CN116420082A - 用于对从静区中心偏移的被测天线执行测量的系统和方法 - Google Patents

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CN116420082A CN202080106431.XA CN202080106431A CN116420082A CN 116420082 A CN116420082 A CN 116420082A CN 202080106431 A CN202080106431 A CN 202080106431A CN 116420082 A CN116420082 A CN 116420082A
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Abstract

提供了一种用于在测试室中确定被测天线(AUT)的等效全向辐射功率(EIRP)或有效全向灵敏度(EIS)中的至少一个的系统和方法，所述AUT包括天线阵列，所述天线阵列具有从所述测试室的静区的中心偏移的阵列相位中心。所述方法包括：使用位于距所述AUT近场距离处的侧向偏移位置处的探针天线执行对所述AUT的天线方向图的局部波束峰值方向扫描，以确定波束峰值方向；使用在径向方向上位于距所述AUT近场距离处的所述探针天线在确定的波束峰值方向上执行对所述AUT的EIRP近场测量和/或EIS近场测量；沿着所述确定的波束峰值方向推导所述EIRP近场测量和/或所述EIS近场测量的远场等效物；以及推导所述AUT的所述波束峰值方向。

Description

用于对从静区中心偏移的被测天线执行测量的系统和方法
背景技术
在测试无线通信设备时，被测设备(DUT)可以具有多个被测天线(AUT)(诸如多个天线阵列)，所述多个被测天线位于DUT上的不同位置处。例如，DUT可以具有用于发送射频(RF)信号的上行链路(UL)传输的第一AUT以及用于接收RF信号的下行链路(DL)传输的第二AUT。替代性地，DUT可能具有多个UL/DL天线以用于多输入多输出(MIMO)或分集。替代性地，DUT可以具有多个UL/DL天线以用于MIMO或分集。可以使用白盒测试或黑盒测试在测试室中测试DUT，以用于在辐射近场或远场中执行测量。在白盒测试中，被测试的每个天线阵列的阵列中心与测试室中的静区中心对准，并且每个天线阵列的阵列中心的偏移是已知的。另一方面，黑盒测试不需要事先知道哪个天线阵列是有源的或者DUT内的有源天线阵列相对于测试室的静区中心的详细位置。例如，DUT的几何中心可以与静区中心对准，在这种情况下，AUT本身从静区中心偏移未知量。对于直接近场测试室和直接远场测试室，黑盒测试可能会由于有源天线阵列从静区中心的未知偏移而因此对基于UL功率或DL功率的测量产生显著影响。该偏移可能会导致显著的路径损耗差异并因此导致基于功率的度量有显著差异。当AUT从静区的中心偏移时(特别是当偏移为未知距离时)，对DUT执行各种测量更加困难，因此需要黑盒测试。
例如，当AUT的天线阵列的阵列中心没有与测试室中的静区的静区中心重合时，AUT从静区中心偏移。换句话说，AUT天线阵列的相位中心没有与测试室的旋转中心重合。受到AUT偏移的不利影响的测量类型包括总辐射功率(TRP)、总全向灵敏度(TIS)、等效全向辐射功率(EIRP)和有效全向灵敏度(EIS)。
例如，DUT的EIRP和EIS是待测量的RF性能矩阵的强制OTA参数，如由诸如对于基站的3GPP TS38.104和对于用户设备的3GPP TS38.101等标准要求的。EIRP测量和EIS测量的常规解决方案包括通过直接远场(DFF)测量或间接远场(IFF)测量在远场中进行测量、或在近场中执行三维(3D)扫描以获得振幅和相位方向图两者、然后使用近场到远场变换算法将近场扫描结果应用于远场。
通常，AUT的偏移对于远场测量来说不是问题，因为与远场测量距离相比，AUT的偏移距离相对较小。但是，执行远场测量存在许多缺点。例如，对于基于DFF测量的测量解决方案，5G基站和用户设备利用大的天线阵列来支持大规模MIMO功能。这需要非常大的测量距离以用于远场OTA测量并且因此需要非常大的消声室以用于执行OTA测量。实际上，设置这种大的消声室是昂贵的，并且可能会对空间要求提出挑战。进一步地，较大的远场测量距离导致较大的传播损耗，这是对准确的OTA测量的另一个挑战，特别是对于高下行链路功率和低上行链路功率测试情况来说。因此，考虑到较小的测量距离和较小的传播损耗，近场测量可以是更加令人期望的。
例如，围绕DUT在非常近的距离处执行近场中的3D扫描测量，以测量3D振幅和相位方向图。然后对测量的近场数据执行近场到远场变换，以计算远场中的辐射功率。但是，3D扫描测量非常耗时，尤其是当仅需要波束峰值方向处的EIRP和EIS时。近场到远场变换是否可以用于准确的EIS测量也是不确定的。
此外，用于毫米波测试的常规远场测试室具有显著的路径损耗(例如，超过约60dB)，这导致第三代合作伙伴项目(3GPP)的一些一致性测试要求不可测试。然而，由于改善的路径损耗(例如，约13dB)，执行近场中的测量将会允许改善松弛。但是，对于近场测量，常规测量技术并未考虑补偿AUT从静区中心的偏移。
附图说明
当与附图一起阅读时，从以下具体实施方式中最好地理解示例性实施方案。应当强调的是，各种特征不一定按比例绘制。实际上，为了讨论清楚起见，可以任意增大或减小尺寸。在适用和可行的情况下，相同的附图标记指代相同的元件。
图1是被测设备(DUT)的简化框图，所述被测设备具有从测试室的静区中心偏移的被测天线(AUT)。
图2是示出根据代表性实施方案的用于确定DUT的EIRP、EIS、TRP或TIS中的一个或多个的测试系统的简化框图，所述DUT包括从静区中心偏移的至少一个AUT。
图3A是根据代表性实施方案的具有从测试室的静区中心偏移的AUT的DUT的简化框图，所述测试室具有处于远场中的探针天线。
图3B是具有带锁定波束成形的偏移AUT的DUT的简化框图。
图3C是具有带主动波束成形的偏移AUT的DUT以及不正确地定位的探针天线的简化框图。
图3D是根据代表性实施方案的具有带锁定波束成形的偏移AUT的DUT以及正确地定位的探针天线的简化框图。
图4是示出根据代表性实施方案的用于执行对DUT的近场测量和远场测量的测试系统的简化框图，所述DUT包括具有波束成形能力的至少一个AUT。
图5是具有AUT的DUT的示意图，所述AUT具有阵列天线。
图6是根据代表性实施方案的具有从测试室的静区中心偏移的AUT的DUT的简化框图，指示了到探针天线的不同距离。
图7A是根据代表性实施方案的具有从测试室的静区中心偏移的AUT的DUT的简化框图，所述测试室具有处于不同侧向位置处的探针天线以用于测量EIRP和/或EIS。
图7B是根据代表性实施方案的具有从测试室的静区中心偏移的AUT的DUT的简化框图，所述测试室具有处于不同距离处的探针天线以用于测量EIRP和/或EIS。
图8是根据代表性实施方案的在测试室中执行对AUT的EIRP和/或EIS的近场测量的方法的流程图，所述AUT从测试室的静区中心偏移。
图9是根据代表性实施方案的从测试室的静区中心偏移的AUT的示意图，所述测试室使用旋转峰值搜索以用于测量EIRP和/或EIS。
图10A是根据代表性实施方案的具有从测试室的静区中心偏移的AUT的DUT的示意图，所述测试室用于在多个近场距离处测量EIRP和/或EIS。
图10B是示出根据代表性实施方案的用于在所述多个近场距离处测量EIRP和/或EIS的探针天线的探针天线方向图的极辐射绘图。
图10图10C是示出根据代表性实施方案的与所述多个近场距离相对应的补偿曲线的极辐射绘图。
图11A是示出根据代表性实施方案的如由探针天线在所述多个近场距离处测量的AUT的失真天线方向图(或波束方向图)的极辐射绘图。
图11B是示出根据代表性实施方案的与图10C所示的所述多个近场距离相对应的补偿曲线的极辐射绘图。
图11C是示出根据代表性实施方案的如从所述多个近场距离看到的AUT的经补偿(经调整)天线方向图的极辐射绘图。
图12是根据代表性实施方案的AUT以及用于确定AUT从静区中心的实际阵列偏移的处于多个位置处的探针天线的示意图。
图13是示出根据代表性实施方案的偏移误差Δx与用于确定实际阵列偏移的假设的阵列偏移x的ZCP的曲线图。
图14是根据代表性实施方案的使用旋转峰值搜索在测试室中确定AUT的EIRP和/或EIS的方法的流程图，所述AUT从测试室的静区中心偏移。
图15是根据代表性实施方案的使用旋转峰值搜索在测试室中确定AUT的EIRP和/或EIS的方法的流程图，所述AUT从测试室的静区中心偏移已知量。
图16是根据代表性实施方案的从测试室的静区中心偏移已知量的AUT的示意图，所述测试室使用旋转峰值搜索以用于测量EIRP和/或EIS。
具体实施方式
在以下具体实施方式中，出于解释而非限制性的目的，阐述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透彻理解。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。应当理解，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。所定义的术语是在本教导的技术领域中通常理解和接受的所定义的术语的技术和科学意义的补充。
应当理解，虽然术语第一、第二、第三等在本文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个元件或部件区分开。因此，在不脱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中所使用的，术语的单数形式“一个(a)”、“一个(an)”和“所述(the)”旨在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(comprises)”和/或“包括(comprising)”和/或类似术语明确所述特征、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、元件、部件和/或其群组的存在或添加。如本文所使用的，术语“和/或”包括相关联的所列项中的一个或多个的任何和全部组合。
除非另外指出，否则当一个元件或部件被称为“连接到”、“耦接到”或“邻近”另一个元件或部件时，应当理解的是，所述元件或部件可以直接连接或耦接到另一个元件或部件，或者可以存在中介元件或部件。也就是说，这些和类似术语涵盖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，当一个元件或部件被称为“直接连接”到另一个元件或部件时，这仅涵盖这两个元件或部件彼此连接而没有任何中间或中介元件或部件的情况。
因此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个或多个旨在表明如下面具体指出的一个或多个优点。出于解释而非限制的目的，阐述了公开具体细节的示例实施方案，以提供对根据本教导的实施方案的透彻理解。然而，偏离本文所公开的具体细节的与本公开文本一致的其他实施方案仍然在所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，以免模糊对示例实施方案的描述。此类方法和装置在本公开文本的范围内。
通常，根据各种实施方案，在测试室中执行对被测设备(DUT)的信号测量，诸如等效全向辐射功率(EIRP)、有效全向灵敏度(EIS)和包括误差矢量幅度(EVM)的信号质量，其中，DUT具有从近场测试室的静区的中心偏移的至少一个被测天线(AUT)。此外，AUT可以具有波束成形能力。
图1是根据代表性实施方案的具有从测试室的静区中心偏移的AUT的DUT的简化框图。
参考图1，DUT 110定位在测试室105的静区120中。DUT 110的几何中心115与静区120的静区中心125对准。DUT 110包括代表性AUT 130，所述AUT远离几何中心115位于DUT110的外边缘上。AUT 130具有波束成形能力。在所描绘的实施方案中，AUT 130包括具有天线方向图140的天线阵列131。出于说明而非限制的目的，天线阵列131包括被布置成2×4阵列的八个天线元件并且在2×4阵列的物理和/或电子中心处具有阵列相位中心135。阵列相位中心135以从静区中心125到偏移位置处的天线阵列131的阵列相位中心135的角度和距离以偏移OS从静区中心125偏移。偏移的量可以是已知的或未知的，这取决于本文所描述的实施方案。因此，例如，根据黑盒测试执行对AUT 130的测量，诸如EIRP、EIS和/或EVM。当然，在不脱离本教导的范围的情况下，天线阵列131可以包括以各种方向图布置的更多或更少的天线元件。此外，AUT 130可以是上行链路天线或下行链路天线。
天线阵列131的每个天线元件具有大量码本，从而导致天线方向图140具有由代表性的第一波束141、第二波束142、第三波束143和第四波束144指示的不同波束。例如，对于一致性测试，仅需要评估性能最佳的波束。例如，最佳波束通常是在远场中在声明的测试方向上具有最佳EIRP性能或最佳EIS性能或最佳信号质量的波束。第一波束141至第四波束144中的每一个具有来自阵列相位中心135的对应波束峰值方向。在所描绘的例子中，第一波束141的波束峰值方向148由基本上垂直于天线阵列131延伸的箭头示出。
图2是示出根据代表性实施方案的用于确定DUT的EIRP、EIS或EVM中的一个或多个的测试系统的简化框图，所述DUT包括从静区中心偏移的至少一个AUT。
参考图2，系统200包括测试室205和与测试室205通信的处理单元250。测试室205可以是例如消声室。DUT 110位于测试室205的静区(未示出)中并且包括从静区的中心偏移的AUT 130，如上面讨论的。在所描绘的例子中，测试室205包括由近场探针天线260指示的至少一个近场探针天线。测试室205还可以包括远场探针天线(未示出)以在DUT 110处引入远场环境，例如放置在远场中的常规探针天线或基于紧凑天线测试范围反射器的方法。探针天线260可以在相对于DUT 110的侧向方向和径向方向两者上可移动到测试室205内的不同位置，并且可以具有变化的范围长度。在实施方案中，在不脱离本教导的范围的情况下，测试室205可以是近场测试室或具有位于近场中的至少一个近场探针天线的远场测试室。
处理单元250包括处理器设备255、存储器256和接口257以及显示器258。处理器设备255与存储器256一起实现在测试室205中确定DUT 110的TRP、EIRP和EIS中的至少一个的方法，并且可以被配置为执行和/或控制下面讨论的图4和图8所示的过程的全部或部分步骤。在各种实施方案中，处理器设备255可以包括使用硬件、软件、固件、硬连线逻辑电路或其组合的任何组合的通用计算机、中央处理单元(CPU)、一个或多个处理器、微处理器或微控制器、状态机、可编程逻辑器件、现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)或其组合。具体地，术语“处理器”包括能够执行程序或机器可执行指令的电子部件。对处理器的引用应被解释为包括多于一个处理器或处理核，如在多核处理器和/或并行处理器中。处理器还可以指单个计算机系统内或分布在多个计算机系统之间(诸如在基于云的或其他多站点应用中)的处理器集合。程序具有由一个或多个处理器执行的软件指令，所述一个或多个处理器可以在同一计算设备内或者可以跨多个计算设备分布。处理器设备255可以具有其自己的存储器(未示出)并与存储器256通信。
存储器256存储使得能够执行本文所描述的各种功能的指令/计算机可读代码(例如，软件、软件模块)。例如，存储器256可以存储可由处理器设备255(例如，计算机处理器)执行的软件指令/计算机可读代码，用于执行本文所描述的方法的一些或所有方面。存储器256可以由例如任何数量、类型和组合的随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)来实现，并且可以存储各种类型的信息，诸如全部可由处理器设备255执行的软件算法、包括ANN和其他基于神经网络的模型的AI模型、以及计算机程序。各种类型的ROM和RAM可以包括任何数量、类型和组合的计算机可读存储介质，诸如磁盘驱动器、闪速存储器、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、可移动盘、磁带、光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘(DVD)、软盘、蓝光光盘、通用串行总线(USB)驱动器或本领域已知的任何其他形式的存储介质。存储器256可以是安全的和/或加密的、或不安全的和/或未加密的。存储器256代表一个或多个存储器和数据库(包括处理存储器)以及多个存储器和数据库(包括分布式和联网存储器和数据库)。
存储器256是用于存储数据和可执行软件指令的有形存储介质并且在存储软件指令的时间期间是非暂时性的。如本文所使用的，术语“非暂时性”不应被解释为状态的永恒特性，而应被解释为将持续一段时间的状态的特性。术语“非暂时性”具体否认短暂特性，诸如载波或信号或只在任何时间任何地方暂时存在的其他形式的特性。存储器256可以存储使得能够执行各种功能的软件指令和/或计算机可读代码。术语“存储器”和“数据库”是计算机可读存储介质的例子并且应被解释为可能是多个存储器或数据库。例如，存储器或数据库可以是计算机本地的和/或分布在多个计算机系统或计算设备之间的多个存储器或数据库。
接口257可以包括用于将由处理器设备255和/或存储器256输出的信息和数据提供给用户和/或用于接收由用户输入的信息和数据的用户接口和/或网络接口。也就是说，接口257使得用户能够输入数据并且能够控制或操纵确定DUT的EIRP和/或EIS的过程的方面，并且还使得处理器设备255能够指示用户的控制或操纵的效果(例如，在显示器258上)。接口257可以包括端口、磁盘驱动器、无线天线或其他类型的接收器电路系统中的一个或多个。接口257可以进一步连接一个或多个用户接口，诸如鼠标、键盘、鼠标、轨迹球、操纵杆、麦克风、摄像机、触摸板、触摸屏、由例如麦克风或摄像机捕获的语音或手势识别、或允许来自处理单元250的用户反馈和与所述处理单元的交互的任何其他外围设备或控件。
例如，显示器258可以是诸如计算机监视器、电视、液晶显示器(LCD)、有机发光二极管(OLED)、平板显示器、固态显示器或阴极射线管(CRT)显示器或电子白板等监视器。显示器258还可以提供用于向用户显示信息和从用户接收信息的图形用户接口(GUI)。接口257可以包括用于将由处理器设备255和/或存储器256输出的信息和数据提供给用户和/或用于接收由用户输入的信息和数据的用户接口和/或网络接口。也就是说，接口257使得用户能够输入数据并且能够控制或操纵本文所描述的过程的方面，并且还使得处理器设备255能够指示用户的控制或操纵的效果。接口257可以连接一个或多个用户接口，诸如鼠标、键盘、鼠标、轨迹球、操纵杆、触觉设备、麦克风、摄像机、触摸板、触摸屏、由例如麦克风或摄像机捕获的语音或手势识别。
一种使用黑盒方法在测试室中确定DUT的至少一个操作参数的方法，其中，DUT具有带波束成形能力并从测试室的静区的中心偏移的至少一个AUT，总体上可以包括：在空中(OTA)测试室中使用远场探针天线与DUT建立OTA连接，使得所述至少一个AUT在朝向远场探针天线的期望方向上形成波束；将所述至少一个AUT的波束锁定在期望方向上，以防止后续波束成形；以及在OTA测试室中使用近场探针天线在波束被锁定在期望方向上的情况下执行所述至少一个AUT的近场测量。
图3A是根据代表性实施方案的具有从远场测试室的静区中心偏移的AUT的DUT的简化框图，所述远场测试室具有处于远场中的探针天线。
参考图3A，用于执行DUT 110的测量的系统300包括测试室106和代表性探针天线150，所述探针天线在DUT 110处引入远场环境，例如放置在远场中的常规探针天线或基于紧凑天线测试范围反射器的方法。探针天线150具有对应的探针天线方向图151。如上面讨论的，DUT 110定位在测试室106的静区120中并且包括AUT 130，所述AUT具有天线阵列131，所述天线阵列具有从静区120的静区中心125偏移的阵列相位中心135。
在所描绘的例子中，由于探针天线150位于远场中，因此用于执行功率测量的最佳波束是第一波束141。此外，由于将DUT 110和处于远场中的探针天线150分离开的距离相对较大，因此AUT 130的偏移不影响在第一波束141的波束峰值方向148上的测量和波束转向。也就是说，实际上，相对于偏移的天线阵列131和相对于静区120的静区中心125朝向探针天线150的波束峰值方向148基本上对齐。这通过测量角137等于探针天线角157来指示，其中，测量角137是波束峰值方向148与在天线阵列131的纵向方向(在所描绘的取向上为竖直方向)上从阵列相位中心135延伸的第一参考线之间的角，并且探针天线角157是从静区中心125朝向探针天线150的探针天线方向158与平行于第一参考线从静区中心125延伸的第二参考线之间的角。在所描绘的例子中，测量角137和探针天线角157中的每一个都是90度。因此，波束峰值方向148准确地捕获从阵列相位中心135和静区中心125中的每一个朝向探针天线150的方向。远场距离和近场距离是天线阵列131的物理尺寸的函数，如对于本领域技术人员而言将会显而易见的。
如上面讨论的，期望相对于DUT 110在近场中执行功率测量，这部分地是由于与远场相比，在近场中执行测量时功率损耗特性显著改进。进一步期望如远场中那样在近场中对天线方向图140的同一波束(例如，第一波束141)执行测量。这可以使用定位在DUT 110的近场中的探针天线完成。然而，由于AUT 130和探针天线150在近场中紧密接近，因此AUT130从静区中心125偏移必然影响使用天线波束成形能力选择最佳波束执行功率测量。
因此，根据本公开文本的实施方案，将由AUT 130形成的第一波束141锁定在波束峰值方向148上，从而使得能够进行远场功率测量。锁定波束防止了当随后执行近场测量时AUT 130的后续波束成形，使得近场测量具有与为远场测量建立的波束相同的波束(第一波束141)。值得注意的是，不需要执行实际的远场测量来标识适当的波束峰值方向。而是，可以在AUT 130与远场探针天线150之间建立OTA连接，使得AUT 130在波束峰值方向148上形成并锁定第一波束141。
图3B、图3C和图3D示出了由具有波束成形和不具有波束成形(例如，波束锁定)的偏移AUT在近场中执行近场测量的效果。具体地，根据代表性实施方案，图3B是具有带锁定波束成形(或无波束成形)的偏移AUT的DUT以及不正确地定位的探针天线的简化框图，图3C是具有带主动波束成形的偏移AUT的DUT的简化框图，并且图3D是具有带锁定波束成形的偏移AUT的DUT以及正确地定位的探针天线的简化框图。
参考图3B，系统300包括测试室106和相对于DUT 110位于近场中的代表性探针天线160。应当理解，探针天线160可以是单独的探针天线或者可以与探针天线150相同但位于近场中。探针天线160具有对应的探针天线方向图161。DUT 110定位在测试室106的静区120中并且包括AUT 130，所述AUT具有天线阵列131，所述天线阵列具有从静区中心125偏移的阵列相位中心135。
AUT 130的波束已经锁定在波束峰值方向148上。同时，探针天线160在从静区中心125朝向探针天线160的探针天线方向168上定位在近场中、距静区中心125的角度与图3A中的探针天线150相同。也就是说，图3B中的探针天线角167等于图2中的探针天线角157。然而，因为探针天线160与静区中心125所成的角度与探针天线150相同，并且AUT锁定在148为远场测量确定的波束峰值方向上，所以AUT 130与探针天线160之间的信号路径不沿着相应的波束峰值传输，这增加了系统损耗并因此增加了正确地估计功率测量的不确定性。传输方向由阵列相位中心135与探针天线160之间的虚线指示，所述虚线被示出为在除波束峰值方向148之外的方向上离开第一波束141。
参考图3C，系统300'包括测试室106和与静区中心125成相同探针天线角度167的代表性探针天线160。AUT 130的波束尚未锁定在波束峰值方向148上。由于AUT 130具有主动波束成形，因此形成了除天线方向图140的第一波束141之外的波束，所述波束具有由虚线指示的朝向探针天线160的波束峰值方向。例如，波束可以是图1所示的第四波束144。该波束峰值方向提供最强信号以用于功率测量，尽管波束本身与用于远场功率测量的第一波束141不同。该场景的结果是，与远场相比，系统200将会评估在近场中具有潜在完全测量结果的不同非预期天线波束。
参考图3D，系统300'包括测试室106和代表性探针天线160，所述探针天线位于AUT130的锁定的期望波束峰值方向148上。探针天线160已经位于波束峰值方向148上，从而在AUT 130与探针天线160之间提供了最强信号。在这种情况下，探针天线角167小于测量角137，使得探针天线方向168与波束峰值方向148会聚。此外，在近场中对AUT 130与探针天线160之间的信号的EIRP测量、EIS测量和/或EVM测量最能代表在远场中对应的推导的EIRP、EIS和/或EVM，因为在这两个场景中使用了同一波束(第一波束141)。例如，可以使用局部波束峰值方向扫描确定探针天线160的位置和/或探针天线角167。
图4是示出根据代表性实施方案的在测试室中执行DUT的近场测量和远场测量的方法的简化流程图。如上面讨论的，DUT具有带波束成形能力的至少一个AUT。AUT包括天线阵列，所述天线阵列具有从近场测试室的静区的中心偏移未知偏移的阵列中心。例如，DUT的几何中心可以与静区的中心对准，而一个或多个AUT定位在DUT的外部部分处、从静区的中心偏移。因此，图4所示的方法描绘了黑盒测试。所述方法可以由例如处理单元250实现，其中，方法步骤被提供为存储在存储器256中并且可由处理器设备255执行的指令。
参考图4，方法包括：在框S411中，在测试室(例如，测试室405)中使用远场探针天线(例如，探针天线150)与DUT(例如，DUT 110)建立OTA信令连接。OTA连接可以是上行链路连接和下行链路连接。由于AUT是可转向的，因此AUT在波束成形过程期间在朝向远场探针天线的波束峰值方向上自动形成波束。也就是说，在波束峰值方向上形成的波束是由AUT形成的多个波束中的最佳性能波束。AUT与远场探针天线之间的远场距离足够大，使得在波束成形和功率测量方面对天线阵列的中心从静区的中心偏移没有影响；替代性地，可以使用间接远场方法(例如，使用紧凑的天线测试范围)建立远场环境。
在框S412中，将由AUT形成的波束锁定在波束峰值方向上，以防止后续波束成形。可以响应于由处理器设备255提供给DUT的控制信号来锁定波束。锁定波束防止AUT波束成形和在局部搜索和/或近场测量期间选择不同的波束。
在框S413中，执行AUT的近场测量，同时波束仍被锁定在波束峰值方向上。在测试室中使用近场探针天线(例如，探针天线160)执行近场测量。这包括例如使用近场探针天线与DUT建立OTA连接并执行测量，诸如EIRP测量、EIS测量和/或信号质量测量。通过在远场通信中锁定波束，迫使AUT在近场测试中选择正确的波束，使得获得正确的波束以及正确的功率测量结果。这降低了近场测量的测量不确定性。
另外，方法可以可选地包括：在波束被锁定在波束峰值方向上的情况下，在框S411中在AUT与远场探针天线之间建立OTA连接之后，执行AUT的远场测量。所述步骤是可选的，因为波束可以在不实际执行测量的情况下在波束峰值方向上形成并锁定。当比较时，来自框S413的近场测量具有比远场测量更低的路径损耗以及因此更高的动态范围。
各种实施方案总体上涉及侧向偏移搜索，所述侧向偏移搜索包括在到近场距离处的静区的中心的不同测试距离处执行对DUT的AUT的EIRP和/或EIS的多次测量。基于所述多次测量，可以在没有关于AUT在DUT上的布置和/或位置的任何信息的情况下估计AUT相对于静区中心的位置。例如，当AUT是天线阵列时，可以相对于静区中心估计天线阵列的阵列相位中心的偏移位置。此外，可以基于对AUT的所述多次测量和估计的位置来确定远场EIRP和/或远场EIS。与常规技术相比，各种实施方案包括许多优点，诸如能够支持黑盒测试、与远场方法相比减少了OTA测试距离要求、以及提供了对阵列天线的阵列相位中心的准确位置估计，所述位置估计可以用于上面讨论的其他OTA测量，诸如近场校正的TRP测量。
图5是具有AUT的DUT的示意图，所述AUT具有阵列天线。参考图5，AUT 530包括具有代表性的4×4天线元件阵列的天线阵列531。探针天线560被定位成使得测试距离d可以满足天线阵列531中的每个天线元件的远场标准，但是对于整个天线阵列531来说可以仍处于近场中。因为测试距离d不能满足各个天线元件的远场标准，所以天线阵列531中的每个天线元件之间的距离不能共享相同的测试距离、到达角(AOA)和离开角(AOD)，否则如果测试距离d确实满足远场标准，则情况将会如此。
因此，由测试距离d处的探针天线560测量的AUT 530的合成天线方向图可以如下表达：
Figure BDA0004187013520000081
在该方程式中，
Figure BDA0004187013520000086
是探针天线560相对于AUT 530的阵列相位中心的位置，其中，/>
Figure BDA0004187013520000087
是方位角和仰角，并且d是AUT 530与探针天线560之间的绝对距离；k是AUT 530的天线元件指数；N是对该波束有贡献的天线元件数量；xk是第k个天线元件的刺激信号(波束成形系数)；Gk是天线元件k的远场复杂天线方向图；/>
Figure BDA0004187013520000082
是基于探针天线位置和第k个天线元件的位置计算的、AUT 530的第k个天线元件相对于探针天线560的方位角和仰角；λ是波长；dk是AUT 530的天线元件k到探针天线560的距离；GP是探针天线560的远场复杂天线方向图；/>
Figure BDA0004187013520000088
是探针天线560相对于AUT 530的第k个天线单元的方位角和仰角，所述方位角和仰角是基于探针天线位置和第k个天线单元的位置计算的；/>
Figure BDA0004187013520000083
是路径损耗；并且/>
Figure BDA0004187013520000084
是由在长度dk上传播引起的相位变化。
因为每个天线元件的测试距离d已经处于远场中，所以仍然可以使用每个天线
元件的远场方向图，并且可以认为每个元件的路径损耗为方程式中的
Figure BDA0004187013520000085
对波束方向图的该分析可以应用于发射波束成形和接收波束成形。因此，以上方程式和本发明实施方案可以用于从近场距离中的测量推导远场EIRP和远场EIS两者。基于以上假设，天线阵列531的阵列相位中心可以位于DUT的任何位置处以用于黑盒测试。
图6是根据代表性实施方案的具有从测试室的静区中心偏移的AUT的DUT的简化框图，指示了到探针天线的不同距离。
参考图6，DUT 610定位在测试室205的静区220中。DUT 610的几何中心615与静区220的静区中心225对准。DUT 610包括AUT 630，所述AUT例如远离几何中心615位于DUT 610的外边缘上。在所描绘的实施方案中，AUT 630包括天线阵列631，所述天线阵列具有波束峰值在波束峰值方向BD(由从天线阵列631的阵列相位中心635延伸的虚线箭头指示)上的天线方向图。出于说明而非限制的目的，天线阵列631包括被布置成2×4阵列的八个天线元件，其中，阵列相位中心635处于2×4阵列的物理和电子中心处。阵列相位中心635以从静区中心625到偏移位置处的天线阵列631的阵列相位中心635的角度和距离以未知偏移OS从静区中心625偏移。当然，在不脱离本教导的范围的情况下，天线阵列631可以包括以各种方向图布置的更多或更少的天线元件。此外，AUT 630可以是上行链路天线或下行链路天线。
测试室205进一步包括探针天线260，所述探针天线与波束峰值方向BD对准以用于经由上行链路传输和/或下行链路传输与AUT 630通信。探针天线260被示出在距天线阵列631的阵列相位中心635三个近场测量距离处的三个不同位置中，所述三个近场测量距离被指示为第一近场距离d1、第二近场距离d2和第三近场距离d3。探针天线260的这三个位置还分别在距静区220的静区中心225三个不同半径r1、r2和r3处。由于天线阵列631的偏移位置，测量距离d1、d2和d3分别不等于半径r1、r2和r3。因此，第一近场距离d1、第二近场距离d2和第三近场距离d3在EIRP测量或EIS测量中是未知的并且需要进行估计。
出于说明的目的，提供了确定AUT 630在其未知偏移位置中的EIRP的例子。应当理解，方程式和分析同样适用于确定AUT 630的EIS。在探针天线260处于距AUT 630任意远场距离df处时AUT 630的EIRP可以根据方程式(2)确定：
Figure BDA0004187013520000091
在方程式(1)中，EIRP(d1)是探针天线260在第一近场距离d1处时测量的EIRP，
Figure BDA0004187013520000095
是功率p比距离d的导数，并且dΔd是距离d的微分。因为第一近场距离d1是未知的，所以需要在多个测量距离处对EIRP进行测量来推导导数/>
Figure BDA0004187013520000096
和第一近场距离d1两者。
已知的是，天线方向图的波束形状在第一近场距离d1、第二近场距离d2和第三近场距离d3中的每一个处是不同的，但是波束峰值方向BD仍相同。因此，探针天线260在第一近场距离d1、第二近场距离d2和第三近场距离d3处的位置和阵列相位中心635是对准的，如由指示波束峰值方向BD的箭头所示。
因此，在探针天线260处于第一近场距离d1处时阵列相位中心635的位置以及功率比距离导数
Figure BDA0004187013520000092
可以使用方程式(2)估计：
Figure BDA0004187013520000093
在方程式(2)中，d是近场测量距离，a是待确定的膨胀系数，并且Δ(d)是
Figure BDA0004187013520000094
的冗余项，所述冗余项由具有比d-2更低的阶的项组成。术语Δ(d)在以下分析中可以忽略。
通常，执行AUT 630的近场EIRP测量和/或近场EIS测量需要确定AUT 630的波束峰值方向并从探针天线在近场中的多个(至少三个)位置执行对AUT 630的EIRP测量和/或EIS测量。波束峰值方向可以使用下面讨论的侧向波束峰值搜索确定。
图7A是根据代表性实施方案的具有从测试室的静区中心偏移的AUT的DUT的简化框图，所述测试室具有处于不同侧向位置处的探针天线以用于测量EIRP和/或EIS。图7B是根据代表性实施方案的具有从测试室的静区中心偏移的AUT的DUT的简化框图，所述测试室具有处于不同距离处的探针天线以用于测量EIRP和/或EIS。
参考图7A，探针天线260被示出为定位在彼此侧向偏移的三个不同位置中，所述三个不同位置由代表性的第一侧向位置L1、第二侧向位置L2和第三侧向位置L3指示。探针天线260具有已知的探针天线方向图。AUT 630与在第一侧向位置L1至第三侧向位置L3中的每一个处的探针天线260之间的距离是任意的固定近场距离。使用位于第一侧向位置L1至第三侧向位置L3中的每个位置处的探针天线260执行对AUT 630的天线方向图的局部波束峰值方向扫描，以确定AUT 630在近场中的波束峰值方向BD。在所描绘的例子中，确定波束峰值方向为与探针天线260位于第三侧向定位L3处相对应的方向。值得注意的是，如果AUT630没有偏移，使得与静区中心225对准的阵列相位中心635，则AUT 630的波束峰值方向将在探针天线260处于第二侧向位置L2中时检测到。虽然图7A示出了处于三个侧向偏移位置中的探针天线260，但应当理解，侧向偏移位置的数量可以变化，只要以可接受的置信水平确定波束峰值方向BD即可。
参考图7B，探针天线260被示出为定位在径向方向上距阵列相位中心635不同半径处彼此偏移的三个不同位置中，所述径向方向对应于波束峰值方向BD。因此，在所描绘的例子中，径向方向对应于图7A中的第三位置L3。这三个不同的径向位置由在第一近场距离d1处的代表性第一径向位置R1、在第二近场距离d2处的代表性第二径向位置R2和在第三近场距离d3处的代表性第三径向位置R3指示。第二近场距离d2等于第一近场距离d1加已知的第一间隔Δd1，并且第三近场距离d3等于第二近场距离d2加已知的第二间隔Δd2。第一间隔Δd1和第二间隔Δd2可以彼此相同或不同。使用位于第一径向位置R1至第三径向位置R3中的每一个处的探针天线260在确定的波束峰值方向BD上进行对AUT 630的EIRP近场测量和/或EIS近场测量。图7B示出了处于三个径向偏移位置中的探针天线260，这是在所描绘的实施方案中求解方程式(1)和(2)得到三个未知数中的最小值所需的最小数量，如下面讨论的。然而，应当理解，在不脱离本教导的范围的情况下，可以在多于三个径向偏移位置处进行测量。
使用近场测量EIRP和/或EIS近场测量沿着确定的波束峰值方向BD推导EIRP近场测量和/或EIS近场测量的远场等效物。此外，使用局部测量的波束峰值方向BD为远场推导AUT 630的波束峰值方向，其中，远场中的波束峰值方向BD与近场中的波束方向BD相同，如在侧向波束峰值搜索中确定的。此外，可以基于通过局部波束峰值方向扫描确定的波束峰值方向BD以及在确定的波束峰值方向BD上对AUT 630的EIRP近场测量和/或EIS近场测量(下面参考图8讨论的)来确定天线阵列631的阵列相位中心635的偏移位置。
图8是根据代表性实施方案的在测试室中执行对AUT的EIRP和/或EIS的近场测量的方法的流程图，所述AUT从测试室的静区中心偏移。由于未知的偏移，图8的方法涉及黑盒测试。所述方法可以由例如处理单元250实现，其中，方法步骤被提供为存储在存储器256中并且可由处理器设备255执行的指令。
参考图8以及图7A和图7B，在框S811中，执行对AUT 630的天线方向图的局部波束峰值方向扫描，以确定近场中的波束峰值方向BD。如上面讨论的，AUT 630包括天线阵列631，所述天线阵列具有从测试室205的静区中心225偏移的阵列相位中心635。使用在距AUT630相同的固定近场距离处位于多个侧向偏移位置(诸如第一侧向位置L1、第二侧向位置L2和第三侧向位置L3)处的探针天线260执行局部波束峰值方向扫描。EIRP近场测量和/或EIS近场测量由探针天线260从第一侧向L1、第二侧向L2和第三侧向L3中的每一个连续地执行。然后可以通过彼此比较EIRP近场测量和/或EIS近场测量来确定AUT 630的波束峰值方向BD。在与第一侧向位置L1、第二侧向位置L2和第三侧向位置L3中具有EIRP近场测量的最大值和/或EIS近场测量的最小值的侧向位置相对应的方向上标识波束峰值方向BD。
在框S812中，使用位于距阵列相位中心635多个近场距离处的探针天线260在确定的波束峰值方向BD上执行对AUT 630的EIRP近场测量和/或EIS近场测量。近场距离在径向方向上彼此间隔开，所述径向方向在框S811中确定的波束峰值方向BD上从阵列相位中心635延伸。如上面讨论的，探针天线260被用来从距阵列相位中心635至少三个不同的距离测量EIRP和/或EIS，所述距离由图7B中的第一径向位置R1、第二径向位置R2和第三径向位置R3指示。
在框S813中，沿着确定的波束峰值方向BD推导EIRP近场测量和/或EIS近场测量中的每一个的远场等效物。在推导EIRP近场测量和/或EIS近场测量的远场等效物时，应当理解，近场距离的绝对值是待确定的，并且近场距离中的相邻近场距离之间的间隔是已知的。也就是说，在所描绘的例子中，第一近场距离d1、第二近场距离d2和第三近场距离d3(分别对应于第一径向位置R1、第二径向位置R2和第三径向位置R3)是待确定的，并且第一间隔Δd1和第二间隔Δd2是已知的。
例如，出于说明的目的参考EIRP，从AUT 630的EIRP近场测量推导远场距离df处的EIRP(df)涉及使用上面标识的方程式(1)和(2)求解EIRP(df)。为了确定阵列相位中心635的径向偏移，确定第一近场距离d1的值。这是通过如下组合方程式(1)和(2)以提供方程式(3)来完成的：
Figure BDA0004187013520000101
然后，在第二近场距离d2和第三近场距离d3处执行对EIRP的近场测量，以分别获得EIRP(d2)和EIRP(d3)。由于第一间隔Δd1和第二间隔Δd2是已知的，因此EIRP(df)可以如从方程式(1)推导的方程式(4)和(5)所示的那样表达：
Figure BDA0004187013520000111
Figure BDA0004187013520000112
有三个未知数，包括第一近场距离d1、膨胀系数a以及EIRP(df)。这些未知数的值通过同时求解方程式(3)、(4)和(5)来推导。可以使用相同的方程式(1)至方程式(5)推导在远场距离df处对AUT 630的EIS近场测量，其中，EIS替代EIRP。在方程式(4)和(5)中，EIRP(d1+Δd1)与EIRP(d2)相同，并且EIRP(d1+Δd2)与EIRP(d3)相同。
在框S814中，基于近场中的波束峰值方向来推导AUT 630在远场中的波束峰值方向。具体地，AUT 630在远场中的波束峰值方向与AUT 630在近场中的波束峰值方向(所述波束峰值方向是在框S811中确定的)相同。在图7A所描绘的例子中，远场波束峰值方向是从阵列相位中心635到侧向位置L3的方向。
在框S815中，基于局部波束峰值方向扫描以及使用在径向方向上位于距AUT近场距离处的探针天线在确定的波束峰值方向上对AUT的EIRP近场测量和/或EIS近场测量来确定天线阵列的阵列相位中心的偏移位置。确定天线阵列631的阵列相位中心635的偏移位置包括确定阵列相位中心635的侧向偏移和径向偏移。阵列相位中心635的侧向偏移是在波束峰值方向BD与平行于从静区中心225延伸的波束峰值方向BD的径向方向之间。在图7A中，侧向偏移由附图标记633指示，所述侧向偏移等于探针天线260的第二侧向位置L2与第三侧向位置L3之间的侧向距离。阵列相位中心635的径向偏移通过以下方式来确定：将探针天线260的侧向偏移位置固定到AUT 630在波束峰值方向BD上的侧向偏移位置，并在固定的侧向偏移位置的方向上在探针天线260的多个近场距离处执行EIRP测量和/或EIS测量，如上面参考框S813所讨论的。阵列相位中心635的径向偏移然后可以通过从与探针天线260的第一径向位置R1相对应的半径r1中减去第一近场距离d1来确定，其中，第一近场距离d1的值在上面的框S814中推导出来。稍后的偏移和径向偏移一起提供阵列相位中心635的偏移OS。
代替上述侧向偏移搜索，可以根据旋转峰值搜索来搜索AUT天线方向图的波束峰值方向。通常，旋转峰值搜索涉及一个或多个探针天线围绕测试室的静区中心球形旋转。旋转峰值搜索实施方案不需要侧向平移定位器。
图9是根据代表性实施方案的从测试室的静区中心偏移的AUT的示意图，所述测试室使用旋转峰值搜索以用于测量EIRP和/或EIS。
参考图9，DUT 910定位在测试室205的静区220中。DUT 910包括AUT 930，所述AUT从静区220的静区中心225偏移。在所描绘的实施方案中，AUT 930包括具有阵列相位中心935的天线阵列931。出于说明而非限制的目的，天线阵列931包括被布置成2×4阵列的八个天线元件，其中，阵列相位中心935处于2×4阵列的物理和电子中心处。当然，在不脱离本教导的范围的情况下，天线阵列931可以包括以各种方向图布置的更多或更少的天线元件。天线阵列931的阵列相位中心935以与静区中心225成90度角以未知偏移距离(由阵列偏移OS指示)从静区中心225偏移。AUT 930具有带多个波束的天线方向图940，包括波束峰值方向BD(由从天线阵列931的阵列相位中心935延伸的箭头指示)上的波束峰值941。AUT 930可以是上行链路天线或下行链路天线。
测试室205进一步包括探针天线260，所述探针天线可在测量球体226中围绕静区中心225旋转。出于说明的目的，探针天线260在距静区中心225相同的近场距离或半径d处被示出在第一位置L1和第二位置L2中。也就是说，近场距离d是以静区中心225为中心的测量球体226的半径。替代性地，在不脱离本教导的范围的情况下，可以使探针天线260围绕其他闭合表面几何形状旋转。此外，在各种实施方案中，在不同位置处可以有多个可旋转探针天线，如与一个可旋转探针天线260相反的。探针天线260具有总体上指向静区中心225的对应探针天线方向图(探针方向图)261，如图9所示。
探针天线260定位在测量球体226旋转角θ(“峰值方向偏移”)上。如所示出的，旋转角θ是从静区中心225水平延伸的线与从静区中心225延伸到探针天线260的对应位置中的线之间的角度。因此，在所描绘的例子中，当探针天线260在位置L1处定位在测量球体226上时，旋转角θ为零(“声明的波束峰值方向”)，并且当探针天线260在位置L2处定位在测量球体226上时，旋转角θ为约30度(“测量的波束峰值方向”)。
当执行对AUT 930的波束峰值941的旋转峰值搜索时，天线阵列931的阵列偏移OS和探针天线260的探针方向图261产生影响AUT 930的经测量天线方向图的失真。这是因为测量的波束峰值方向与声明的波束峰值方向不同，如上面讨论的。此外，当探针天线260围绕静区中心225旋转时，从探针天线260朝向阵列相位中心935的方向上的实际探针增益发生变化，并且当探针天线260围绕静区中心225旋转时，探针天线260与阵列相位中心935之间的路径损耗发生变化。例如，与探针天线260位于270度旋转角θ处时相比，当探针天线260位于90度旋转角θ处时，路径损耗更小，因为天线阵列931的阵列相位中心935更靠近位于90度旋转角θ处的探针天线260。根据本文的实施方案，当执行旋转峰值搜索时这些失真影响得到补偿，以根据代表性实施方案估计天线阵列931的位置以及远场EIRP和/或远场EIS。
图10A、图10B和图10C示出了用于确定探针天线260的补偿曲线的过程。具体地，图10A是根据代表性实施方案的从测试室的静区中心偏移的AUT的示意图，所述测试室用于在多个近场距离处测量EIRP和/或EIS。图10B是示出根据代表性实施方案的用于在所述多个近场距离处测量EIRP和/或EIS的探针天线的已知探针天线方向图的极辐射绘图，并且图10C是示出根据代表性实施方案的与所述多个近场距离相对应的补偿曲线的极辐射绘图。
参考图10A，静区(图10A中未示出)中的DUT 910具有长度L，并且DUT 910的几何中心与静区中心225对准。DUT 910包括AUT 930，所述AUT包括具有阵列相位中心935的天线阵列931。由于实际阵列偏移OS最初是未知的，因此阵列相位中心935以假设的阵列偏移x从静区中心225偏移。探针天线260沿着从静区中心225延伸的相同射线(相同旋转角度θ)在分离开已知间隔的不同半径(近场测量距离)d1、d2和d3处被示出在三个说明性位置中。应当理解，在不脱离本教导的范围的情况下，探针天线260可以定位在更多的位置处。在所描绘的例子中，出于说明的目的，射线处于约-20度(340度)的旋转角度θ。此外，出于说明的目的，假设假设的阵列偏移x仅处于一个维度中并位于沿着DUT 910的长度L的下半部或上半部的某处，使得x∈[-L/2，L/2]。
图10B示出了已知的探针方向图261，所述探针方向图对于定位在与不同测量球体相对应的半径d1、d2和d3中的每一个处的探针天线260来说是相同的。如上面提及的，由于AUT 930的实际阵列偏移OS的存在以及由围绕测量球体在不同位置处的探针天线260进行测量时探针增益和路径损耗的所产生差异，因此调整天线方向图940作为补偿，以准确地估计天线阵列931的位置以及EIRP和/或EIS的远场等效物。因此，使用分别位于不同半径d1、d2和d3处的探针天线260从探针方向图261确定补偿曲线。图10C示出了如利用在第一半径d1处的探针天线260确定的说明性第一补偿曲线961、如利用在第二半径d2处的探针天线260确定的说明性第二补偿曲线962、以及如利用在第三半径d3处的探针天线260确定的说明性第三补偿曲线963。第一补偿曲线961、第二补偿曲线962和第三补偿曲线963中的每一个由两个部分组成：从探针天线260的相应位置对实际探针增益的补偿和对路径损耗的补偿。实际探针增益由从探针天线260朝向阵列相位中心935的方向与从探针天线260到静区中心225的方向之间的夹角确定。对实际探针增益的补偿是峰值探针增益与实际探针增益之间的差。对路径损耗的补偿与介于相应位置处的探针天线260与阵列相位中心935之间的距离的平方成比例。
图11A、图11B和图11C示出了用于将补偿曲线与如由探针天线测量的AUT的失真天线方向图组合以获得经补偿天线方向图的过程。具体地，图11A是根据代表性实施方案的示出如由探针天线在所述多个近场距离处测量的AUT的失真天线方向图(或波束方向图)的极辐射绘图，图11B是根据代表性实施方案的示出与图10C所示的所述多个近场距离相对应的补偿曲线的极辐射绘图，并且图11C是根据代表性实施方案的示出如从所述多个近场距离看到的AUT的经补偿(经调整)天线方向图的极辐射绘图。
参考图11A，利用在第一半径d1处的探针天线260获得AUT 930的第一失真天线方向图971，利用在第二半径d2处的探针天线260获得第二失真天线方向图972，并且利用在第三半径d3处的探针天线260获得第三失真天线方向图973。如上面讨论的，失真是由于阵列相位中心935与静区中心225的阵列偏移OS以及来自图10B所示的探针方向图261的增益和在探针天线260的测量期间的路径损耗造成的。第一失真天线方向图971、第二失真天线方向图972和第三失真天线方向图973分别与图11B所示的第一补偿曲线961、第二补偿曲线921和第三补偿曲线963组合，由此补偿由探针方向图261的探针增益以及路径损耗的差异引起的失真。例如，当第一失真天线方向图971、第二失真天线方向图972和第三失真天线方向图973以及第一补偿曲线961、第二补偿曲线921和第三补偿曲线963按对数尺度计时，它们可以通过将对应的对加在一起来组合。所产生的组合提供与第一半径d1处的探针天线260相对应的AUT 930的第一经补偿天线方向图981、与第二半径d2处的探针天线260相对应的第二经补偿天线方向图982、以及与第三半径d3处的探针天线260相对应的第三经补偿天线防尘套983，如图11C所示。为第一经补偿天线方向图981、第二经补偿天线方向图982和第三经补偿天线方向图983中的每一个推导从阵列相位中心935开始的波束峰值方向，从而分别产生对应的经补偿波束峰值方向981'、982'和983'。通过分别搜索第一经补偿天线方向图981、第二经补偿天线方向图982和第三经补偿天线方向图983中的波束峰值来从第一经补偿天线方向图981、第二经补偿天线方向图982和第三经补偿天线方向图983推导波束峰值方向981'、982'和983'。波束峰值的方向将是真实波束峰值方向。
图12是根据代表性实施方案的AUT以及用于确定AUT从静区中心的实际阵列偏移的处于多个位置处的探针天线的示意图。
参考图12，DUT 910的几何中心与静区中心225对准。DUT 910包括具有天线阵列931的AUT 930，所述天线阵列具有从静区中心225偏移的阵列相位中心935。阵列偏移的量最初由假设的阵列偏移x指示。假设的阵列偏移x可以是在-L/2至L/2的范围内的任意值。
探针天线260沿着从静区中心225延伸的相同射线在不同半径(近场测量距离)d1、d2和d3处被示出在三个说明性位置中，如上面讨论的。来自图11C的第一经补偿天线方向图981、第二经补偿天线方向图982和第三经补偿天线方向图983的经补偿波束峰值方向981'、982'和983'被用来推导与所述射线相对应的估计的阵列偏移
Figure BDA0004187013520000131
例如，估计的阵列偏移/>
Figure BDA0004187013520000132
可以通过对经补偿天线方向图981、982和983中的波束峰值执行线性拟合来确定，如使用分别在半径d1、d2和d3处的探针天线260确定。线性拟合提供穿过第一经补偿天线方向图981、第二经补偿天线方向图982和第三经补偿天线方向图983的波束峰值位置的拟合线FL。拟合线FL与AUT 930的平面P相交于拟合线交叉点处，这对应于估计的阵列偏移/>
Figure BDA0004187013520000133
计算最初假设的阵列偏移x与估计的阵列偏移/>
Figure BDA0004187013520000134
之间的偏移误差Δx，其中，/>
Figure BDA0004187013520000135
第二半径d2等于第一半径d1加已知的第一间隔Δd1，并且第三半径d3等于第二半径d2加已知的第二间隔Δd2。第一间隔Δd1和第二间隔Δd2可以彼此相同或不同。估计的阵列偏移
Figure BDA0004187013520000136
可以例如通过对经补偿的波束峰值执行线性拟合并标识估计的阵列偏移/>
Figure BDA0004187013520000137
来确定，其中，拟合线与DUT 910的平面P相交。通过确定假设的阵列偏移x与估计的阵列偏移/>
Figure BDA0004187013520000141
之间的差为每个假设的阵列偏移x计算对应的偏移误差Δx。
对于多个假设的阵列偏移x，重复该过程，其中，x∈[-L/2，L/2]。也就是说，对于每个假设的阵列偏移x，沿着与经补偿天线方向图的波束峰值位置相对应的射线分别将探针天线260定位在不同的半径d1、d2和d3处，确定估计的阵列偏移
Figure BDA0004187013520000142
并且将对应的偏移误差Δx标识为假设的阵列偏移x与估计的阵列偏移/>
Figure BDA0004187013520000143
之间的差。然后可以通过标识具有最小绝对值的、与假设的阵列偏移x相对应的偏移误差Δx来确定实际阵列偏移OS(在图9中)。例如，可以通过对假设的阵列偏移x和对应的偏移误差Δx使用网格搜索来标识最小绝对偏移误差Δx，其中，实际阵列偏移OS处于偏移误差Δx相对于假设的阵列偏移x的曲线的过零点(ZCP)处。因此，选择最小偏移误差Δx来标识阵列相位中心的实际阵列偏移OS。
图13是示出根据代表性实施方案的偏移误差Δx与用于确定实际阵列偏移的假设的阵列偏移x的ZCP的曲线图。如所示出的，实际阵列偏移OS是假设的阵列偏移x在ZCP处的值。代替对每个假设的阵列偏移x进行网格搜索，可以使用迭代搜索方法来从偏移误差Δx曲线确定ZCP(例如，在图13中)以标识实际阵列偏移OS。除了确定实际阵列偏移OS之外，该技术还可以被扩展以支持估计静区220中的任何位置(x,y,z)中的阵列偏移。
可以基于所述多个半径d1、d2和d3处的经补偿天线方向图来执行近场到远场校正。基于确定的实际阵列偏移OS，可以在经补偿波束峰值方向上距AUT 930的多个近场距离处测量EIRP和/或EIS。这些近场EIRP测量和/或近场EIS测量可以但不一定在用于确定实际阵列偏移OS的相同径向方向和半径上进行。可以使用上面关于方程式(1)至方程式(5)所讨论的相同方法推导远场EIRP和/或远场EIS。也就是说，通过同时求解方程式(3)、(4)和(5)来推导三个未知数，包括第一近场距离(第一半径)d1、膨胀系数a和EIRP(df)(或EIS(df))，其中，方程式(3)、(4)和(5)是从方程式(1)和(2)推导的。
图14是根据代表性实施方案的使用旋转峰值搜索确定测试室中的AUT的EIRP和/或EIS的方法的流程图，所述AUT从测试室的静区的中心偏移。由于偏移距离未知，因此图14的方法涉及黑盒测试。所述方法可以由例如处理单元250实现，其中，方法步骤被提供为存储在存储器256中并且可由处理器设备255执行的指令。
参考图14以及图9，在框S1411中，使用探针天线260执行局部波束峰值方向扫描，以测量AUT 930的天线方向图，从而确定AUT 930的近场波束峰值方向。可以例如通过在不同方向上在第一近场距离(半径d1)处执行EIRP测量和/或EIS测量来测量天线方向图，以针对第一近场距离获得AUT 930的经测量方向图。然后，在从静区中心225开始的不同方向上在第二近场距离(半径d2)处执行EIRP测量和/或EIS测量，以针对第二近场距离获得AUT930的经测量方向图，并且在不同方向上在第三近场距离(半径d3)处执行EIRP测量和/或EIS测量，以针对第三近场距离获得AUT 930的经测量方向图。也就是说，局部波束峰值方向扫描包括将探针天线260顺序地定位在测量球体的扇区中在距静区中心225不同近场距离处的测试点上。进行测量的扇区可以基于DUT 910的长度L和/或半径d1、d2和d3来确定，或者例如通过执行整个球形扫描来确定。在实施方案中，利用在通过与静区中心225分离开已知间隔的三个不同半径(例如，半径d1、d2和d3)上的探针天线260执行局部波束峰值方向扫描。AUT 930的近场波束峰值方向可以基于在近场距离处测量的天线方向图来确定。
在框S1411之后，执行多个循环以标识AUT 930的阵列相位中心935从静区中心225的实际阵列偏移。每个循环从框S1412开始，在所述框中，确定假设的阵列偏移(x)。假设的阵列偏移是在[-L/2，L/2]范围内的、在DUT 910的平面中的阵列相位中心935与静区中心225之间的任意距离。
在框S1413中，分别为来自框S1411的测量的天线方向图确定AUT 930的经补偿天线方向图。如上面讨论的，由于阵列相位中心935从静区中心225偏移，因此经测量的天线方向图失真。因此，经补偿天线方向图通过以下方式来确定：确定在与失真天线方向图相对应的不同近场距离处的探针天线260的探针方向图的补偿曲线，并将经补偿曲线和失真天线方向图组合以获得经补偿天线方向图。补偿曲线可以通过从探针天线260的相应不同近场距离补偿实际探针增益和路径损耗来确定，其中，对实际探针增益的补偿是峰值探针增益与实际探测增益之间的差，并且对路径损耗的补偿与介于每一个不同近场距离处的探针天线260与阵列相位中心935之间的距离的平方成比例。
在框S1414中，基于AUT 930的经补偿天线方向图来确定估计的偏移误差。例如，估计的阵列偏移
Figure BDA0004187013520000151
可以通过以下方式来确定：对AUT 930的经补偿天线方向图中的波束峰值执行线性拟合以提供拟合线并将拟合线与DUT 910的平面的交叉点标识为估计的阵列偏移/>
Figure BDA0004187013520000152
确定假设的阵列偏移(x)与估计的阵列偏移/>
Figure BDA0004187013520000153
之间的差以提供偏移误差(Δx)。
在框S1415中，确定是否要执行附加循环。通常，执行的循环越多，下面讨论的确定实际阵列偏移OS的准确度就越高。例如，要执行的循环的数量可以由用户预先确定。当确定要执行至少一个附加循环时(框S1415：是)，过程返回到块S1412，在所述框中，确定不同的假设的阵列偏移(x)。当确定不执行附加循环时(框S1415：否)，过程继续进行到框S1416。
在框S1416中，基于与来自循环的不同假设的阵列偏移(x)和估计的阵列偏移
Figure BDA0004187013520000154
相对应的偏移误差来确定阵列相位中心935的实际阵列偏移OS。例如，实际阵列偏移OS可以被确定为与最小绝对偏移误差(Δx)相对应的估计偏移误差。因此，基于对偏移误差进行比较来确定循环程序的所有循环中的最小绝对偏移误差(Δx)，并且选择与最小绝对偏移误差(Δx)相对应的循环以确定阵列相位中心935的偏移位置的实际阵列偏移OS。
在框S1417中，基于测量的天线方向图(来自框S1411)和实际阵列偏移OS来确定AUT 930的经补偿天线方向图，如上所述。例如，通过以下方式来补偿由于所述三个近场距离处的探针天线260造成的、探针天线260的探针增益以及路径损耗的差异：基于阵列相位中心935的实际偏移OS计算探针增益和路径损耗的补偿曲线，并将补偿曲线与测量的天线方向图组合以获得AUT 930的经补偿天线方向图。
在实施方案中，基于天线阵列的阵列中心的确定的实际偏移OS来补偿探针增益和路径损耗差异可以包括：基于阵列相位中心935的实际偏移位置来计算探针增益和路径损耗的补偿曲线，并将补偿曲线与测量的天线方向图组合以获得AUT 930的经补偿天线方向图。在探针天线260围绕测量球体以不同半径旋转以用于测量近场EIRP和/或近场EIS时，由于AUT 930的实际阵列偏移OS，经补偿天线方向图考虑了探针天线的探针增益和路径损耗变化。
在框S1418中，从经补偿天线方向图中的每一个推导与经补偿天线方向图相对应的波束峰值方向。推导每个波束峰值方向包括例如使用EIRP测量和/或EIS测量搜索对应的经补偿天线方向图。推导的波束峰值方向可以被称为真实波束峰值方向。
在框S1419中，在波束峰值方向上推导来自框S1411的EIRP测量和/或EIS测量的远场等效物。可以使用上面关于方程式(1)至方程式(5)所讨论的相同方法推导远场EIRP测量和/或远场EIS测量。也就是说，通过同时求解方程式(3)、(4)和(5)来推导三个未知数，包括第一半径d1、膨胀系数a和EIRP(df)(或EIS(df))，其中，方程式(3)、(4)和(5)是从方程式(1)和(2)推导的，如上面所讨论的。
在实施方案中，对于图14中的循环程序的每个循环，可以基于对应的假设的阵列偏移来补偿由探针天线的每个近场位置的探针增益和路径损耗变化引起的失真。在这种情况下，使用旋转峰值搜索确定AUT 930的EIRP和/或EIS的方法可以进一步包括：确定探针天线260到天线阵列931的阵列相位中心935与探针天线260的瞄准孔之间的夹角(图10B中的探测方向图261的角度0)；确定探针天线260到阵列相位中心935的实际探针增益，其中，实际探针增益的相反数被用作用于补偿探针天线方向图的补偿曲线；以及确定探针天线260与阵列相位中心935之间的距离。计算确定的距离与探针天线260到静区220的中心的半径的比率，并且使用所述比率来补偿由路径损耗变化引起的失真。
在替代性实施方案中，AUT在DUT上的位置是已知的，并且因此，AUT从测试室的静区中心的实际阵列偏移也是已知的。例如，AUT从DUT的几何中心的偏移可以由制造商提供或在EIRP测试和/或EIS测试之前确定。因此，当DUT的几何中心与测试室中的静区中心对准时，容易确定阵列偏移，因为所述阵列偏移将与AUT从DUT的几何中心的已知偏移相同。知道阵列偏移避免了为了确定阵列偏移而必须使用不同位置处的探针天线执行局部波束峰值方向扫描以测量AUT天线方向图。
因此，确定具有已知偏移量的AUT的EIRP和/或EIS可以被称为灰盒测试。也就是说，AUT从DUT的几何中心的已知偏移(以及因此在测试期间AUT从静区中心的已知阵列偏移)是白盒测试的一方面，而确定AUT的经补偿天线方向图以推导AUT的波束峰值方向以及EIRP和/或EIS的远场等效物是根据黑盒测试进行的。
图15是根据代表性实施方案的使用旋转峰值搜索确定测试室中的AUT的EIRP和/或EIS的方法的流程图，所述AUT从测试室的静区的中心偏移已知量。所述方法可以由例如处理单元250实现，其中，方法步骤被提供为存储在存储器256中并且可由处理器设备255执行的指令。图16是根据代表性实施方案的从测试室的静区中心偏移已知量的AUT的示意图，所述测试室使用旋转峰值搜索以用于测量EIRP和/或EIS。
参考图15以及图9，在框S1511中，将DUT 910放置在测试室205的静区中，使得DUT910的几何中心与静区220的静区中心225对准。AUT 930包括天线阵列931，所述天线阵列具有从DUT的几何中心偏移已知偏移的阵列相位中心935，包括距几何中心已知的距离和角度(射线)。由于DUT 910的几何中心与静区中心225对准，因此阵列相位中心935从几何中心的已知偏移与图9所示的实际偏移OS相同。已知偏移可能已经以任何数量的方式确定。例如，可以在例如从制造商获得的DUT 910的规格中提供已知偏移。或者，可以在使用上面参考框S1411至框S1416所讨论的阵列偏移估计将DUT 910放置在测试室205中之前测量已知偏移。
在框S1512中，基于阵列相位中心935从静区中心225的已知阵列偏移OS来确定AUT930的近场波束峰值方向。参考图16，阵列偏移OS是已知的。第一半径d1和第二半径d2也是已知的，其中，第一半径d1介于静区中心225与在第一近场距离处的探针天线260之间，并且第二半径d2介于静区中心225与在比第一近场距离更远的第二近场距离处的探针天线260之间。由箭头DBD指示的在远场中的声明波束峰值方向是从包括静区中心225的水平轴线H延伸穿过阵列相位中心935和探针天线260的方向。在从静区中心225到在第一半径d1处的探针天线260的方向上确定第一近场波束峰值方向BD1，并且在从静区中心225到在第二半径d2处的探针天线260的方向上确定第二近场波束峰值方向BD2，如所示出的。
具体地，从已知阵列偏移OS、第一半径d1和第二半径d2以及声明的波束峰值方向DBD推导第一近场波束峰值方向BD1和第二近场波束峰值方向BD2。因此，探针天线260可以定位在可以在近场中测量最大EIRP和/或最大EIS而不必执行搜索的方向上。也就是说，AUT930在真实波束峰值方向上传输。P1是探针天线260在第一半径d1处在声明的波束方向DBD上的位置，P2是探针天线260在第二半径d2处在声明的波束方向DBD上的位置，并且θ是声明的峰值方向DBD距水平轴线H的角度。如所示出的，角度
Figure BDA0004187013520000161
并且角度
Figure BDA0004187013520000162
其中，OS是天线阵列偏移(静区中心225与阵列相位中心935之间的距离)。因此，可以将偏移OS与连接静区中心225和位置P1的线之间的夹角确定为
Figure BDA0004187013520000163
并且可以将偏移OS与连接静区中心225和位置P2的线之间的夹角确定为
Figure BDA0004187013520000164
因此，可以将真实的第一近场波束峰值方向BD1确定为
Figure BDA0004187013520000171
并且可以将真实的第二近场波束峰值方向BD2确定为/>
Figure BDA0004187013520000172
在框S1513中，在框S1512中确定的AUT 930的确定的近场波束峰值方向上测量近场EIRP和/或近场EIS。由例如在第一半径d1和第二半径d2中的每一个处的探针天线260测量近场EIRP和/或近场EIS。
在框S1514中，基于天线阵列931的阵列相位中心935的确定的实际偏移OS来补偿由于探针天线260围绕测量球体旋转造成的、探针方向图的探针增益和探针天线260的路径损耗的差异。在实施方案中，基于天线阵列的阵列相位中心的偏移位置来补偿探针增益和路径损耗差异可以包括：基于阵列相位中心935针对第一半径d1和第二半径d2中的每一个在近场波束峰值方向BD1和BD2中的每一个上的实际偏移OS来计算探针增益和路径损耗的补偿值，并将补偿值与在框S1513中测量的经测量天线方向图组合以获得AUT 930的经补偿天线方向图，如上面讨论的。在探针天线围绕测量球体旋转以用于测量近场EIRP和/或近场EIS时，由于AUT 930的阵列偏移，经补偿天线方向图考虑了探针天线的探针增益和路径损耗变化。
在声明的波束峰值方向DBD上在框S1515中推导EIRP测量和/或EIS测量的远场等效物，所述DBD是远场等效波束峰值方向。可以使用上面关于方程式(1)至方程式(4)所讨论的相同方法推导远场EIRP测量和/或远场EIS测量。也就是说，通过同时求解方程式(3)和(4)来推导两个未知数，包括膨胀系数a和EIRP(df)(或EIS(df))，其中，方程式(3)和(4)是从方程式(1)和(2)推导的。只需要两个方程式，因为只有两个未知数。
虽然已经在附图和上述描述中详细说明和描述了本发明，但此类说明和描述应被认为是说明性或示例性的而非限制性的；本发明不限于所公开的实施方案。通过学习附图、公开文本和所附权利要求，在实践所要求保护的发明时，本领域普通技术人员可以理解和实现所公开的实施方案的其他变体。在权利要求中，词语“包括”不排除其他元件或步骤，并且不定冠词“一个(a)”或“一个(an)”不排除多个。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施这一单纯事实并不表明这些措施的组合不能用于获得优势。
本发明的方面可以被实施为装置、方法或计算机程序产品。因此，本发明的方面可以采取完全硬件实施方案、完全软件实施方案(包括固件、常驻软件、微代码等)或将软件方面和硬件方面组合的实施方案的形式，所述方面在本文可以全部统称为“电路”、“模块”或“系统”。此外，本发明的方面可以采取在一个或多个计算机可读介质中实施的计算机程序产品的形式，所述计算机可读介质具有在其上实施的计算机可执行代码。
虽然本文公开了代表性实施方案，但是本领域普通技术人员理解，根据本教导的许多变体都是可能的并且仍在所附权利要求的范围内。因此，本发明仅受所附权利要求的范围限制。

Claims (18)

1.一种在测试室中确定被测天线(AUT)的等效全向辐射功率(EIRP)或有效全向灵敏度(EIS)中的至少一个的方法，所述AUT包括天线阵列，所述天线阵列具有从所述测试室的静区的中心偏移的阵列相位中心，所述方法包括：
使用位于距所述AUT固定近场距离处的多个侧向偏移位置处的探针天线执行对所述AUT的天线方向图的局部波束峰值方向扫描，以确定所述AUT的波束峰值方向，其中，所述探针天线具有已知的探针天线方向图；
使用在径向方向上位于距所述AUT多个近场距离处的所述探针天线在确定的波束峰值方向上执行对所述AUT的EIRP近场测量和/或EIS近场测量；
沿着所述确定的波束峰值方向推导对所述AUT的所述EIRP近场测量和/或所述EIS近场测量的远场等效物；以及
推导所述AUT的所述波束峰值方向。
2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括：
基于所述局部波束峰值方向扫描以及使用在所述径向方向上位于距所述AUT多个近场距离处的所述探针天线在所述确定的波束峰值方向上对所述AUT的所述EIRP近场测量和/或所述EIS近场测量来确定所述天线阵列的所述阵列相位中心的偏移位置。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，确定所述天线阵列的所述阵列相位中心的偏移位置包括：
确定所述阵列相位中心在所述确定的波束峰值方向与所述径向方向之间的侧向偏移，其中，所述侧向偏移是所述探针天线在AUT的所述波束峰值方向上的侧向偏移位置；以及
通过将所述探针天线的所述侧向偏移位置固定到AUT在所述波束峰值方向上的所述侧向偏移位置并在固定的侧向偏移位置的方向上在所述探针天线的多个近场距离处执行EIRP测量来确定所述阵列相位中心的径向偏移，
其中，所述近场距离的绝对值是待确定的，并且所述近场距离中的相邻近场距离之间的间隔是已知的。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，推导所述AUT在远场距离(df)处的EIRP近场包括如下求解EIRP(df)：
Figure FDA0004187013510000011
其中，EIRP(d1)是在所述多个近场距离中的第一近场距离(d1)处测量的EIRP，d是所述多个近场距离，dΔd是所述距离d的微分，并且
Figure FDA0004187013510000012
是如下确定的功率比距离的导数：
Figure FDA0004187013510000013
其中，a是待确定的膨胀系数，并且Δ(d)是
Figure FDA0004187013510000014
的冗余项，所述冗余项由阶比d-2更低的项组成，其中，Δ(d)被忽略。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，用于确定所述阵列相位中心的所述径向偏移的、所述探针天线的所述多个近场距离中的第一近场距离等于d1，并且其中，d1的值通过以下方式来确定：
将方程式(1)和方程式(2)组合以提供：
Figure FDA0004187013510000021
其中，a和d1是未知参数；
在第二近场距离(d2)和第三近场距离(d3)处执行对所述EIRP的测量，以获得测量的EIRP(d2)和测量的EIRP(d3)，其中，所述第二近场距离(d2)等于所述第一近场距离(d1)加已知的第一间隔(Δd1)，并且所述第三近场距离(d3)等于所述第二近场距离(d2)加已知的第二间隔(Δd2)，其中，所述EIRP(df)还表达为：
Figure FDA0004187013510000022
Figure FDA0004187013510000023
求解方程式(3)、(4)和(5)，以推导未知参数a和d1以及所述EIRP(df)。
6.根据权利要求3所述的方法，其中，推导所述AUT在远场距离(df)处的EIS近场包括如下求解EIS(df)：
Figure FDA0004187013510000024
其中，EIS(d1)是在所述多个近场距离中的第一近场距离(d1)处测量的EIS，d是所述多个近场距离，dΔd是所述距离d的微分，并且
Figure FDA0004187013510000025
是如下确定的功率比距离的导数：
Figure FDA0004187013510000026
其中，a是待确定的膨胀系数，并且Δ(d)是
Figure FDA0004187013510000027
的冗余项，所述冗余项由阶比d-2更低的项组成，其中，Δ(d)被忽略。
7.根据权利要求6所述的方法，其中，用于确定所述阵列相位中心的所述径向偏移的、所述探针天线的所述多个近场距离中的第一近场距离等于d1，并且其中，d1的值通过以下方式来确定：
将方程式(1)和方程式(2)组合以提供：
Figure FDA0004187013510000028
其中，a和d1是未知参数；
在第二近场距离(d2)和第三近场距离(d3)处执行对所述EIS的测量，以获得测量的EIS(d2)和测量的EIS(d3)，其中，所述第二近场距离(d2)等于所述第一近场距离(d1)加已知的第一间隔(Δd1)，并且所述第三近场距离(d3)等于所述第二近场距离(d2)加已知的第二间隔(Δd2)，其中，所述ES(df)还表达为：
Figure FDA0004187013510000029
Figure FDA00041870135100000210
求解方程式(3)、(4)和(5)，以推导未知参数a和d1以及所述EIRP(df)。
8.一种在测试室中确定被测天线(AUT)的等效全向辐射功率(EIRP)或有效全向灵敏度(EIS)中的至少一个的方法，所述AUT包括天线阵列，所述天线阵列具有从所述测试室的静区的中心偏移的阵列相位中心，所述方法包括：
使用定位在距所述静区的中心多个近场半径处的探针天线执行局部波束峰值方向扫描以测量所述AUT的天线方向图，其中，所述探针天线具有已知的探针天线方向图；
基于在所述局部波束峰值方向扫描中测量的天线方向图来确定所述天线阵列的所述阵列相位中心的实际偏移；
针对定位在所述多个近场半径处的所述探针天线的探针增益和路径损耗差异来补偿所述测量的天线方向图，以提供所述AUT的经补偿天线方向图；
从所述经补偿天线方向图推导所述AUT的波束峰值方向；以及在推导的波束峰值方向上推导所述AUT的所述EIRP或所述EIS中的至少一个的远场等效物。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，确定所述天线阵列的所述阵列相位中心的实际偏移包括：
执行循环程序，其中，对于所述循环程序的每个循环：
假设在所述偏移位置处的阵列偏移是可能的阵列偏移之一；
基于假设的阵列偏移针对定位在所述多个近场半径处的所述探针天线的探针增益和路径损耗差异来补偿所述测量的天线方向图，以提供所述AUT的经补偿天线方向图；
基于所述经补偿天线方向图来确定估计的阵列偏移；以及
比较所述假设的阵列偏移和所述估计的阵列偏移，以得到估计偏差；
基于所述估计偏差来确定所述循环程序的所有循环中的最小估计偏差；以及
选择与所述最小估计偏差相对应的所述循环的假设的阵列偏移作为所述阵列相位中心的所述偏移位置的实际阵列偏移。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，对于所述循环程序的每个循环，针对探针增益和路径损耗差异来补偿所述测量的天线方向图包括：
确定所述探针天线到所述天线阵列的所述阵列相位中心与所述探针天线的瞄准孔之间的夹角；
确定到所述天线阵列的所述阵列相位中心的实际探针天线增益，其中，所述实际探针增益的相反数用作用于补偿所述探针天线方向图的补偿曲线；
确定探针天线与所述天线阵列的所述阵列相位中心之间的距离；
计算确定的距离与所述探针天线到静区的所述中心的半径长度的比率；以及
使用所述比率来补偿由路径损耗变化引起的失真。
11.根据权利要求9所述的方法，其中，确定所述估计的阵列偏移包括：对所述多个近场半径中的每一个上的多个波束峰值执行线性拟合；以及
将来自所述线性拟合的拟合线与AUT的平面的交叉点标识为所述天线阵列的中心的所述估计的阵列偏移。
12.根据权利要求8所述的方法，其中，针对探针增益和路径损耗差异来补偿所述测量的天线方向图包括：
基于所述阵列相位中心的确定的实际偏移来计算探针天线方向图和路径损耗的补偿曲线；以及
将所述补偿曲线与所述测量的天线方向图组合，以获得AUT的经补偿天线方向图。
13.根据权利要求12所述的方法，其中，推导AUT的所述波束峰值方向包括：
对阵列相位中心的偏移位置以及所述AUT的所述经补偿天线方向图的波束峰值执行线性拟合。
14.根据权利要求8所述的方法，其中，推导所述AUT在远场距离(df)处的所述EIRP包括如下求解EIRP(df)：
Figure FDA0004187013510000041
其中，EIRP(d1)是在所述多个近场距离中的第一近场距离(d1)处测量的EIRP，d是所述多个近场距离，dΔd是所述距离距离d的微分，并且
Figure FDA0004187013510000042
是如下确定的功率比距离的导数：
Figure FDA0004187013510000043
其中，a是待确定的膨胀系数，并且Δ(d)是
Figure FDA0004187013510000044
的冗余项，所述冗余项由阶比d-2更低的项组成，其中，Δ(d)被忽略。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，用于确定所述阵列相位中心的所述径向偏移的、所述探针天线的所述多个近场距离中的第一近场距离等于d1，并且其中，d1的值通过以下方式来确定：
将方程式(1)和方程式(2)组合以提供：
Figure FDA0004187013510000045
其中，a和d1是未知参数；
在第二近场距离(d2)和第三近场距离(d3)处执行对所述EIRP的测量，以获得测量的EIRP(d2)和测量的EIRP(d3)，其中，所述第二近场距离(d2)等于所述第一近场距离(d1)加已知的第一间隔(Δd1)，并且所述第三近场距离(d3)等于所述第二近场距离(d2)加已知的第二间隔(Δd2)，其中，所述EIRP(df)还表达为：
Figure FDA0004187013510000046
Figure FDA0004187013510000047
求解方程式(3)、(4)和(5)，以推导未知参数a和d1以及所述EIRP(df)。
16.根据权利要求8所述的方法，其中，推导所述AUT在远场距离(df)处的所述EIRP包括如下求解EIS(df)：
Figure FDA0004187013510000048
其中，EIS(d1)是在所述多个近场距离中的第一近场距离(d1)处测量的EIS，d是所述多个近场距离，dΔd是所述距离距离d的微分，并且
Figure FDA0004187013510000049
是如下确定的功率比距离的导数：
Figure FDA00041870135100000410
其中，a是待确定的膨胀系数，并且Δ(d)是
Figure FDA00041870135100000411
的冗余项，所述冗余项由阶比d-2更低的项组成，其中，Δ(d)被忽略。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，用于确定所述阵列相位中心的所述径向偏移的、所述探针天线的所述多个近场距离中的第一近场距离等于d1，并且其中，d1的值通过以下方式来确定：
将方程式(1)和方程式(2)组合以提供：
Figure FDA0004187013510000051
其中，a和d1是未知参数；
在第二近场距离(d2)和第三近场距离(d3)处执行对所述EIS的测量，以获得测量的EIS(d2)和测量的EIS(d3)，其中，所述第二近场距离(d2)等于所述第一近场距离(d1)加已知的第一间隔(Δd1)，并且所述第三近场距离(d3)等于所述第二近场距离(d2)加已知的第二间隔(Δd2)，其中，所述EIS(df)还表达为：
Figure FDA0004187013510000052
Figure FDA0004187013510000053
求解方程式(3)、(4)和(5)，以推导未知参数a和d1以及所述EIS(df)。
18.一种确定被测设备(DUT)的被测天线(AUT)的等效全向辐射功率(EIRP)或有效全向灵敏度(EIS)中的至少一个的方法，所述方法包括：
将所述DUT放置在测试室的静区中，使得所述DUT的几何中心与所述静区的静区中心对准，其中，所述AUT包括天线阵列，所述天线阵列具有从所述DUT的所述几何中心偏移已知偏移距离的阵列相位中心；
基于所述阵列相位中心距所述DUT的几何中心的所述已知偏移距离、多个近场半径以及所述AUT的声明的波束峰值方向来确定所述AUT朝向在所述多个近场半径上的探针天线的近场波束峰值方向；
在所述近场波束峰值方向上使用在从所述静区中心延伸的所述多个近场半径上的所述探针天线执行对所述AUT的天线方向图的测量；
基于所述天线阵列的阵列相位中心的所述已知偏移距离针对所述探针天线的探针增益和路径损耗差异来补偿所述AUT的所述测量的天线方向图，以提供所述AUT的经补偿天线方向图；以及
在所述AUT的所述声明的波束峰值方向上推导所述AUT的所述EIRP或所述EIS中的至少一个的远场等效物。
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