CN116773923A - 用于相对于偏移的馈电天线定位被测天线（aut）的系统 - Google Patents

用于相对于偏移的馈电天线定位被测天线（aut）的系统 Download PDF

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Abstract

提供了一种用于测量AUT的远场特性的系统。所述系统包括：AUT定位器，所述AUT定位器在横向轴线上定位所述AUT；曲面反射器，所述曲面反射器限定所述AUT定位器的所述横向轴线上的参考位置处的参考焦平面，所述参考焦平面对应于所述曲面反射器的焦点；以及测量阵列，所述测量阵列包括馈电天线，所述馈电天线被配置成经由所述曲面反射器与所述AUT互相传送RF信号。选定的馈电天线在横向方向上从连接所述焦点与所述横向轴线上的所述参考位置的参考线偏移，使得对应于所述选定的馈电天线的偏移焦平面从所述参考焦平面有角度地偏移。所述AUT定位器将所述AUT定位成偏移定位，在所述偏移定位处，所述AUT具有平行于所述选定的馈电天线的所述偏移焦平面的平面相位波前。

Description

用于相对于偏移的馈电天线定位被测天线(AUT)的系统
背景技术
天线阵列测试和校准解决方案用于表征被测天线(AUT)(包括天线阵列)，所述被测天线可以集成在对应的被测装置(DUT)中。常规的用于测试和校准的解决方案主要依赖于矢量网络分析仪，所述矢量分析仪要求包括AUT的DUT具有射频(RF)连接器(如同轴连接器)，以便执行测试和校准。然而，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AUT变得越来越普遍。目前这种AUT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AUT连接至测试设备。实际上，由于集成，整体DUT性能现在必须根据AUT配置进行测试。例如，当信号包括多个波束时，DUT性能必须在一定范围的波束角和/或波束宽度之内进行表征。
天线表征过程通常在室外测试范围或电波暗室测试范围内进行。室外测试范围用于具有使室内测试范围或电波暗室的使用不切实际的非常长的远场(例如，大于5m)的天线。消声测试范围是屏蔽室，所述屏蔽室具有被吸附材料覆盖的壁，所述吸附材料最小化内部反射，通常减小几十分贝。
存在多种使用电波暗室进行天线表征的基本常规技术。首先，例如，存在一种简单远场测量技术，当天线的远场发生在足够短的距离处而可以在实际尺寸的例如最长边小于几米的腔室中进行测量时，这种技术是适用的。其次，存在一种近场测量技术，根据这种技术，近场测量结果被数学地变换到远场。这种类型的测量涉及对AUT前面的平面或AUT周围的圆柱或球形表面进行光栅扫描，然后对相应的测量结果进行傅里叶变换，以计算出天线的远场方向图。再次，存在一种紧缩场消声测试范围(CATR)技术，根据这种技术，近似均匀的源(单个探针天线)用辐射信号照射曲面反射器(曲面镜)，在所述曲面反射器处产生的反射提供几乎完全准直的波束。以此方式，具有较长的远场距离的AUT可以被定位在准直波束中，并且其天线方向图可以被确定为作为旋转角(仰角和方位角)的函数的所接收功率变化。与在没有曲面镜的情况下否则将可能的相比，来自曲面反射器的准直反射允许在更紧凑的腔室内在远场内表征AUT。
常规的用于空中测试的解决方案主要针对通过单个馈电(探针)天线(如单个宽频带馈电喇叭)进行的测量。使用单个宽频带馈电天线将改变测试区的大小，很多时候是减小测试区的大小，尽管用户可能会为了获得更一致的性能而不得不更换聚焦馈电天线以匹配AUT的频率范围。另一个选项是物理地将馈电天线移入和移出反射器的焦点。当测量AUT的射频(RF)信号的相位和振幅时，这会造成测量不确定性，而且当反射器的馈电喇叭的对准不完美时，变化是不可预测的。很难在测量过程中考虑到这样的变化，因此要么导致解决方案非常昂贵，要么导致系统的测量不确定性较高。随着RF信号的频率被按比例放大，这些困难更加突出。
需要的是如下这种廉价而有效的方式，所述方式使用针对每个不同的频率彼此偏移的多个可用馈电天线中的单个馈电(探针)天线测量一个或多个AUT在不同频率下的远场特性，而不必重新配置测试范围。
附图说明
当结合附图阅读时，从以下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。在适用和实际的情况下，相同的附图标记在整个附图和书面描述中指代相同的元件。
图1是根据代表性实施方案的用于测量AUT的至少一个远场特性的系统的简化框图。
图2是根据代表性实施方案的用于测量AUT的至少一个远场特性的方法的流程图。
具体实施方式
在以下具体实施方式部分中，为了解释而非限制的目的，阐述了公开具体细节的示例性实施方案，以便提供对根据本教导的透彻理解。然而，对于受益于本公开文本的本领域普通技术人员来说，显而易见的是，根据本教导的偏离本文公开的具体细节的其他实施方案仍在所附权利要求的范围内。此外，可以省略对众所周知的设备和方法的描述，以免模糊对示例实施方案的描述。这样的方法和设备清楚地在本教导的范围内。
本文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。定义的术语是在相关上下文中通常理解和接受的定义术语的技术、科学或普通含义的补充。
除非上下文清楚地另外指明，否则术语“一个(a)”、“一种(an)”以及“所述(the)”包括单数和复数指示物。因此，例如，“一个装置”包括一个装置和多个装置。术语“基本”或“基本上”意味着在本领域普通技术人员可接受的极限或程度内。术语“大约”是指在本领域普通技术人员可接受的限制或量内。如附图中所示，诸如“上方”、“下方”、“顶部”、“底部”、“上面”以及“下面”等相对术语可以用于描述各种元件彼此之间的关系。除了附图中描述的取向之外，这些关系术语还应包括装置和/或元件的不同取向。例如，如果装置相对于附图中的视图倒置，则例如被描述为在另一元素“上方”的元素现在将在该元素下方。在第一装置被称为连接或联接到第二装置的情况下，这包括其中可以采用一个或多个中间装置来将两个装置彼此连接的例子。相反，在其中第一装置被称为直接连接或直接联接到第二装置的情况下，这包括其中两个装置连接在一起而没有除电连接器(例如，电线、接合材料等)之外的任何中间装置的例子。
通常，根据各个实施方案，用户不必触及紧缩场天线测试范围(CATR)的馈电区域即可测量一个或多个AUT在不同频率下的远场特性。整个CATR结构的对准取决于下文所讨论的向AUT发射RF信号和从AUT接收RF信号的馈电天线与曲面反射器之间的关系。通过消除对此关系的干扰，降低了发生将会显著影响CATR性能的事故的可能性。进一步地，因为AUT的例如机械移动最小化并且没有重新配置馈电天线，所以这些实施方案大幅度减少了测试时间，而且还为正在测试宽频带天线的用户提高了准确度。
在代表性实施方案中，提供了一种用于测量AUT的至少一个远场特性的系统。所述系统包括：AUT定位器，所述AUT定位器被配置成在所述AUT定位器的横向轴线上定位所述AUT；曲面反射器，所述曲面反射器限定所述AUT定位器的所述横向轴线上的参考位置处的参考焦平面，所述参考焦平面对应于所述曲面反射器的焦点；以及测量阵列，所述测量阵列包括多个馈电天线，所述多个馈电天线被配置成向所述AUT发射由所述曲面反射器所反射的RF信号和/或从所述AUT接收由所述曲面反射器所反射的RF信号。所述多个馈电天线中的选定的馈电天线在横向方向上从连接所述曲面反射器的所述焦点与所述AUT定位器的所述横向轴线上的所述参考位置的参考线偏移，使得对应于所述选定的馈电天线的偏移焦平面从所述参考焦平面有角度地偏移。所述AUT定位器被配置成将所述AUT定位成侧向偏移定位和偏移角度以从所述选定的馈电天线接收RF信号和/或向所述选定的馈电天线发射RF信号，其中当被定位成所述偏移定位、所述偏移角度时，所述AUT定位在所述选定的馈电天线的静区的中心并且具有平行于所述选定的馈电天线的偏移焦平面的平面相位波前。
图1是根据代表性实施方案的用于测量AUT的至少一个远场特性的系统的简化框图。
参考图1，系统100是多探针CATR，其包括测量天线阵列110、曲面(例如抛物面)反射器120、以及AUT定位器130。AUT定位器130被配置成在AUT 140被安装至AUT定位器130的可移动平台131以进行测试时将AUT 140沿着横向轴线135直线地移动以及围绕所述AUT的方位轴线136(垂直于附图的平面示出)旋转地移动。出于说明目的，可以假定，AUT 140的方位轴线136与可移动平台131的方位轴线基本上对准。测试包括经由测量天线阵列110向AUT140发射RF信号和/或从AUT 140接收RF信号。在测试期间，AUT 140可沿着横向轴线135移动至不同的位置并且可围绕方位轴线136移动至不同的角度，这取决于正在使用测量天线阵列110的馈电天线中的哪个馈电天线，如下文所讨论的。曲面反射器120被配置成反射由测量天线阵列110发射和/或接收的RF信号，由此有效地增加测量天线阵列110与AUT 140之间的距离，以实现远场测量。在实施方案中，测量天线阵列110、曲面反射器120、AUT定位器130和AUT 140位于电波暗室内，所述电波暗室的内部壁上包括电磁波吸收材料。电磁波吸收材料最小化来自内壁的反射，例如减小几十分贝，从而减小干扰。
系统100被配置成测量可以与DUT集成的AUT 140的至少一个远场特性。DUT的远场特性的例子包括误差矢量幅度(EVM)和相邻信道泄漏比(ACLR)，并且AUT 140的远场特性的例子包括天线剖面和有效全向辐射功率(EIRP)。AUT 140可以被实现为单个天线或呈天线阵列形式的(例如，以矩阵型格式排列的)多个天线。当AUT 140与DUT集成时，假定没有与AUT 140的RF连接，AUT 140也无法孤立地进行测试。也就是说，无法只测试AUT 140的天线剖面、然后单独地测试DUT的反射器链和/或接收器链的功能。因此，AUT 140的表征和DUT的表征可以同时进行。
曲面反射器120包括焦点FP，所述焦点与AUT定位器130的横向轴线135上的参考点RP垂直地对准，由参考线RL所指示的。测量天线阵列110包括多个馈电(探针)天线，在图1中由代表性的第一馈电天线111、第二馈电天线112和第三馈电天线113所指示的，所述第一馈电天线、所述第二馈电天线和所述第三馈电天线可以是例如探针天线或喇叭天线。在所描绘的实施方案中，第一馈电天线111位于参考线RL上的中心位置，第二馈电天线112在横向方向上从参考线RL向右偏移，并且第三馈电天线113在横向方向上从参考线RL向左偏移(例如，与第二馈电天线112偏移的距离相等)。因此，第二馈电天线112偏移到第一馈电天线111的右侧，并且第三馈电天线113偏移到第一馈电天线111的左侧。参考点RP对应于AUT 140在横向轴线135上的定位，在所述定位处，AUT将理想地定位在用第一馈电天线111接收和发射RF信号的(下文所讨论的)静区中。
第一馈电天线111、第二馈电天线112和第三馈电天线113可以被配置成分别在彼此不同的频率下进行操作。这使得能够在不必更换馈电天线的情况下在不同的频率下测试AUT 140，和/或使得能够在不必更换馈电天线的情况下通过系统100测试不同类型的AUT。当然，在不脱离本教导的范围的情况下，馈电天线的数量和定位可以变化，以便为任何特定情况提供独特的益处，或者以满足各种实现方式的应用特定设计要求。
第一馈电天线111、第二馈电天线112和第三馈电天线113中的每一个都被定位成发射和接收在曲面反射器120的焦点FP处所反射的RF信号。因此，第一馈电天线111在由参考线RL所指示的方向上发射和接收RF信号，所述方向对应于来自第一馈电天线111和曲面反射器120的反射波束的中心。这样便得到了垂直于参考线RL并且基本上平行于AUT定位器130的横向轴线135的参考焦平面RFP。值得注意地，参考线RL和参考焦平面RFP是曲面反射器120的形状的函数，包括焦点FP的定位，并且因此无论中心位置处是否定位有馈电天线都保持不变。
示出了AUT 140定位在来自曲面反射器120的相对于参考焦平面RFP的准直波束的中心处，其中准直波束区域从参考焦平面RFP延伸到所述准直波束从AUT 140散射的平行面。准直波束区域也可以被称为静区，其是基本上圆柱形的区域，在所述区域中，传送到AUT140和从其传送出的RF信号的相位和振幅变化被最小化。
从参考线RL偏移的第二馈电天线112和第三馈电天线113在从参考线RL有角度地偏移的方向上发射和接收RF信号，这样便得到了相对于参考焦平面RFP倾斜(偏斜)一定偏移角度的对应的偏移焦平面。例如，出于解释目的，参考第二馈电天线112，由箭头112T所指示的发射的RF信号在曲面反射器120的焦点FP处由箭头112R所指示的朝向AUT定位器130被反射。箭头112R对应于来自第二馈电天线112和曲面反射器120的反射波束的中心。所得到的偏移焦平面112FP垂直于箭头112R，并且相对于参考焦平面RFP倾斜一定的偏移角度因此，当AUT 140位于第一位置、在横向轴线135上的参考点RP处时，其不在由第二馈电天线112所发射的RF信号在箭头112R的方向上的波束宽度的中心，并且不朝向偏移焦平面112FP成角度(不与之平行)。
因此，AUT 140应位于第二位置、在横向轴线135上的偏移定位OL(在该处，AUT 140由虚线指示)处，并且在方位轴线136上旋转偏移角度以便优化对由第二馈电天线112所发射的RF信号的接收。也就是说，通过将AUT 140移动至新的偏移定位OL，确保了AUT 140在与第二馈电天线112相关联的静区的中心，或在准直波束居中的定位中。而且，通过使AUT140旋转偏移角度/>当定位在偏移定位OL处时，AUT 140的平面相位波前平行于第二馈电天线112的偏移焦平面112FP。如此，通过控制AUT 140沿着横向轴线135的线性移动以及AUT140在方位轴线136上沿方位方向的旋转移动，AUT 140置于静区的中心内，并且以旋转方式与自偏移的第二馈电天线112而成的偏移焦平面112FP对准。
为了将AUT 140正确地定位在正确的偏移定位OL处，系统100的控制器150确定AUT定位器130的横向轴线135上的参考点RP(对应于AUT 140的第一位置P1)与AUT140的期望的偏移定位OL(偏移定位)之间的横向偏移toff，并且确定对应于偏移定位OL处AUT 140在方位轴线136上的旋转角度的偏移角度控制器150然后能够经由线性致动器155和旋转致动器(未示出)控制承载AUT 140的可移动平台131的线性移动和旋转移动。线性致动器155可以使可移动平台131沿着横向轴线135在等于横向偏移toff的一段距离上移动。线性致动器155可以是例如机电(例如，螺旋型)致动器、液压致动器或气动致动器，然而，在不脱离本教导的范围的情况下，可以结合任何类型的兼容性线性致动器。旋转致动器可以位于可移动平台131处，并且可以使可移动平台131旋转到等于偏移角度/>的角度。旋转致动器也可以是例如机电致动器、液压致动器或气动致动器，然而，在不脱离本教导的范围的情况下，可以结合任何类型的兼容性旋转致动器。线性致动器155和/或旋转致动器可以包括步进器或伺服马达，所述步进器或伺服马达可由控制器150来控制以进行适当的定位。可替代地，可以基于由控制器150确定且在显示器154上显示的偏移定位OL和偏移角度/>用手来手动地或经由用户接口(IF)156沿着横向轴线135定位可移动平台131和/或旋转所述可移动平台。
横向偏移toff是基于偏移角度和曲面反射器120的焦点FP与横向轴线135上的参考点RP之间的反射器距离(RD)确定的，所述反射器距离是所描绘的例子中的参考线RL的长度。特别地，如图1所示，横向轴线135的一部分是包括偏移角度/>的直角三角形的斜边，其中所述直角三角形的与偏移角度/>相对的边可以被称为相位波前距离(PFD)，并且所述斜边可以被称为横向距离(TD)。
为了确定偏移角度首先将横向距离(TD)估计为例如可移动平台131可以沿着横向轴线135移动的距离。然后，基于在AUT 140沿着横向轴线135在横向距离(TD)上开始移动和结束移动时测量的RF信号的相位乘以测试中的RF信号的波长、再除以360确定相位波前距离(PFD)，如等式(1)所指示的：
参考等式(1)，“起始相位”是在AUT 140开始移动时(在参考点RP处)测量的RF信号的相位，“结束相位”是在AUT 140结束移动时(在经过偏移定位OL的任意点处)测量的RF信号的相位，并且“ABS”指示绝对值。由于曲面反射器120的交互性质，相位测量可以由选定的馈电天线(本例子中的第二馈电天线112)或AUT来进行。可以在RF信号的发射期间实时进行相位测量，尽管一旦完成相位测量就可以进行偏移角度和横向偏移toff的计算。
然后，根据等式(2)，可以基于相位波前距离(PFD)和横向距离(TD)确定偏移角度
箭头112R(对应于来自第二馈电天线112和曲面反射器120的反射波束的中心)与参考线RL之间的距离也等于偏移角度从而形成了另一个直角三角形，其中所述直角三角形的与偏移角度/>相对的边等于横向偏移toff。因此，可以根据等式(3)确定横向偏移toff，其中反射器距离是参考线RL的长度，如上文提到的：
通过将AUT定位器130的可移动平台131沿着横向轴线135在横向偏移toff上直线地移动至偏移定位OL，AUT 140位于第二馈电天线112的静区的中心。通过将AUT定位器130的可移动平台围绕方位轴线136旋转，AUT 140与第二馈电天线112的适当的偏移焦平面对准，并且被保证具有与由箭头112R所指示的反射的RF信号的主波束的中心垂直的平面相位波前，由此减少或消除否则会由测试配置引起的系统性误差。因此，通过将AUT140如上文所讨论的重新定位在适当的静区和对应的偏移焦平面中，系统100能够将测量天线阵列110中的第一馈电天线111、第二馈电天线112和第三馈电天线113中的任何馈电天线用作“焦”馈电天线。
控制器150可以在测试程序期间计算偏移角度和横向偏移toff。可替代地，与馈电天线(例如，第二馈电天线112和第三馈电天线113)的不同的偏移位置对应的不同的偏移角度/>和横向偏移toff可以提前确定并且(例如作为查找表)存储在存储器158中。在这种情况下，控制器150可以简单地从存储器158检索偏移角度/>和横向偏移toff。无论哪种方式，控制器150然后都要根据偏移角度/>控制AUT定位器130相对于方位轴线136移动至适当的角度并且根据横向偏移toff控制所述AUT定位器移动至横向轴线135上的适当的定位。
在所描绘的实施方案中，出于说明目的，测量天线阵列110的第一馈电天线111、第二馈电天线112和第三馈电天线113通过代表性开关162在控制器150的控制下的操作选择性地连接至代表性收发器160。因此，收发器160能够分别经由第一馈电天线111、第二馈电天线112和第三馈电天线113接收从AUT 140发射的RF信号并且向AUT 140发射RF信号。尽管所描绘的实施方案示出了一个收发器(160)和一个开关(162)，但应当理解，在不脱离本教导的范围的情况下，可以结合另外的收发器和/或开关。例如，测量天线阵列110中的馈电天线中的每个馈电天线可以具有对应的专用开关用于选择性地连接该馈电天线。或者，测量天线阵列110中的馈电天线中的每个馈电天线可以具有对应的专用收发器，在这种情况下可能不需要开关。
收发器160和开关162可以在上文提到的电波暗室的外部，并且被配置成通过穿过电波暗室的一个或多个壁的物理连接(未示出)(如电缆)与测量天线阵列110通信或无线通信。然而，应当理解，在不脱离本教导的范围的情况下，收发器160和开关162之一或两者可以位于电波暗室的内部。
在所描绘的实施方案中，系统100进一步包括信号处理器164，所述信号处理器与收发器160耦接并且被配置成进行对AUT 140和/或集成的DUT特性的测量。信号处理器164的例子可以包括信号发生器、信号分析器、通信收发器、或其各种组合。系统100进一步包括显示器154、用户IF 156和存储器158。
显示器154被配置成显示由控制器150确定的关于经由AUT定位器130定位AUT 140的各种信息(如位置和定位信息(例如，偏移定位OL))以及馈电天线选择信息。显示器154也可以被配置成显示由测量天线阵列110发射和接收的RF信号以及指示AUT 140的至少一个远场特性和/或集成的DUT特性的测量的数据。显示器154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)显示器或电子白板之类的监视器，例如。显示器154还可以提供图形用户接口(GUI)，用于与用户IF 156结合操作，向用户显示信息以及从用户那里接收信息。
用户IF 156被配置成使得用户能够例如经由控制器150和/或信号处理器164与系统100交互。用户IF 156可以与上文所讨论的作为GUI的显示器154集成。例如，用户IF156可以用于选择激活第一馈电天线111、第二馈电天线112和第三馈电天线113中的哪一个馈电天线来发射和接收RF信号。用户IF 156还可以用于基于由控制器150确定且在显示器154上显示的偏移定位OL手动地控制可移动平台131的移动。用户IF 156可以包括例如键盘、鼠标、触摸板和/或触敏显示器，然而，在不脱离本教导的范围的情况下，可以结合提供输入的任何其他兼容性装置。
控制器150和信号处理器164中的每一个包括一个或多个处理单元，所述一个或多个处理单元可以通过一个或多个计算机处理器、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、数字信号处理器(DSP)、图形处理器单元(GPU)、中央处理单元(CPU)或其组合使用软件、固件、硬线逻辑电路或其组合来实现。因此，术语“处理单元”包括能够执行程序或机器可执行指令的电子部件，可以被解释为包括多于一个的处理器或处理核心，如在多核处理器和/或并行处理器中那样。处理单元也可以结合单个计算机系统内或分布在多个计算机系统之间(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装置内或者可以分布在多个计算装置上。
存储器158被配置成存储(例如，由信号处理器164提供的)测量结果的至少一部分以及可由控制器150执行以控制AUT定位器130的操作和选择测量天线阵列110中的第一馈电天线111、第二馈电天线112和第三馈电天线113的指令。存储器158可以包括主存储器和/或静态存储器，其中此类存储器可以经由一条或多条总线彼此通信和与控制器150和信号处理器164通信。存储器158存储用于实现本文所描述的方法和过程(包括例如上文参考图2所描述的功能和方法)的一些或全部方面的指令。存储器158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，诸如全部可由控制器150和/或信号处理器164执行的软件算法、包括ANN和其他基于神经网络的模型的基于数据的模型、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，例如磁盘驱动器、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)、数字通用磁盘(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计算机可读存储介质。存储器158是有形的，并且在其中存储软件指令的期间是非暂时性的。尽管示出为单个存储器，但应当理解，在不脱离本教导的范围的情况下，存储器158可以通过任何数量的存储器和/或数据库来实现。
在实施方案中，第一馈电天线111、第二馈电天线112和第三馈电天线113可以包括检测器(如功率感测二极管)。功率感测二极管可以被配置成对AUT 140特性和/或集成的DUT特性进行基本上同时的测量(例如，天线剖面的测量，所述天线剖面基本上是作为角度的函数测量的功率)。在各个实施方案中，测量可以发送至信号处理器164和/或存储器158。
图2是根据代表性实施方案的用于测量AUT的至少一个远场特性的方法的流程图。所述方法可以通过上文所讨论的系统100在执行例如作为各种软件模块存储在存储器158中的指令的控制器150的控制下实现。也就是说，所述系统包括：测量天线阵列，所述测量天线具有一个或多个偏移的馈电天线；曲面反射器，所述曲面反射器具有用于将RF信号反射至偏移的馈电天线和从所述偏移的馈电天线反射所述RF信号的焦点；以及AUT定位器，所述AUT定位器用于将AUT沿着横向轴线直线地移动以将所述AUT定位在偏移的馈电天线的适当的偏移焦平面中并且将所述AUT围绕方位轴线旋转地移动以将所述AUT成角度到平行于适当的偏移焦平面。
参考图2，在框S211中，选择测量天线阵列中的馈电天线。选定的馈电天线在横向方向上从参考线偏移，所述参考线连接曲面反射器的焦点与AUT定位器的横向轴线上的参考位置，其中所述参考线垂直于所述横向轴线。选定的馈电天线也在方位方向上从参考角度偏移，所述参考角度与AUT在连接曲面反射器的焦点与AUT定位器的参考位置的参考线处定位在横向轴线上相对应，其中所述参考角度提供了AUT的与所述焦点处的参考焦平面RFP平行的平面相位波前。因此，对应于选定的馈电天线的偏移焦平面从参考焦平面RFP有角度地偏移(倾斜)，所述参考焦平面垂直于AUT定位器的横向轴线处的参考线，如下文所讨论的。可以基于测试计划和/或基于正在测试的RF信号的频率和馈电天线的对应频率通过控制器自动地选择馈电天线。可替代地或另外，可以由用户例如经由用户IF向控制器手动地选择馈电天线。
在框S212中，关于选定的馈电天线，将偏移角度确定为AUT围绕方位轴线旋转的角度，当AUT定位在偏移定位(下文所讨论的)处时，所述旋转将AUT与自偏移的选定的馈电天线而成的偏移焦平面对准，使得AUT的平面相位波前平行于偏移焦平面。通过以下来确定偏移角度/>确定与选定的馈电天线相关联的偏移焦平面与垂直于参考线的参考焦平面RFP之间的角度，所述角度等于偏移角度/>偏移焦平面垂直于与由选定的馈电天线所发射或接收的RF信号的主(中心)波束相对应的线。根据等式(2)，偏移角度/>被确定为相位波前距离和横向距离的函数，其中横向距离是如下直角三角形的斜边，在所述直角三角形中，相位波前距离是偏移角度/>的对边，并且平行于偏移焦平面并且连接所述斜边与所述对边的线是倾斜角度/>的邻边。
在框S213中，将横向偏移toff确定为横向轴线上的AUT的参考位置与横向轴线上的AUT的期望的偏移定位(偏移定位)之间的距离，其中所述偏移定位将AUT置于静区的中心。在静区的中心，RF信号的相位和振幅变化被最小化，其最佳地支持RF信号的接收和发射。根据等式(3)，横向偏移toff被确定为偏移角度和反射器距离的函数，其中所述反射器距离是曲面反射器的焦点与AUT定位器的横向轴线上的参考位置之间的参考线的长度。如上文提到的，参考线与横向轴线形成直角，并且因此也与横向偏移toff形成直角。因此，在参考线与在选定的馈电天线与AUT在横向轴线上的偏移定位之间传送的RF信号的主波束的中心线之间形成了偏移角度/>因此，关于偏移角度/>主波束的中心线是直角三角形的斜边，参考线是所述直角三角形的邻边，并且待确定的横向偏移toff是直角三角形的对边。
在实施方案中，框S212中的确定偏移角度和框S213中的确定横向偏移toff可以通过控制器进行实时计算或接近实时的计算来进行。在替代性实施方案中，偏移角度/>和横向偏移toff之一或两者可以使用查找表或其他相关数据库确定。
在框S214中，根据所确定的横向偏移toff沿着AUT定位器的横向轴线定位AUT，并且根据所确定的偏移角度将所述AUT围绕方位轴线旋转地定位。特别地，AUT沿着AUT定位器的横向轴线直线地移动的距离等于所确定的从参考位置到偏移定位的横向偏移toff，并且AUT围绕方位轴线旋转的角度等于偏移角度/>AUT可以通过控制器向线性致动器和旋转致动器发送控制信号而自动地移动，所述线性致动器和所述旋转致动器分别使AUT安装至其的可移动平台移动至横向偏移toff距离和偏移角度/>可替代地，AUT可以通过用户响应于控制器显示标识横向轴线上的偏移定位和关于方位轴线的偏移角度的信息而用手或在用户IF处与控制器交互而在线性和/或角度方向上手动地被移动。应当理解，在不脱离本教导的范围的情况下，AUT定位器的横向定位和方位定位可以关于彼此和关于确定步骤按任何顺序进行或同时进行。
在框S215中，在通过AUT定位器根据所确定的偏移角度和所确定的横向偏移toff定位了AUT的情况下，使用选定的偏移的馈电天线进行对AUT的至少一个远场特性的测量。可以使用通过收发器发送和接收RF信号数据的信号处理器进行测量。
虽然已经在附图和前述描述中详细展示和描述了本发明，但此类展示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”不排除包含其他的元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”并不排除多个。在相互不同的从属权利要求中引用某些措施的这种单纯事实并不指示不能有利地使用这些措施的组合。
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、微码等)或将软件及硬件方面组合的实施方案的形式，这些方面在本文可以全部统称为“电路”、“模块”或“系统”。另外，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现的计算机可执行码。
各种部件、结构、特性以及方法仅作为说明和例子而不是任何限制意义包括在内。根据本公开文本，本领域技术人员可以在确定其自己的应用以及实现这些应用所需的部件、材料、结构和设备时实施本教导，同时保持在所附权利要求的范围内。
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行的并且仍然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。
本发明还包括如下项：
1.一种用于测量被测天线(AUT)的至少一个远场特性的系统，所述系统包括：
AUT定位器，所述AUT定位器被配置成在所述AUT定位器的横向轴线和所述AUT的方位轴线上定位所述AUT；
曲面反射器，所述曲面反射器限定所述AUT定位器的所述横向轴线上的参考位置处的参考焦平面，所述参考焦平面对应于所述曲面反射器的焦点；
测量阵列，所述测量阵列包括多个馈电天线，所述多个馈电天线被配置成向所述AUT发送由所述曲面反射器所反射的射频(RF)信号和/或从所述AUT接收由所述曲面反射器所反射的RF信号，其中所述多个馈电天线中的选定的馈电天线从连接所述曲面反射器的所述焦点与所述AUT定位器的所述横向轴线上的所述参考位置的参考线偏移，使得对应于所述选定的馈电天线的偏移焦平面从所述参考焦平面有角度地偏移一定的偏移角度；以及
控制器，所述控制器被编程成确定所述偏移角度以及在所述AUT定位器的所述横向轴线上从所述参考位置到偏移定位的横向偏移，
其中所述AUT定位器将所述AUT定位成所述偏移角度和所述偏移定位以从所述选定的馈电天线接收RF信号和/或向所述选定的馈电天线发射RF信号，其中当被定位成所述偏移角度和所述偏移定位时，所述AUT具有平行于所述选定的馈电天线的所述偏移焦平面的平面相位波前并且在所述选定的馈电天线的静区的中心。
2.根据项1所述的系统，其中所述控制器被进一步编程为控制所述AUT定位器将所述AUT移动至所述偏移角度和所述偏移定位。
3.根据项1所述的系统，其中所述控制器被编程为通过以下步骤确定所述偏移角度：
估计所述AUT沿着所述AUT定位器的所述横向轴线进行的移动的横向距离(TD)；基于在所述AUT沿着所述AUT定位器的所述横向轴线在所述横向距离(TD)上开始移动时测量的所述RF信号的相位和结束移动时测量的所述RF信号的相位，乘以所述RF信号的波长、再除以360，确定相位波前距离(PFD)；并且
基于所述横向距离(TD)和所述相位波前距离(PFD)计算所述偏移角度。
4.根据项3所述的系统，其中所述AUT的所述偏移角度基于所述横向距离(TD)和所述相位波前距离(PFD)计算如下：
5.根据项1所述的系统，其中所述横向偏移是基于所述偏移角度和反射器距离计算的，所述反射器距离等于连接所述曲面反射器的所述焦点与所述AUT定位器的所述横向轴线上的所述参考位置的所述参考线的长度。
6.根据项5所述的系统，其中所述横向偏移(toff)计算如下：
7.根据项1所述的系统，其进一步包括：
存储器，所述存储器被配置成存储分别对应于所述多个馈电天线的偏移定位；以及
控制器，所述控制器被配置成检索对应于所述选定的馈电天线的所述AUT的所述偏移定位并且控制所述AUT定位器将所述AUT移动至检索到的偏移定位。
8.根据项1所述的系统，其中所述多个馈电天线分别具有不同的频率范围，并且
其中所述选定的馈电天线是基于与所述AUT的带内频率范围对应的相应频率范围选择的。
9.根据项1所述的系统，其进一步包括：
电波暗室，所述电波暗室容纳所述AUT、所述曲面反射器和所述测量阵列。
10.根据项1所述的系统，其中连接所述曲面反射器的所述焦点与所述AUT定位器的所述横向轴线上的所述参考位置的所述参考线与所述曲面反射器的中心成零度角。
11.根据项1所述的系统，其进一步包括：
收发器，所述收发器被配置成经由所述选定的馈电天线向所述AUT发射所述RF信号和/或从所述AUT接收RF信号；以及
开关，所述开关能够由所述控制器操作以将所述选定的馈电天线选择性地连接至所述收发器。
12.一种用于在紧缩场消声测试范围(CATR)内在AUT定位器上测量被测天线(AUT)的至少一个远场特性的方法，所述CATR包括曲面反射器和多个馈电天线，所述曲面反射器限定所述AUT定位器的横向轴线上的参考位置处的参考焦平面，所述参考焦平面对应于所述曲面反射器的焦点，所述方法包括：
选择所述多个馈电天线中的偏移的馈电天线来接收射频(RF)信号，其中所述偏移的馈电天线从连接所述曲面反射器的所述焦点与所述AUT定位器的所述横向轴线上的所述参考位置的参考线偏移，使得对应于所述选定的馈电天线的偏移焦平面从所述参考焦平面有角度地偏移；
关于所述选定的偏移的馈电天线，计算所述AUT的偏移角度其中所述AUT的平面相位波前在所述偏移角度/>下平行于所述偏移的馈电天线的所述偏移焦平面；
计算所述横向轴线上的所述AUT参考位置与AUT偏移定位之间的横向偏移toff；
根据偏移角度和横向偏移toff在横向轴线上定位所述AUT，使得所述AUT具有与所述选定的馈电天线的所述偏移焦平面平行的平面相位波前并且在所述选定的馈电天线的静区的中心；以及
使用选定的偏移的馈电天线测量AUT的所述至少一个远场特性。
13.根据项12所述的方法，其中计算所述偏移角度包括：
估计所述AUT沿着所述AUT定位器的所述横向轴线进行的移动的横向距离(TD)；基于在所述AUT沿着所述AUT定位器的所述横向轴线在所述横向距离(TD)上开始移动时测量的所述RF信号的相位和结束移动时测量的所述RF信号的相位，乘以所述RF信号的波长、再除以360，确定相位波前距离(PFD)；并且
基于所述横向距离(TD)和所述相位波前距离(PFD)计算所述偏移角度
14.根据项13所述的方法，其中所述AUT的所述偏移角度基于所述横向距离(TD)和所述相位波前距离(PFD)计算如下：
15.根据项13所述的方法，其中所述横向偏移toff是基于所述偏移角度和反射器距离计算的，所述反射器距离等于连接所述曲面反射器的所述焦点与所述AUT定位器的所述横向轴线上的所述参考位置的所述参考线的长度。
16.根据项15所述的方法，其中所述横向偏移toff计算如下：
17.根据项12所述的方法，其中所述多个馈电天线分别具有不同的频率范围，并且
其中所述选定的馈电天线是基于与所述AUT的带内频率范围对应的相应频率范围选择的。
18.一种用于测量被测天线(AUT)的至少一个远场特性的系统，所述系统包括：
AUT定位器，所述AUT定位器被配置成在所述AUT定位器的横向轴线上移动所述AUT以及在所述AUT的方位轴线上旋转所述AUT；
曲面反射器，所述曲面反射器限定所述AUT定位器的所述横向轴线上的参考位置处的参考焦平面，所述参考焦平面对应于所述曲面反射器的焦点；
馈电天线，所述馈电天线被配置成与所述AUT互相传送射频(RF)信号，其中所述RF信号是由所述曲面反射器反射的，并且其中所述馈电天线从连接所述曲面反射器的所述焦点与所述AUT定位器的所述横向轴线上的所述参考位置的参考线偏移，使得对应于所述选定的馈电天线的偏移焦平面从所述参考焦平面有角度地偏移一定的偏移角度；以及
控制器，所述控制器包括一个或多个处理单元和存储指令的非暂时性存储器，当由所述一个或多个处理单元执行时，所述指令使所述一个或多个处理单元：
计算所述偏移角度；
基于所述偏移角度计算在所述AUT定位器的所述横向轴线上从所述参考位置到偏移定位的横向偏移；并且
控制所述AUT定位器将所述AUT移动至所述偏移角度和所述偏移定位以与所述AUT互相传送所述RF信号，其中当被定位成所述偏移角度和所述偏移定位时，所述AUT具有平行于所述选定的馈电天线的所述偏移焦平面的平面相位波前并且在所述选定的馈电天线的静区的中心。
19.根据项18所述的系统，其中所述指令使所述一个或多个处理单元通过以下步骤计算所述偏移角度：
估计所述AUT沿着所述AUT定位器的所述横向轴线进行的移动的横向距离(TD)；基于在所述AUT沿着所述AUT定位器的所述横向轴线在所述横向距离(TD)上开始移动时测量的所述RF信号的相位和结束移动时测量的所述RF信号的相位，乘以所述RF信号的波长、再除以360，确定相位波前距离(PFD)；并且
基于所述横向距离(TD)和所述相位波前距离(PFD)计算所述偏移角度
20.根据项19所述的系统，其中所述指令使所述一个或多个处理单元基于所述偏移角度和反射器距离计算所述横向偏移，所述反射器距离等于连接所述曲面反射器的所述焦点与所述AUT定位器的所述横向轴线上的所述参考位置的所述参考线的长度。/>

Claims (10)

1.一种用于测量被测天线(AUT)的至少一个远场特性的系统，所述系统包括：
AUT定位器，所述AUT定位器被配置成在所述AUT定位器的横向轴线和所述AUT的方位轴线上定位所述AUT；
曲面反射器，所述曲面反射器限定所述AUT定位器的所述横向轴线上的参考位置处的参考焦平面，所述参考焦平面对应于所述曲面反射器的焦点；
测量阵列，所述测量阵列包括多个馈电天线，所述多个馈电天线被配置成向所述AUT发送由所述曲面反射器所反射的射频(RF)信号和/或从所述AUT接收由所述曲面反射器所反射的RF信号，其中所述多个馈电天线中的选定的馈电天线从连接所述曲面反射器的所述焦点与所述AUT定位器的所述横向轴线上的所述参考位置的参考线偏移，使得对应于所述选定的馈电天线的偏移焦平面从所述参考焦平面有角度地偏移一定的偏移角度；以及
控制器，所述控制器被编程成确定所述偏移角度以及在所述AUT定位器的所述横向轴线上从所述参考位置到偏移定位的横向偏移，
其中所述AUT定位器将所述AUT定位成所述偏移角度和所述偏移定位以从所述选定的馈电天线接收RF信号和/或向所述选定的馈电天线发射RF信号，其中当被定位成所述偏移角度和所述偏移定位时，所述AUT具有平行于所述选定的馈电天线的所述偏移焦平面的平面相位波前并且在所述选定的馈电天线的静区的中心。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器被进一步编程为控制所述AUT定位器将所述AUT移动至所述偏移角度和所述偏移定位。
3.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制器被编程为通过以下步骤确定所述偏移角度：
估计所述AUT沿着所述AUT定位器的所述横向轴线进行的移动的横向距离(TD)；
基于在所述AUT沿着所述AUT定位器的所述横向轴线在所述横向距离(TD)上开始移动时测量的所述RF信号的相位和结束移动时测量的所述RF信号的相位，乘以所述RF信号的波长、再除以360，确定相位波前距离(PFD)；并且
基于所述横向距离(TD)和所述相位波前距离(PFD)计算所述偏移角度。
4.根据权利要求3所述的系统，其中所述AUT的所述偏移角度基于所述横向距离(TD)和所述相位波前距离(PFD)计算如下：
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述横向偏移是基于所述偏移角度和反射器距离计算的，所述反射器距离等于连接所述曲面反射器的所述焦点与所述AUT定位器的所述横向轴线上的所述参考位置的所述参考线的长度。
6.根据权利要求5所述的系统，其中所述横向偏移(toff)计算如下：
7.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个馈电天线分别具有不同的频率范围，并且其中所述选定的馈电天线是基于与所述AUT的带内频率范围对应的相应频率范围选择的。
8.根据权利要求1所述的系统，其进一步包括：
收发器，所述收发器被配置成经由所述选定的馈电天线向所述AUT发射所述RF信号和/或从所述AUT接收RF信号；以及
开关，所述开关能够由所述控制器操作以将所述选定的馈电天线选择性地连接至所述收发器。
9.一种用于在紧缩场消声测试范围(CATR)内在AUT定位器上测量被测天线(AUT)的至少一个远场特性的方法，所述CATR包括曲面反射器和多个馈电天线，所述曲面反射器限定所述AUT定位器的横向轴线上的参考位置处的参考焦平面，所述参考焦平面对应于所述曲面反射器的焦点，所述方法包括：
选择所述多个馈电天线中的偏移的馈电天线来接收射频(RF)信号，其中所述偏移的馈电天线从连接所述曲面反射器的所述焦点与所述AUT定位器的所述横向轴线上的所述参考位置的参考线偏移，使得对应于所述选定的馈电天线的偏移焦平面从所述参考焦平面有角度地偏移；
关于所述选定的偏移的馈电天线，计算所述AUT的偏移角度其中所述AUT的平面相位波前在所述偏移角度/>下平行于所述偏移的馈电天线的所述偏移焦平面；
计算所述横向轴线上的所述AUT参考位置与AUT偏移定位之间的横向偏移toff；
根据偏移角度和横向偏移toff在横向轴线上定位所述AUT，使得所述AUT具有与所述选定的馈电天线的所述偏移焦平面平行的平面相位波前并且在所述选定的馈电天线的静区的中心；以及
使用选定的偏移的馈电天线测量AUT的所述至少一个远场特性。
10.根据权利要求9所述的方法，其中计算所述偏移角度φ包括：
估计所述AUT沿着所述AUT定位器的所述横向轴线进行的移动的横向距离(TD)；
基于在所述AUT沿着所述AUT定位器的所述横向轴线在所述横向距离(TD)上开始移动时测量的所述RF信号的相位和结束移动时测量的所述RF信号的相位，乘以所述RF信号的波长、再除以360，确定相位波前距离(PFD)；并且
基于所述横向距离(TD)和所述相位波前距离(PFD)计算所述偏移角度φ。
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