CN212572574U - 信号校准系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及校准技术领域，具体涉及信号校准系统。其中信号校准系统包括：校准天线，设置在屏蔽空间内；信号扫描单元，与校准天线连接；信号扫描单元用于控制校准天线对目标天线单元进行扫描，并将扫描得到的第一待校准信号发送给补偿单元；补偿单元，与信号扫描单元连接；补偿单元用于基于第一待校准信号对待校准产品进行校准。对第一待校准信号进行采集分析，包括了对目标天线单元的误差数据进行采集分析。以实现对天线误差进行采集，并根据其采集数据对待校准产品进行校准，从而减小通讯系统在进行波束赋形时产生的误差，提高通讯系统的覆盖精度，以及信号传输的强度。

Description

信号校准系统

技术领域

本实用新型涉及校准技术领域，具体涉及信号校准系统。

背景技术

天线是现代无线通讯系统的关键设备，被广泛应用于无线通讯基站及各类通信终端。在5G时代，天线的重要性尤其凸显。在很多场合下，天线的增益、波形等关键指标决定了整个基站系统的覆盖强度和区域。因此，为了适应不同的覆盖场景，需要对天线进行波束赋形，比如赋形后生成广播波束，对整个120度扇区进行覆盖，或者生成多个业务波束，针对特定用户进行覆盖。

具体地，在进行波束赋形前，基站需要对整个系统进行校准，保证每个通道的幅度和相位均是相等的，然后才能给各个通道施加特定的权值以生成相应的波束形状。

但由于通讯产品中天线本身的设计以及天线特性的约束(容易与其他信号产生信号串扰)，使得无法在天线上设置信号采集点。因此，现有技术中一般是将信号采集点设置在靠近天线的位置。这种情况下天线的误差无法被采集到，导致通讯系统的赋形误差较大，不能很好地进行覆盖。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种信号校准系统，以解决现有技术中因天线的误差无法被采集，而导致通讯系统在进行波束赋形时产生误差，从而使通讯系统的覆盖精度度变低的问题。

根据第一方面，本实用新型实施例提供了一种信号校准系统，包括：

校准天线，设置在屏蔽空间内；其中，所述校准天线用于采集待校准产品的目标天线单元发出的第一待校准信号；所述待校准产品设置在所述屏蔽空间内；所述第一待校准信号包括幅相信号；

信号扫描单元，与所述校准天线连接；其中，所述信号扫描单元用于控制所述校准天线对所述目标天线单元进行扫描，并将扫描得到的所述第一待校准信号发送给补偿单元；

所述补偿单元，与所述信号扫描单元连接；其中，所述补偿单元用于基于所述第一待校准信号对所述待校准产品进行校准。

本实用新型实施例提供的信号校准系统，通过在屏蔽空间内设置待校准产品和校准天线，并利用校准天线接收由待校准产品的目标天线单元发送第一待校准信号。再将接收到的第一待校准信号发送至信号扫描单元进行数据处理，最后通过把数据处理后的第一待校准信号发送给补偿单元进行校准。

利用目标天线单元和校准天线对第一待校准信号进行发送接收，使其第一待校准信号通过待校准产品的目标天线单元。由于经过目标天线单元的第一待校准信号中携带有待校准产品中目标天线单元的误差数据。因此对第一待校准信号进行采集分析，包括了对目标天线单元的误差数据进行采集分析。以实现对天线误差进行采集，并根据采集数据对待校准产品进行校准，从而减小通讯系统在进行波束赋形时产生的误差，提高通讯系统的覆盖精度，以及信号传输的强度。

结合第一方面，在第一方面的第一实施方式中，所述信号扫描单元中还存储有温漂信息，所述信号扫描单元还用于将所述温漂信息发送至所述补偿单元。

本实用新型实施例提供的信号校准系统，在信号扫描单元中存储温漂信息能够在获取天线误差数据的同时考虑环境材料等因素对待校准产品的影响或可能会产生的误差数据，通过对误差参数的补偿或校准，进而能够保证校准结果的准确性，保证通讯系统的识别精度以及信号传输的强度。

结合第一方面，在第一方面的第二实施方式中，所述补偿单元中存储有由所述信号扫描单元发送的温漂信息，所述补偿单元用于基于所述第一待校准信号、所述温漂信息及第二待校准信号对所述待校准产品进行校准,其中所述第二待校准信号为所述信号采集单元用于采集所述待校准产品中选择模块的待校准信号。

本实用新型实施例提供的信号校准系统，在补偿单元中存储温漂信息能够保证在获取到所接收的待校准信号后，对待校准产品整体因环境温度所导致的误差数据进行补偿校准，并进一步保证待校准产品的校准精度。使其校准的产品能够获得更好的覆盖效果。

结合第一方面或第一方面的第一实施方式或第一方面的第二实施方式，在第一方面的第三实施方式中，所述系统还包括：

多个信号采集单元，与所述补偿单元连接；所述信号采集单元用于采集所述待校准产品中选择模块的待校准信号，所述待校准信号为第二待校准信号，所述第二待校准信号包括幅相信号；

其中，所述补偿单元用于基于所述第一待校准信号以及所述第二待校准信号对所述待校准产品进行校准。

本实用新型实施例提供的信号校准系统，设置多个信号采集单元采集第二待校准信号，通过第二校准信号与第一待校准信号进行差值计算，获得目标天线单元的待校准信号，以实现对目标天线单元参数进行校准，从而使其信号校准系统能够更为灵活。

结合第一方面的第三实施方式，在第一方面的第四实施方式中，所述目标天线单元包括目标天线单元阵列；其中，所述信号扫描单元包括：

移动机构，与所述校准天线连接；其中，所述移动机构用于带动所述校准天线对所述目标天线单元阵列中的每个天线单元进行扫描，以得到于所述每个天线单元对应的所述第一待校准信号。

本实用新型实施例提供的信号校准系统，设置移动机构，通过移动机构带动校准天线进行移动，并对应扫描目标天线单元阵列中的每个天线单元中的第一待校准信号，从而保证能够得到更加灵活的信号测量系统，同时由于移动机构能够对单个天线进行信号采集，进一步保证校准结果的准确性，和保证通讯系统的识别精度以及信号传输的强度。

结合第一方面的第四实施方式，在第一方面的第五实施方式中，所述校准天线为校准天线阵列；其中，所述校准天线阵列中的每个天线单元与所述目标天线单元阵列中的每个天线单元对应。

本实用新型实施例提供的信号校准系统，将目标天线单元和校准天线设置为天线阵列从而能够进行一对一测试，从而优化了信号校准系统的校准效率。

结合第一方面或第一方面的第一实施方式或第一方面的第二实施方式，在第一方面的第六实施方式中，所述目标天线单元为天线滤波器一体化装置，所述补偿单元为所述待校准产品中的信号处理系统。

本实用新型实施例提供的信号校准系统，将目标天线单元设置为天线滤波器一体化装置以减少因天线与滤波器拆装调整而造成信号参数改变，严重影响产品质量的问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是根据本实用新型实施例1提供的一种信号校准系统的结构示意图；

图2是根据本实用新型实施例2提供的一种信号校准系统的结构示意图；

图3是根据本实用新型实施例2提供的举例的5G基站中的校准系统的结构示意图。

附图标记：

10-校准天线；20-屏蔽空间；30-待校准产品；30(a)-目标天线单元；30(b)-补偿单元；30(c)-信号采集单元；30(d)-选择模块；40-信号扫描单元；50-移动机构。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

实施例1

本施例提供一种信号校准系统，如图1所示，包括:

校准天线10，设置在屏蔽空间20内；其中，校准天线10用于采集待校准产品30的目标天线单元30(a)发出的第一待校准信号；待校准产品30设置在屏蔽空间20内；第一待校准信号包括幅相信号。

其中，校准天线10可以是天线探头，将目标天线单元30(a)设置在屏蔽空间20内，能够保证天线在进行信号传输过程中的信号完整性。

信号扫描单元40，与校准天线10连接；其中，信号扫描单元40用于控制校准天线10对目标天线单元30(a)进行扫描，并将扫描得到的第一待校准信号发送给补偿单元30(b)。其中，信号扫描单元40可以是幅相扫描设备，用于接收第一待校准信号中的幅相信号。

在信号校准系统中设置信号扫描单元40能够保证获取到待校准产品30中无法通过传统校准方式获得的天线误差，进而在对待校准产品30进行校准补偿时进一步优化通讯系统的识别精度以及信号传输的强度。

补偿单元30(b)，与信号扫描单元40以及目标天线单元30(a)连接；其中，补偿单元30(b)用于基于第一待校准信号对目标天线单元30(a)进行校准。

可选的，屏蔽空间20内设置有吸波材料，用于减少干扰信号保证目标天线单元30(a)与校准天线10之间信号传输的完整性。其中，待校准产品30可以是基站。

可选的，在待校准产品30中设置有目标天线单元30(a)和补偿单元30(b)，其中目标天线单元30(a)与补偿单元30(b)连接，也可以设置选择模块，通过选择模块将目标天线单元30(a)与补偿单元30(b)进行连接。

可选的，目标天线单元30(a)可以为目标天线单元阵列。当目标天线单元30(a)为目标天线单元阵列时，能够保证其产品所发射出的信号能够进行多角度和多方向传输，从而提高其产品的性能。

可选的，校准天线10也可以是校准天线阵列，其在校准天线阵列到信号扫描单元40之间安装开关矩阵，用于实现一对一控制接收第一待校准信号，以提高信号校准系统的工作效率。

可选的，信号扫描单元40可以设置在屏蔽空间20外。通过校准天线10采集第一待校准信号，并通过有线/无线连接方式将采集到的信号发送至信号扫描单元40中。信号扫描单元40将获取到的第一待校准信号发送给待校准产品30中的补偿单元30(b)；待校准产品30中的补偿单元30(b)根据信号扫描单元40传输的第一待校准信号对目标天线单元30(a)进行校准。

可选的，信号扫描单元40可以控制校准天线10是否接收第一待校准信号。具体需要在信号扫描单元40与校准天线10之间增加控制开关，控制其信号扫描单元40对第一待校准信号的接收状态，从而灵活控制信号校准系统。

可选的，信号扫描单元40设置在屏蔽空间20外，其信号扫描单元40可以显示出第一待校准信号的幅相变化。

可选的，补偿单元30(b)可以是基带单元和数字中频单元，用于处理需要进行信号补偿或调整的信号数据，保证待校准产品30能够按设计时工作模式工作。例如：保证基站能够适应在-40℃至85℃的温度范围内工作，且信号发射及接收强度不能减弱。其中，基带单元和数字中频单元可以是通过分立电路组建，也可以是通过集成电路组建。优选的，使用集成电路利用集成电路组建能够减少元件与元件之间因元件调整而产生的参数误差。

在本实施例中，校准天线10接收待校准产品30发出的第一待校准信号。其中，第一待校准信号是由待校准产品30经过待校准产品30的目标天线单元30(a)发送。因此，第一待校准信号中包括待校准产品30中的误差信息。而基于所接收到的第一待校准信号进行信号补偿，可以对待校准产品30进行补偿，及待校准产品30中的对天线参数进行补偿。

利用目标天线单元30(a)和校准天线10对待校准信号进行接收发送，使其待校准信号通过待校准产品30的目标天线单元30(a)。并且经过目标天线单元30(a)的待校准信号中携带有天线误差数据，从而实现对天线误差进行采集分析，并保证通讯系统的识别精度以及信号传输的强度。

实施例2

本施例提供一种信号校准系统，如图2所示，包括：校准天线10、屏蔽空间20、待校准产品30、信号扫描单元40以及移动机构50。

其中，校准天线10、屏蔽空间20以及信号扫描单元40与实施例1中的相同，而待校准产品30中除了目标天线单元30(a)以及补偿单元30(b)与实施例1相同外，还包括有信号采集单元30(c)和选择模块30(d)。

在本实施例中，移动机构50与校准天线10连接；移动机构50用于带动校准天线10对目标天线单元阵列中的每个天线单元进行扫描，以得到每个天线单元对应的第一待校准信号。目标天线单元30(a)向校准天线10发送第一待校准信号。从而实现校准天线10对目标天线单元30(a)进行第一待校准信号的采集。

具体的，校准天线10可以与移动机构50固定连接，当移动机构50进行移动时，与移动机构50连接的校准天线10也一起移动。其移动机构50移动的位置可以进行手动调整或使移动机构50连接驱动装置并在驱动软件上进行预设所要调整的位置信息，使移动机构50能够移动到预设的位置上，其中，预设的位置可以是对应目标天线单元阵列中的每个天线单元的位置信息。例如：与目标天线单元中的天线对应的位置，其对应位置可以是单个校准天线对应指定的目标天线单元中的天线，也可以是校准天线阵列一一对应目标天线单元阵列中的天线。

信号采集单元30(c)，与补偿单元30(b)连接；信号采集单元30(c)用于采集待校准产品30中选择模块30(d)的待校准信号，其待校准信号为第二待校准信号，第二待校准信号包括幅相信号；补偿单元30(b)用于基于第一待校准信号以及第二待校准信号对待校准产品30进行校准。

其中，信号采集单元30(c)可以是耦合网络，该耦合网络用于获取选择模块30(d)中经过单个或多个发射通道(包含数模变换器、变频器，功放等)和接收通道(包含低噪放、变频器、模数变换器等)、环形器的信号，并将其信号发送给补偿单元30(b)，对选择模块30(d)进行参数补偿。

选择模块30(d)，可以是包括至少一个发射通道(包含数模变换器、变频器，功放等)和至少一个接收通道(包含低噪放、变频器、模数变换器等)、至少一个环形器。

其中信号采集单元40可以是一个耦合网络对选择模块30(d)进行信号采集，也可以是多个耦合网络，其多个耦合网络中的单个耦合网络采集经过单个发射通道、接收通道及环形器的信号；利用信号采集单元40对选择模块30(d)的信号进行采集，并将其采集到的参数值反馈给补偿单元30(b)进行参数补偿，从而保证其产品的性能的稳定。

此外，在本实施例中信号扫描单元40中还存储有温漂信息，信号扫描单元40还用于将温漂信息发送至补偿单元30(b)。

通过在信号扫描单元40中预先存储温漂信息，其中温漂信息可以是模拟天线或待校准产品30在不同环境和使用不同材料时随温度变化的仿真模型，其仿真模型可以通过FLEXPDE等数学建模软件进行仿真，以获得对应的温漂信息。温漂信息也可以是由多组温漂数据组合的温漂表，根据温漂数据从而能够对原有校准产品的适用范围进行拓展，使其产品能够适应在更多环境下工作。

例如：当产品为基站，其基站在出厂时已经使用本实施例提供的信号校准系统进行初次校准。而在实际使用中会因为环境原因使得其对应的产品的参数产生变化，在此情况下无法使用信号扫描单元40和校准天线10对其基站进行校准。因此在进行初次校准时(有信号扫描单元40和校准天线10的情况下)，基站内的补偿单元30(b)中将会存储温漂信息和初始参数表，其初始参数表用于给基站校准提供基准参数。在实际基站工作时，基站中的补偿单元30(b)需要通过在信号采集单元30(c)中预设温度传感器进行温度采集，并还需要获取信号采集单元30(c)的第二待校准信号。之后基站内的补偿单元30(b)会根据所获得的温度信息和第二校准信号再基于温漂信息和初始参数表，确定出误差补偿值，最后根据误差补偿值对在运行的基站进行参数补偿，从而实现产品校准。其中，对信号采集单元30(c)的数据获取可以是实时获取也可以进行预设时间获取。实时监测基站数据变化从而能够在第一时间内对产生数据误差的基站进行校准修复，保证其基站的工作精度和基站信号发射的强度。

通过增加温漂信息考虑环境和材料/硬件本身可能存在的参数误差，再对参数误差进行补偿，从而能够获得更加准确的校准信号，保证经过校准后的产品所传输的信号精度和稳定性更好。

可选的，移动机构50带动校准天线10向对应对的目标天线单元30(a)移动，其中移动机构50可以是丝杆或滑轨。

可选的，目标天线单元30(a)包括目标天线单元阵列，校准天线10为校准天线阵列；其中，校准天线阵列中的每个天线单元与目标天线单元阵列中的每个天线单元对应，以实现对应信号扫描和获取。其中，在本实施例中还可以在校准天线10与信号扫描单元40之间增加开关矩阵，从而实现一对一的信号采集，若需要使用目标天线单元阵列对校准天线阵列进行信号采集，则还必须要将目标天线单元阵列逐一对应校准天线阵列。及需要通过吸波材料、屏蔽材料或信号干扰消除装置将因阵列原因产生的信号误差，消除或抵消后再进行产品校准，从而能够保证信号传输的精度还能够提高产品校准的效率。

可选的，目标天线单元30(a)为滤波器天线一体化装置或是由滤波器和天线组合的装置。补偿单元30(b)可以是待校准产品30中的信号处理系统。将目标天线单元30(a)设置为滤波器天线一体化装置能够减少因天线与滤波器拆装调整而造成信号参数改变，从而严重影响产品质量的问题。

可选的，信号采集单元30(c)可以以耦合电路的形式设置在待校准产品30中。

可选的，在校准天线10中设置有温度传感器，并对天线和滤波器的温度进行数据采集，将采集到的温度数据结合预设的温漂模型，以获得温漂信息。其中，温漂模型是根据天线和滤波器随温度变化而获得的幅相变化的模型。

可选的，温漂信息可以是存储在补偿单元30(b)中，补偿单元30(b)基于第一待校准信号、温漂信息及第二待校准信号对待校准产品30进行校准,其中第二待校准信号为信号采集单元30(c)用于采集待校准产品30中选择模块30(d)的待校准信号。

又例如：如图3所示，是实施例2应用在5G基站中的校准系统，具体为：

信号校准系统首先利用信号采集单元30(c)采集选择模块30(d)的幅相差异，并由补偿单元30(b)进行第一次补偿。

然后将待校准产品中的目标天线单元30(a)的误差通过天线进行发送。移动机构与校准天线10连接，并带动校准天线10向对应的目标天线单元30(a)移动。当校准天线10所设置的位置与目标天线单元30(a)对应，且与校准天线10连接的信号扫描单元40探测到幅相差异时，即校准天线10的信号扫描完成。将所扫描/采集到差异信息发送给信号扫描单元40，信号扫描单元40获得幅相差异后还需要再加上预制的温漂模型(滤波器和天线的幅相随温度的变化)。其中获取选择模块30(d)的不同幅相数据，得到无源幅相表，此外无缘幅相表也可以是选择模块30(d)中的不同频率下的幅相数据。

最后将无源幅相表和温漂数据一起反馈给补偿单元30(b)做第二次补偿。以完成对待校准产品30的校准过程；此举例操作可认为是对基站系统的初始校准。

此举例的优点在于：可以实现涵盖天线的完整系统通道的校准，其信号精度较高；并且在不改变硬件电路的情况下进行校准，以减少高精度PCB电路板的制作成本，且使产品成本不会有明显提升。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本实用新型创造的保护范围之中。

Claims (7)

1.一种信号校准系统，其特征在于，包括：

校准天线，设置在屏蔽空间内；其中，所述校准天线用于采集待校准产品的目标天线单元发出的第一待校准信号；所述待校准产品设置在所述屏蔽空间内；所述第一待校准信号包括幅相信号；

信号扫描单元，与所述校准天线连接；其中，所述信号扫描单元用于控制所述校准天线对所述目标天线单元进行扫描，并将扫描得到的所述第一待校准信号发送给补偿单元；

所述补偿单元，与所述信号扫描单元连接；其中，所述补偿单元用于基于所述第一待校准信号对所述待校准产品进行校准。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述信号扫描单元中还存储有温漂信息，所述信号扫描单元还用于将所述温漂信息发送至所述补偿单元。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述补偿单元中存储有由所述信号扫描单元发送的温漂信息，所述补偿单元用于基于所述第一待校准信号、所述温漂信息及第二待校准信号对所述待校准产品进行校准,其中所述第二待校准信号为信号采集单元用于采集所述待校准产品中选择模块的待校准信号。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：

信号采集单元，与所述补偿单元连接；所述信号采集单元用于采集所述待校准产品中选择模块的待校准信号，所述待校准信号为第二待校准信号，所述第二待校准信号包括幅相信号；

其中，所述补偿单元用于基于所述第一待校准信号以及所述第二待校准信号对所述待校准产品进行校准。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述目标天线单元包括目标天线单元阵列；其中，所述信号扫描单元包括：

移动机构，与所述校准天线连接；其中，所述移动机构用于带动所述校准天线对所述目标天线单元阵列中的每个天线单元进行扫描，以得到于所述每个天线单元对应的所述第一待校准信号。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述校准天线为校准天线阵列；其中，所述校准天线阵列中的每个天线单元与所述目标天线单元阵列中的每个天线单元对应。

7.根据权利要求1-3中任一项所述的系统，其特征在于，所述目标天线单元为天线和滤波器，或天线滤波器一体化装置，所述补偿单元为所述待校准产品中的信号处理系统。

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