WO2020074752A1

WO2020074752A1 - Sistema de testeo en rango de múltiple banda compacto, de campo cercano a campo lejano y de campo lejano directo

Info

Publication number: WO2020074752A1
Application number: PCT/ES2018/070655
Authority: WO
Inventors: David Agapito SÁNCHEZ HERNÁNDEZ
Original assignee: EMITE Ingeniería S.L.
Priority date: 2018-10-09
Filing date: 2018-10-09
Publication date: 2020-04-16
Also published as: KR20210086620A; EP3865886B1; EP3865886A1; KR102620154B1; JP2022510092A; EP3865886A4; DK3865886T3; US20210341528A1; ES2954459T3; US11815539B2; JP7223843B2

Abstract

Sistema de testeo en rango de múltiple banda compacto, de campo cercano a campo lejano y directo a campo lejano en cámara anecoica. El sistema incluye un reflector curvo con su sistema multibanda de alimentación primario de antenas fuente situado enfrente del reflector, en un lateral y apuntando hacia él, un sistema multibanda de alimentación secundario de antenas fuente en campo cercano o lejano, que emplea antenas tipo bocinas de guía de onda circular o tipo agrupaciones de elementos impresos, con sus aperturas perforadas en el centro del reflector o delante de éste, y un conjunto de antenas bajo prueba (ABP) o conjunto de dispositivos bajo prueba (DBP) y su torre, posicionado en un sistema 3D de mesa giratoria y colocada en una zona tranquila de prueba (QZ), para el que se puede variar el acimut, cabeceo y elevación. En un procedimiento de medida en recepción el sistema de alimentación primario de antenas fuente transmite varias señales variantes en frecuencia, o bien mediante diversidad de polarización o mediante diversidad espacial, hacia el reflector, que refleja dichas señales hacia la zona tranquila de prueba en forma de frentes de ondas planos en su apertura. El sistema de alimentación secundario de antenas fuente también transmite varias señales variantes en frecuencia, pero dirige éstas directamente hacia la zona tranquila de prueba en forma de frentes de onda esféricos, y el ABP o DBP recibe todas estas señales provenientes de los sistemas de alimentación primario y secundario de forma simultánea, lo que permite la agregación de diferentes señales o portadoras de sistemas de comunicaciones inalámbricas en el ABP o DBP. Mediante la reciprocidad se puede realizar un proceso similar para medidas en transmisión.

Description

SISTEMA DE TESTEO EN RANGO DE MÚLTIPLE BANDA COMPACTO, DE CAMPO CERCANO A CAMPO LEJANO Y DE CAMPO LEJANO DIRECTO

Campo de Invención

La presente invención está relacionada en general con los sistemas de prueba y medida de antenas y dispositivos, y de forma más particular con un sistema multibanda compacto (RPAC), de campo cercano a campo lejano (CCCL) y campo lejano directo (CLD) que emplea de forma simultánea un rango en campo cercano, un rango en campo lejano directo y un rango de prueba de antena compacto.

Antecedentes de la Invención

Las Pruebas en el aire de los dispositivos inalámbricos emplean habitualmente los mismos sistemas de prueba que aquellos que se usan para medir antenas. Existen tres planteamientos diferentes para medir el diagrama de radiación de un conjunto de antenas o conjunto de dispositivos dentro de una cámara anecoica. El planteamiento más antiguo consiste en iluminar el ABP o DBP con una onda electromagnética que viene de una fuente distante con línea de visión directa. El campo electromagnético se expande en el espacio desde una fuente puntual de forma esférica en las proximidades de dicha fuente, lo que se conoce como campo cercano, pero a distancias suficientemente grandes en términos de longitud de onda de la antena iluminadora, el frente de onda que se observa es esencialmente plano, con amplitud y fase uniformes. La distancia frontera a la que esto ocurre se define en la literatura científica como la distancia de campo lejano, y delimita la superficie inicial en el espacio a partir de la cual la región de campo lejano comienza, que continúa a medida que nos alejamos de la fuente. El conjunto de antenas bajo prueba (ABP) o conjunto de dispositivos bajo prueba (DBP) tiene que colocarse en la región de campo lejano de la antena transmisora para observar ese frente de onda uniforme. Cuando se coloca en el i

HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) campo cercano, el ABP o DBP observa un frente de onda esférico, y se tienen que emplear algunas fórmulas de conversión de campo cercano a campo lejano para obtener los parámetros medidos en campo lejano. La distancia de la frontera entre campo cercano y campo lejano de la fuente depende de la máxima dimensión D y la frecuencia de operación del conjunto de antenas o dispositivos bajo prueba mediante,

2Ό²/l (1 ) que se obtiene al permitir una no uniformidad de fase máxima de 22.5 grados en el frente de onda l es la longitud de onda de la señal de iluminación. Cuando se transmiten señales de diferentes frecuencias, cada una de ellas define una distancia frontera de campo cercano a campo lejano, lo que resulta en que la distancia frontera para la prueba completa de iluminación viene definida por la más alta frecuencia empleada (que corresponde a la más baja longitud de onda) para un ABP o DBP de máxima dimensión D. La cuidadosa observación de la ecuación (1 ) arriba revela que para altas frecuencias y antenas grandes se requiere una gran separación entre el ABP o DBP y la fuente para colocarlos en campo lejano. Por ejemplo, un conjunto de dispositivos o antenas con D=25cm necesitará una separación de 2.5m del conjunto de antenas fuente de alimentación para que se considere que está en campo lejano cuando se opere a 6 GHz. En consecuencia, el planteamiento de campo lejano directo (CLD) se emplea de forma típica para bajas frecuencias y antenas relativamente pequeñas, mientras que el planteamiento de campo cercano a campo lejano se emplea cuando las distancias de campo lejano son mayores que el espacio disponible o las dimensiones de la cámara. Otros parámetros de antena que se evalúan con este planteamiento y que son bien conocidos para el experto en el tema son los anchos de haz, la relación axial, la relación delante-atrás, la ganancia, la directividad, la correlación, la capacidad, la diversidad, la eficiencia espectral y la eficiencia de radiación.

Aquellos expertos en el tema conocen también que las antenas son elementos pasivos, y que la ganancia y las características direccionales son recíprocas o iguales con independencia de que la antena está transmitiendo o recibiendo energía, y que la respuesta de dispositivos o antenas puede ser diferentes para

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HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) diferentes valores de temperatura y humedad. Por tanto, la prueba de características de radiación de un ABP en modo recepción proporciona resultados que son igualmente aplicables al modo transmisión. En consecuencia, la presente invención se describirá aquí con algunos elementos actuando como transmisores mientras que otros actúan como receptores, pero debido a la propiedad de reciprocidad la misma invención se aplica a la situación en la que esos elementos actuando como transmisores actúan ahora como receptores mientras que aquellos elementos que se describe que actúan como receptores ahora actúan como transmisores. Además, la invención también añade un recinto climático para tener en cuenta los efectos de diferentes condiciones de temperatura y humedad sobre los ABP o DBP, hecho con espumas de parámetros como los del aire.

Un segundo planteamiento mide la distribución de la amplitud y fase del campo electromagnético en el ABP o DBP y matemáticamente transforma estas medidas para obtener los valores en campo lejano. Este planteamiento se conoce como campo cercano a campo lejano (CCCL), requiere una transformación de campo cercano a campo lejano, un posicionamiento de la sonda de prueba muy preciso y consume mucho tiempo, lo que limita en la práctica el rango de valores angulares de los diagramas calculados. La ventaja del planteamiento de campo cercano a campo lejano es que no requiere una gran separación entre el conjunto de antenas fuente de alimentación y el ABP o DBP y, en consecuencia, puede ser muy útil cuando existan limitaciones de espacio.

El tercer planteamiento es usar un rango de prueba de antena compacto (RPAC), que consiste en reflejar la señal transmitida por una antena fuente de alimentación en un reflector típicamente curvo para generar una onda electromagnética plana en la apertura del reflector a la frecuencia de interés, esto es, obtener las características de onda en campo lejano pero a distancias de la fuente mucho más cortas que el planteamiento de campo lejano directo. Las antenas fuente de alimentación para el RPAC pueden tener una única polarización o tenerla dual, y pueden ser una o más unidades para permitir la excitación de varias señales en diferentes bandas de frecuencia. Un RPAC

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HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) emplea el campo cercano colimado cerca de la apertura de un gran y descentrado reflector típicamente curvo (US3302205), de una lente (W02007136964) u holograma (US5670965) como campo electromagnético de prueba. El reflector es alimentado típicamente por una antena fuente de alimentación colocada en su foco o en un lateral, que tiene el requisito operacional de iluminar la superficie del reflector curvo de forma tan precisa como sea posible, evitando el derramamiento o la pérdida de energía que ocurre cuando no se apunta correctamente al reflector. La antena fuente de alimentación del reflector transmite ondas electromagnéticas hacia el reflector. La superficie curva en el reflector crea un frente de onda uniforme en su apertura para cada señal que es enviada por cada elemento del conjunto primario de antenas fuente de alimentación. Las reflexiones en los bordes del reflector causan típicamente una distorsión de la uniformidad deseada en los campos electromagnéticos de prueba que el conjunto de antenas bajo prueba o conjunto de dispositivos bajo prueba, y las distancias ligeramente superiores a las de la apertura del reflector son típicamente empleadas para determinar la uniformidad de los frentes de onda y, en consecuencia, la región de campo lejano. Para reducir esta distorsión de los frentes de onda que proviene de los bordes del reflector se ha propuesto emplear bordes redondeados (US5341 150, US8330640), bordes serrados (US6115003), un reflector descentrado secundario (W08606550, US4208661 ) para mapear con precisión un diagrama de alimentación en el reflector principal típicamente curvo, rangos de prueba casi compactos (US 20100039332) con distancias de separación mayores que los rangos compactos pero aun en el campo cercano de la apertura y menores que las separaciones de los planteamientos directos de campo cercano o el uso de antenas helicoidales con bobinas en la antena fuente de alimentación del RPAC (US4742359). El planteamiento RPAC requiere un reflector mayor que el ABP que se prueba y una fabricación de la superficie del reflector muy precisa, pero se reduce considerablemente la distancia de campo lejano requerida respecto al planteamiento de campo lejano directo, lo que convierte su uso en muy útil para frecuencias altas y medias y antenas bajo prueba relativamente grandes.

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HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) Se pueden encontrar en la literatura varios sistemas de prueba que usan alguno de los tres planteamientos, pero no existe ninguna invención que pueda usar los tres planteamientos de manera simultánea puesto que todos ellos emplean frentes de onda que se propagan hacia las antenas bajo prueba y, en consecuencia, el uso de más de un planteamiento en su concepción actual antes de esta invención causaría que los componente físicos de un planteamiento interfirieran o bloquearan los frentes de onda creados por los otros planteamientos. Una posible hibridación de los tres planteamientos requeriría posicionar una antena fuente de alimentación, que apuntaría directamente a la antena o dispositivo bajo prueba, entre el reflector y el conjunto de antenas o dispositivos bajo prueba, con la capacidad de ser quitada de su posición cuando no se usara el planteamiento de campo lejano directo. Como resultado, en esta configuración se introducen costes en tiempo y trabajo en la configuración, alineamiento y almacenaje del planteamiento de campo lejano directo. También se requieren recursos de almacenaje en los edificios para almacenar y transportar la antena fuente de alimentación del sistema de campo lejano directo cuando no se use, y aunque los dos planteamientos (campo lejano directo y RPAC) podrían instalarse en un solo sistema, no podrían operar de forma simultánea puesto que la antena fuente de alimentación del sistema de campo lejano directo claramente bloquearía físicamente los frentes de onda del RPAC que viniendo del reflector se dirigen hacia la zona tranquila de prueba donde se localiza el ABP o DBP.

Además, no ha sido necesario el uso simultáneo de los tres planteamientos para medir las propiedades de antenas o dispositivos, pero con el progreso de las comunicaciones, en particular en los sistemas avanzados celulares e inalámbricos, el uso simultáneo de varias frecuencias portadoras ha sido propuesto. Dentro de la quinta generación de comunicaciones móviles inalámbricas (5G o Nueva Radio, NR) se ha propuesto combinar y usar de forma simultánea rangos de frecuencia distintos y muy diferentes, bajo (FR1 o Sub-6 GHz) y alto (FR2 u Ondasmm), así como combinarlos con portadoras de la cuarta generación existente (conocida como Evolución a Largo Plazo o LTE) para ser capaces de alcanzar las velocidades de comunicación (o throughputs)

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HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) que se demandan entre estaciones base de comunicaciones móviles, conocidas como gNodeBs, y Equipos de Usuario, conocidos como EU. Para pruebas en el aire se emplean de forma típica tanto gNodeBs o EUs reales como emuladores de gNodeB o de EUs.

Sería por tanto de ayuda inventar un sistema de prueba de ABP o DBP que proporcionara varios frentes de onda simultáneos para una variedad de bandas de frecuencia (o portadoras de comunicaciones móviles inalámbricas) y de planteamientos de prueba sobre una zona tranquila de prueba para ser capaces de recibir y/o transmitir con todas esas bandas de frecuencia y planteamientos de una manera simultánea. Puesto que también se desea que todos los planteamientos combinados proporcionen los frentes de onda desde el mismo ángulo de salida/llegada a el ABP o DBP, una combinación directa de estos tres planteamientos no resulta sencilla ni derivable a partir de las invenciones existentes para el experto en el tema, aunque se han propuesto unas pocas opciones para intentar alcanzar el uso simultáneo de algunas bandas de frecuencias (baja, alta) o al menos resolver algunas deficiencias de un planteamiento mediante modificaciones inventivas. Podemos describir algunos de estos intentos.

Parece posible habilitar diferentes bandas de frecuencia de forma simultánea en un rango de prueba de antena compacto mediante la división del reflector en diferentes secciones y considerar estos reflectores auxiliares o subreflectores de forma separada, como se describe en DE2603055. Las antenas fuente de alimentación tienen que ser mecánicamente entrelazadas de tal forma que sus centros de fase coincidirán en cada caso con el punto focal del reflector principal. Aparecen ciertas restricciones de frecuencia puesto que los subreflectores tiene un tamaño menor que el reflector principal. Las ventajas, pero también las deficiencias del planteamiento RPAC son sin embargo inherentes a DE2603055, que simplemente multiplica un planteamiento en varias unidades de tamaño reducido del mismo planteamiento.

En JP2002228697 se consigue que casi no haya polarización cruzada en la zona tranquila de prueba mediante el uso de una forma de lente en la que la

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HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) sección cruzada en dirección de propagación es más gruesa en el centro que en los bordes, y se rodea de material absorbente. Solamente se envía sin embargo un solo frente de onda de forma directa a la zona tranquila de prueba.

El uso de dos reflectores también se ha reportado como una forma de crear una onda plana en una zona de prueba con una longitud reducida en US4949093, US4208661 y W08606550. Un segundo reflector controlable se localiza paralelo y opuesto al principal reflector. En US4949093 se inyecta un pulso electromagnético en el espacio entre los reflectores, propagándose hacia uno de los reflectores. Tras un número de múltiples reflexiones, el reflector controlable se hace transmisivo o permeable y un frente de onda sustancialmente plano se hace disponible para la antena bajo prueba. La solución es similar a un RPAC, pero sin el uso de precisos reflectores típicamente curvos que son caros de fabricar. En US4208661 , la línea focal del reflector principal se hace no paralela al plano de simetría del segundo reflector. En W08606550 los dos reflectores tienen una forma especial y se configuran en una disposición descentrada. Las mejoras en US4949093, US4208661 y W08606550 son sin embargo sobre un solo frente de onda, el del RPAC. Puesto que los reflectores para sistemas RPAC tiene que ser fabricados con de forma muy precisa, con precisiones típicas de 1/100 de la longitud de onda de operación, el uso de dos reflectores tiene un claro impacto en el coste y la complejidad, y requiere una cámara anecoica más larga que los sistemas que emplean un solo reflector. No existe hoy día una invención que proponga una manera de combinar los tres planteamientos de forma que los frentes de onda creados por un planteamiento no sean bloqueados físicamente por los componentes físicos de otros planteamientos diferentes que apuntan a la misma zona tranquila de prueba desde la misma dirección.

Descripción de la Invención

Las realizaciones de la presente invención proporcionan un sistema de prueba y medida que es capaz de crear frentes de onda uniformes a un conjunto de bandas de frecuencia diferentes desde un rango de prueba de antena compacto

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HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) con un reflector curvo mientras que simultáneamente es capaz de enviar y recibir frentes de onda adicionales a un conjunto de bandas de frecuencia diferentes desde un conjunto de antenas fuente de alimentación colocado detrás del reflector pero con su apertura o aperturas incrustadas en el centro del reflector o justo delante del mismo. De esta forma los tres planteamientos de prueba en el aire para un ABP o DBP, el RPAC, el CCCL y el CLD, puede ser usados de forma simultánea en un solo sistema de prueba y medida. La superficie incrustada en el centro del reflector cuando el sistema CLD se coloca detrás del reflector tiene que ser pequeña, esto es, igual o menor que un cuarto de la superficie total del reflector, como requisito operacional. Superficies mayores se pueden emplear pero no podrán garantizar la deseada uniformidad de los frentes de onda reflejados por el reflector hacia el ABP o DBP. Las realizaciones de la presente invención pueden proporcionar ahorros en los costes de trabajo y locales asociados con el uso de planteamientos que alternan entre RPAC, CCCL y CLD y no pueden usarlos de forma simultánea. Las realizaciones de la presente invención pueden ser usadas en rangos de prueba compactos con alimentadores laterales. Las realizaciones de la presente invención pueden reajustarse de forma ventajosa a rangos de prueba compactos ya existentes, y por tanto habilitar una operación multifrecuencia y multiplanteamiento de dichos rangos compactos existentes, permitiendo las pruebas simultáneas de frecuencias bajas, medias y altas dentro de la misma cámara anecoica y sistema de prueba y medida. El sistema se embute dentro de una cámara anecoica, con absorbentes en los lados internos de las paredes, techo, puerta y suelo, así como encima de cualquier estructura de soporte colocada dentro de la cámara y que pudiese producir radiación no intencionada que interfiriese electromagnéticamente con los deseados frentes de onda.

El efecto del reflector en la radiación del conjunto secundario de antenas fuente de alimentación se reduce en gran medida por el uso de una antena bocina corrugada de alta ganancia circular o rectangular como elementos del conjunto secundario de antenas fuente de alimentación en la presente invención, que puede hacer uso fe aperturas circulares o rectangulares de reducido tamaño y radiar la inmensa mayoría de las ondas electromagnéticas que conforman los

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HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) frentes de onda hacia la zona tranquila de prueba. Es más, puesto que la principal radiación puede ser producida en un conjunto de antenas tipo bocina circular o rectangular o en una agrupación de antenas impresas tanto en los bordes de las aperturas cuando se emplean los modos electromagnéticos EH como en el centro de las aperturas cuando se usan modos electromagnéticos HE, las aperturas de los elementos antena empleados en el conjunto secundario de antenas fuente de alimentación pueden hacer un uso opcional de diversos gorros metálicos, que ayudan a reducir el área total incrustada en el centro del reflector cuando el sistema CLD se sitúa detrás del reflector en función de los modos electromagnéticos que se emplean en el conjunto secundario de antenas fuente de alimentación.

El primer elemento incluido en el sistema de testeo en rango de múltiple banda compacto, de campo cercano a campo lejano y de campo lejano directo (1 ) es una cámara anecoica (2) con una puerta (3), ruedas (4) y material absorbente (5) que cubre sus paredes internas, suelo, puerta y techo.

El segundo elemento incluido en el sistema de testeo en rango de múltiple banda compacto, de campo cercano a campo lejano y de campo lejano directo (1 ) es un reflector curvo (6) con bordes enrollados o serrados, su conjunto primario de antenas fuente de alimentación con la alimentación desde un lateral (7) y su torre de soporte (8), que puede hacer uso de una o varias antenas como elementos (9) del conjunto primario de antenas fuente de alimentación con polarización sencilla o dual del tipo bocina de guía de onda o del tipo agrupación impresa de antenas con un diagrama de radiación estrecho apuntando directamente hacia la superficie del reflector, un conjunto de antenas bajo prueba (ABP) o dispositivos bajo prueba (DBP) (10) con su posicionador 3D (1 1 ) colocado en la zona tranquila de prueba (12), que es un volumen alrededor del ABP o DBP en el que el posicionador 3D puede rotar el ABP o DBP sobre sus ejes de alabeo, elevación o acimut. El segundo elemento proporciona un conjunto de frentes de onda a diferentes bandas de frecuencia en la zona tranquila de prueba (12). La zona tranquila de prueba puede opcionalmente acomodar un recinto climático (23) para permitir las pruebas de diferentes figuras de mérito a diferentes condiciones de temperatura y humedad.

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HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) El tercer elemento incluido en el sistema de testeo en rango de múltiple banda compacto, de campo cercano a campo lejano y de campo lejano directo (1 ) es un conjunto secundario de antenas fuente de alimentación (13) y su torre de soporte (14), que puede hacer uso de una o varias antenas como elementos (15) del conjunto secundario de antenas fuente de alimentación con polarización sencilla o dual del tipo bocina de guía de onda o del tipo agrupación impresa de antenas con un diagrama de radiación estrecho, cuyas aperturas o bien se incrustan (16) en el centro del reflector, eliminando una pequeña superficie del mismo y dejando en su lugar las aperturas de cada elemento (15) del conjunto secundario de antenas fuente de alimentación con polarización, o bien se colocan justo delante del reflector. Para reducir el tamaño de las aperturas y los niveles de lóbulos secundarios de los elementos (15) del conjunto secundario de antenas fuente de alimentación, éstos pueden ser antenas tipo bocina corrugada circulares o rectangulares, o agrupaciones de antenas impresas. El tercer elemento proporciona un conjunto de frentes de onda esféricos cuando las frecuencias y tamaños de las antenas determinen el planteamiento CCCL en la zona tranquila de prueba y, de forma simultánea, otro conjunto de frentes de onda uniformes cuando las frecuencias y tamaños de las antenas determinen el planteamiento CLD en la zona tranquila de prueba. Aunque no existe restricción al número de elementos antena en el conjunto primario o secundario de antenas fuente de alimentación, cuanto mayor sea este número de antena-elementos del conjunto, más difícil será cumplir con el requisito del conjunto primario de iluminar el reflector con todas sus antenas o el requisito del conjunto secundario de incrustar aperturas en el reflector de una superficie total pequeña en relación al tamaño del reflector o colocarlas delante de éste, y por tanto eliminar una parte pequeña de la superficie del reflector o colocar delante elementos relativamente pequeños. De forma opcional las aperturas que se incrustan en el centro del reflector, cuando se usen, puede ser cubiertas parcialmente con un gorro metálico (17) para reducir la superficie que se elimina del reflector, en función de los modos electromagnéticos a excitar en dichas aperturas. Las estructuras de soporte de los conjuntos primario y secundario de antenas fuente de alimentación puede de forma ventajosa acomodar múltiples configuraciones con diferente número de abrazaderas para permitir varios antena-elementos con

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HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) polarización o bien sencilla o dual en cada elemento. De esta forma el conjunto primario de antenas fuente de alimentación puede proporcionar varios frentes de onda que se corresponden con múltiples bandas de frecuencia y, de forma similar y simultánea sobre la zona tranquila de prueba, el conjunto secundario de antenas fuente de alimentación puede proporcionar varios frentes de onda que se corresponden con otras tantas múltiples bandas de frecuencia.

El cuarto elemento incluido en el sistema de testeo en rango de múltiple banda compacto, de campo cercano a campo lejano y de campo lejano directo (1 ) es un conjunto de cables, hilos, combinadores y conmutadores, tanto eléctricos (18), portando potencia de alimentación a todos los elementos, de radiofrecuencia (19), transportando las señales de radiofrecuencia conmutadas o combinadas hacia y desde la cámara anecoica, de Ethernet (20), transportando señales y datos de protocolos de comunicación, y de fibra óptica (21 ), capaces de transportar señales de control de los gNodeBs, ABP o DBP.

El quinto elemento incluido en el sistema de testeo en rango de múltiple banda compacto, de campo cercano a campo lejano y de campo lejano directo (1 ) es un equipo analizador auxiliar de recepción/transmisión (22), que puede ser colocado dentro o fuera de la cámara anecoica, y que es capaz de analizar las señales que viene/van hacia/desde el ABP o DBP y determinar la respuesta del ABP o DBP, así como los parámetros de recepción, comunicación o transmisión.

El primer procedimiento que realiza el sistema de testeo en rango de múltiple banda compacto, de campo cercano a campo lejano y de campo lejano directo (1 ) es utilizar cualquiera de los cinco elementos de forma independiente o combinada, de forma que se proporcione un conjunto particular de frentes de onda en la zona tranquila de prueba (12), cada uno de ellos viniendo de cada una de los antena-elementos existentes en el conjunto primario de antenas fuente de alimentación o en el conjunto secundario de antenas fuente de alimentación. Este procedimiento permite determinar y evaluar la respuesta e interacción del ABP o DBP con esos frentes de onda en términos de parámetros de comunicaciones inalámbricas bien conocidos por el experto en el tema, como sensibilidades, potencias de trasmisión, eficiencias de conformación de haz, velocidades o latencias, entre otros, para esquemas de tecnologías como

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HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) entrada sencilla salida sencilla (SISO), entradas múltiples y salidas múltiples (MIMO), MIMO Multi-Usuario (MU MIMO), MIMO masivo (mMIMO), conectividad dual (EN-DC), portadora sencilla (PS), agregación de portadoras (AP), no proporcionable de forma aislada (NAA) o proporcionable de forma asilada (AS), entre otras.

El segundo procedimiento que realiza el sistema de testeo en rango de múltiple banda compacto, de campo cercano a campo lejano y de campo lejano directo (1 ) es permitir que el ABP o DBP transmita una señal o señales desde la zona tranquila de prueba (12) hacia el reflector y simultáneamente hacia las aperturas del conjunto secundario de antenas fuente de alimentación, y eventualmente tras reflejarse en el reflector hacia el conjunto primario de antenas fuente de alimentación, permitiendo la recepción y análisis de dichas señales de forma simultánea y en tiempo real. Este procedimiento permite determinar y evaluar las características de transmisión y comunicación del ABP o DBP en términos de parámetros de comunicaciones inalámbricas, como las potencias radiadas totales de salida, las eficiencias de conformación de haz, velocidades o latencias, entre otras, para esquemas de tecnologías como MIMO masivo (mMIMO), MIMO Multi-Usuario (MU MIMO), conectividad dual (EN-DC) o agregación de portadora (AP), no proporcionable de forma aislada (NAA) o proporcionable de forma asilada (AS), entre otras.

Esta invención puede ser útil en el campo de la prueba y medida de antenas y dispositivos en el aire (EEA).

Breve descripción de los dibujos:

La Figura 1 es una vista de la sección cruzada de un ejemplo del sistema de testeo en rango de múltiple banda compacto, de campo cercano a campo lejano y de campo lejano directo que incorpora elementos de acuerdo a una realización de la presente invención. La Figura 1 muestra un sistema de testeo en rango de múltiple banda compacto, de campo cercano a campo lejano y de campo lejano directo (1 ) que incluye los siguientes elementos: una cámara anecoica (2) con una puerta (3), ruedas (4) y material absorbente (5), un reflector curvo

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HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) descentrado (6), un conjunto primario de antenas fuente de alimentación para RPAC (7) y su torre de soporte (8) de conjunto RPAC de alimentación primario, compuesto por tres antena-elementos de conjunto primario de antenas (9) de alimentación como antenas tipo bocina corrugada con polarización dual o agrupación de antenas impresas como ejemplo que apunta hacia el reflector curvo descentrado, un conjunto de antenas bajo prueba (ABP) o conjunto de dispositivos bajo prueba (DBP) (10) con su torre de soporte de ABP o DBP con estructura de posicionamiento (1 1 ), localizada en la zona tranquila de prueba (12) y dentro de un recinto climático (23), y capaz de proporcionar rotación en alabeo, elevación y acimut. La Figura 1 también ilustra otros elementos de un ejemplo del sistema de testeo en rango de múltiple banda compacto (RPAC), de campo cercano a campo lejano (CCCL) y de campo lejano directo (CLD) como el conjunto secundario de antenas fuente de alimentación (13) para el planteamiento de campo lejano directo (CLD) y el planteamiento de campo cercano a campo lejano (CCCL) con su torre de soporte CLD/CCCL (14) y con tres antena-elementos del conjunto secundario de antenas fuente de alimentación (15) del tipo antena bocina corrugada circular como un ejemplo, con sus aperturas circulares de bocina incrustadas (16) en el centro del reflector curvo (6) o delante de él en trazo discontinuo, un conjunto de cables eléctricos (18), que proporcionan potencia a todos los elementos, un conjunto de elementos de radiofrecuencia (19), cables Ethernet (20) y de fibra óptica (21 ) conectando los planteamientos de campo cercano a campo lejano, campo lejano directo y conjuntos primario y secundario de antenas fuente de alimentación de RPAC y las torres de los ABP/DBP a un equipo analizador auxiliar (22) colocado fuera de la cámara anecoica como ejemplo. Las líneas discontinuas que llegan/salen de los conjuntos fuente de alimentación primario y secundario y salen/llegan de la zona tranquila de prueba representan los diferentes frentes de onda creados. Como se puede observar, estos frentes de onda pueden ser creados en una dirección o su opuesta (bi-direccional) mediante reciprocidad.

La Figura 2 es un corte horizontal a través del centro del reflector que ilustra de forma esquemática una realización ejemplo en la que le conjunto secundario de antenas fuente de alimentación se coloca detrás del reflector curvo y con las

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HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) aperturas de tres antena-elementos tipo bocina circular corrugada incrustadas en el centro del reflector o delante de él. En el ejemplo de la figura 2 también se muestran varias opciones para un gorro circular metálico (17) en la apertura circular de una antena del conjunto secundario de antenas fuente de alimentación para minimizar el efecto en la eliminación de superficie del reflector para la excitación de los electromagnéticos EH o HE en las aperturas circulares que se incrustan al centro del reflector. La figura 2 muestra dos ejemplos de gorro en la apertura circular de la antena central del conjunto secundario de antenas fuente de alimentación, pero solo como dos ejemplos pues cualquier apertura incrustada en el reflector de entre los antena-elementos del conjunto secundario de antenas fuente de alimentación puede incluir un gorro. La Figura 2 también ilustra la posibilidad de emplear una agrupación de antena-elementos impresos para el conjunto primario de antenas fuente de alimentación o para el conjunto secundario de antenas fuente de alimentación.

La Figura 3 ilustra dos diferentes rizados de amplitud de frentes de onda en la zona tranquila de prueba, uno procedente del conjunto primario de antenas fuente de alimentación (planteamiento RPAC) a 40 GHz y otro del conjunto secundario de antenas fuente de alimentación (planteamientos CLD y CCCL) a 6 GHz. p en la figura 3 representa la distancia desde el centro de la zona tranquila de prueba. Aquellos expertos en el tema pueden observar que el rizado de amplitud dentro de la zona tranquila de prueba para la presente invención permanece bastante uniforme con las amplitudes de las no uniformidades siempre por debajo de 1 dB.

La Figura 4 ilustra el análisis de rizado de fase en la zona tranquila de prueba para los mismos frentes de onda que en la figura 3. p en la figura 4 representa la distancia desde el centro de la zona tranquila de prueba. Aquellos expertos en el tema pueden observar que el rizado de fase dentro de la zona tranquila de prueba para la presente invención también permanece bastante uniforme con las amplitudes de las no uniformidades no solamente siempre por debajo del valor de 22.5° de la frontera de campo lejano, sino también con valores dentro de unos muy buenos ±5° incluso con zonas tranquilas de prueba de 60cm.

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HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) Modo de realización de la invención

Los siguientes ejemplos ayudan a ilustrar la presente invención, pero no pueden interpretarse como restricción de sus capacidades.

Ejemplo 1. Sistema de testeo en rango de múltiple banda compacto, de campo cercano a campo lejano y de campo lejano directo en el que todos sus frentes de onda son planos en la zona tranquila de prueba

En el modo favorito del sistema de testeo en rango de múltiple banda compacto, de campo cercano a campo lejano y de campo lejano directo el número de antena-elementos con polarización dual en el conjunto primario de antenas fuente de alimentación es uno del tipo antena bocina de guíaonda circular corrugada o del tipo agrupación de antenas impresas, operando en el rango de frecuencias de ondas milimétricas 5G FR2, el número de antena-elementos en el conjunto secundario de antenas fuente de alimentación es uno, del tipo antena bocina de guíaonda circular corrugada o del tipo agrupación de antenas impresas, operando en el rango de frecuencias por debajo de 6 GHz 5G FR1 , el reflector curvo descentrado tiene los bordes serrados con dimensiones de 1.5m de punta a punta y la zona tranquila de prueba es un cilindro de longitud 30cm y diámetro 30cm, en el cual se proporcionan hasta cuatro frentes de onda en su campo lejano. En este modo favorito del sistema de testeo en rango de múltiple banda compacto, de campo cercano a campo lejano y de campo lejano directo todos los frentes de onda están en su campo lejano en la zona tranquila de prueba, y no se necesita transformación de campo lejano a campo cercano.

Este sistema de testeo en rango de múltiple banda compacto, de campo cercano a campo lejano y de campo lejano directo presenta las siguientes novedades:

La posibilidad de proporcionar diferentes frentes de onda uniformes a diferentes bandas de frecuencia dentro de una pequeña cámara anecoica.

La posibilidad de proporcionar diferentes frentes de onda a diferentes bandas de frecuencia con diferentes planteamientos de medida de forma simultánea, lo que congrega las ventajas de cada uno de los planteamientos en un solo sistema.

La posibilidad de testear un ABP en muchas y diversas frecuencias de una

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HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) forma simultánea.

La posibilidad de testear un DBP cuando se combinan o agregan señales de cuatro portadoras diferentes de forma simultánea.

El modo favorito del sistema de testeo en rango de múltiple banda compacto, de campo cercano a campo lejano y de campo lejano directo se ha diseñado para ser empleado en el campo de la quinta generación de sistemas de comunicaciones móviles, tanto no proporcionable de forma aislada (NAA) y por tanto en combinación con portadoras y sistemas de cuarta generación (4G) como proporcionable de forma asilada (AS) o solamente 5G. Este modo favorito de la invención permite testear el rendimiento en el aire de combinaciones de portadoras FR1 y FR2 de forma simultánea, proporcionando una clara ventaja competitiva frente a planteamiento de prueba y medida sencillos.

Ejemplo 2. Sistema de testeo en rango de múltiple banda compacto, de campo cercano a campo lejano y de campo lejano directo en el que no todos sus frentes de onda son planos en la zona tranquila de prueba

En este modo del sistema de testeo en rango de múltiple banda compacto, de campo cercano a campo lejano y de campo lejano directo el número de antena- elementos con polarización dual en el conjunto primario de antenas fuente de alimentación es tres del tipo antena bocina de guíaonda circular corrugada o del tipo agrupación de antenas impresas, operando en el rango de frecuencias de ondas milimétricas 5G FR2, el número de antena-elementos en el conjunto secundario de antenas fuente de alimentación es uno, del tipo antena bocina de guíaonda circular corrugada o del tipo agrupación de antenas impresas, operando en el rango de frecuencias por debajo de 6 GFIz 5G FR1 , el reflector curvo descentrado tiene los bordes serrados con dimensiones de 1.5m de punta a punta y la zona tranquila de prueba es un cilindro de longitud 60cm y diámetro 60cm, en el cual se proporcionan hasta ocho frentes de onda, en campo lejano o campo cercano. En este modo del sistema de testeo en rango de múltiple banda compacto, de campo cercano a campo lejano y de campo lejano directo no todos los frentes de onda están en su campo lejano en la zona tranquila de prueba, y en consecuencia se necesita transformación de campo lejano a campo cercano.

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HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) Este sistema de testeo en rango de múltiple banda compacto, de campo cercano a campo lejano y de campo lejano directo presenta las siguientes novedades:

La posibilidad de proporcionar frentes de onda en campo cercano en la zona tranquila de prueba, lo que conlleva la ventaja de testear altas frecuencias o grandes ABPs o DBPs empleando un mismo tamaño de cámara que para las bajas frecuencias.

La posibilidad de testear un ABP en muchas y diversas frecuencias de una forma simultánea.

Este ejemplo 2 del sistema de testeo en rango de múltiple banda compacto, de campo cercano a campo lejano y de campo lejano directo se ha diseñado para ser empleado en el campo de la quinta generación de sistemas de comunicaciones móviles, tanto no proporcionable de forma aislada (NAA) y por tanto en combinación con portadoras y sistemas de cuarta generación (4G) como proporcionable de forma asilada (AS) o solamente 5G, cuando se testeen dispositivos o antenas grandes a frecuencias altas o para combinaciones de portadoras de FR1 y FR2 de forma simultánea para el que el uso de frentes de onda en campo cercano y la combinación de varios planteamientos de forma simultanea es ventajosa respecto de cualquier planteamiento individual de prueba y medida.

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HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26)

Claims

REIVINDICACIONES

1. Un sistema multibanda compacto, de campo cercano a campo lejano y campo lejano directo (1 ) que proporciona diferentes frentes de onda a diferentes bandas de frecuencia de forma simultánea en una zona quieta de prueba en la que se coloca y analiza la respuesta de un conjunto de antenas bajo prueba o dispositivos bajo prueba mediante tres planteamientos de medida diferentes (RPAC, CCCL y CLD) de forma simultánea, y que incluye:

- Una cámara anecoica (2) con una puerta (3), ruedas (4) y material absorbente (5) que cubre las partes internas de las paredes, techo, puerta y suelo, así como partes metálicas de soporte.

- Un reflector curvo (6) con un conjunto primario de antenas fuente de alimentación (7) con uno o varios antena-elementos (9) del conjunto primario de antenas fuente de alimentación de tipo antena bocina de guíaonda circular corrugada con polarización sencilla o dual o del tipo agrupación de antenas impresas con polarización sencilla o dual, y su torre de soporte de conjunto primario de antenas fuente de alimentación (8).

- Un conjunto de antenas bajo prueba (ABP) o dispositivos bajo prueba (DBP) (10) del tipo gNodeB o del tipo Equipo de Usuario (EU), con su torre de soporte, posicionamiento y mesa giratoria de ABP/DBP (1 1 ), localizado en una zona tranquila de prueba (12) y capaz de proporcionar rotación de alabeo, elevación y acimut.

- Un conjunto secundario de antenas fuente de alimentación para planteamientos de campo lejano directo (CLD) o campo-cercano a campo- lejano (CCCL), con su torre de soporte de CCCL/CLD (14) y con sus antena- elementos (15) del conjunto primario de antenas fuente de alimentación del tipo antena bocina de guíaonda circular corrugada con polarización sencilla o dual o del tipo agrupación de antenas impresas, con sus aperturas incrustadas (16) en el centro del reflector curvo y opcionalmente tapadas parcialmente con gorros metálicos (17) o colocadas delante del reflector.

- Un conjunto de cables eléctricos (18), cables y elementos de radiofrecuencia (19), cables Ethernet (20) y cables de fibra óptica (21 ).

- Un equipo analizador auxiliar (22) localizado o bien dentro o bien fuera de la cámara anecoica.

2. Un sistema multibanda compacto, de campo cercano a campo lejano y campo lejano directo (1 ) de acuerdo a la reivindicación 1 en el que los antena- elementos de los conjuntos primario y secundario de antenas fuente de

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HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) alimentación incluyen uno o varias antenas tipo bocina de guíaonda circular corrugada de alta ganancia con polarización sencilla o dual, o antenas tipo agrupación de antenas impresas con polarización sencilla o dual, en ambos casos con diagramas de radiación estrechos.

3. Un sistema multibanda compacto, de campo cercano a campo lejano y campo lejano directo (1 ) de acuerdo a la reivindicación 1 en el que el material absorbente se coloca encima y alrededor de cualquier estructure de soporte metálica situada dentro de la cámara anecoica para absorber cualquier radiación que se cree con la intención de contribuir de forma positiva a los frentes de onda deseados sino a interferir con ellos.

4. Un sistema multibanda compacto, de campo cercano a campo lejano y campo lejano directo (1 ) de acuerdo a la reivindicación 1 en el que se usen guíaondas, bocinas y aperturas rectangulares en lugar de guíaondas, bocinas y aperturas circulares.

5. Un sistema multibanda compacto, de campo cercano a campo lejano y campo lejano directo (1 ) de acuerdo a la reivindicación 1 en el que se usa un recinto climático dentro de la zona tranquila de prueba para determinar diferentes condiciones de temperatura y humedad sobre el ABP o DBP.

6. Un sistema multibanda compacto, de campo cercano a campo lejano y campo lejano directo (1 ) de acuerdo a la reivindicación 1 en el que se envían unas señales en los frentes de onda con la intención de determinar las características de radiación de un conjunto de antenas bajo prueba en términos de diagramas de radiación, anchos de haz, relaciones axiales, relaciones delante-atrás, ganancias, directividades, correlaciones, capacidades, diversidades, eficiencias espectrales y eficiencias de radiación, entre otros suficiente conocidos por el experto en el tema.

7. Un sistema multibanda compacto, de campo cercano a campo lejano y campo lejano directo (1 ) de acuerdo a la reivindicación 1 en el que se envían unas señales en los frentes de onda en forma de portadoras de diferentes tecnologías de comunicaciones móviles inalámbricas, tanto de cuarta generación o 4G, conocida como LTE, como de quinta generación o 5G, conocida como NR, o combinaciones de ambas, con la intención de determinar el rendimiento radiado del conjunto de antenas bajo prueba o

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HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26) conjunto de dispositivos bajo prueba en términos de conformaciones de haces, velocidades, latencias, potencias de trasmisión o sensibilidades del receptor, empleadas en dichas tecnologías, para esquemas de comunicación como entrada sencilla salida sencilla (SISO), entradas múltiples y salidas múltiples (MIMO), MIMO Multi-Usuario (MU MIMO), MIMO masivo (mMIMO), conectividad dual (EN-DC), portadora sencilla (PS), agregación de portadoras (AP), no proporcionable de forma aislada (NAA) o proporcionable de forma asilada (AS), entre otras bien conocidas por el experto en el tema.

8. Un sistema multibanda compacto, de campo cercano a campo lejano y campo lejano directo (1 ) de acuerdo a la reivindicación 1 en el que se envían unas señales en los frentes de onda en forma de portadoras de diferentes tecnologías de comunicaciones móviles inalámbricas, tanto de cuarta generación o 4G, conocida como LTE, como de quinta generación o 5G, conocida como NR, o combinaciones de ambas, con la intención de determinar el rendimiento radiado del conjunto de antenas bajo prueba o conjunto de dispositivos bajo prueba en términos de conformaciones de haces, velocidades, latencias, potencias de trasmisión o sensibilidades del receptor, empleadas en dichas tecnologías, para esquemas de comunicación como entrada sencilla salida sencilla (SISO), entradas múltiples y salidas múltiples (MIMO), MIMO Multi-Usuario (MU MIMO), MIMO masivo (mMIMO), conectividad dual (EN-DC), portadora sencilla (PS), agregación de portadoras (AP), no proporcionable de forma aislada (NAA) o proporcionable de forma asilada (AS), entre otras bien conocidas por el experto en el tema, en presencia de interferencia, ruido o distorsión adicional presente de forma simultánea a las señales deseadas en ciertos frentes de onda.

9. Un sistema multibanda compacto, de campo cercano a campo lejano y campo lejano directo (1 ) de acuerdo a la reivindicación 1 en el que se envían unas señales en los frentes de onda en forma de portadoras de diferentes tecnologías de comunicaciones móviles inalámbricas, tanto de cuarta generación o 4G, conocida como LTE, como de quinta generación o 5G, conocida como NR, o combinaciones de ambas, con la intención de determinar el rendimiento radiado en el aire de uno o varios equipos de usuario (EU) que están comunicándose con uno o varios gNodeBs o emuladores de gNodeB.

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HOJA DE REEMPLAZO (REGLA 26)

10. Un sistema multibanda compacto, de campo cercano a campo lejano y campo lejano directo (1 ) de acuerdo a la reivindicación 1 en el que se envían unas señales en los frentes de onda en forma de portadoras de diferentes tecnologías de comunicaciones móviles inalámbricas, tanto de cuarta generación o 4G, conocida como LTE, como de quinta generación o 5G, conocida como NR, o combinaciones de ambas, con la intención de determinar el rendimiento radiado en el aire de uno o varios gNodeBs que están comunicándose con uno o varios equipos de usuario (EU) o emuladores de equipos de usuario.

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