空中测量系统

技术领域

本发明涉及用于测试被测设备的空中测量系统。

背景技术

在现有技术中，用于测试被测设备的空中(over-the-air，OTA)测量系统是公知的。典型地，所谓的紧缩天线测试场(Compact Antenna Test Range，CATR)是用来测试相应的被测设备的，其中紧缩天线测试场具有测试室，例如消声室，也被称为RF屏蔽室，出于测试目的被测设备被放置在其中。测量系统在测试室内提供静区(Quiet Zone)，其中该静区与测试期间放置被测设备的测试位置相关联。在紧缩天线测试场中，可以使用至少一个反射器，其位于在测试位置与相应馈电天线(也被称为测量天线)之间建立的波束路径，以便增加电磁波的传播距离，从而确保在位于静区内的测试位置处的(间接)远场(indirectfar-field，IFF)条件。

相应的被测设备典型地包括双极化天线，使得为了测量相应被测设备的轴比和最大功率，有必要进行具有四种不同测量极化的最少四次测量。例如，被测设备使用双极化电磁波。因此，被测设备可以涉及FR1基站和/或FR2基站、FR2用户设备和雷达设备。

在现有技术中，众所周知的是为了测试四种不同的测量极化，要使用两个单独形成的馈电天线和一个机械地移动馈电天线的机械馈电开关。

换言之，馈电天线被机械地改变，即移动，然而这增加了空中测量系统的总成本。此外，由于在移动馈电天线时不得不中断测量的事实，总测量时间相对较长。

因此，需要一种经济高效的方式来执行相应的测试。

发明内容

本发明提供了一种用于测试被测设备的空中测量系统。空中测量系统包括至少两个正交模转换器和至少两个天线。天线中的每一个分别连接到专用的正交模转换器，从而建立至少两个测量模块。至少两个正交模转换器相对于彼此旋转，从而提供至少两个测量模块相对于公共参考平面的不同的测量极化。

本发明的主要思想在于：至少两个具有正交模转换器的测量模块相对于彼此旋转，使得当测试被测设备时，由于其相对旋转布置两个正交模转换器同时提供不同的测量极化。换言之，正交模转换器相对于彼此定位，使得与正交模转换器中的一个相关联的相应极化参考平面由于相对旋转而相对于另一个偏斜。

通常，至少两个测量模块相对于彼此旋转，使得它们天线的极化相应地倾斜，特别是相对于公共参考平面倾斜。

既然至少两个测量模块被固定地布置，例如在测试期间相对于彼此不会移动，所以提供了一种正交模转换器组件。

正交模转换器组件包括至少两个测量模块，这两个测量模块在被测设备的测试期间是静止的，或者更确切地说是静态的。

因此，由于至少两个测量模块相对于彼此的相应(静态)布置，而不是由于至少两个测量模块相对于彼此的移动，获得了不同的测量极化。

一方面规定，至少两个天线中的每一个是双极化天线。因此，双极化天线各自同时提供两种不同的测量极化。由于正交模转换器相对于彼此的相对旋转，每个天线的两种不同测量极化相对于彼此偏斜。

特别地，至少两个天线共同提供了总共四种不同的测量极化。由于至少两个天线中的每一个提供两种不同的测量极化，并且这两个天线均相对于彼此旋转，所以获得了四种不同的测量极化。需要这些不同的测量极化来适当地测试双极化被测设备，特别是双极化被测天线，或者更确切地说，具有一个或多个双极化天线的被测设备。

另一方面规定，至少两个正交模转换器相对于彼此布置，使得不同的测量极化相对于公共参考平面彼此偏移45°。相应地，至少一个正交模转换器的相应极化参考平面相对于另一个正交模转换器偏斜45°，另一个正交模转换器可以平行于公共参考平面(例如水平面)。

因此，两个双极化天线均提供了0°和90°处的极化(第一双极化天线)以及-45°和+45°处的极化(第二双极化天线)。因此，同时提供了四种不同的测量极化。换言之，可以获得四个不同的测量极化，而没有必要移动或者更确切地说旋转一个天线或者更确切地说一个正交模转换器，由于其特定的静态布置已经确保了四种不同的测量极化。

相应地，可以显著减少测量时间，这是因为在测试期间没有必要为了确保至少借助于四种不同的测量极化对被测设备进行测试而移动或者更确切地说旋转部件。

又一方面规定，天线的数目等于正交模转换器的数目。实际上，每个正交模转换器与专用天线(例如测量天线，也被称为馈电天线)相连接。每个正交模转换器与专用输出接口以及两个输入接口相连接，经由这些接口接收不同极化信号，例如像是水平极化信号和垂直极化信号的正交极化信号。

此外，至少两个正交模转换器和/或至少两个天线和/或至少两个测量模块被相同地构造。因此，正交模转换器组件的相应部件是相似的。因此，由于正交模转换器的相对旋转布置，特别是测量模块的相对旋转布置，单独获得了相应的附加测量极化。相对旋转的布置意味着正交模转换器组件的相应部件相对于彼此位置静止，或者更准确地说固定地定位，但是其极化参考平面相对于彼此偏斜或者更准确地说倾斜例如45°。

另一方面规定了，天线相位中心间距低于2cm。因此，没有必要在测试期间重新定位被测设备，这是因为当出于测试目的改变天线时，静区发生的移位被最小化。相应地，正交模转换器组件的测量模块相对于彼此定位，使得天线连接到的测量模块的输出接口彼此位置接近，导致天线相位中心间距小于2cm，特别是小于1.8cm，优选地(大约)为1.6cm。

此外，空中测量系统包括至少一个反射器。反射器可用于增加电磁波沿着一个或多个天线与被测设备之间的波束路径的传播距离，从而确保(间接)远场(IFF)条件。因此，可以在真实条件下，即在远场条件下测试被测设备。

至少两个天线可以基本上位于至少一个反射器的焦点处。因为两个天线的相位中心相隔小于2cm，所以可以确保两个天线基本上均位于至少一个反射器的焦点处，从而使静区移位最小化。

此外，至少两个测量模块中的每一个可以包括容纳相应的正交模转换器的外壳。正交模转换器位于天线连接到的相应外壳(特别是外壳外侧处提供的输出接口)内部。

至少两个测量模块中的每一个可以包括两个输入端口和一个输出端口，其中相应的天线与输出端口连接。各端口提供了相应的接口，用于互连波导和/或天线。因此，各端口可以位于相应外壳的外表面，使得相应的一个或多个波导和/或一个或多个天线可以容易地连接到相应的测量模块。

此外，可以提供RF屏蔽室。RF屏蔽室确保干扰信号或扰动信号能被适当屏蔽，使得测试条件得以改善，从而产生对被测设备更可靠的表征。

此外，空中测量系统包括测量仪器。测量仪器可以提供相应的不同极化信号，这些信号被转发到正交模转换器组件，特别是其输入端口。因此，测量仪器可以包括信号发生器，其中，测量仪器与相应的波导相连接，波导与输入端口相连接，使得所生成的信号(即，不同极化信号)被转发到正交模转换器组件。

此外，可以提供与正交模转换器组件和/或被测设备相连接的分析仪器，以便接收待分析的信号以表征测试期间被测设备的行为。

此外，可以提供用于被测设备的定位器系统。定位器系统可用于在测试期间使被测设备旋转，以便充分表征被测设备，特别是在若干方向上。实际上，定位器系统可以是三维(3D)定位器系统，例如在测试移动电话或平板电脑的情况下的电话定位器和平板电脑定位器。

总之，定位器系统确保了被测设备特别是在静区内的高度准确的方位角和仰角定位。

实际上，总辐射功率(total radiated power，TRP)测量可以准确而快速地执行。

空中测量系统可以是远场系统。实际上，由于在一个或多个天线与被测设备之间确保的距离，可以提供直接远场条件。

换言之，空中测量系统可以是紧缩天线测试场(CATR)系统。紧缩天线测试场系统包括反射器，该反射器用于增加电磁信号的传播距离，从而确保用于在远场条件下测试被测设备的(间接)远场条件。

总之，提供了一种紧缩型多频带正交模转换器组件，其具有两个或更多个正交模转换器(例如，三个正交模转换器)。与一个正交模转换器相关联的输入接口提供不同极化信号，例如像是水平极化信号和垂直极化信号的正交极化信号。多频带正交模转换器组件的每个正交模转换器可以将经由输出接口接收到的相应信号拆分成相对于彼此正交极化的两个分量，其中该分量被转发到输入接口。此外，每个正交模转换器也被配置为将经由输入接口接收到的正交极化信号组合成组合信号，该组合信号被转发到输出接口。

附图说明

所要求保护的主题的前述方面以及许多随之而来的优点将变得更容易领会，这些通过参考结合附图进行的以下详细描述也将变得更好理解，在附图中：

-图1示意性地示出了根据本发明的实施例的空中测量系统的概况，

-图2示意性地示出了根据本发明的另一实施例的空中测量系统的概况，

-图3示意性地示出了具有两个测量模块的正交模转换器组件的正视图，以及

-图4示出了图3的正交模转换器组件的等轴视图。

具体实施方式

下文结合附图阐述的详细描述旨在描述所公开的主题的各种实施例，而不旨在代表仅有实施例，在附图中相同的数字指代相同的元件。本公开所描述的每个实施例仅被提供作为示例或说明，并且不应该被解释为优于或好于其他实施例。本文所提供的说明性示例并不旨在穷举性的，或将所要求保护的主题局限于所公开的精确形式。

出于本公开的目的，例如，短语“A、B和C中的至少一个”意味着(A)、(B)、(C)、(A和B)、(A和C)、(B和C)或(A、B和C)，包括列出三个以上元素时所有其他可能的排列。换言之，“A和B中的至少一个”通常意味着“A和/或B”，也就是单独的“A”、单独的“B”或“A和B”。

图1示出了用于测试被测设备12的空中测量系统10。

空中测量系统10包括：消声室，或者更确切地说RF屏蔽室14，其容纳被测设备12以及用于测试被测设备12的正交模转换器(orthomode transducer，OMT)组件16，这将在下文中更详细地描述。

空中测量系统10还包括：用于被测设备12的定位器系统18，其中定位器系统18可以被配置为在测试期间使被测设备12至少沿着一个旋转轴旋转，特别是以三维方式，即沿着至少两个旋转轴。被测设备12被安装在定位器系统18上。

此外，空中测量系统10包括：测量仪器20以及分析仪器22，其适当地与正交模转换器组件16和/或定位器系统18相连接。此外，借助于被测设备12接收到的信号可以被转发到分析仪器22，使得也在被测设备12与分析仪器22之间建立了相应的通信连接。此外，测量仪器20可以连接到被测设备12。

测量仪器20与正交模转换器组件16之间的相应连接可以借助于将不同极化信号转发到正交模转换器组件16的波导来建立。

此外，在图1中示出了空中测量系统10包括两个反射器24，即主反射器26和副反射器28。相应地，图1所示的空中测量系统10是多反射器系统。

在所示的实施例中，主反射器26被建立为抛物面反射器，而副反射器28被建立为非抛物面反射器。

主反射器26可以朝向被测设备12定向，特别是被测设备12出于测试目的被定位的测试位置，而副反射器28朝向正交模转换器组件16定向。反射器24还可以朝向彼此定向。因此，如图1指示，波束路径经由相应的一个或多个反射器24在正交模转换器组件16与被测设备12之间建立。

在所示的实施例中，正交模转换器组件16具有两个天线30，这两个天线指向相应的一个或多个反射器24，特别是副反射器28。天线30位于正交模转换器组件16处，使得天线相位中心间距低于2cm，例如由于特定布置的(大约)1.6cm处。换言之，在图3和图4中更详细地示出的正交模转换器组件16被构造成使得至少两个天线30基本上位于至少一个反射器24(即，副反射器28)的焦点处。

总之，这确保了具有一个或多个双极化天线的相应被测设备12的轴比测量和最大功率测量可以在消声室或者更确切地说RF屏蔽室14内部执行，而不需要馈电开关或者更确切地说天线定位器，例如无需移动一个或多个天线30。

在图1所示的实施例中，反射器24位于两个不同的横向侧壁，例如侧壁和顶壁。当然，反射器24也可以位于侧壁和底壁，或者更确切地说两个不同的侧壁。这同样适用于可以与侧壁、底壁或者更确切地说顶壁相关联的正交模转换器组件16，这仅仅取决于空中测试系统10的整体尺寸。

在图2中，示出了空中测量系统10的另一实施例，该实施例仅包括单一反射器24。相应地，图2所示的空中测量系统10是单反射器系统。

单一反射器24对应于主反射器26，主反射器26位于在被测设备12(例如被测设备12的测试位置)与正交模转换器组件16之间建立的波束路径中。

如图2所示，正交模换能器组件16的(馈电)天线30指向反射器24，例如其中心，其中反射器24特别是其中心相对于被测设备12(例如被测设备12的测试位置)居中。

正交模转换器组件16可以相对于被测设备12位于不同的平面内，使得撞击(impinging)到反射器24(即主反射器26)上的信号和由反射器24(即主反射器26)反射的信号不会相互干扰。

在图3和图4中，更详细地示出了正交模转换器组件16，其中很明显的是正交模转换器组件16包括两个被相同地构造的测量模块32。

测量模块32中的每一个包括分别容纳正交模转换器36的外壳34。

相应地，每个测量模块32的天线30与相应正交模转换器36相连接。实际上，两个天线30均是双极化天线，这也在图3的右侧示出，图3右侧示出了相应的极化。

从图3中可以明显看出，正交模转换器36，特别是整个测量模块32相对于彼此旋转，从而提供至少两个测量模块32的不同测量极化。实际上，测量模块32中的一个相对于公共参考平面RP旋转，公共参考平面RP即平行于测量模块32中的一个(例如，相应的正交模转换器36)的极化参考平面PR1的水平面，而测量模块32中的另一个(例如，相应的正交模转换器36)的极化参考平面PR2倾斜于公共参考平面RP和极化参考平面PR1。在所示的实施例中，相应的倾角为45°。

然而，测量模块32是被固定定位的，使得其是静态的且不被移动。

因此，由于测量模块32的倾侧/偏斜布置，正交模转换器组件16提供不同的测量极化。在所示的实施例中，不同的测量极化彼此偏移45°，如图3的右侧所示。因此，两个正交模转换器36，特别是相关联的天线30共同提供了总共四种不同的测量极化，即相对于公共参考平面RP呈0°、90°处以及-45°和+45°处。

图4还示出了与输出端口38相关联的天线30彼此远离，使得天线相位中心间距40低于2cm，特别地低于1.8cm，从而在测试期间没有必要定位天线30或者更确切地说被测设备12，因为当使用两个天线30时，出现的静区偏移被最小化。

相应的外壳34除了输出端口38之外，各自还具有两个输入端口42，经由这两个输入端口42接收到不同极化信号，这些信号由正交模转换器36处理。实际上是接收和处理正交极化信号。

总之，正交模转换器36、至少两个天线30和/或测量模块32被相同地构造，其中它们以相对旋转的方式相对于彼此固定地布置，以便确保获得不同的测量极化。

在图1和图2中，示出了紧缩天线测试场(CATR)，其中借助于一个或多个反射器24获得远场条件，例如间接远场条件。然而，正交模转换器组件16也可以在不具有一个或多个额外反射器的空中测量系统10中使用，前提是确保相应的距离以获得用于测试被测设备12的远场条件。因此，空中测量系统10也可以是远场系统。

相应地，确保了一种快速且经济高效的方式来执行对双极化被测设备(例如，被测天线)的测量，这是因为借助于空中测量系统10，特别是在图3和图4中更详细地示出的相应的正交模转换器组件16，可以同时完成具有四种不同极化的最少四次测量。

本文所公开的某些实施例，特别是相应的一个或多个模块和一个或多个单元，利用电路系统(例如，一个或多个电路)以便实施本文所公开的标准、协议、方法或技术，可操作地耦合两个或更多个部件，生成信息，处理信息，分析信息，生成信号，编码/解码信号，转换信号，传送和/或接收信号，控制其他设备等。可以使用任何类型的电路系统。

在实施例中，电路系统除了其他方面以外，包括一个或多个计算设备，诸如处理器(例如，微处理器)、中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)、片上系统(SoC)等或其任何组合；以及可以包括：分立的数字或模拟电路元件或电子器件或其组合。在实施例中，电路系统包括硬件电路实施方式(例如，模拟电路系统的实施方式、数字电路系统的实施方式等以及其组合)。

在实施例中，电路系统包括电路和计算机程序产品的组合，该计算机程序产品具有存储在一个或多个计算机可读存储器上的软件或固件指令，这些指令共同工作致使设备执行本文所述的一个或多个协议、方法或技术。在实施例中，电路系统包括电路，诸如例如需要软件、固件等进行操作的微处理器或部分微处理器的电路。在实施例中，电路系统包括一个或多个处理器或其部分以及附带的软件、固件、硬件等。

本申请可以引用数量和数目。除非特别说明，否则这些数量和数目不应该被认为是限制性的，而是与本申请相关联的有可能的数量或数目的示例。还是在这方面，本申请可以使用术语“多个”引用某个数量或数目。在这方面，术语“多个”意指一个以上的任意数目，例如两个、三个、四个、五个等。术语“大约”、“近似”、“接近”等意指标定数值的正负5％。