本發(fā)明涉及天線測量技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，它涉及一種有源基站天線輻射場幅度和相位的測試系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)前隨著5G通信形式明朗化，基站天線的應(yīng)用進(jìn)入有源化階段，亦即基站天線和基站系統(tǒng)逐步統(tǒng)一起來，形成了有源基站天線，實(shí)際上有源基站天線可以理解為一種通信系統(tǒng)而不是簡單的天線，傳統(tǒng)的無源測試場無法滿足有源基站天線的空間輻射特性測試。人們希望使用ERP，EIS這個(gè)參數(shù)來描述有源基站天線的輻射性能，通過空間每一方向上的ERP，EIS來繪制有源基站天線的輻射方向圖，然而ERP，EIS是建立在調(diào)制信號基礎(chǔ)上的，可以理解為只幅度信息而不包含相位信息。眾所周知，在近場測量中我們得到近場上足夠多的點(diǎn)的電場幅度和相位就可以推算出該被測天線的遠(yuǎn)場方向圖，幅度和相位缺一不可。在近場測量中讀取到的ERP和EIS只是近場結(jié)果，要想得到遠(yuǎn)場描述，還需要得到相位信息。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的第一個(gè)目的在于提供一種有源基站天線三維空間輻射場相位的測試系統(tǒng)，具有能夠測量得出近場中的相位信息的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：一種有源基站天線三維空間輻射場相位的測試系統(tǒng)，包括與有源基站天線的多個(gè)輻射單元電性連接用于提供多路可調(diào)相射頻信號的信號源、繞有源基站天線四周呈環(huán)形分布且能夠形成球形檢測面的多探頭陣列裝置、與所述多探頭陣列裝置電性連接用于切換多個(gè)探頭的開關(guān)矩陣、以及與所述開關(guān)矩陣電性連接用于接收和處理所述多探頭陣列裝置的測試數(shù)據(jù)并生成輻射幅度和相位數(shù)據(jù)的信號分析器。

通過采用上述技術(shù)方案，將有源基站天線作為被測物進(jìn)行輻射特性的測試，有源基站天線具有多個(gè)輻射單元，可向三維空間饋入多路的可控信號；測試時(shí)，控制信號源向有源基站天線饋入多路可控信號，使有源基站天線的多個(gè)輻射單元向三維空間饋入多路可控信號，隨后利用開關(guān)矩陣對多探頭陣列裝置中的多個(gè)探頭進(jìn)行切換，獲得整個(gè)球形檢測面的測試數(shù)據(jù)，然后利用信號分析器對測試數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，即可獲得整個(gè)球面的近場輻射幅度和相位數(shù)據(jù)。

本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述多探頭陣列裝置包括安裝環(huán)、設(shè)置在所述安裝環(huán)上多個(gè)探頭、轉(zhuǎn)動(dòng)連接在轉(zhuǎn)臺底座上用于放置有源基站天線的承載臺、以及用于驅(qū)動(dòng)所述承載臺轉(zhuǎn)動(dòng)以形成檢測球面的驅(qū)動(dòng)裝置，有源基站天線置于所述安裝環(huán)中心位置。

通過采用上述技術(shù)方案，有源基站天線位于多探頭的中心位置，多個(gè)探頭可對有源基站天線進(jìn)行等距離的測試，通過驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)承載臺轉(zhuǎn)動(dòng)，再檢測出有源基站天線一個(gè)切面的數(shù)據(jù)后可切換至下一個(gè)切面進(jìn)行數(shù)據(jù)檢測，最終得出整個(gè)球面場的輻射幅度和相位數(shù)據(jù)。

本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述驅(qū)動(dòng)裝置包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)、固定在所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的驅(qū)動(dòng)齒輪、以及固定在所述承載臺上且與所述驅(qū)動(dòng)齒輪嚙合的從動(dòng)齒輪。

通過采用上述技術(shù)方案，啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而使承載臺發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)有源基站天線相對于安裝環(huán)發(fā)生相對轉(zhuǎn)動(dòng)而形成檢測球面。

本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述探頭為垂直交叉的雙極化探頭。

通過采用上述技術(shù)方案，雙極化探頭具有H極化和V極化兩個(gè)極化狀態(tài)，從而可以分別在兩個(gè)極化狀態(tài)下檢測出兩組數(shù)據(jù)。

本發(fā)明進(jìn)一步設(shè)置為：所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用伺服電機(jī)。

通過采用上述技術(shù)方案，伺服電機(jī)的可控性更高，更加方便控制承載臺轉(zhuǎn)動(dòng)的角度。

本發(fā)明的第二個(gè)目的在于提供一種有源基站天線三維空間輻射場相位的測試方法，具有能夠測量得出近場中的相位信息的優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：一種有源基站天線三維空間輻射場相位的測試方法，包括

控制信號源向有源基站天線饋入多路可控信號以使多個(gè)輻射單元向三維空間饋入多路可控信號的步驟；

開關(guān)矩陣切換多個(gè)所述探頭和極化，獲得每個(gè)所述探頭的測試數(shù)據(jù)并發(fā)送至所述信號分析器處理，以獲取有源基站天線在一個(gè)切面內(nèi)的輻射幅度和相位數(shù)據(jù)的步驟；

轉(zhuǎn)動(dòng)所述承載臺以測試有源基站天線另一個(gè)切面內(nèi)的輻射幅度和相位數(shù)據(jù)，進(jìn)而獲得整個(gè)球面近場幅射幅度和相位數(shù)據(jù)的步驟。

通過采用上述技術(shù)方案，先獲得有源基站天線一個(gè)切面內(nèi)的輻射幅度和相位數(shù)據(jù)，再依次獲得多個(gè)切面內(nèi)的輻射幅度和相位數(shù)據(jù)，最終獲得整個(gè)球面近場輻射幅度和相位數(shù)據(jù)，通過獲得的近場ERP和EIS數(shù)據(jù)和檢測出的輻射幅度和相位數(shù)據(jù)，即可推算出遠(yuǎn)場的ERP和EIS數(shù)據(jù)，從而能夠更好的描述有源基站天線的整體性能。

綜上所述，本發(fā)明具有以下有益效果：

其一，通過多探頭陣列裝置、開關(guān)矩陣和信號信號分析器，即可檢測出有源基站天線的整個(gè)球面近場的輻射幅度和相位數(shù)據(jù)；

其二，通過伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)承載臺轉(zhuǎn)動(dòng)形成檢測球面，可控性好、檢測精度高；

其三，探頭為垂直交叉的雙極化探頭，可以分別在兩個(gè)極化狀態(tài)下檢測出兩組數(shù)據(jù)。

附圖說明

圖1為實(shí)施例一中信號源向有源基站饋入多路信號的示意圖；

圖2為實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為實(shí)施例二的流程圖。

圖中：1、有源基站天線；11、輻射單元；2、信號源；31、安裝環(huán)；32、探頭；33、承載臺；341、驅(qū)動(dòng)電機(jī)；342、驅(qū)動(dòng)齒輪；343、從動(dòng)齒輪；4、開關(guān)矩陣；5、信號分析器；6、射頻線纜。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

實(shí)施例一：一種有源基站天線三維空間輻射場相位的測試系統(tǒng)，如圖1所示，有源基站天線1上具有多個(gè)輻射單元11，輻射單元11通過射頻線纜6連接有信號源2，信號源2為輻射單元11提供多路可調(diào)相射頻信號；

如圖2所示，在有源基站天線1外設(shè)有多探頭陣列裝置，多探頭陣列裝置包括安裝環(huán)31、多個(gè)探頭32、承載臺33和驅(qū)動(dòng)裝置；多個(gè)探頭32通過射頻接口固定在安裝環(huán)31上，且繞安裝環(huán)31的軸線方向均勻分布，有源基站天線1置于安裝環(huán)31的中心位置，探頭32采用垂直交叉的雙極化探頭32，其具有H極化和V極化兩個(gè)極化狀態(tài)，從而可以分別在兩個(gè)極化狀態(tài)下檢測出兩組數(shù)據(jù)；承載臺33轉(zhuǎn)動(dòng)連接在轉(zhuǎn)臺底座上，且在承載臺33位于安裝環(huán)31的中心位置，承載臺33的下表面上固定有抱柱，有源基站天線1放置在承載臺33上，承載臺33轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)即可帶動(dòng)有源基站天線1轉(zhuǎn)動(dòng)，通常會在測試系統(tǒng)外部設(shè)有暗室，轉(zhuǎn)臺底座設(shè)置暗室的底部；

如圖2所示，驅(qū)動(dòng)裝置包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)341、驅(qū)動(dòng)齒輪342和從動(dòng)齒輪343，驅(qū)動(dòng)電機(jī)341通過螺栓固定在有源基站內(nèi)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)341采用伺服電機(jī)，控制更加方便且控制精度更高，驅(qū)動(dòng)齒輪342套設(shè)在驅(qū)動(dòng)電機(jī)341的轉(zhuǎn)軸上，從動(dòng)齒輪343套設(shè)在抱柱上且與主動(dòng)齒輪相嚙合，從而啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)341即可帶動(dòng)承載臺33轉(zhuǎn)動(dòng)。

如圖2所示，多探頭陣列裝置通過線纜電性連接有開關(guān)矩陣4，開關(guān)矩陣4用于切換多探頭陣列裝置中的多個(gè)探頭32和極化，從而使各探頭32均在H極化狀態(tài)和V極化狀態(tài)下檢測一組數(shù)據(jù)；開關(guān)矩陣4通過線纜電性連接有信號分析器5，信號分析器5接收多個(gè)探頭32檢測出的測試數(shù)據(jù)，并進(jìn)行運(yùn)算和處理，得出近場輻射的幅度和相位數(shù)據(jù)，通常信號分析器5采用網(wǎng)絡(luò)分析儀。

測試時(shí)，控制信號源2向有源基站天線1饋入多路可控信號，使有源基站天線1的多個(gè)輻射單元11向三維空間饋入多路可控信號，隨后利用開關(guān)矩陣4切換多探頭陣列裝置中的多個(gè)探頭32和極化，得出有源基站天線1一個(gè)切面內(nèi)的數(shù)據(jù)，然后啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)341，驅(qū)動(dòng)承載臺33轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)有源基站天線1轉(zhuǎn)動(dòng)至另一個(gè)切面，轉(zhuǎn)動(dòng)的角度可以根據(jù)被測有源基站天線1所需的數(shù)據(jù)量來確定，再次通過開關(guān)矩陣4切換多個(gè)探頭32和極化，得出該切面內(nèi)的數(shù)據(jù)，以此類推，直至安裝環(huán)31轉(zhuǎn)動(dòng)形成一個(gè)完整的檢測球面后，完成數(shù)據(jù)檢測；各探頭32檢測到的數(shù)據(jù)發(fā)送至信號分析器5，信號分析處理器進(jìn)行運(yùn)算和處理后即可得出近場輻射的幅度和相位數(shù)據(jù)。

實(shí)施例二：一種有源基站天線三維空間輻射場相位的測試方法，如圖3所示，包括步驟一：控制信號源2向有源基站天線1饋入多路可控信號，有源基站天線1接收到該信號后，多個(gè)輻射單元11響應(yīng)于該信號，向三維空間發(fā)送可控信號；

步驟二：通過開關(guān)矩陣4切換多個(gè)探頭32和極化，依次使每個(gè)探頭32的H極化和V極化檢測一組并發(fā)送至信號分析器5，信號分析器5進(jìn)行運(yùn)算和處理得出有源基站天線1的一個(gè)切面內(nèi)的輻射幅度和相位數(shù)據(jù)；

步驟三：控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)341帶動(dòng)承載臺33轉(zhuǎn)動(dòng)，使有源基站天線1轉(zhuǎn)動(dòng)至另一個(gè)切面，測試該切面內(nèi)的輻射相位數(shù)據(jù)并發(fā)送至信號分析器5，信號分析器5進(jìn)行運(yùn)算和處理得出有源基站天線1的該切面內(nèi)的輻射幅度和相位數(shù)據(jù)，探頭32檢測出的數(shù)據(jù)以復(fù)數(shù)的形式傳輸至信號分析器5，根據(jù)該復(fù)數(shù)實(shí)部和虛部的數(shù)值，即可推算出幅度和相位值；如探頭32測得的數(shù)據(jù)以a+bi的形式發(fā)送到信號分析器，經(jīng)計(jì)算可得出幅度值相位值步驟四：重復(fù)步驟三的測試過程，直至安裝環(huán)31相對于有源基站天線1形成一個(gè)完成的檢測球面，從而獲得整個(gè)球面近場幅射幅度和相位數(shù)據(jù)，即獲得近場ERP和EIS數(shù)據(jù)和檢測出的輻射幅度和相位數(shù)據(jù)，通過該輻射幅度和相位數(shù)據(jù)即可推算出遠(yuǎn)場的ERP和EIS數(shù)據(jù)。

先獲得有源基站天線1一個(gè)切面內(nèi)的輻射相位數(shù)據(jù)，再依次獲得多個(gè)切面內(nèi)的輻射幅度和相位數(shù)據(jù)，最終獲得整個(gè)球面近場輻射幅度和相位數(shù)據(jù)，通過現(xiàn)有的測試方式獲得近場ERP和EIS數(shù)據(jù)，再結(jié)合檢測出的輻射幅度和相位數(shù)據(jù)，即可推算出遠(yuǎn)場的ERP和EIS數(shù)據(jù)，從而能夠更好的描述有源基站天線1的整體性能。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不僅局限于上述實(shí)施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術(shù)方案均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。