TWI697682B - 綜合遠場及縮距場的天線量測系統 - Google Patents

Abstract

一種綜合遠場及縮距場的天線量測系統包含一暗室、一轉台、一遠場量測標準天線及一縮距場量測單元。該暗室呈長方體，並包括依序環繞連接的一第一至第四側面、間隔相對且都連接該第一至第四側面的一頂面及一底面。該第二側面及第三側面相連接，並共同夾出一垂直的第一夾角。該轉台用以設置一待測裝置，且該轉台鄰近該第一側面設置。該遠場量測標準天線朝向該轉台並設置在鄰近該第一夾角的位置。該縮距場量測單元包括一反射鏡及一指向該反射鏡的饋源天線。該反射鏡設置在鄰近該第三側面的幾何中央的位置，該饋源天線設置在鄰近該第二側面的幾何中央的位置。

Description

綜合遠場及縮距場的天線量測系統

本發明是關於一種綜合遠場及縮距場的天線量測系統。

參閱圖1及圖2，第一種先前技術的天線遠場量測暗室系統包括一暗室11及一標準天線12。該暗室11包括一頂板111、一底板112、一第一側壁113、一第二側壁114、一第三側壁115、一第四側壁116，及一設置在該第四側壁116的門1161，且該暗室11的內部貼滿用以消除反射波的吸波角錐13。

該標準天線12靠近該第一側壁113的中央處設置，一待測裝置14設置在靠近該第三側壁115的中央處，該標準天線12與該待測裝置14的天線對應通信，以量得該待測裝置14的各項空中傳輸(Over The Air,OTA)的通信參數。

第一種先前技術的缺點在於：該標準天線12設置在靠近該第一側壁113的中央處且該待測裝置14設置在靠近該第三側壁115的中央處，由於吸波角錐實際上只能消除部分的入射波，所以該待測裝置14所處的區域(即暗室中的靜區Quiet Zone,QZ)仍受如圖1及圖2所示的一第一反射波15(被第三側壁115反射出)、一第二反射波16(被第二側壁114反射出) 及一第三反射波17(被第四側壁116反射出)干擾，進而使得暗室11中的靜區的漣波(ripple)變大。

為了解決第一種先前技術的缺點，第二種先前技術「申請號：CN 201610298980.7，名稱：高性能天線遠場測量暗室及設計方法」提出了一種將暗室內吸波角錐呈波浪型漸變布設的技術，其原理是讓進入靜區的不同路徑散射波波程為λ/2，使不同路徑的散射波矢量對消，從而達到提升靜區性能目的。但這第二種先前技術的缺點在於：不同頻率對應的λ/2不同，因此第二種先前技術提升靜區性能的方法只適用於特定的單一頻率，不適用於寬頻帶範圍的量測，因此限制了測量暗室的實用性。

為了解決第一種先前技術反射波干擾靜區、以及第二種先前技術暗室靜區性能提升只適用於特定單一頻率的問題，本發明提出了一種改變反射波方向從而減少反射波入射靜區的量測系統，更進一步地，本發明更透過配置遠場標準天線與縮距場量測單元在同一暗室中的技術手段，使得本發明兼具量測5G頻率範圍1(FR1，sub-6 GHz)和頻率範圍2(FR2，毫米波頻率)的功能。

本發明綜合遠場及縮距場的天線量測系統包含一暗室、一轉台、一遠場量測標準天線及一縮距場量測單元。

該暗室呈長方體包括依序環繞連接的一第一至第四側面、一頂面、一底面、一扇設置於第二側面的門、多個第一頻帶吸波材料，及多個第二頻帶吸波材料。

該頂面及該底面間隔相對，且都連接該第一至第四側面。 該暗室的第一側面及該第三側面兩者是呈等面積的正方形，該第二側面及該第四側面兩者是呈等面積的長方形，且該長方形的長邊與短邊比是1.7至2.2倍之間，較佳比是1.8倍。

該等第一頻帶吸波材料與該等第二頻帶吸波材料的幾何尺寸不同，且該等第一頻帶吸波材料貼在該暗室的第一側面的全部、該第二側面、第四側面、該頂面及該底面四者鄰近該第一側面的2/3到3/4的半部，另外，該等第二頻帶吸波材料貼在該暗室的第三側面的全部、該第二側面、第四側面、該頂面及該底面四者鄰近該第三側面的其餘半部。

較佳地，該等第一頻帶吸波材料的高度是h1，該等第二頻帶吸波材料的高度是h2，參數h2/h1約為3/4。

該轉台是一柱狀體，鄰近該第一側面設置，並用以設置一待測裝置。

該第二側面及第三側面相連接並共同夾出一垂直的第一夾角，該遠場量測標準天線朝向該轉台並設置在鄰近該第一夾角的位置。該遠場量測標準天線的主輻射波束沿著一第一延伸直線方向傳播，且該第一延伸直線與該暗室的底面平行，該第一延伸直線與該第一側面的法線的夾角介於10度到45度之間，較佳是20度。此外，該第一延伸直線還與通過該柱狀體中心且垂直該暗室的底面的一延伸軸線垂直相交。

該縮距場量測單元包括一反射鏡及一指向該反射鏡的饋源天線，該反射鏡設置在鄰近該第三側面的幾何中央的位置，該饋源天線設置在鄰近該第二側面的幾何中央的位置，且該暗室的門相對該饋源天線鄰近該暗室的第一側面。該遠場量測標準天線負責第一頻帶的量測，該縮距 場量測單元負責第二頻帶的量測，且第二頻帶高於第一頻帶。

本發明之效果在於：本發明透過將遠場量測標準天線配置在該暗室的第一夾角以改變反射波方向，從而減少反射波入射靜區，更進一步地，本發明更透過配置遠場量測標準天線與縮距場量測單元在同一暗室、該遠場量測標準天線與該縮距場量測單元之間的相對位置、該暗室的幾何尺寸，以及第一頻帶吸波材料與第二頻帶吸波材料，使得本發明兼具量測5G頻率範圍1(FR1，sub-6GHz)和頻率範圍2(FR2，毫米波頻率)的綜合功能。

11:暗室

111:頂板

112:底板

113:第一側壁

114:第二側壁

115:第三側壁

116:第四側壁

1161:門

12:標準天線

13:吸波角錐

14:待測裝置

2:暗室

21:第一側面

22:第二側面

23:第三側面

24:第四側面

25:頂面

26:底面

27:門

28:第一頻帶吸波材料

29:第二頻帶吸波材料

3:轉台

4:遠場量測標準天線

41:波束

5:縮距場量測單元

51:反射鏡

52:饋源天線

6:待測裝置

7:第一夾角

8:第一延伸直線

80、810、820:行進路線

h1、h2:高度

第1圖是第一種先前技術的天線遠場量測暗室系統的頂部透視示意圖。

第2圖是第一種先前技術的立體示意圖。

第3圖是本發明綜合遠場及縮距場的天線量測系統的較佳實施例從頂面透視的示意圖。

第4圖是本發明較佳實施例的另一個透視的局部示意圖。

參閱圖3及圖4，本發明綜合遠場及縮距場的天線量測系統的較佳實施例包含一暗室2、一轉台3、一遠場量測標準天線4及一縮距場量測單元5。

該暗室2呈長方體包括依序環繞連接的一第一側面21、一第二側面22、一第三側面23、一第四側面24、一頂面25、一底面26、一扇設 置於第二側面22的門27、多個第一頻帶吸波材料28，及多個第二頻帶吸波材料29。

該頂面25及該底面26間隔相對，且都連接該第一至第四側面21、22、23、24。該暗室2的第一側面21及該第三側面23兩者是呈等面積的正方形，該第二側面22及該第四側面24兩者是呈等面積的長方形，且該長方形的長邊與短邊比是1.7至2.2倍之間，較佳比是1.8倍。

該等第一頻帶吸波材料28與該等第二頻帶吸波材料29的幾何尺寸不同，且該等第一頻帶吸波材料28貼在該暗室2的第一側面21的全部、該第二側面22、第四側面24、該頂面25及該底面26四者鄰近該第一側面21的2/3到3/4的半部(見圖3所示的左半部)，另外，該等第二頻帶吸波材料29貼在該暗室2的第三側面23的全部、該第二側面22、第四側面24、該頂面25及該底面26四者鄰近該第三側面23的其餘半部(見圖3所示的右半部)。

該等第一頻帶吸波材料28的高度是h1，該等第二頻帶吸波材料29的高度是h2，參數h2/h1約為3/4。

該轉台3是一柱狀體，鄰近該第一側面21設置，並用以設置一待測裝置6。

該第二側面22及第三側面23相連接並共同夾出一垂直的第一夾角7，該遠場量測標準天線4朝向該轉台3並設置在鄰近該第一夾角7的位置。該遠場量測標準天線4的主輻射波束沿著一第一延伸直線8方向傳播，且該第一延伸直線8與該暗室3的底面26平行，該第一延伸直線8與該第一側面21的法線的夾角θ介於10度到45度之間，較佳是20度。此外，該第一延伸直線8還與通過該轉台3的柱狀體中心且垂直該暗室2的底面26的一 延伸軸線31垂直相交(見圖4)。將該遠場量測標準天線4的位置如此配置的效益可以從圖3中反射波的行進路線80、810、820明白當波束41經過第一次反射後都轉向到第四側壁24，而不是如圖1的先前技術一次反射後就進入用以放置待測裝置14的靜區，再者，從鄰近該第一夾角7的位置到該待測裝置6的第一直線距離也會比從第三側面23的幾何中心到該待測裝置6的第二直線距離長，所以本發明更充分地利用該暗室2的空間使到達該待測裝置6處的波更趨近理想的均勻平面波，並且，波在空氣中傳播是隨著距離的平方衰減，所以波束41經過越長的傳播距離再被反射時能量都已經大幅降低，幾乎可以被貼在該第一側面21上的該等第一頻帶吸波材料28完全吸收，而不會再經由多重反射入射靜區造成漣波。

該縮距場量測單元5包括一反射鏡51及一指向該反射鏡51的饋源天線52，該反射鏡51設置在鄰近該第三側面23的幾何中央的位置，該饋源天線52設置在鄰近該第二側面22的幾何中央的位置，且該暗室2的門27相對該饋源天線52鄰近該暗室2的第一側面21。在本發明中，該縮距場量測單元5相對該遠場量測標準天線4是負責更高頻段範圍的量測，例如毫米波頻段，所以該反射鏡51所反射出的電磁波雖然也可能有部分到達該第一側面21但強度都很微弱了，因為越高頻的電磁波隨距離的增加衰減越快，所以該等第一頻帶吸波材料28幾乎都能吸收掉來自該反射鏡51所反射出的電磁波。此外，由於該反射鏡51是凹面鏡，其光學特性使得來自該饋源天線52的球面波會被反射為均勻平面波，以縮距場達到近似理論遠場的功效，進而使得涵蓋該待測裝置6處的靜區也能達到符合CTIA的法規的標準。

此外，本發明的該遠場量測標準天線4與該縮距場量測單元 5的饋源天線52分別工作在不同頻帶範圍，所以該遠場量測標準天線4與該饋源天線52可以同時進行量測的工作。

本發明之效果在於：本發明透過將遠場量測標準天線4配置在該暗室2的第一夾角7以改變反射波方向，從而減少反射波入射靜區(轉台3用以放置待測裝置6的區域)，更進一步地，本發明更透過配置該遠場量測標準天線4與縮距場量測單元5在同一暗室2、該遠場量測標準天線4與該縮距場量測單元5之間的相對位置、該暗室2長寬高的幾何尺寸，以及第一頻帶吸波材料28與第二頻帶吸波材料29，使得本發明兼具以該遠場量測標準天線4量測5G頻率範圍1(FR1，sub-6GHz)和以該縮距場量測單元5量測頻率範圍2(FR2，毫米波頻率)的綜合功能。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單地等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

2:暗室

21:第一側面

22:第二側面

23:第三側面

24:第四側面

26:底面

27:門

28:第一頻帶吸波材料

29:第二頻帶吸波材料

3:轉台

4:遠場量測標準天線

41:波束

5:縮距場量測單元

51:反射鏡

52:饋源天線

6:待測裝置

7:第一夾角

8:第一延伸直線

80、810、820:行進路線

h1、h2:高度

Claims (10)

1. 一種綜合遠場及縮距場的天線量測系統，包含：一暗室，呈長方體，包括依序環繞連接的一第一至第四側面、間隔相對且都連接該第一至第四側面的一頂面及一底面，且該第二側面及第三側面相連接並共同夾出一近垂直的第一夾角；一轉台，用以設置一待測裝置，且該轉台鄰近該第一側面設置；一遠場量測標準天線，朝向該轉台並設置在鄰近該第一夾角的位置；及一縮距場量測單元，包括一反射鏡及一指向該反射鏡的饋源天線，該反射鏡設置在鄰近該第三側面的幾何中央的位置，該饋源天線設置在鄰近該第二側面的幾何中央的位置，並且，該遠場量測標準天線負責第一頻帶的量測，該縮距場量測單元負責第二頻帶的量測，且第二頻帶高於第一頻帶。
2. 根據申請專利範圍第1項之綜合遠場及縮距場的天線量測系統，其中該遠場量測標準天線的主輻射波束沿著一第一延伸直線方向傳播，且該第一延伸直線與該暗室的底面平行，該第一延伸直線與該第一側面的法線的夾角介於10度到45度之間。
3. 根據申請專利範圍第2項之綜合遠場及縮距場的天線量測系統，其中該第一入射線與該第一側面的法線的夾角是20度。
4. 根據申請專利範圍第1項之綜合遠場及縮距場的天線量測系統，其中該暗室還包括多個第一頻帶吸波材料及多個第二頻帶吸波材料，該等第一頻帶吸波材料與該等第二頻帶吸波材料的幾何尺寸不同，且該等第一頻帶吸波材料貼在該暗室的第一側面的全部、該第二側面、第四側面、該頂面及該底面四者鄰近該第一側面的2/3到3/4的半部，另外，該等第二頻帶吸波材料貼在該暗室的第三側面的全部、該第二側面、第四側面、該頂面及該底面四者鄰近該第三側面的其餘半部。
5. 根據申請專利範圍第4項之綜合遠場及縮距場的天線量測系統，其中該等第一頻帶吸波材料的高度為h1，該等第二頻帶吸波材料的高度為h2，參數h2/h1約為3/4。
6. 根據申請專利範圍第1項之綜合遠場及縮距場的天線量測系統，其中該暗室的第一側面及該第三側面兩者是呈等面積的正方形，該第二側面及該第四側面兩者是呈等面積的長方形，且該長方形的長邊與短邊比是1.7至2.2倍之間。
7. 根據申請專利範圍第6項之綜合遠場及縮距場的天線量測系統，其中該長邊與短邊的邊長比是1.8倍。
8. 根據申請專利範圍第2項之綜合遠場及縮距場的天線量測系統，其中該轉台是一柱狀體，通過該柱狀體中心且垂直該暗室的底面的一延伸軸線與該第一延伸直線相交。
9. 根據申請專利範圍第8項之綜合遠場及縮距場的天線量測系統，其中該延伸軸線與該第一延伸直線垂直相交。
10. 根據申請專利範圍第1項之綜合遠場及縮距場的天線量測系統，其中該暗室還包括一扇設置於第二側面的門，且該門相對該饋源天線鄰近該暗室的第一側面。

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