输出信号频率相同，并且测量功率值。根据此功率值与链路插损可计算得通信天线111辐射的功率值，根据仪器测量的功率值调整第一链路信号控制装置610的损耗值，保证待测设备A有足够的接收信号强度，保障测试过程中链路稳定。

5、控制待测设备A以最大功率持续辐射信号，控制第二链路切换开关641连接方式为a-b’、b-a’的连接状态。当前的第一链路切换开关3和第二链路切换开关641的状态下，此时通信天线111连接到第二合路器632的一信号端，再通过第二合路器632连接到信号耦合板201。信号测量仪器5与第三合路器633的一信号端连接，探测天线112的信号可以通过第三合路器633进入到信号测量仪器5。设置信号测量仪器5采集频率与待测设备A输出信号频率相同，并且测量功率值记录为Power_eirp。根据此功率值与链路插损可计算得信号耦合板201的辐射功率值，根据仪器测量的功率值调整第二链路信号控制装置620的损耗值，保证待测设备B有足够的接收信号强度，保障测试过程中链路稳定。

6、计算此角度EIRP_{(theta，phi)}值，公式如下：

EIRP_{(theta，phi)}＝Power_eirp+S₂₁(OTA，f)+S₂₁(tx，f)

式中：EIRP_{(theta，phi)}--(theta，phi)角度的等效辐射功率值(单位dBm)；Power_eirp为当前信号测量仪器5测量的功率值(单位dBm)；S₂₁(OTA，f)为电波暗室内当前角度探测天线112到待测设备A之间的空间损耗值以及切换开关和相关线路损耗总值(单位dB)；S₂₁(tx，f)为链路中其他损耗总值，主要包括第二链路切换开关641、固定衰减器606、第三合路器633、第一链路切换开关3和相关线路损耗总值(单位dB)。

7、控制天线切换开关102为Theta角度为其他第二角度，与第一Theta角度不同的第二Theta角度，重复步骤4到7，完成所有Theta角度为其他第二角度的EIRP测量。当然这里的Theta角度还可以有第三角度、第四角度或者更多的角度。

8、控制切换中心转台101转动到Phi角度为其他第二角度，与第一Phi角度不同的第二Phi角度，重复4到8，完成所有Phi，theta角度的EIRP测量。即在每个Phi角度完成所有的Theta角度的测量。而后可以计算出各个角度下的EIRP_{(theta，phi)}，最后记录保存所有角度EIRP数据。

上述实施例通过控制中心转台Phi角度以及控制天线切换开关的Theta角度；而后通过控制待测设备A与待测设备B之间进行无线信息交互，实现对功率值状态的测量，并最终实现对等效辐射功率的测量。以及可以改变Phi角度以及Theta角度，实现多种角度的等效辐射功率的测量。

以下结合装置对等效辐射灵敏度EIS测量步骤进行说明：

基于所述装置物联网通信设备天线等效辐射灵敏度EIS测量方法，包括步骤：

1、与上述实施例相同，测试之前将通路各部分进行校准确认，包括暗室内测试天线与测试转台中心路径空中路径损耗，包括链路中各部分的损耗，其中信号调整装置6中各部分链路损耗值进行校准，由于合路器的两路具有等幅等相的特性，为了简化说明本实施例假设其为理想状态下的性能，在实际工程应用中需要分别对每一路合路器的两个端口损耗值分别进行校准，具体校准方法在此不赘述。

2、将待测设备A放置与多探头电波暗室1转台中心，将辅助测试的待测设备B放置于屏蔽箱2中测试支架202中，且与信号耦合板201相对位置保持不变。

3、控制中心转台101为第一Phi角度，控制天线切换开关102为Theta角度第一角度；控制第一链路切换开关3为a-a’,b-b’连接。进一步设置第一链路信号控制装置610和第二链路信号控制装置620中可调衰减器613和放大器612为一个初始值，以确保通信链路损耗有一个相对理想的初始值。

4、控制待测设备A与待测设备B之间进行无线信息交互，控制第二链路切换开关641连接方式为a-b’、b-a’的连接状态。当前第一链路切换开关3和第二链路切换开关641的连接状态下，通信天线111连接到第三合路器633的公共端，第三合路器633的一信号端与信号测量仪器5连接，通信天线111的信号可以通过第三合路器633进入到信号测量仪器5，第三合路器633的另一信号端连接到第一合路器631再连接到信号耦合板201。设置信号测量仪器5采集频率与待测设备A输出信号频率相同，并且测量功率值。根据此功率值与链路插损可计算得信号耦合板201的辐射功率值，根据仪器测量的功率值调整第二链路信号控制装置620的损耗值，保证待测设备B有足够的接收信号强度，保障测试过程中链路稳定。

5、控制第二链路切换开关641连接方式为a-a’、b-b’的连接状态锁定；此时信号测量仪器5与第二合路器632的一信号端连接，信号耦合板201的信号可以通过第一合路器631和第二合路器632进入到信号测量仪器5。设置信号测量仪器5采集频率与待测设备B输出信号频率相同，并且读取信号测量仪器5此时功率值Power_eis。根据此功率值与链路插损可计算得探测天线112辐射的功率值，根据仪器测量的功率值调整第一链路信号控制装置610的损耗值，保证待测设备A有足够的接收信号强度，保障测试初始状态链路稳定。

6、按照一定步进值增加第一链路信号控制装置610的损耗值以降低探测天线112辐射的功率值，判断待测设备A与待测设备B之间通信性能是否符合预设最坏情况要求。若满足预设要求则进一步增加第一链路信号控制装置610的损耗值，直到达到预设要求。记录此时Power_eis和链路信号控制装置610的损耗值S₂₁(610，f)。

7、计算此角度EIS_{(theta，phi)}值，公式如下：

EIS_{(theta，phi)}＝Power_eis-S₂₁(OTA，f)-S₂₁(610，f)-S₂₁(rx，f)

式中：EIS_{(theta，phi)}为(theta，phi)角度的等效辐灵敏度值(单位dBm)；Power_eis为为为当前信号测量仪器5测量的功率值(单位dBm)；S₂₁(OTA，f)为电波暗室内当前角度探测天线112到待测设备A之间的空间损耗值以及天线切换开关和相关线路损耗总值(单位dB)；S₂₁(610，f)为链路信号控制装置610的损耗值，包括其内部单向器、可调放大器、可调衰减器的损耗总值(单位dB)；S₂₁(rx，f)为链路中其他损耗校准总值，主要包括第二链路切换开关641、第三固定衰减器603和第四固定衰减器604、第二合路器632、第一链路切换开关3和相关线路损耗总值(单位dB)。

8、控制天线切换开关102为Theta角度为其他第二角度，重复步骤4到8，完成所有Theta角度为其他第二角度的EIS测量。

9、控制切换中心转台101转动到Phi角度为其他第二角度，重复4到9，完成所有Phi，theta角度的EIS测量；记录所有角度EIS测量结果。上述实施例即可以完成对天线系统中EIS的测量。

以下结合装置对通信距离测试方法进行说明，基于所述装置物联网通信设备通信距离测量方法：

根据上述步骤说明，分别完成待测设备A以待测设备B为基础的个角度的EIRP和EIS；由于要得到通信系统之间通信距离必须还需要知道通信系统两设备各自的EIRP和EIS的值。为此提出测量准确通信距离的方法步骤如下：

1、根据上述步骤说明，分别完成待测设备A以待测设备B为基础的各个角度的EIRP和EIS,区别记录为EIRP_{DUT_A},EIS_{DUT_A}。

2、变更待测设备A和待测设备B的相互位置，将待测设备B放置在多探头电波暗室1中，将待测设备A放置在屏蔽箱3内。

3、参考待测设备A的EIRP和EIS测量方法，可以得到待测设备B以待测设备A为基础的各个角度的EIRP和EIS区别记录为EIRP_{DUT_B},EIS_{DUT_B}。

4、根据公式计算两设备在无遮挡情况下通信距离：

式中：R_(A-B)为待测设备A发射信号待测设备B接收信号可以传输的距离(单位km)；R_(B-A)为待测设备B发射信号待测设备A接收信号可以传输的距离(单位km)；EIRP_{DUT_A(theta1，phi1)}和EIS_{DUT_A(theta1，phi1)}分别为待测设备在角度(theta1，phi1)方向的等效辐射功率和等效辐射灵敏度(单位dBm)；EIRP_{DUT_B(theta2，phi2)}和EIS_{DUT_B(theta2，phi2)}分别为待测设备B在角度(theta2，phi2)方向的等效辐射功率和等效辐射灵敏度(单位dBm)；f是通信频率单位GHz，两通信设备之间通信距离取最小值：R＝min(R_(A-B),R_(B-A))。这样便可以完成对通信距离的测试。

在某些实施例中，所述判断待测设备A与待测设备B之间通信性能是否符合预设最坏情况要求包括步骤：通过待测设备A向待测设备B发送特定信息，预设待测设备B在接收到信息后将原信息回传给待测设备A；待测设备A在接收到返回信息后与所发送信息进行对比判断待测设备B是否有成功接收。即采用回环判断法进行判断，如图4所示，回环判断法是指：向待测物发送特定信息，预设待测物在接收到信息后将原信息回传给发送端。发送端在接收到返回信息后与所发送信息进行对比判断待测物是否有成功接收。此方法有个前提条件是待测物底层软件或者应用层软件需要支持自动回传的功能。

或者在某些实施例中，所述判断待测设备A与待测设备B之间通信性能是否符合预设最坏情况要求包括步骤：通过待测设备A向待测设备B发送特定信息，从待测设备B端通过有线或者无线信息交互的方式读取接收到的信息，并且与发送信息进行对比判断。这个所采用的是直通判断法，直通判断法是指：向待测物发送特定信息，从待测物端通过有线、无线或者其他信息交互的方式读取接收到的信息，并且与发送信息进行对比判断。此方法需要待测设备物理上以及软件上能够支持信息的读取。

针对部分待测设备不具备以上条件，或者以上条件造成测试效率低下经济成本高的情况下。例如智能家居中所用的开关面板在收到无线控制命令会产生开关继电器的动作，测试的时候可以通过判断继电器的开断来判断无线通信是否成功。这种方式在测试过程中，特别是待测设备放置在暗室当中会造成极大不便。

基于以上问题描述，基于本发明装置提出一种判定方法：上述方法即在进行EIS测量的时候步骤6所述需要判断待测设备A与待测设备B之间通信性能是否符合预设最坏情况要求。判断方法为将第二链路切换开关641连接方式为a-b’、b-a’，信号测量仪器5设置读取模式为时域扫描方式，此时信号测量仪器5连通电波暗室通信天线111，在测试过程中通信天线前后可以先收到探测天线辐射的电磁信号01，然后收到待测设备A辐射电磁信号02形成一个完整的信号通信过程。预先记录在正常通信状况下一个通信链路正常完整的波形，包括波形的时间间隔信息，波形幅度信息，波形宽度等信息。所述正常完整的波形应当包括所有成功完成信息交互能代表通信成功的波形；在EIS测量过程中通过信号测量仪器读取交互过程中的波形情况，与所记录的所有正常波形依次进行比对可以判断通信是否成功。如图5和图6分别是说明通信天线111接收到探测天线112和待测设备A辐射的信号，由于通信天线111接收到两信号的幅度值不完全一样，可以通过幅度值以及探测天线112到通信天线111之间的信号插损综合判断哪个信号是探测天线辐射，哪个信号是由待测设备A辐射。

如图5所示，图5表达的是信号测量仪器5所采集波形示意图，图所示的仅仅是判断方法的一种简单易懂的表述，实际工程应用采用的方法要更为复杂严谨。如图6所示，图6用于判断待测通信设备A与待测设备B之间通信是否正常，用以对EIS的测试判断。此方法是对EIS测试步骤6的一种补充，完成判断后需要将第二链路切换开关641连接方式为a-a’、b-b’，以继续EIS的测量步骤。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (10)

1.物联网通信设备天线性能测试装置，其特征在于，包括多探头电波暗室、屏蔽箱、第一链路切换开关、信号调整装置和信号测量仪器，所述多探头电波暗室包括用于放置待测设备的中心转台、在竖直方向上环绕所述中心转台设置成一圈的多个探测天线和设置在中心转台周围的通信天线，所述探测天线与所述通信天线分别通过射频线缆再通过暗室波导口与第一链路切换开关进行连接；所述第一链路切换开关的两输出端与所述信号调整装置的两输入端连接，所述屏蔽箱内设置有用于放置固定待测物的测试支架和信号耦合板，所述信号耦合板通过射频线缆与所述信号调整装置进行连接，所述信号调整装置的输出端与所述信号测量仪器连接；所述信号调整装置用于对输入端输入的信号进行切换调整并输入到所述信号测量仪器。

2.根据权利要求1所述的物联网通信设备天线性能测试装置，其特征在于：所述多探头电波暗室还包括用于探测天线选择的天线切换开关，所述天线切换开关的一端连接探测天线，另一端通过暗室波导口与所述第一链路切换开关进行连接。

3.根据权利要求1所述的物联网通信设备天线性能测试装置，其特征在于：所述信号调整装置包括第一合路器、第二合路器、第三合路器、负载、第二链路切换开关、第一链路信号控制装置和第二链路信号控制装置；所述第一合路器与所述信号耦合板连接并将所述信号耦合板的信号通路分成两路，其中一路通过作为信号输出与第二合路器连接，另一路与第二链路信号控制装置的输出端连接；第二合路器将信号分成两路，其中一路与第一链路信号控制装置的输入端连接而后第一链路信号控制装置的输出端连接到所述第一链路切换开关，另一路与第二链路切换开关连接再与所述信号测量仪器连接；所述第三合路器与第一链路切换开关进行连接并将信号分成两路，一路与第二链路切换开关连接，另一路与第二链路信号控制装置的输入端连接，第二链路切换开关与所述负载连接，所述第一链路信号控制装置和第二链路信号控制装置用于对链路信号单向传输以及信号大小调节。

4.根据权利要求3所述的物联网通信设备天线性能测试装置，其特征在于：所述信号调整装置还包括第一固定衰减器、第二固定衰减器、第三固定衰减器、第四固定衰减器、第五固定衰减器和第六固定衰减器；所述第一合路器通过所述第一固定衰减器与所述信号耦合板连接；所述第一合路器的一路通过所述第二固定衰减器与第二合路器连接，所述第一合路器的另一路通过所述第三固定衰减器与第二链路信号控制装置的输出端连接；所述第二合路器的一路通过第四固定衰减器与第一链路信号控制装置的输入端连接；第一链路信号控制装置的输出端通过第五固定衰减器连接到所述第一链路切换开关，所述第二合路器另一路通过第六固定衰减器与第二链路切换开关连接再与所述信号测量仪器连接；所述第三合路器与第一链路切换开关进行连接并将信号分成两路，一路与第二链路切换开关连接，另一路与第二链路信号控制装置的输入端连接，第二链路切换开关与所述负载连接。

5.根据权利要求3所述的物联网通信设备天线性能测试装置，其特征在于：第一链路信号控制装置和第二链路信号控制装置结构相同，包括信号输入端和信号输出端，两口之间分别串联第一单向器、可调信号放大器、可调衰减器和第二单向器。

6.根据权利要求5所述的物联网通信设备天线性能测试装置，其特征在于：所述可调信号放大器处并联可用于信号短接的开关，用于短接可调信号放大器以降低放大器带来的有源噪声。

7.根据权利要求1所述的物联网通信设备天线性能测试装置，其特征在于：还包括控制及测试系统，所述控制及测试系统与多探头电波暗室、屏蔽箱、第一链路切换开关、信号调整装置和信号测量仪器连接。

8.根据权利要求1所述的物联网通信设备天线性能测试装置，其特征在于：所述测试支架为电磁透明材料支架。

9.根据权利要求1所述的物联网通信设备天线性能测试装置，其特征在于：所述信号测量仪器为频谱仪或是示波器。

10.根据权利要求1所述的物联网通信设备天线性能测试装置，其特征在于：所述探测天线的数量为5个以上。

Images