CN213658840U - 一种毫米波总辐射功率和接收灵敏度测试装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种毫米波总辐射功率和接收灵敏度测试装置，包括电磁屏蔽单元、谐振控制单元、信号发生单元、信号检测单元、处理器和通信模拟器。电磁屏蔽单元提供干净的电磁环境和高效的电磁波反射平面；谐振控制单元包含至少一套搅拌器和控制器，实施角度控制，使电磁屏蔽单元内的电磁波产生不同反射路径；信号发生单元用于产生电磁波信号，通过射频线输入至电磁屏蔽单元内的发射天线；信号检测单元是由电磁屏蔽单元内的接收天线接收到电磁波信号，通过射频线缆传出，测量电压幅值；通信模拟器用于和毫米波被测设备建立通信连接；处理器根据信号检测单元提供的数据建立数据模型，也可以通过模型计算得出需要的检测的数据，进行记录和显示。
Description
技术领域
本实用新型涉及电子测量技术领域，尤其涉及一种支持进行校准测试的毫米波总辐射功率和接收灵敏度测试装置。
背景技术
目前毫米波技术发展迅速，广泛应用于5G通信、物联网、车联网领域，所以毫米波被应用于设备的尺寸大小不一，给毫米波的测量带来了极限挑战。目前，成熟的毫米波的测试技术一般是生产厂商对毫米波天线进行的测试,测试毫米波的各项细节参数，保证其满足标准要求。
申请号CN201821621369.4公开了一种毫米波测试系统，包括被测产品、接收天线、频谱分析仪以及计算机；所述被测产品输出端发送信号至所述接收天线输入端，所述接收天线输出端通过第一线缆连接所述频谱分析仪输入端，所述频谱分析仪输出端通过第二线缆连接所述计算机输入端，同时在接收天线和频谱分析仪中间设置信号放大器，用于放大毫米波信号。
上述方案未考虑测量场地对测试结果的影响，未考虑被测设备6 的尺寸和存在对测试结果的影响，降低测试结果的可靠度。
论文《混响室场均匀性的仿真与分析》北京邮电大学2006年3月 6日，硕士研究生学位论文，作者：买望和《混响室测试区场均匀性分布规律仿真分析》doi码：10 13336/j1003 6525hve 2008 08 040， 2008年8月发表于《高电压技术》，作者：张成怀、魏光辉中公开了对测试腔内场进行校准测试的技术内容。
实用新型内容
针对上述技术问题，本实用新型提出一种支持进行校准测试的毫米波总辐射功率和接收灵敏度测试装置。
一种毫米波总辐射功率和接收灵敏度测试装置，包括电磁屏蔽单元、谐振控制单元和处理器，所述电磁屏蔽单元隔离环境电磁噪声并形成封闭的测试腔，电磁屏蔽单元设有电磁信号输入和输出接口；所述谐振控制单元包括有搅拌器和旋转控制器，所述处理器与旋转控制器连接以控制搅拌器运转；
其特征在于：所述电磁屏蔽单元内设置有发射天线和接收天线，接收天线位于电磁屏蔽单元空腔内的测试区域内，发射天线位于电磁屏蔽单元空腔内的测试区域外；
还包括有用于总辐射功率和接收灵敏度测试用的通信模拟器和通信天线，通信模拟器位于所述电磁屏蔽单元)外并与所述处理器连接，通信天线位于所述电磁屏蔽单元的测试腔内且位于测试区域外，通信模拟器与通信天线通信线缆连接；
还包括有用于接收信号并传输给所述处理器的信号检测单元，信号检测单元位于所述电磁屏蔽单元外并与所述接收天线连接通信；
还包括有与所述处理器连接的信号发生单元，信号发生单元位于所述电磁屏蔽单元外并与所述发射天线连接通信。
如上所述的一种毫米波总辐射功率和接收灵敏度测试装置，其特征在于：所述电磁屏蔽单元为屏蔽室或可实现屏蔽电磁功能的法拉第笼，内部铺设高效电磁波反射平面。
如上所述的一种毫米波总辐射功率和接收灵敏度测试装置，其特征在于：所述谐振控制单元包含至少一套搅拌器和旋转控制器，搅拌器用于将测试腔内的电磁波进行充分搅拌，使测试腔满足一定不确定度要求的统计均匀、各向同性且随机极化的电磁环境。
有益效果：
1、通过设置信号发生单元、通信模拟器、通信天线、处理器，使本系统能支持进行测试腔内空腔校准和测试腔内测试前校准。
2、通过在测试前进行测试腔内空腔校准和测试腔内测试前校准，将被测设备对谐振腔电磁环境空间均匀影响考虑在内，提高测试结果的可靠度。
附图说明
图1为本实用新型原理框图。
图2为本实用新型数据建模电磁发射路径示意图。
图3为无模式搅拌时测量结果示意图。
图4为有多个角度模式搅拌样本时测量结果示意图。
图5为本实用新型总辐射功率测试模式电磁波路径示意图。
图中，1、电磁屏蔽单元；2、谐振控制单元；21、搅拌器；3、信号发生单元；31、发射天线；4、信号检测单元；41、接收天线；5、通信模拟器；51、通信天线；6、被测设备；7、处理器。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
如图1至图5所示，一种毫米波总辐射功率和接收灵敏度测试装置，包括电磁屏蔽单元1、谐振控制单元2和处理器7，所述电磁屏蔽单元1隔离环境电磁噪声并形成封闭的测试腔11，电磁屏蔽单元1 设有电磁信号输入和输出接口；所述谐振控制单元2包括有搅拌器21和旋转控制器，所述处理器7与旋转控制器连接以控制搅拌器21 运转；
其特征在于：所述电磁屏蔽单元内设置有发射天线31和接收天线41，接收天线41位于电磁屏蔽单元1空腔内的测试区域内，发射天线31位于电磁屏蔽单元1空腔内的测试区域外；
还包括有用于总辐射功率和接收灵敏度测试用的通信模拟器5 和通信天线51，通信模拟器5位于所述电磁屏蔽单元1外并与所述处理器7连接，通信天线51位于所述电磁屏蔽单元1的测试腔11内且位于测试区域外，通信模拟器5与通信天线51通信线缆连接；
还包括有用于接收信号并传输给所述处理器7的信号检测单元 4，信号检测单元4位于所述电磁屏蔽单元1外并与所述接收天线41 连接通信；
还包括有与所述处理器7连接的信号发生单元3，信号发生单元 3位于所述电磁屏蔽单元1外并与所述发射天线31连接通信。
本申请中，电磁屏蔽单元为屏蔽室或可实现屏蔽电磁功能的法拉第笼，内部铺设高效电磁波反射平面。
本申请中，谐振控制单元包含至少一套搅拌器和旋转控制器，搅拌器用于将测试腔内的电磁波进行充分搅拌，使测试腔满足一定不确定度要求的统计均匀、各向同性且随机极化的电磁环境。
一种毫米波总辐射功率和接收灵敏度测试装置测被测设备的方法，包含以下步骤：
S1：进行测试腔11内空腔校准，在测试区域的边沿和内部，选取多个参考点进行以下测量；
处理器7控制信号发生单元3发射信号，处理器7控制谐振控制单元2以样本总数N(本装置说明书中提供参考样本总数N或者依据本领域测试经验来预估样本总数N)进行搅拌测试腔11内电磁信号，信号检测单元4通过接收天线41在其中一个参考点接收信号，得出空场地功率传递因数Gref,t；
其中，
N为搅拌的样本总数量；
F为频率样本总数量；
f为频率样本；
n为模式搅拌样本；
S21(f,n)为频率f在搅拌器位置为n时，信号发射单元3到信号检测单元4之间的功率损耗值；
emismatc,meas为信号测量单元4在测量区域的接收天线41阻抗失配参数；
emismatc,ref为信号发生单元3在测试腔体内发射天线31的阻抗失配参数；
S11r是接收天线驻波；
S11t是发射天线驻波；
ηmeas为接收天线辐射效率；
ηref为发射天线的辐射效率；
进一步，移动信号测量单元4的接收天线41的位置，依次测出所有参考点的功率传递因数Gref,t；
计算所有参考点功率传递因数Gref,t的标准差，如果其值在要求精度范围内，则该模型成立；否则，调整样本总数N，使得空场地功率传递因数Gref,t的标准差值在要求范围内；
在处理器7内建立功率传递因数Gref,t的标准差值在要求范围内状态下谐振控制单元2搅拌方式、旋转速度数据模型；
S2：场地确认，进行测试腔内测试前校准：将被测设备6放置在测试腔11内的测试区域内，处理器7控制信号发生单元3发射信号，按照S1步骤中建立的谐振控制单元2搅拌方式、旋转速度数据模型，处理器7控制谐振控制单元2搅拌，接收天线41接收信号，计算出功率传递因数Gref；
其中，
N为搅拌的样本总数量；
F为频率样本总数量；
f为频率样本；
n为模式搅拌样本；
S21(f,n)为频率f在搅拌器位置为n时，信号发射单元3到信号检测单元4之间的功率损耗值；
ηmeas为接收天线辐射效率；
ηref为发射天线的辐射效率；
S3：由通信模拟器5与被测设备6建立稳定通信链接，关闭信号发生单元3，发射天线31输入端接入阻抗；
按如下两种方式之一进行测试：
第一种总辐射功率测试：通信模拟器5与被测设备6建立稳定通信，被测设备6发射信号，通信模拟器5接收信号，处理器7控制谐振控制单元2按照S1步骤中建立的谐振控制单元2搅拌方式、旋转速度数据模型进行搅拌，信号检测单元4测量电磁检测数据并发送至处理器7，处理器7根据信号检测单元4发回的检测数据进行均值计算，计算出被测设备6的最大发射功率PTRP；
其中，
N为搅拌器的样本总数量；
n为模式搅拌样本；
Pn为模式搅拌n位置时，信号测量单元4的输出结果值；
Gref为放入被测件后执行步骤2中计算出的功率传递因数；
emismatc,meas为信号测量单元4在测量区域内接收天线41的阻抗失配参数；
ηmeas为接收天线41辐射效率；
Gcable为接收天线到信号检测单元4之间的功率损耗；
S11r是接收天线驻波；
第二种接收灵敏度测试：通信模拟器5与被测设备6建立稳定通信，设置通信模拟器进行误码率或吞吐量测量；通信模拟器5发射信号，处理器7控制谐振控制单元2按照S1步骤中建立的谐振控制单元2搅拌方式、旋转速度数据模型进行搅拌，被测设备6接收信号，信号检测单元4通过接收天线41测得被测设备6电磁检测数据并发送至处理器7；处理器根据信号检测单元4发回的检测数据逐渐减小通信模拟器5的发射功率，直至误码率低于目标值或吞吐量高于目标值；处理器7计算得出测量结果灵敏度PTIS。
其中，
N为搅拌器的样本总数量；
n为模式搅拌样本；
PBSS(n)为搅拌器位置为n时通信模拟器5的输出功率；
Gref为放入被测件后执行步骤S2中计算出的功率传递因数；
emismatc,meas为信号测量单元4在测量区域内接收天线的阻抗失配参数；
ηmeas为接收天线辐射效率；
Gcable为接收天线到信号检测单元4之间射频线缆的功率损耗；
S11r是接收天线驻波。
工作原理：本装置先由信号发生单元3产生的信号，通过谐振控制单元2的角度控制，使信号检测单元4测量到的信号成对应稳定关系，建立数据计算模型；进一步有被测设备6与通信模拟器5建立稳定通信链接，谐振控制单元2根据模型运动规律要求运动，由信号检测单元4得到的数据输出至处理器7得出测试结果。
本装置可以在电磁屏蔽单元内进行毫米波设备的总辐射功率，接收灵敏度测试。
工作时，需要进行场地校准确认，并建立测试模型，计算出功率传递因数Gref，建立测试用的搅拌数据模型；
此时被测设备6放置在电磁屏蔽单元1的测试区域内，不与通信模拟器连接；如图2所示，发射天线发射出电磁波经过各个路径反射传播；
进一步，由谐振控制单元2按照步骤S1建立的搅拌方式、旋转速度数据模型，通过控制搅拌器转动角度和方式，改变电磁波传播路径，从而达到不同的方向的电磁波幅度，如图4所示，搅拌器的角度越多，信号检测单元4得到的数据元素越多；
进一步，如果信号检测单元的4需要多点位测量，重复以上步骤多次，记录多点位测量数据。
进一步，由处理器7根据信号发生单元3的发射功率，谐振控制单元2的运动轨迹，信号测量单元4得到搅拌器至少一个位置的测量数据，建立测试用的搅拌数据模型。
测试用的数据模型确定后，准备进入测试流程，此时由通信模拟器5与毫米波被测设备6建立稳定通信链接，信号发生单元3信号关闭，发射天线输入端口端接50欧姆阻抗，完成测试的准备工作，如图5所示。
进一步，通过处理器7建立的数据模型，控制谐振控制单元2按模型进行运动，信号检测单元4进行数据检测，检测数据输入处理器 7,得出测量结果。
第一种：总辐射功率测量，是在通信模拟器5与被测设备6建立稳定通信，并控制通信模拟器5在通信信道上达到最大功率发射时，在每个采样点用同样的模型数据控制谐振控制单元2，依次通过信号检测单元4得到的数据经过处理器7进行均值计算,举例：
得出总辐射功率的结果值。
第二种：接收灵敏度测量，是在通信模拟器5与毫米波被测设备6建立稳定通信链接后，设置通信模拟器进行误码率或吞吐量测量；
进一步，逐渐减小通信模拟器的发射功率，直至找到使误码率低于目标值或吞吐量高于目标值的最小功率，在每个采样点上重复模型数据中谐振控制单元2，处理器7根据模型计算，举例：
输出接收灵敏度的结果值。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种毫米波总辐射功率和接收灵敏度测试装置，包括电磁屏蔽单元(1)、谐振控制单元(2)和处理器(7)，所述电磁屏蔽单元(1)隔离环境电磁噪声并形成封闭的测试腔(11)，电磁屏蔽单元(1)设有电磁信号输入和输出接口；所述谐振控制单元(2)包括有搅拌器(21)和旋转控制器，所述处理器(7)与旋转控制器连接以控制搅拌器(21)运转；
其特征在于：所述电磁屏蔽单元内设置有发射天线(31)和接收天线(41)，接收天线(41)位于电磁屏蔽单元(1)空腔内的测试区域内，发射天线(31)位于电磁屏蔽单元(1)空腔内的测试区域外；
还包括有用于总辐射功率和接收灵敏度测试用的通信模拟器(5)和通信天线(51)，通信模拟器(5)位于所述电磁屏蔽单元(1)外并与所述处理器(7)连接，通信天线(51)位于所述电磁屏蔽单元(1)的测试腔(11)内且位于测试区域外，通信模拟器(5)与通信天线(51)通信线缆连接；
还包括有用于接收信号并传输给所述处理器(7)的信号检测单元(4)，信号检测单元(4)位于所述电磁屏蔽单元(1)外并与所述接收天线(41)连接通信；
还包括有与所述处理器(7)连接的信号发生单元(3)，信号发生单元(3)位于所述电磁屏蔽单元(1)外并与所述发射天线(31)连接通信。
2.根据权利要求1所述的一种毫米波总辐射功率和接收灵敏度测试装置，其特征在于：所述电磁屏蔽单元为屏蔽室或可实现屏蔽电磁功能的法拉第笼，内部铺设高效电磁波反射平面。
3.根据权利要求1所述的一种毫米波总辐射功率和接收灵敏度测试装置，其特征在于：所述谐振控制单元包含至少一套搅拌器和旋转控制器，搅拌器用于将测试腔内的电磁波进行充分搅拌，使测试腔满足一定不确定度要求的统计均匀、各向同性且随机极化的电磁环境。
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2020
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