一種測試有源天線系統(tǒng)共存共址雜散指標(biāo)的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及有源天線系統(tǒng)的無線指標(biāo)測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種測試有源天線系統(tǒng)共存共址雜散指標(biāo)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]有源天線系統(tǒng)區(qū)別于傳統(tǒng)無線基站，如圖1所示它將多通道數(shù)字中頻處理模塊、多通道模擬收發(fā)模塊與天線陣列集成，具備很多優(yōu)點。其一，有源天線系統(tǒng)節(jié)省了天線外場的安裝面積，降低了安裝和維護(hù)的人力成本投入；其二，有源天線系統(tǒng)將收發(fā)通道劃分到天線振子級別，節(jié)省了多通道收發(fā)信機(包含多通道數(shù)字中頻處理模塊和多通道模擬收發(fā)模塊)與天線之間的射頻跳線，消除了不必要的功率損耗；其三，通過對有源天線系統(tǒng)天線振子的不同配置，可以實現(xiàn)波束靈活控制和MIMO(Multiple_input Multiple-output,多入多出)等功能，完成更加靈活的資源動態(tài)配置和共享，以達(dá)到全網(wǎng)性能最優(yōu)成本最低的目標(biāo)。
[0003]由于有源天線系統(tǒng)將多通道收發(fā)信機和天線陣列集成，多通道收發(fā)信機和天線陣列之間接口變成系統(tǒng)內(nèi)部接口，其唯一的對外接口就是天線輻射界面。傳統(tǒng)的有源天線系統(tǒng)測試是將有源和無源部分分開，分別進(jìn)行有源部分多通道收發(fā)信機的傳導(dǎo)測試和無源部分天線陣列的輻射場測試兩項測試內(nèi)容，破壞了有源天線系統(tǒng)的完整性，且無法通過有源部分準(zhǔn)確地計算并配置各天線振子權(quán)值(信號的幅度和相位)來實現(xiàn)無源部分的性能指標(biāo)測試。
[0004]為了避免傳統(tǒng)有源天線系統(tǒng)測試的局限性，業(yè)界已經(jīng)在有源天線系統(tǒng)測試中引入無線性能OTA (Over The Air)測試方法和裝置。該測試方法和裝置基于EIRP (EffectiveIsotropic Radiated Power,等效全向福射功率)的定義,可以將所有下行測試項都在這個基礎(chǔ)上統(tǒng)一衡量。在頻段密集分配的現(xiàn)實條件下，多種通信制式(多個工作頻段)共小區(qū)或者共基站時互相產(chǎn)生的雜散干擾，即共存共址雜散在很大程度上影響著通信質(zhì)量。然而，前述的測試方法和裝置僅適用于單頻點或者一定工作帶寬內(nèi)的下行無線性能指標(biāo)測試，無法正確衡量出共存共址雜散這種多種制式(多個頻段)共存時的寬頻段雜散指標(biāo)。
[0005]對于有源天線系統(tǒng)，其信號是由多通道在空間中進(jìn)行信號合成，因此其產(chǎn)生的雜散(共存共址雜散是雜散的一種)由相關(guān)雜散和不相關(guān)雜散組成。對于不相關(guān)的雜散，其在空間中形成的雜散電平呈現(xiàn)多方向均勻分布；對于相關(guān)的雜散，其在空間中形成的雜散電平分布情況則與實際應(yīng)用中各通道信號的相關(guān)程度有關(guān)。我們無法根據(jù)主波束方向的雜散性能評估出雜散在空間的電平分布情況。因此，在衡量有源天線系統(tǒng)的發(fā)射共存共址雜散特性時，除了需要測試主波束方向的共存共址雜散性能指標(biāo)，還必須測試非主波束方向的共存共址雜散性能指標(biāo)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種測試有源天線系統(tǒng)共存共址雜散性能指標(biāo)的方法，解決了現(xiàn)有測試方法和裝置無法全面測試有源天線系統(tǒng)寬頻段共存共址雜散性能指標(biāo)的問題。
[0007]本發(fā)明提供了一種測試有源天線系統(tǒng)共存共址雜散性能指標(biāo)的方法，其特征是所述方法包括:
[0008]測試環(huán)境校準(zhǔn)，獲得環(huán)境校準(zhǔn)參數(shù)；
[0009]設(shè)置有源天線系統(tǒng)在獲得了環(huán)境校準(zhǔn)參數(shù)的測試環(huán)境中；
[0010]有源天線系統(tǒng)發(fā)射無線波束；
[0011]測量接收天線接收到的無線波束信號；
[0012]根據(jù)環(huán)境校準(zhǔn)參數(shù)和接收天線接收到的無線波束信號測量值確定有源天線系統(tǒng)的共存共址雜散性能指標(biāo)。
[0013]采用本發(fā)明所述的方法，能夠全面測試有源天線系統(tǒng)在寬頻帶的共存共址雜散性能指標(biāo)，實現(xiàn)精確全面的衡量有源天線系統(tǒng)的性能。
【附圖說明】
[0014]圖1是有源天線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖；
[0015]圖2是有源天線系統(tǒng)共存共址雜散指標(biāo)測試方法流程示意圖；
[0016]圖3是測試環(huán)境校準(zhǔn)方法一的工作原理示意圖；
[0017]圖4是測試環(huán)境校準(zhǔn)方法一的流程圖；
[0018]圖5是測試環(huán)境校準(zhǔn)方法二的工作原理示意圖；
[0019]圖6是測試環(huán)境校準(zhǔn)方法二的流程圖；
[0020]圖7是有源天線系統(tǒng)共存共址雜散指標(biāo)測試方法的工作原理示意圖；
[0021]圖8是有源天線系統(tǒng)主波束方向的共存共址雜散指標(biāo)測試方法流程圖；
[0022]圖9是有源天線系統(tǒng)非主波束方向的共存共址雜散指標(biāo)測試方法流程圖。
【具體實施方式】
[0023]在共存共址雜散概念的基礎(chǔ)上，本發(fā)明結(jié)合EIRP的定義，提出EIRPs (EffectiveIsotropic Radiated Power of Spur1us等效全向雜散福射功率)的計算方法,具體為，有源天線系統(tǒng)在天饋口的雜散功率與天線陣列在給定方向上雜散頻點的絕對增益之和。用公式表示為，
[0024]EIRPs(dBm)=Ps(dBm)+Gs (dBi) (I)
[0025]其中Ps為有源天線系統(tǒng)在天饋口的雜散功率；
[0026]Gs為給定方向上雜散頻點的天線陣列絕對增益。
[0027]在本發(fā)明中，測試人員將有源天線系統(tǒng)設(shè)置在可以獲得校準(zhǔn)參數(shù)的測試環(huán)境中，調(diào)整待測系統(tǒng)，使有源天線系統(tǒng)發(fā)射無線波束，經(jīng)過空間傳輸給接收天線，根據(jù)接收天線接收到的信號和測試環(huán)境校準(zhǔn)參數(shù)，確定有源天線系統(tǒng)的共存共址雜散性能指標(biāo)。
[0028]本方案的測試方法如圖2所示，主要包含以下步驟:
[0029]S201，測試環(huán)境校準(zhǔn)，獲得校準(zhǔn)參數(shù)。
[0030]S202，在已校準(zhǔn)的測試環(huán)境中調(diào)整有源天線系統(tǒng)和接收天線，獲得測試數(shù)據(jù)。
[0031]S203，利用獲得的測試數(shù)據(jù)和環(huán)境校準(zhǔn)參數(shù)獲得共存共址雜散指標(biāo)。
[0032]由于測試需要先創(chuàng)建測試環(huán)境，相應(yīng)的測試環(huán)境會產(chǎn)生校準(zhǔn)參數(shù)，下面結(jié)合附圖對測試環(huán)境的建立和測試環(huán)境校準(zhǔn)參數(shù)的獲得進(jìn)行說明。
[0033]如附圖3所示建立測試環(huán)境。在吸波暗室或者空曠無信號干擾的測試場環(huán)境301下，安裝寬帶增益基準(zhǔn)天線302在天線轉(zhuǎn)臺306上，并通過射頻線纜304和矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀308的端口一相連，另一端，接收天線303安裝在天線支架307上，通過射頻線纜305連接到矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀308的端口二上。
[0034]按照圖3搭建好測試環(huán)境后，按照圖4的處理流程進(jìn)行環(huán)境校準(zhǔn):
[0035]步驟S401，測試人員調(diào)整天線轉(zhuǎn)臺306和天線支架307使得寬帶增益基準(zhǔn)天線302與接收天線303正向?qū)?zhǔn)。
[0036]步驟S402，測試人員通過矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀308讀出測試環(huán)境在待測共存共址雜散頻段的插入損耗S21，并把S21作為頻率的函數(shù)記錄下來。
[0037]S21為矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀308的端口一到端口二的插入損耗。
[0038]步驟S403，獲得環(huán)境校準(zhǔn)參數(shù)。
[0039]S21=Gt-Lx-Ls-Ly+Gh= (-Ls+Gh-Ly) +Gt - Lx (2)
[0040]其中，
[0041]Gt為寬帶增益基準(zhǔn)天線的增益；
[0042]Ly為射頻線纜304的插入損耗；
[0043]Lx為射頻線纜305的插入損耗；
[0044]Ls為測試環(huán)境中空間路徑損耗。
[0045]Gh為接收天線的增益；
[0046]上式中，S21已測，Gt是寬帶增益基準(zhǔn)天線的標(biāo)準(zhǔn)增益，可以從該天線的說明書或銘牌標(biāo)識獲知，Lx可以現(xiàn)場用測量儀器測量得到。
[0047]Δ Pc=-Ls+Gh-Ly=S21-Gt+Lx (3)
[0048]此參數(shù)APc就是在具體的測試環(huán)境下測試環(huán)境(包括空間損耗、線纜差損、接收天線增益等)的校準(zhǔn)參數(shù)，它是頻率的函數(shù)。
[0049]若一個寬帶增益基準(zhǔn)天線的工作頻段能夠覆蓋待測共存共址雜散的頻段，只需要使用一個寬帶增益基準(zhǔn)天線即可；若不能夠覆蓋待測共存共址雜散的頻段，則需要多個增益基準(zhǔn)天線構(gòu)成寬帶增益基準(zhǔn)天線，多個增益基準(zhǔn)天線的所有工作頻段能夠覆蓋待測共存共址雜散的頻段。若使用N個增益基準(zhǔn)天線，其工作頻段分別為頻段I?頻段N，所有工作頻段能夠覆蓋待測共存共址雜散的所有頻段。測試環(huán)境校準(zhǔn)過程中，先使用第一個增益基準(zhǔn)天線(頻段1)，執(zhí)行步驟S401?S403，其中Gt為當(dāng)前增益基準(zhǔn)天線的增益，得到頻段I對應(yīng)的校準(zhǔn)參數(shù)Λ Pci。然后依次使用其它增益基準(zhǔn)天線(頻段2?頻段N)，重復(fù)執(zhí)行步驟S401?S403，得到其它頻段對應(yīng)的校準(zhǔn)參數(shù)APc2?APcN。將APcl?Λ PcN進(jìn)行插值擬合，最終可以得到待測共存共址雜散頻段的環(huán)境校準(zhǔn)參數(shù)APc曲線。
[0050]上述測試環(huán)境中的矢量網(wǎng)絡(luò)分析儀可以用信號源和頻譜分析儀替代。如附圖5所示建立測試環(huán)境。在吸波暗室或者空曠無信號干擾的測試場環(huán)境301下，安裝寬帶增益基準(zhǔn)天線302在天線轉(zhuǎn)臺306上，并通過射頻線纜304和信號源508相連，另一端，接收天線303安裝在天線支架307上，通過射頻線纜305連接到頻譜分析儀509上。
[0051]按照圖5搭建好測試環(huán)境后，按照圖6的處理流程進(jìn)行環(huán)境校準(zhǔn):
[0052]步驟S601，測試人員調(diào)整轉(zhuǎn)臺306和天線支架307使得增益基準(zhǔn)天線302與接收天線303正向?qū)?zhǔn)。
[0053]步驟S602，測試人員設(shè)置信號源508為一定功率的連續(xù)模擬信號，在待測共存共址雜散頻段內(nèi)以一定的頻率步進(jìn)掃頻，通過另一端的接收天線303接收此信號輸入給頻譜分析儀509。
[0054]步驟S603，頻譜分析儀509測量接收功率，并作為頻率的離散函數(shù)記錄功率值。
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