WO2012097573A1 - 一种无线通信终端的测试装置及方法 - Google Patents

Description

一种无线通信终端的测试装置及方法 技术领域

本发明涉及无线通信产品测试技术， 尤其涉及一种无线通信终端的测 试装置及方法。 背景技术

随着无线电通信技术的飞速发展， 无线通信产品的种类越来越多， 具 体包括语音和数据无线手持终端、 各种内置或外置无线连接设备的便携式 计算机等。 由于良好的发射性能是确保各类无线通信产品通信质量的关键， 因此需要釆用空间射频性能测试及其指标来衡量无线通信产品的优劣。 总 辐射功率 （Total Radiated Power, TRP )和总辐射灵敏度（Total Radiated Sensitivity, TRS )分别是空口（ Over The Air, OTA )测试中反映被测件（ Device Under Testing, DUT )发射、 接收性能优劣的重要指标。 为了保证 DUT能 够满足工作时的性能需求， 其 TRP必须大于规定的门限值， TRS必须小于 规定的门限值。

目前， 全球有多家标准组织都对 OTA测试进行了深入的研究并制定了 相应的标准， 例如： 美国无线通信和互联网协会（CTIA )、 全球微波互联接 入论坛 ( Worldwide Interoperability for Microwave Access )、 第三代合作伙伴 计划 ( The 3rd Generation Partnership Project, 3GPP )和中国通信标准协会 ( China Communications Standards Association, CCSA ) 的标准。

然而， 目前关于单入单出 （ Single-Input Single-Output, SISO )单天线 手持无线通信产品的 OTA测试方案和标准已经比较完善； 但是关于单天线 便携式计算机、 无线通信终端如数据卡等以及多入多出 （Multiple-Input Multiple-Output, MIMO )多天线无线通信产品的 OTA测试方法和标准还都 是空白。 虽然全球很多公司关注并投入研究， 但是尚未明确具体的测试方 法。 发明内容

有鉴于此， 本发明的主要目的在于提供一种无线通信终端的测试装置 及方法， 实现了无线通信终端 OTA测试的可重复性。

为达到上述目的， 本发明的技术方案是这样实现的：

一种无线通信终端的测试装置， 所述测试装置包括： 计算机测试模型、 USB电缆； 其中，

计算机测试模型， 用于固定待测试的无线通信终端；

USB 电缆， 一端与待测试的无线通信终端相连， 穿过所述计算机测试 模型， 另一端与工作计算机相连。

进一步地， 所述计算机测试模型包括通过长边相互连接的上箱体和下 箱体； 其中，

上箱体， 用于模拟便携式计算机的显示屏部分；

下箱体， 用于模拟便携式计算机的键盘及键盘以下的主体结构部分。 其中， 所述上箱体和下箱体由介质材料构成； 上箱体的下表面边框部 分及下箱体的上表面附有良导体； 上下箱体平面之间的角度为 110度。

其中， 所述下箱体为中空， 所述下箱体还包括 USB卡槽， 沿水平方向 位于下箱体的任一宽边、 且远离与上箱体的连接处， 用于固定无线通信终 端。

其中，所述 USB电缆，通过所述 USB卡槽与待测试的无线通信终端相 连。

进一步地，所述 USB电缆为金属芯屏蔽电缆，另一端从下箱体的后部、 靠近与上箱体连接处位置的开口引出。

进一步地， 所述 USB电缆的长度为 2~3米， 且 USB电缆的引出部分 周围环绕有吸波材料， 与放置于地面、 并由吸波材料覆盖的工作计算机相 连。

一种无线通信终端的测试方法， 所述方法包括：

工作计算机通过穿过计算机测试模型的 USB电缆， 控制固定于计算机 测试模型的无线通信终端与测试暗室的喇叭天线建立无线呼叫连接；

测试暗室的计算机进行无线通信终端各测试点的信号强度测量， 记录 测量得到的信号强度， 并计算得到所述无线通信终端的性能指标。

其中， 所述工作计算机位于测试暗室的地面或测试支架的地面， 并覆 盖有吸波材料；

所述 USB电缆由计算机测试模型的引出部分被吸波材料环绕。

其中， 所述方法还包括： 所述测试暗室的计算机通过多轴定位系统 ( MAPS )转台控制， 控制放置有测试装置的测试支架的转台进行转动。

本发明通过将待测试的无线通信终端固定于计算机测试模型上， 工作 计算机通过穿过计算机测试模型的 USB电缆与该无线通信终端相连， 放置 于测试暗室进行无线通信终端性能的测量； 其中 USB电缆由计算机测试模 型的引出部分被吸波材料环绕， 工作计算机也由吸波材料覆盖； 通过上述 装置及方法测量得到的无线通信终端的性能指标不受工作计算机的影响， 同一无线通信终端的性能指标在更换工作计算机的情况下， 其性能指标基 本保持一致， 由此实现了无线通信终端产品之间性能的可比性， 具有较好 的重复性， 同时实现较为简单。 附图说明

图 1为对无线通信终端进行 TRP、 TRS测量时球面坐标系示意图； 图 2为图 1所示的球面坐标系中 Θ和 φ的对应关系示意图；

图 3为本发明无线通信终端的测试装置的结构示意图；

图 4为本发明无线通信终端的测试装置的计算机测试模型的结构示意 图；

图 5为本发明无线通信终端的测试装置的使用示意图；

图 6为本发明无线通信终端的测试装置置于测试暗室的结构示意图； 图 7为本发明无线通信终端的测试方法的流程示意图。 具体实施方式

无线通信终端与手持类终端的使用场景存在较大的差异， 因此手持类 终端的测试装置及方法不能直接应用于无线通信终端、 如数据卡的测试上。 无线通信终端一般是通过数据接口接到便携式计算机上， 为便携式计算机 提供无线接入功能。 一般来说， 便携式计算机对无线通信终端的影响体现 在两个方面： 一方面， 便携式计算机直接与无线通信终端相连， 用作无线 通信终端天线的地； 另一方面， 便携式计算机内部含有大量的高速电路， 对无线通信终端射频及天线系统产生较大的干扰。 所以， 与手持类终端相 比， 无线通信终端类终端受到更多外界因素的影响， 其测试结果对测试环 境非常敏感， 而且测试结果的可重复性较差。

具体地， 便携式计算机由金属和介质材料混合构成， 位于无线通信终 端天线的近场区域， 会对无线通信终端天线发射的电磁波照形成反射和散 射， 起到无线通信终端天线地的作用。 不同的便携式计算机， 其尺寸、 材 料构成不尽相同， 因此对无线通信终端的方向图以及 TRP的影响也会各不 相同。 除此之外， 无线通信终端与便携式计算机之间的配置关系， 例如无 线通信终端连接到不同的 USB端口、 以及无线通信终端与便携式计算机之 间的相对位置， 也都会影响 OTA的测试结果； 而且， 便携式计算机除了用 作无线通信终端天线的地以外， 其内部的集成电路还直接对无线通信终端 形成电磁干扰， 影响无线通信终端天线的发射及接收性能。 一般来说， 不 同类型的便携式计算机， 由于其内部电路的布局、 选用材料的不同， 对无 线通信终端天线的电磁干扰也会有较大的不同。 综上， 无线通信终端的测 试受外界影响较大， 因此， 无线通信终端的 OTA测试结果的一致性与可重 复性较差。

现有传统的无线通信产品 OTA测试中， 对于 TRP和 TRS的测量是在 以被测设备为圓心的球面上进行取点测试， 其球面坐标系如图 1 所示， 第 一旋转轴的旋转范围为 0-180度， 以 Θ表示第一旋转轴的旋转角度； 第二旋 转轴的旋转范围为 0-360度，以 φ表示第二旋转轴的旋转角度，其中具体6、 φ在球面坐标系中的对应关系如图 2所示。 TRP测试需要对 Θ ( 0-180度 ) 和 φ ( 0-360度）每隔一定步长度数取一个测试点， 例如： 15度； TRS测试 同样需要对 Θ ( 0-180度）和 φ ( 0-360度 )每隔一定步长度数取一个测试点， 例如： 30度。 由于测试点是等空间角选取的， 所以其在球面上是非均匀分 布的。 将所有测试点的辐射功率的测试结果按照公式（1 )球面积分计算得 出 TRP, 在积分运算中， 对位于 θ=0、 θ=180的两个测试点， 其正弦值为 0, 所以这两个点可以不进行测试。

TRP≡— X J [EiRP_e (θ, , ^.) + EiRP₄ (θ, , φ_] )]sin ( ) ( 1 )

Ν £ ;=0 ;=0

其中， w和 m分别是 θ和 φ方向上的总测试点数， 由前述步长所决定； 是某一特定的测试点， 该测试点在 Θ和 φ方向上的编号分别是 i和 j。

Ei ^ te,A)和 E R/^te,^.)在测试点 测得的 "有效各向辐射功率" 的 Θ向 和 φ向分量。 N_L是简化球面积分运算得到的一个固定的系数。

将所有测试点的 TRS的测试结果按照公式 ( 2 )进行球面积分计算得出 TRS。 在积分运算中， 对位于 θ=0、 θ=180的两个测试点， 其正弦值为 0, 所以这两个点可以不进行测试。

TRS≡

其中， 和 m分别是 Θ和 φ方向上的总测试点数， 由前述步长所决定; fe, ^.)是某一特定的测试点， 该测试点在 Θ和 φ方向上的编号分别是 i和 j。

E/^te,A)和 E/^te,A)分别是在测试点 fe )测得的 "有效各向接收灵敏度" Θ向和 Φ向分量。 N_£是简化球面积分运算得到的一个固定的系数。

本发明的基本思想为： 通过将待测试的无线通信终端固定于计算机测 试模型上， 工作计算机通过穿过计算机测试模型的 USB电缆与该无线通信 终端相连， 放置于测试暗室进行无线通信终端性能的测量； 其中 USB电缆 由计算机测试模型的引出部分被吸波材料环绕， 工作计算机也由吸波材料 覆盖。

为使本发明的目的、 技术方案和优点更加清楚明白， 以下举实施例并 参照附图， 对本发明进一步详细说明。

图 3 示出了无线通信终端的测试装置的结构示意， 本发明实施例中， 无线通信终端是以数据卡为例进行的说明， 参照图 3 , 测试装置包括计算机 测试模型、 USB 电缆； 其中， 待测的数据卡固定于计算机测试模型， 并通 过穿过所述计算机测试模型的 USB电缆与工作计算机相连； 工作计算机为 数据卡供电和 /或控制该数据卡的工作状态及模式； 其中， USB电缆为金属 芯屏蔽电缆， 用以屏蔽掉外界信号对 USB电缆所传送的信号的干扰， 同时 为了保证信号的可靠性， USB电缆的长度不宜过长， 一般不超过 3米， 较 优地， 通常选取的长度区间为 2~3米。

图 4示出了本发明无线通信终端的测试装置的计算机测试模型的结构， 如图 4所示， 计算机测试模型由上箱体、 下箱体组成， 其中， 上箱体模拟 便携式计算机的显示屏部分； 下箱体模拟便携式计算机的键盘及键盘以下 的主体结构部分。

具体地， 上、 下箱体由介质材料构成， 具体可以为 PC塑料和 ABS塑 料等， 上箱体的厚度小于下箱体的厚度， 两个箱体通过长边相互连接， 上、 下箱体平面之间具有一定的角度， 通常将该角度设置为 110度； 另外， 为 了更好地模拟便携式计算机的测试环境， 将该计算机测试模型的上箱体的 下表面边框部分、 以及下箱体的上表面附有良导体， 其中， 为了实现简单， 上述两部分的良导体可以相互连通， 具体地， 该良导体可以为铜等金属。

其中， 下箱体为中空， 在下箱体的宽边、 且远离与上箱体连接处的位 置，沿水平方向具有一个略大于 USB接口的开口，如图 4所示的 USB卡槽 (应当理解， 该 USB卡槽也可位于下箱体的另一宽边）； 在下箱体的后部、 靠近与上箱体连接处的位置， 具有一个可穿过 USB电缆的开口， 其中， 开 口的位置具体可参考图 3: USB电缆的一端通过 USB卡槽与插入该 USB卡 槽的无线通信终端相连， 位于中空的下箱体内， 另一端通过该开口引出， 且引出部分周围环绕有吸波材料后， 与工作计算机相连。

图 5为本发明无线通信终端的测试装置的使用示意图， 如图 5所示， 插有无线通信终端的计算机测试模型放置在测试支架的转台中央， 通过 USB电缆连接至工作计算机； 同时， 该 USB电缆的引出部分周围环绕有吸 波材料， 工作计算机放置于用于对无线通信终端进行空口测试的测试暗室 的地面上或测试支架的地面上， 并由吸波材料进行覆盖， 通过 USB电缆与 无线通信终端相连， 为该无线通信终端供电和 /或提供控制信息以控制无线 通信终端的工作状态和模式等， 其中， 吸波材料可以为吸波泡沫等材料。

图 6为本发明无线通信终端的测试装置置于测试暗室的结构示意图， 参照图 6,其中，图中的测试装置的使用环境具体参考上述关于图 5的描述， 其位于测试暗室内， 并且在该测试装置周围还布置有吸波材料； 测试暗室 还包括计算机、 矢量网络分析仪、 频谱仪、 综测仪、 基站模拟器等设备， 基站模拟器通过射频电缆与喇八天线相连， 测试装置与多轴定位系统 ( MAPS )转台控制相连， 其中， 计算机分别与矢量网络分析仪、 频语仪、 综测仪、 基站模拟器、 以及 MAPS转台控制相连， 发送控制信息， 并接收 对无线通信终端测试得到的数据， 再按照前述公式（1 )和公式（2 )进行 计算， 得到无线通信终端的 TRP、 TRS性能指标。

根据实际的应用，通过如图 6所示的测试环境进行无线通信终端的 OTA 测试， 无论工作计算机的型号、 配置如何， 同一无线通信终端的性能指标 基本保持一致， 由此实现了无线通信终端产品之间性能的可比性， 同时实 现简单， 具有较好的重复性。

图 7示出了本发明无线通信终端的测试方法的流程， 如图 7所示， 所 述方法包括下述步骤：

步骤 701 ,工作计算机控制待测试的无线通信终端与测试暗室的喇叭天 线建立无线呼叫连接；

具体地， 本步骤中， 工作计算机通过穿过计算机测试模型的 USB电缆 发送 AT命令至无线终端进行呼叫，建立无线通信终端与测试暗室的喇叭天 线之间的无线呼叫连接， 以进行 TRP、 TRS测试； 其中， 无线通信终端可 以为数据卡， 常用的 AT命令如下：

at+cfun=5 (激活数据卡）；

at+cfun=l (注册网络， 等回复 OK后延迟等待约 10秒， 然后上 4艮数据 卡的网络状态： 上报 creg: 1 ,表明该数据卡已经注册到网络且是本地状态； 上报 creg: 5 , 表明该数据卡已经注册到网络且是漫游状态）。

步骤 702, 计算机通过控制放置有测试装置的支架的转台进行转动， 以 进行如前所述的各测试点的信号强度的测量；

具体地， 本步骤中， 计算机可以通过 MAPS转台控制， 控制放置有测 试装置的支架的转台进行转动；工作计算机也是通过 AT命令进行的信号强 度测量， 常用的 AT命令如下： at+csg (检测测试点的信号强度）。

步骤 703 , 计算机记录步骤 702测量得到的信号强度， 当测量完毕后， 按照前述公式进行计算， 得到该无线通信终端的性能指标；

具体地， 计算机将步骤 702检测到的测试点的信号强度进行记录， 并 继续执行步骤 702, 通过 MAPS转台控制， 控制转移支架的转台至下一个 测试点进行测试， 待沿着 Θ ( 0-180度）和 φ ( 0-360度 )方向的所有测试点 全部测试完毕后， 按照前述公式（1 ) 和公式（2 )进行计算， 得到该无线 通信终端的 TRP和 TRS性能指标。

以上所述， 仅为本发明的较佳实施例而已， 并非用于限定本发明的保 护范围。

Claims

权利要求书

1、 一种无线通信终端的测试装置， 其特征在于， 所述测试装置包括： 计算机测试模型、 USB电缆； 其中，

计算机测试模型， 用于固定待测试的无线通信终端；

USB 电缆， 一端与待测试的无线通信终端相连， 穿过所述计算机测试 模型， 另一端与工作计算机相连。

2、 根据权利要求 1所述的装置， 其特征在于， 所述计算机测试模型包 括通过长边相互连接的上箱体和下箱体； 其中，

上箱体， 用于模拟便携式计算机的显示屏部分；

下箱体， 用于模拟便携式计算机的键盘及键盘以下的主体结构部分。

3、 根据权利要求 2所述的装置， 其特征在于， 所述上箱体和下箱体由 介质材料构成； 上箱体的下表面边框部分及下箱体的上表面附有良导体； 上下箱体平面之间的角度为 110度。

4、 根据权利要求 2所述的装置， 其特征在于， 所述下箱体为中空， 所 述下箱体还包括 USB卡槽， 沿水平方向位于下箱体的任一宽边、 且远离与 上箱体的连接处， 用于固定无线通信终端。

5、 根据权利要求 4所述的装置， 其特征在于， 所述 USB电缆， 通过 所述 USB卡槽与待测试的无线通信终端相连。

6、 根据权利要求 2至 5任一项所述的装置， 其特征在于， 所述 USB 电缆为金属芯屏蔽电缆， 另一端从下箱体的后部、 靠近与上箱体连接处位 置的开口引出。

7、 根据权利要求 6所述的装置， 其特征在于， 所述 USB电缆的长度 为 2~3米， 且 USB电缆的引出部分周围环绕有吸波材料， 与放置于地面、 并由吸波材料覆盖的工作计算机相连。

8、 一种无线通信终端的测试方法， 其特征在于， 所述方法包括： 工作计算机通过穿过计算机测试模型的 USB电缆， 控制固定于计算机 测试模型的无线通信终端与测试暗室的喇叭天线建立无线呼叫连接；

测试暗室的计算机进行无线通信终端各测试点的信号强度测量， 记录 测量得到的信号强度， 并计算得到所述无线通信终端的性能指标。

9、 根据权利要求 8所述的方法， 其特征在于， 所述工作计算机位于测 试暗室的地面或测试支架的地面， 并覆盖有吸波材料；

所述 USB电缆由计算机测试模型的引出部分被吸波材料环绕。

10、 根据权利要求 8所述的方法， 其特征在于， 所述方法还包括： 所 述测试暗室的计算机通过多轴定位系统 MAPS转台， 控制放置有测试装置 的测试支架的转台转动。