用于在开放式空中环境中并行测量被测设备的系统和方法

文档序号:876002 发布日期:2021-03-19 浏览:1次 >En<

阅读说明:本技术 用于在开放式空中环境中并行测量被测设备的系统和方法 (System and method for parallel measurement of devices under test in an open air environment ) 是由 科比特·罗威尔 伯诺伊特·德拉特 谢里夫·艾哈迈德 于 2019-11-25 设计创作,主要内容包括:本发明提供了一种用于在开放式空中环境中并行测量被测设备的系统和方法。该系统(10)包括多个对准结构(1,2),每个对准结构(1,2)包括布置在对准结构(1,2)的顶端的成形的反射器(5,6)和布置在成形的反射器(5,6)的聚焦区域处的天线(7,8)。在这种情况下,被测设备(3,4)布置在所述多个对准结构(1,2)的底端并且与对应的成形的反射器(5,6)相对。另外,所述多个对准结构(1,2)彼此平行放置而无需屏蔽的壳体。(The present invention provides a system and method for parallel measurement of devices under test in an open air environment. The system (10) comprises a plurality of alignment structures (1, 2), each alignment structure (1, 2) comprising a shaped reflector (5, 6) arranged at a tip of the alignment structure (1, 2) and an antenna (7, 8) arranged at a focal region of the shaped reflector (5, 6). In this case, the device under test (3, 4) is arranged at the bottom end of the plurality of alignment structures (1, 2) and opposite the corresponding shaped reflectors (5, 6). In addition, the plurality of alignment structures (1, 2) are placed parallel to each other without a shielded housing.)

用于在开放式空中环境中并行测量被测设备的系统和方法

技术领域

本发明涉及在开放环境中对被测设备(Devices Under Test,DUT)的并行测量,尤其用于以有限干扰进行多个DUT的生产线测试。

背景技术

通常在吸波暗室内的屏蔽且密封的环境中执行空中(Over The Air,OTA)测试。这些室被设计成非反射的且无回声的。该暗室的大小随被测试的对象和频率范围的不同而变化,并且该暗室通常用吸收反射信号的泡沫锥体作内衬。该测试考虑了设备的辐射特性,同时消除了来自任何其它传输的干扰。在无线设备生产测试中,需要打开和关闭这些暗室以便随后放置被测设备(DUT)。可替选地,使用复杂的机构(例如六轴机器人),将DUT加载到这些暗室中。因此,尤其是在生产测试的情况下,总的时间和成本显著增加。

从上述的角度看,开放式测试环境对于生产测试来说是有益的。然而,在不对该室进行屏蔽的情况下,对测试机构的相关干扰肯定会降低总体测试准确度。此外,为了同时测试多个设备(DUT),尤其是在OTA环境中,通常针对每个DUT实现单独的消声环境,以保持可接受的干扰水平。例如,文献US9,179,340B2示出了一种用于无线设备的OTA测试的系统。该系统包括配置成容纳待测设备的多个单独的室,其中这些室通过单独界定的传播路径通路而连接。然而,该系统导致更复杂的吸波暗室,该吸波暗室内部具有多个单独壳体来隔离设备。

发明内容

因此,本发明的目的是提供一种用于并行测量DUT的系统和方法,用于以简化的且有成本效益的方式进行具有最小干扰水平的OTA生产测试。

该目的通过针对系统的第一独立权利要求的特征以及通过针对方法的第二独立权利要求的特征来解决。从属权利要求包含进一步改进。

根据本发明的第一方面,提供了一种用于在开放式空中环境中并行测量被测设备的系统。所述系统包括多个对准结构,每个对准结构包括:成形的反射器,所述成形的反射器布置在所述对准结构的顶端;以及布置在所述成形的反射器的聚焦区域处的天线。在这种情况下,所述被测设备布置在所述多个对准结构的底端并且与对应的成形的反射器相对。另外,所述多个对准结构彼此平行放置而无需屏蔽的壳体。

因此,利用多个紧凑天线测试范围(Compact Antenna Test Range,CATR)设置,以便在没有任何屏蔽的壳体的情况下测量相应的DUT。由于CATR的天然属性,反射器将来自安静区的入射干扰的大部分都散射出去,尤其针对来自相邻DUT的辐射。因此,反射器和波束准直机构提供了对来自相邻测试机构的辐射的自然干扰阻断能力。有利地,可以在有限的干扰下并行测试多个DUT,而无需单独的屏蔽的壳体。这特别有利于无线设备的生产测试,例如在第五代(5G)生产线中的测试。

根据本发明的所述第一方面的第一优选实现形式,所述系统还包括测量单元,所述测量单元优选地连接到每个对准结构的所述天线。有利地,以较为简单的方式执行DUT的并行测量。

根据本发明的所述第一方面的第二优选实现形式,所述测量单元用于针对每个对准结构测量相似的性能特性。附加地或可替选地,所述测量单元用于针对每个对准结构测量不同的性能特性。因此实现了更高的测量灵活度。

根据本发明的所述第一方面的另一优选实现形式,所述被测设备被放置在所述多个对准结构的所述底端的生产线上,优选地传送带上。在这种情况下,可以将DUT放置在位于对准结构的底端的单个传送带上。可替选地,可以将多个平行的传送带布置在各自的对准结构的底端。

根据本发明的所述第一方面的另一优选实现形式,每个被测设备作为定向天线操作,所述定向天线具有在120度的立体角内的主波束。有利地,以围绕反射器的120×120度的立体角中的主要辐射功率定向DUT,以便降低朝向相邻测试机构的干扰。

根据本发明的所述第一方面的另一优选实现形式,所述测量单元用于对利用在120度的所述立体角内的所述主波束操作的所述被测设备同时执行测量。有利地,同时执行DUT的并行测试。

根据本发明的所述第一方面的另一优选实现形式,所述多个对准结构相对于测试平面水平布置和/或竖直布置和/或以在倾斜位置布置。因此,该系统允许关于例如待测试的DUT的类型、对生产线的对准需求、测试设施的布置等的灵活测试设置。

根据本发明的所述第一方面的另一优选实现形式,所述多个对准结构布置成极为靠近,优选地具有小于2米的分隔距离。有利地,在紧凑的环境中测量DUT。

根据本发明的所述第一方面的另一优选实现形式,所述系统还包括定位器,所述定位器用于使所述多个对准结构的取向同时进行。因此,有利地使CATR和DUT相对于彼此而取向。

根据本发明的所述第一方面的另一优选实现形式,所述系统还包括布置在所述多个对准结构之间的屏蔽墙,从而所述测量单元用于对利用具有大于120度的立体角的所述主波束操作的所述被测设备同时执行测量。有利地,即使DUT没有被完美取向和/或波束赋形,也可以在干扰有限的情况下测量DUT。

根据本发明的第二方面,提供了一种在系统中用于在开放式空中环境中并行测量被测设备的方法,所述系统包括多个对准结构。所述方法包括如下步骤:将成形的反射器布置在所述对准结构的顶端。另外,所述方法包括如下步骤:将天线布置在所述成形的反射器的聚焦区域处。此外,所述方法包括如下步骤:将所述被测设备布置在所述多个对准结构的底端并且与对应的成形的反射器相对。在这种情况下,所述多个对准结构彼此平行放置而无需屏蔽的壳体。因此,利用多个紧凑天线测试范围(Compact Antenna Test Range,CATR)设置,从而测量相应的DUT而无任何屏蔽的壳体。

根据本发明的所述第二方面的第一优选实现形式,所述方法还包括针对每个对准结构测量相似的性能特性的步骤。除此之外或作为替选,所述方法还包括针对每个对准结构测量不同的性能特性的步骤。有利地实现了更高的测量灵活度。

根据本发明的所述第二方面的第二优选实现形式,所述方法还包括如下步骤:将所述被测设备放置在所述多个对准结构的所述底端的生产线上,优选地传送带上。在这种情况下,可以将DUT放置在位于对准结构的底端的单个传送带上。可替选地,可以将多个平行的传送带布置在各自的对准结构的底端。

根据本发明的所述第二方面的另一优选实现形式,所述方法还包括如下步骤:将每个被测设备作为定向天线操作,所述定向天线具有在120度的立体角内的主波束。有利地,以围绕反射器的120×120度的立体角中的主要辐射功率定向DUT,以便降低朝向相邻测试设置的干扰。

根据本发明的所述第二方面的另一优选实现形式,所述方法还包括如下步骤:对利用在所述120度的立体角内的所述主波束操作的所述被测设备同时执行测量。有利地,同时执行DUT的并行测试。

附图说明

现在仅通过示例而非限制的方式参照附图进一步阐述本发明的示例性实施方式。附图中:

图1示出了根据本发明的第一方面的系统的第一示例性实施方式;

图2示出了根据本发明的第一方面的系统的第二示例性实施方式;

图3示出了根据本发明的第一方面的对对准结构的反射器的示例性干扰情况;

图4示出了根据本发明的第一方面的对对准结构的天线的示例性干扰情况;以及

图5示出了根据本发明的第二方面的方法的示例性实施方式。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的实施方式,这些优选实施方式的示例在附图中示出。然而,可以对本发明的如下实施方式进行各种修改,以及本发明的范围不受如下实施方式限制。

在图1中示出了根据本发明的第一方面的系统10的第一示例性实施方式。特别地,本文中示出了两个平行的对准结构1、2,其中,对准结构1包括反射器5和天线7(例如馈送天线),对准结构2包括反射器6和天线8(例如馈送天线),其中天线7布置在反射器5的聚焦区域处,天线8布置在反射器6的聚焦区域处。反射器5位于对准结构1的顶端,反射器6位于对准结构2的顶端,而DUT 3、DUT 4放置在底端,使得反射器5、反射器6悬挂在相应的DUT 3、DUT 4的上方。DUT 3、DUT 4为无线设备,例如模块化设备、天线阵列等,优选地根据5G通信标准进行操作。对准结构1、对准结构2类似于竖直的CATR系统,其中,CATR和DUT 3、DUT 4被定向成使得平行的DUT 3、DUT 4不直接朝向彼此辐射能量。

所述系统还包括连接到各个天线7、8的测量单元(MEAS)9,并且同时对DUT 3、DUT4执行测量。天线7、8中的每一者都经由开关部件(例如,经由射频(Radio Frequency,RF)开关箱(未示出))单独地或共同地连接到测量单元9。因此,测量单元9能够针对DUT 3、DUT 4测量相同的性能特性(例如,误差矢量幅度)。另外,测量单元9能够针对DUT 3、DUT 4测量多个不同的性能特性(例如,误差矢量幅度和信道功率)。测量单元9可以另外包括测量天线或探针或传感器,以便对DUT 3、DUT 4进行详细的测量。通常,测量单元9包括信号发生部件、数据/信号处理部件、用户界面和存储部件,这些部件在本领域中是公知的,并且为了避免不必要地使本发明变得含糊而不再详细描述这些部件。

所述系统还包括定位器(POS)11,该定位器11连接到测量单元9且还连接到对准结构1、对准结构2,以便使对准结构1、对准结构2各自的取向同时进行。定位器11可以可选地连接到DUT 3、DUT 4,以便使DUT 3、DUT 4的取向相对于对准结构1、对准结构2同时进行。在这种情况下,定位器11可以使对准结构1、对准结构2相对于测试平面竖直地或水平地或以一定倾斜角度取向。另外,定位器11可以使对准结构1、对准结构2相对于彼此以不同角度取向。对准结构1、对准结构2可以由定位器11在外部定向,例如由用户根据生产测试的要求经由测量单元9进行定向。

特别地针对本文中所示的对准结构1、对准结构2,可以将待并行测试的两个DUT3、4放置在一生产线上。因此,将这两个对准结构1、2竖直地定向在生产线上,其中,两个DUT3、4在一个传送带或两个平行的传送带上,该一个传送带或两个平行的传送带位于各自的反射器5、反射器6的下方。在两个DUT3、4的每个实例中,利用两个相应的对准结构1、2并行地执行测量。有利的是,不需要屏蔽壳体(例如吸波暗室),从而实现了多个设备的生产级测试。然而,对准结构1可以包括如本文所述的某种等级的屏蔽部13和屏蔽部15,对准结构2可以包括如本文所述的某种等级的屏蔽部14和屏蔽部16,例如为了隔离来自天线7和天线8的后瓣以及DUT 3和DUT 4的旁瓣。天线7、天线8从聚焦区照射各自的反射器5、反射器6,以及DUT 3、DUT 4(例如天线阵列)围绕各自的反射器5、反射器6在120×120度的立体角中以主要辐射功率进行操作。要注意,在图1中部分地示出了示例性屏蔽部13、屏蔽部14、屏蔽部15和屏蔽部16。可以根据需要在天线7、天线8与各自的反射器5、反射器6之间引入额外的屏蔽部。

可以将两个对准结构1、2放置成例如以近1米或2米极为靠近,优选地小于2米,以便实现紧凑的测试环境。由于来自DUT 3、DUT 4的主辐射在围绕反射器5、反射器6的120×120立体角(在两个正交方向上与瞄准线成+/-60度)中被定向,因此来自一个DUT的辐射对直接视线内的相邻DUT的影响可忽略不计。例如,来自DUT 3的辐射对直接视线内的DUT 4的影响可忽略不计。另一方面,由DUT 3辐射的电磁波实际上可以以不可忽视的功率到达反射器6。然而,由于DUT 3未放置在反射器6的聚焦区域,因此反射器6将大部分从安静区(DUT 4所在的区域)将来自DUT 3的辐射散射出去。因此,反射器5、反射器6和波束准直机构提供阻断来自相邻测试机构的辐射的自然干扰阻断能力。

重要的是注意,本文中仅通过示例而非限制的方式示出了对准结构的数量以及DUT的数量及其各自的取向。

在图2中示出了根据本发明的第一方面的系统20的第二示例性实施方式。系统20与图1的系统10的区别在于,系统20在对准结构1和对准结构2之间包括附加的多个屏蔽墙21或单个屏蔽墙,以使干扰最小化。屏蔽墙21可以为如下形式:具有金属皮肤的表面、具有RF吸收材料(例如,铁氧体或角锥状泡沫)的片段、或其任一组合。这类屏蔽墙21有利地抑制相邻干扰,特别是在DUT(例如DUT 3)以大于120度的立体角辐射波束的情况下,这些波束会干扰相邻DUT(例如DUT 4)以及干扰紧挨着该相邻DUT 4的DUT。因此,即使一个或多个设备可以以大于120度的主波束立体角进行波辐射,也可以在生产线上测试多个设备。

在图3中示出了根据本发明的第一方面的对对准结构1的反射器5的示例性干扰情况。干扰源30可以为例如相邻DUT。尽管干扰源30对直接视线内的DUT 3的影响可以忽略不计,但是对反射器5的干扰级别却具有相当大的强度。然而,由于干扰源30不是源自于反射器5的聚焦区域,因此反射器5将来自安静区的干扰几乎都散射出去。因此,即使不具有屏蔽的壳体,也可以充分地使对反射器5的干扰最小化。

在图4中示出了根据本发明的第一方面的对对准结构1的DUT 3、天线7的示例性干扰情况。干扰源41、干扰源42可以为来自相邻反射器的散射波,并且干扰源43、干扰源44可以为相邻天线中的一个或多个天线。可替选地,干扰源41、干扰源42、干扰源43、干扰源44可以为来自一个或多个相邻反射器、天线和DUT的任何一种散射。然而,由于在反射器上的波束准直和在120度的立体角内集中的波束辐射,使得干扰源41、干扰源42、干扰源43、干扰源44中的大部分会引起可忽略的功率水平的干扰,因此不会显著影响天线7以及DUT 3。

在图5中示出了根据本发明的第二方面的方法的示例性实施方式。在第一步骤100中,将成形的反射器5布置在对准结构1的顶端,将成形的反射器6布置在对准结构2的顶端。在第二步骤101中,将天线7布置在成形的反射器5的聚焦区域处,将天线8布置在成形的反射器6的聚焦区域处。在第三步骤102中,将被测设备3、被测设备4分别地布置在该多个对准结构1、2的底端,与对应的成形的反射器5、成形的反射器6相对。在这种情况下,所述多个对准结构1、2彼此平行放置而无需屏蔽的壳体。

此外,该方法还包括针对每个对准结构1、2测量相似的性能特性的步骤。附加地或可替选地,该方法还包括针对每个对准结构1、2测量不同的性能特性的步骤。

如果该方法还包括将被测设备3、被测设备4放置生产线上,优选地放置在所述多个对准结构1、2的底端的传送带上,则是特别有利的。

另外,该方法还包括如下步骤:将每个被测设备3、4作为定向天线操作,该定向天线具有在120度的立体角内的主波束。

此外,该方法还包括对利用在120度的立体角内的主波束操作的被测设备3、被测设备4同时执行测量的步骤。

本发明的实施方式可以通过硬件、软件、或其任何组合来实现。本发明的各个实施方式可以通过一个或多个专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit,ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processor,DSP)、数字信号处理设备(DigitalSignal Processing Device,DSPD)、可编程逻辑器件(Programmable Logic Device,PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器等来实现。

尽管上文已经描述了本发明的各种实施方式,但是应当理解,仅通过示例而非限制的方式呈现了这些实施方式。在不脱离本发明的精神和范围的前提下,可以根据本文中的公开内容对所公开的实施方式的进行多种修改。因此,本发明的广度和范围不应受上述实施方式中的任一实施方式限制。而是,本发明的范围应根据所附权利要求及其等同来限定。

尽管已经关于一个或多个实现方式示出和描述了本发明,但是对于本领域的技术人员来说,在阅读并理解本说明书和附图之后,将想到等同的改变和修改。另外,尽管可以仅针对多个实现方式中的一个实现方式公开本发明的特定特征,但是这类特征可以与其它实现方式的一个或多个其它特征组合,这对于任一给定或特定应用可以为期望的且有利的。

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