TWM614710U - 縮距天線測試設備 - Google Patents

Abstract

一種縮距天線測試設備，其包括一微波暗室、一反射件、一饋入天線以及一測試件轉台。微波暗室包括複數個壁面，該等壁面係相鄰連接。反射件係設置於該微波暗室中，該反射件具有一多邊形的反射面，且該反射面具有複數個角部，該等角部分別對準該等壁面設置。饋入天線設置於該微波暗室中且對應於該反射面的任一該角部，該饋入天線朝該反射面發出電磁波。測試件轉台設置於該微波暗室中，且該測試件轉台可安裝一測試件，該測試件對準該反射面接受該電磁波的激發。

Description

縮距天線測試設備

本創作係有關於一種天線測試設備，特別是有關於一種縮距天線測試設備(CATR)減少反射電磁波的散射而在測試靜區得到具有均勻的振幅及相位的電磁波的縮距天線測試設備。

一般通訊產品或雷達等特性測試 必須在訊號源遠距離的地方進行測試 也就是激發待測物的電磁波已呈現接近均勻平面波的形態處進行測試。但是另一種測試方式是利用縮距天線測試場反射面Compact Antenna Test Range(CATR)Reflector，。其藉由在微波暗房內利用縮距曲度反射面反射電磁波之路徑差修正相位波前，而在很短的距離即可產生等效與遠距離傳播所產生的平面電磁波等效的電磁波。而在測試靜區內產生的平面電磁波幅度(Amplitude)及相位(phase)均勻性乃是CATR之品質最重要的指標，直至目前縮距天線測試場仍是公認的通訊產品或雷達等測試應用極佳也是非常準確的測試場。

如第1圖所示，縮距測試場反射面邊緣(edge)結構形狀不管為鋸齒狀(Serrated edge)或捲邊形式(Roll-edged)，而其整體設計形狀大致為四方形或矩形，而且由於反射面邊緣係平行於微波暗房的壁面，使得由 反射面邊緣反射及散射的電磁波會以較大的能量及遠離正向較大的入射角照射(illuminate)縮距測試場壁面(天花板、地面和側壁)的吸波材料，因而產生散射電磁波，尤其在較低工作頻率更為顯著。這些散射電磁波能量進入測試靜區(quiet zone)內，會干擾測試靜區(quiet zone)內期待的均勻平面電磁波(uniform plane wave)而增加幅度漣波(Amplitude Ripple)及相位漣波(phase ripple)並影響測試的精度。

有鑑於此，本創作的目的在於提供一種縮距天線測試設備，其可降低經反射件的反射面邊緣反射及散射的電磁波照射在縮距測試場壁面的角度及能量大小，使進入測試靜區內的干擾波(clutter)減少，而形成測試靜區(quiet zone)內具有高品質的均勻平面電磁波(uniform plane wave)。

本創作的縮距天線測試設備的一實施例包括一微波暗室、一反射件、一饋入天線以及一測試件轉台。微波暗室包括複數個壁面，該等壁面係相鄰連接。反射件係設置於該微波暗室中，該反射件具有一多邊形的反射面，且該反射面具有複數個角部，該等角部分別對準該等壁面設置。饋入天線設置於該微波暗室中且對應於該反射面任一位置，該饋入天線朝該反射面發出電磁波。測試件轉台設置於該微波暗室中，且該測試件轉台可安裝一測試件，該測試件置放於該測試靜區內。

在另一實施例中，該微波暗室具有四個壁面，該反射面具有四個角部且相對於該微波暗室設置成菱形。

在另一實施例中，該反射面具有兩條相交的對角線。

在另一實施例中，該等對角線係正交且具有相同的長度。

在另一實施例中，該等壁面設有吸波材料及吸波結構。

在另一實施例中，該饋入天線朝該反射面的中心發出該電磁波，該接收部對準該反射面的中心接收該電磁波。

在另一實施例中，該饋入天線與該測試件係設置於該微波暗室作為其地面的壁面，該反射面相對於該地面具有一傾斜角度。

在另一實施例中，該饋入天線係對應於靠近該地面的角部。

在另一實施例中，該饋入天線係對應於遠離該地面的角部。

在另一實施例中，該測試件轉台具有一旋轉機構，該旋轉機構改變該測試件的法線相對於該反射面的角度。

本創作的縮距天線測試設備藉由使反射件的角部對準微波暗室的壁面，反射件角部的反射及散射的電磁波較微弱，因而入射至微波暗室的壁面的電磁波相對微弱，因此產生之散射干擾雜波相對較弱。而反射面的邊緣所產生較大的反射及散射電磁波較為遠離微波暗室壁面的吸收體照射處能量較低，且使得具有較小的相對於法線(off-normal)的入射角而吸收良好，因此產生的散射干擾雜波相對較微弱。綜合以上因素，因此較不會干擾測試靜區內之均勻平面電磁波品質。而且反射件的角部反射至位於測試靜區中心的測試件轉台的電磁波也較弱，相對地待測天線轉台機構產生的散射干擾波也會小很多。本創作的縮距天線測試設備亦可保有習用角饋形式反射波與饋源天線低互動干擾之優點。

10:微波暗室

11、12、13、14:壁面

20:反射件

21:反射面

30:饋入天線

40:測試件轉台

41:測試件

42:旋轉機構

43:測試靜區

100:縮距天線測試設備

211:角部

22:基座

D1、D2:對角線

第1圖為習用的縮距天線測試設備的立體示意圖。

第2圖本創作的縮距天線測試設備的一實施例的立體示意圖。

第3圖為本創作的縮距天線測試設備的反射件與微波暗室的配置的示意圖。

第4圖為本創作的第6圖的縮距天線測試設備的模擬電磁場分布的示意圖。

第5圖為第2圖的縮距天線測試設備的側視圖。

第6圖為本創作的縮距天線測試設備的另一實施例的立體示意圖。

第7圖為在相同尺大小微波暗室及反射面第6圖本創作的縮距天線測試設備與第1圖習用的縮距天線測試設備在頻率為2.0GHz的測試靜區內的平面電磁波幅度變化的比對測試結果圖。

第8圖為在相同尺大小微波暗室及反射面第6圖本創作的縮距天線測試設備與第1圖習用的縮距天線測試設備在電磁波頻率為2.25GHz的測試靜區內的平面電磁波幅度變化的比對測試結果。

第9圖為在相同尺大小微波暗室及反射面第6圖本創作的縮距天線測試設備與第1圖習用的縮距天線測試設備在頻率為2.5GHz的測試靜區內的平面電磁波幅度變化的比對測試結果。

第10圖為在相同尺大小微波暗室及反射面第6圖本創作的縮距天線測試設備與第1圖習用的縮距天線測試設備在頻率為2.75GHz的測試靜區內的平面電磁波幅度變化的比對測試結果。

第11圖為在相同尺大小微波暗室及反射面第6圖本創作的縮距天線測試設備與第1圖習用的縮距天線測試設備在頻率為3.00GHz的測試靜區內的平面電磁波幅度變化的比對測試結果。

第12圖為在相同尺大小微波暗室及反射面第6圖本創作的縮距天線測試設備與第1圖習用的縮距天線測試設備在頻率為3.25GHz的測試靜區內的平面電磁波幅度變化的比對測試結果。

第13圖在相同尺大小微波暗室及反射面為第6圖本創作的縮距天線測試設備與第1圖習用的縮距天線測試設備在頻率為3.50GHz的測試靜區內的平面電磁波幅度變化的比對測試結果。

第14圖為在相同尺大小微波暗室及反射面第6圖本創作的縮距天線測試設備與第1圖習用的縮距天線測試設備在頻率為3.75GHz的測試靜區內的平面電磁波幅度變化的比對測試結果。

第15圖為在相同尺大小微波暗室及反射面第6圖本創作的縮距天線測試設備與第1圖習用的縮距天線測試設備在電磁波頻率為4.00GHz的測試靜區內的平面電磁波幅度變化的比對測試結果。

第16圖為在相同尺大小微波暗室及反射面第6圖本創作的縮距天線測試設備與第1圖習用的縮距天線測試設備在頻率為2.0GHz的測試靜區內的平面電磁波相位變化的比對測試結果。

第17圖為在相同尺大小微波暗室及反射面第6圖本創作的縮距天線測試設備與第1圖習用的縮距天線測試設備在頻率為2.25GHz的測試靜區內的平面電磁波相位變化的比對測試結果。

第18圖為在相同尺大小微波暗室及反射面第6圖本創作的縮距天線測試設備與第1圖習用的縮距天線測試設備在頻率為2.5GHz的測試靜區內的平面電磁波相位變化的比對測試結果。

第19圖為在相同尺大小微波暗室及反射面第6圖本創作的縮距天線測試設備與第1圖習用的縮距天線測試設備在頻率為2.75GHz的測試靜區內的平面電磁波相位變化的比對測試結果。

第20圖為在相同尺大小微波暗室及反射面第6圖本創作的縮距天線測試設備與第1圖習用的縮距天線測試設備在頻率為3.00GHz的測試靜區內的平面電磁波相位變化的比對測試結果。

第21圖為在相同尺大小微波暗室及反射面第6圖本創作的縮距天線測試設備與第1圖習用的縮距天線測試設備在頻率為3.25GHz的測試靜區內的平面電磁波相位變化的比對測試結果。

第22圖為在相同尺大小微波暗室及反射面第6圖本創作的縮距天線測試設備與第1圖習用的縮距天線測試設備在頻率為3.50GHz的測試靜區內的平面電磁波相位變化的比對測試結果。

第23圖為在相同尺大小微波暗室及反射面第6圖本創作的縮距天線測試設備與第1圖習用的縮距天線測試設備在頻率為3.75GHz的測試靜區內的平面電磁波相位變化的比對測試結果。

第24圖為在相同尺大小微波暗室及反射面第6圖本創作的縮距天線測試設備與第1圖習用的縮距天線測試設備在頻率為4.0GHz的測試靜區內的平面電磁波相位變化的比對測試結果。

請參閱第2圖、第3圖、第5圖、第6圖，其表示本創作的縮距天線測試設備的一實施例。本實施例的縮距天線測試設備100包括一微波暗室10、一反射件20、一饋入天線30以及一測試件轉台40。微波暗室10包括複數個壁面11、12、13、14，該等壁面11、12、13、14係相鄰連接，在壁面11、12、13、14上設有吸波材料及吸波結構，例如角錐狀(pyramidal)的吸波材料及吸波結構。

反射件20係設置於該微波暗室10中，反射件20具有一多邊形的反射面21，且該反射面21具有複數個角部211，該等角部211分別對準該等壁面11、12、13、14設置，即反射面21相對於微波暗室10的地面及天花板呈菱形(diamond shape reflector)。反射面21為曲面，例如拋物面。反射件20具有一基座22，反射面21由基座22承載，基座22設置於地面。另外，如第5圖所示，本實施例反射面21相對於地面具有一傾斜角，其係對應於饋入天線30的位置。在另一實施例中，如第6圖所示，反射面21也可以不具有傾斜角，或朝左側或右側傾斜。反射面21具有兩相交的對角線D1和D2，本實施例的對角線D1和D2為等長。在本實施例中反射面21的尺寸為80公分*80公分，而測試靜區的尺寸為60公分*60公分。

如第2、3、5圖所示，饋入天線30設置於該微波暗室10中且對應於該反射面21的任一角部211，本實施例的饋入天線30係設置在靠近地面且對應於反射面21靠近地面的角部211。饋入天線30為一點波源，其朝反射面21發出電磁波，然後電磁波由反射面21反射後形成平面波，平面波行進至設置在測試靜區43的測試件41，對測試件41進行測試。

測試件轉台40設置於微波暗室10中且與反射件20間距有一間距，且測試件轉台40安裝有測試件41，測試件41放置在測試靜區43中接受平面電磁波的激發。測試件轉台40具有一旋轉機構42，該旋轉機構42改變該測試件41的法線相對於平面電磁波波前的角度。

本創作的縮距天線測試設備100藉由將反射面21的角部211對準微波暗室10的壁面11、12、13、14，反射件20的角部211的反射及散射的電磁波較微弱，因而入射至微波暗室10的壁面11、12、13、14的電磁波相對微弱，因此產生之散射干擾雜波相對較弱。而反射面21的邊緣所產生較大的反射及散射電磁波較為遠離微波暗室壁面微波暗室10的壁面11、12、13、14的吸收體照射處能量較低，且使得具有較小的相對於法線(off-normal)的入射角而吸收良好，因此產生的散射干擾雜波相對較微弱。綜合以上因素，因此較不會干擾測試靜區43之平面波品質。，因此照射壁面11、12、13、14的電磁波與習用的反射面的邊緣對準微波暗室的壁面所反射至壁面的反射及散射電磁波微弱許多，因此使由照射吸波材料產生的散射電磁波而形成干擾雜波(clutters)強度較微弱。

請參閱第6圖，其表示本創作的縮距天線測試設備100的另一實施例。本實施例的縮距天線測試設備100的饋入天線30係對應於反射面21側邊的角部211設置。此實施例中，反射面21的尺寸為180公分*180公分，而測試靜區的尺寸為80公分*80公分。

如第4圖所示，其為第6圖的實施例所示的縮距天線測試設備100的反射及散射電磁波強度模擬的結果。靠近反射面21的角部211的電磁 波強度較其他區域弱，例如角部211處所模擬出的電磁波強度為-18dB~-24dB，反射面21的邊緣所模擬出的電磁波強度為-9dB~-12dB。

本創作的縮距天線測試設備藉由使反射件的角部對準微波暗室的壁面，使得反射件反射及散射至微波暗室的壁面的電磁波相對微弱，產生之散射干擾雜波相對較弱，因此較不會干擾測試靜區之平面電磁波品質。而且反射件反射及散射至測試件轉台的電磁波也會變弱，相對地待測天線轉台產生的散射干擾波也會小很多。本創作的縮距天線測試設備可保有習用角饋形式反射波與饋源天線低互動干擾之優點。饋送天線輻射電磁波直接照射吸波體角度遠較習用接近垂直入射，吸收體吸收效果佳因此亦可降低吸收體產生散射干擾波，更改善測試靜區的平面電磁波均勻性。

請參閱第7圖至第15圖，其表示在測試靜區內(+40cm~-40cm)，頻率2.0GHz-4.0GHz的平面電磁波幅度變化測試結果，本創作的反射面尺寸與習用比對組的尺寸相同且在相同大小的微波暗室中進行測試靜區的評估測試，其測試結果其中實線表示本創作的縮距天線測試設備的測試數據，虛線表示習用的縮距天線測試設備的測試數據。如圖所示，本創作的縮距天線測試設備的電磁波的幅度變化較習用的縮距天線測試設備的電磁波的幅度變化為微小。請參閱第16圖至第24圖，其表示測試靜區內(+40cm~-40cm)，在電磁波頻率2.0GHz-4.0GHz的平面電磁波相位變化測試結果，其中實線表示本創作的縮距天線測試設備的測試數據，虛線表示習用的縮距天線測試設備的測試數據。如圖所示，本創作的縮距天線測試設備的電磁波的相位變化較習用的縮距天線測試設備的電磁波的相位變 化為微小。綜合以上所述，本創作的確產生較微弱的散射干擾電磁波，使得測試靜區內的平面電磁波較為均勻。

惟以上所述者，僅為本創作之較佳實施例而已，當不能以此限定本創作實施之範圍，即大凡依本創作申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本創作專利涵蓋之範圍內。另外，本創作的任一實施例或申請專利範圍不須達成本創作所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本創作之權利範圍。此外，本說明書或申請專利範圍中提及的「第一」、「第二」等用語僅用以命名元件(element)的名稱或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限。

10:微波暗室

11、12、13、14:壁面

20:反射件

43:測試靜區

211:角部

Claims (10)

1. 一種縮距天線測試設備，其包括：

   一微波暗室，其包括複數個壁面，該等壁面係相鄰連接；

   一反射件，設置於該微波暗室中，該反射件具有一多邊形的反射面，且該反射面具有複數個角部，該等角部分別對準該等壁面設置；

   一饋入天線，設置於該微波暗室中且對應於該反射面任一位置；

   一測試件轉台，設置於該微波暗室中，且該測試件轉台可安裝一測試件且該測試件置放於一測試靜區內接受該平面電磁波激發；

   其中該饋入天線朝該反射面發射(transmit)電磁波或反向收集(receive)該測試靜區的輻射電磁波。
2. 如請求項1所述之縮距天線測試設備，其中該微波暗室具有四個壁面，該反射面具有四個角部且相對於該微波暗室設置成菱形。
3. 如請求項2所述之縮距天線測試設備，其中該反射面具有兩條相交的對角線。
4. 如請求項3所述之縮距天線測試設備，其中該等對角線係正交且具有相同的長度。
5. 如請求項1所述之縮距天線測試設備，其中該等壁面設有吸波材料及吸波結構。
6. 如請求項1所述之縮距天線測試設備，其中該饋入天線朝該反射面的中心發出該電磁波，該待測物對準該反射面的中心接受該平面電磁波激發。
7. 如請求項1所述之縮距天線測試設備，其中該饋入天線與該測試件係設置於該微波暗室作為其地面的壁面，該反射面相對於該地面具有一傾斜角度。
8. 如請求項7所述之縮距天線測試設備，其中該饋入天線係對應於靠近該地面的角部。
9. 如請求項7所述之縮距天線測試設備，其中該饋入天線係對應於側邊的角部。
10. 如請求項1所述之縮距天線測試設備，其中該測試件轉台具有一旋轉機構，該旋轉機構改變該測試件的法線相對於該平面電磁波波前的角度。

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