СИСТЕМА ИМИТАЦИИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЙ ОБСТАНОВКИ С СЕТЬЮ ИЗ МНОЖЕСТВА ЗОНДОВ
SYSTEM OF SIMULATION OF ELECTROMAGNETIC ENVIRONMENT WITH NETWORK OF MULTIPLE PROBES

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к системе для создания электромагнитной обстановки, включающей в себя по меньшей мере одну сеть зондов для излучения электромагнитного излучения в направлении зоны тестирования для того, чтобы тестировать объект, расположенный в этой зоне тестирования. Тестируемым объектом является по меньшей мере одна антенна. Конфигурацию сети излучающих зондов можно преобразовать в конфигурацию сети принимающих зондов.
Областью применения системы для создания электромагнитной обстановки является тестирование различных объектов, включающих в себя одну или более антенн, которые могут быть доступны по отдельности или же одновременно, причем упомянутые антенны могут быть подсоединены или нет к одному или более встроенным приемникам или излучателям. Этими тестируемыми объектами могут быть, например, мобильные телефоны, так называемые "беспроводные" бытовые приборы или любые другие антенные устройства для гражданских, аэрокосмических или военных применений, связанных с одним или более встроенными приемниками. Например, тип тестирований, известных специалистам в данной области техники, относится к снятию характеристик бытовых приборов с множеством входов и множеством выходов так называемых "МГМО" ("много входов, много выходов").
Таким образом, найдена возможность тестирования объекта при воздействии на него различных электромагнитных излучений от зондов, причем зонды распределены, например, на определенном угловом расстоянии друг от друга вокруг зоны тестирования.
Для выработки одного или более радиочастотных сигналов (РЧ-сигналов) предусмотрен по меньшей мере один генератор сигналов. Генератор сигналов может представлять собой, например, сетевой анализатор или синтезатор частот, вырабатывающий РЧ-сигнал на дискретных частотах, тестер радиосвязи, вырабатывающий модулированный РЧ-сигнал, согласно протоколу связи, или любой другой источник РЧ-сигнала. По меньшей мере один приемник сигналов предусмотрен для приема одного или более радиочастотных сигналов. Приемник сигналов может быть встроен в генератор сигналов, как в случае анализатора сети или тестера радиосвязи, или же расположен вне генератора, как в случае приемника, связанного с синтезатором частот. С помощью приемника можно получить характеристики тестируемого объекта для того, чтобы можно было в дальнейшем оценить его, например, в отношении качества передачи или связи.
Имитатор канала используется для того, чтобы можно было мультиплексировать и преобразовывать радиочастотный сигнал(ы), подаваемый из генератора сигналов по одному или более каналам. Сигнал каждого канала передается в проводном режиме в зонд, который излучает его по направлению к зоне тестирования. С помощью имитатора каналов можно, например, независимо для каждого канала, изменять фазу, амплитуду, частоту и групповое время задержки сигнала, излучаемого зондом. Зонды могут иметь одну круговую или линейную поляризацию или же две ортогональные поляризации. Для того чтобы передавать сигнал с каждой поляризацией зонда по отдельности, а при необходимости, с отличной от других поляризаций других зондов, каждая поляризация зонда может быть связана с каналом, через который он принимает излучаемый сигнал.
Систему тестирования, состоящую из генератора РЧ-сигналов и приемника, имитатора канала и сети зондов, можно, таким образом, использовать для создания электромагнитной обстановки, которая может воздействовать на тестируемый объект во время его нормального использования в реальной обстановке, без проведения тестирования. Например, такое устройство известно из документа US-A-2008/0056340.
В общем, известно, что для калибровки системы с целью создания электромагнитных сценариев используются различные диполи с заранее известными характеристиками, и они размещаются в виде антенн в центре зоны тестирования.
Такие диполи имеют недостаток, связанный с узкой полосой частот, что требует использования их в большом количестве для достижения калибровки, и, кроме того, они имеют одну поляризацию, что требует для каждой полосы частот использования двух диполей с различными поляризациями в центре зоны тестирования в случае, когда система снабжена сетью зондов с двойной поляризацией.
Посредством таким образом проводимых измерений с помощью известных диполей, размещенных в центре зоны тестирования, корректируют характеристики каждого канала для того, чтобы согласовать характеристики диполей с предопределенным установленным сигналом. Главная цель этой коррекция - униформировать отклик каждого канала в отношении группового времени задержки, амплитуды и фазовой характеристики от генератора сигналов вплоть до диполя. Специалистам в данной области техники также известно, что вместо диполей можно использовать антенны, например, типа антенн с магнитными петлями или щелями, но последние имеют недостатки, которые аналогичны недостаткам диполей.
Поэтому такая калибровка является продолжительной, сложной, трудоемкой и трудной для применения.
Другим основным недостатком этого способа калибровки посредством диполей является отсутствие калибровки фактической сети зондов. В действительности, метод калибровки, использующий диполи, в основном соответствует униформированию трактов передачи между генератором сигналов через имитатор канала и сеть зондов вплоть до диполя. Это никоим образом не соответствует калибровке сети зондов самих по себе, которая, например, допускает униформирование радио/электрической оси каждой из поляризаций зондов, без чего невозможно гарантировать качественные измерения посредством сети зондов.
И, наконец, другим основным недостатком этого способа калибровки посредством диполей является собственная неустойчивость применяемой коррекции. Действительно, после калибровки с помощью этого способа система для создания электромагнитных сценариев не имеет стабильной характеристики в течение длительного времени, что ставит под сомнение измерения, проведенные с отличающимися тестируемыми объектами, для которых требуется определить характеристики поведения по отношению к излучению зондов. Это, главным образом, связано с тем, что имитатор каналов и фактические каналы включают в себя активные СВЧ-элементы, характеристики которых, например, изменяются с течением времени и зависят от температуры. Это выражается во флуктуациях измеряемых характеристик тестируемого объекта в течение дня: тестирование, проводимое в первый раз с первыми сигналами с первым тестируемым объектом, дает первую характеристику объекта, и такие же тестирования, выполняемые во второй раз за день с теми же первыми сигналами на том же первом тестируемом объекте, дают вторую характеристику, которая отличается от первой характеристики и является непредсказуемой. Поэтому тестирования являются непредсказуемыми, за исключением случая, если калибровка посредством диполей повторяется часто в течение дня, что является большим недостатком в отношении скорости измерения. Это может быть осложнено тем фактом, что определенные имитаторы канала требуют калибровки перед каждым началом работы.
Настоящее изобретение направлено на получение упрощенной и автоматизированной калибровки для каждого канала. Калибровка каждого канала не зависит от калибровки фактической сети зондов, и с ее помощью можно устранить описанные выше недостатки.
С этой целью первым объектом изобретения является система имитации электромагнитной обстановки, содержащая:
i
i
- сеть (200) из множества зондов (S) для излучения и/или приема электромагнитных излучений в или из точки тестирования, расположенной на расстоянии от зондов (S), для того, чтобы тестировать по меньшей мере одну тестируемую антенну (300), расположенную в точке тестирования,
- ряд каналов (С) для подсоединения к имитатору (600) канала,
- первый блок (400) для излучения сигнала,
- второй блок (410) для приема сигнала,
- один из первого и второго блоков (400, 410), подсоединенный к имитатору (600) канала,
i
i
переключающее устройство (100) имеет первое положение измерения, в котором переключающее устройство (100) подсоединяет имитатор (600) соответственно по меньшей мере к одному (S) из зондов через упомянутый по меньшей мере один связанный канал (С) и подсоединяет другой из первого и второго блоков (410, 400) к тестируемой антенне (300), и второе положение для калибровки каналов (С), в котором переключающее устройство (100) подсоединяет имитатор (600) к другому из первого и второго блоков (410, 400) через упомянутый по меньшей мере один связанный канал (С) без прохождения через сеть (200) зондов (S), причем второе положение отличается от первого положения.
i
i
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения имитатор (600) канала подсоединен к первому блоку (400) для излучения сигнала, переключающее устройство (100) в первом положении измерения подсоединяет имитатор (600) соответственно по меньшей мере к одному (S) из зондов через упомянутый по меньшей мере один связанный канал (С) и подсоединяет второй блок (410) для приема сигнала к тестируемой антенне (300), и переключающее устройство (100) во втором положении для калибровки каналов (С) подсоединяет имитатор (600) ко второму блоку (410) для приема сигнала через упомянутый по меньшей мере один связанный канал (С) без прохождения через сеть (200) зондов (S).
i
i
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения имитатор (600) канала подсоединен ко второму блоку (410) для приема переключающее устройство (100) в первом положении измерения подсоединяет имитатор (600) соответственно по меньшей мере к одному (S) из зондов через упомянутый по меньшей мере один связанный канал (С) и подсоединяет первый блок (400) для излучения сигнала к тестируемой антенне (300), и переключающее устройство (100) во втором положении для калибровки каналов (С) подсоединяет имитатор (600) к первому блоку (400) для излучения сигнала, через упомянутый по меньшей мере один связанный канал (С) без прохождения через сеть (200) зондов (S).
i
i
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения переключающее устройство (100) в первом положении измерения подсоединяет ряд выводов (А) имитатора (600) соответственно к множеству зондов (S) через ряд связанных каналов (С) и подсоединяет другие из первого и второго блоков (410, 400) к тестируемой антенне (300), и переключающее устройство (100) во втором положении для калибровки каналов (С) подсоединяет ряд выводов (А) имитатора (600) к другим из первого и второго блоков (410, 400) через ряд связанных каналов (С) без прохождения через сеть (200) зондов (S), причем второе положение отличается от первого положения.
i
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения имитатор (600) канала имеет управляемое средство (Т) преобразования для отдельного изменения для каждого канала (С) по меньшей мере одного параметра из частоты, фазы, амплитуды и поляризаций сигнала каждого связанного зонда (S).
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения он включает в себя средства (116, 122, 135) для управления переключающим устройством (100) при его переходе между обоими первым и вторым положениями и для поддержания его в любом из первого и второго положений.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения переключающее устройство (100) включает в себя переключатели или подобное (11, 13), имеющее упомянутые положения, которые обеспечивают упомянутые соединения.
i
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения он содержит блок (700) для выработки двух первой и второй поляризаций, ортогональных друг другу, для того, чтобы разделить сигнал, переданный с помощью упомянутого по меньшей мере одного канала (С) на два первый и второй маршруты (710), имеющие как первую, так и вторую поляризации, ортогональные друг другу соответственно, причем оба маршрута подсоединены к связанному зонду (S), при этом средство взвешивания предусмотрено для взвешивания каждого из двух первого и второго маршрутов (810) по амплитуде и по фазе.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения тестируемая антенна (300) подсоединена к другому из первого и второго блоков (410, 400) через межсоединение посредством по меньшей мере одного кабеля (330).
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения тестируемая антенна (300) подсоединена беспроводным способом к другому из первого и второго блоков (410, 400) посредством по меньшей мере одного канала радиосвязи с встроенным излучателем и/или приемником (320). В этом случае прием/излучение завершается в тестируемом объекте и канал радиосвязи (РЧ для радиочастоты) используется только для получения полезных значений.
i
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения переключающее устройство (100) размещается между имитатором (600) канала и сетью (200) зондов (S).
i
i
Другим предметом изобретения является способ моделирования электромагнитной обстановки посредством системы (1), как описано выше, причем система включает в себя сеть (200) из множества зондов (S) для излучения и/или приема электромагнитных излучений в или из точки тестирования, расположенной на расстоянии от зондов (S), для того, чтобы тестировать по меньшей мере одну тестируемую антенну (300), расположенную в точке тестирования, причем ряд каналов (С) для подсоединения зондов к имитатору (600) каналов, первый блок (400) для излучения сигнала, второй блок (410) для приема сигнала, один из первого и второго блоков (400, 410) подсоединены к имитатору 600 канала,
отличающийся тем, что
i
- переключающее устройство (100) размещается в первом положении для калибровки каналов (С), в котором переключающее устройство (100) подсоединяет имитатор (600) к другому из первого и второго блоков (410, 400), через упомянутый по меньшей мере один связанный канал (С) без прохождения через сеть (200) зондов (S),
i
- во втором положении для калибровки каналов (С) значение комплексного коэффициента передачи получается для каждого канала (С) между первым блоком (400) для излучения сигнала и вторым блоком (410) для приема сигнала при прохождении через имитатор (600) канала без прохождения через сеть (200) зондов (S),
i
- переключающее устройство (100) затем размещается в первом положении измерения, в котором переключающее устройство (100) подсоединяет имитатор (600) соответственно по меньшей мере к одному (S) из зондов через упомянутый по меньшей мере один связанный канал (С) и подсоединяет другой из первого и второго блоков (410, 400) к тестируемой антенне (300),
i
- тестируемая антенна (300) тестируется в первом положении измерения путем передачи по меньшей мере одного сигнала из первого блока (400) для излучения сигнала во второй блок (410) для приема сигнала через по меньшей мере один канал (С) через по меньшей мере один зонд (S) и с помощью применения к сигналу коррекции, вычисленной, согласно по меньшей мере значению, которое было получено из комплексного коэффициента передачи для упомянутого по меньшей мере одного канала (С).
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения коррекция вычисляется согласно по меньшей мере значению, полученному из комплексного коэффициента передачи для упомянутого по меньшей мере одного канала (С) и, кроме того, согласно параметрам передачи, заранее измеренным для устройства.
В варианте осуществления настоящего изобретения, существует ряд каналов, каждый из которых передает сигнал, подаваемый из генератора радиочастотных сигналов в зонд из сети множества зондов для излучения электромагнитных излучений. Это устройство калибровки является двухсторонним и позволяет калибровать ряд каналов, каждый из которых передает сигнал, поступающий от зонда из сети множества зондов для приема электромагнитных излучений в приемнике радиочастотного сигнала.
В вариантах осуществления это устройство отличается тем, что:
- оно вводится между имитатором канала и сетью зондов,
- оно состоит из сборки переключателей, делителей и/или ответвителей, имеющих первое так называемое положение измерения с возможностью подсоединения по меньшей мере одного первого из выходов имитатора канала соответственно по меньшей мере к одному из зондов сети через по меньшей мере связанный канал и подсоединения тестируемой антенны к приемнику радиочастотных сигналов в случае, когда тестируемая антенна работает как приемная антенна, и второе так называемое положение калибровки канала, в котором размещение переключателей, делителей и/или ответвителей подсоединяет по меньшей мере один из первых выходов имитатора к входу приемника без прохождения через сеть зондов, причем второе положение отличается от первого положения,
- когда тестируемый объект является беспроводным и для сборки переключателей, делителей и/или ответвителей, имеющих первое так называемое положение измерения, это предоставляет возможность подсоединения по меньшей мере одного из первых выходов имитатора канала соответственно по меньшей мере к одному из зондов сети через по меньшей мере один связанный канал и подсоединения антенны связи, расположенной в измерительной камере и обеспечивающей канал радиосвязи с тестируемым объектом, к приемнику радиочастотных сигналов во время измерения тестируемого объекта, принимающего сигналы от зондов сети. Генератор радиочастотных сигналов и приемник соответствуют здесь, в общем, тому, что специалисты в данной области техники называют тестером радиосвязи. Размещение для сборки переключателей, делителей и/или ответвителей, имеющих второе так называемое положение калибровки канала, дает возможность подсоединения по меньшей мере одного из первых выходов имитатора к входу приемника без прохождения через сеть зондов.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения:
- для тестируемой антенны, на которую подается питание через кабель и которая работает как приемник в первом так называемом положении измерения, переключающая сборка подсоединяет ряд первых выходов имитатора соответственно к множеству зондов через ряд связанных каналов и подсоединяет тестируемую антенну к входу приемника радиочастотных сигналов, и во втором так называемом положении калибровки канала переключающая сборка подсоединяет ряд первых выходов имитатора к приемному входу блока анализа без прохождения через сеть зондов, причем второе положение отличается от первого положения.
- Для тестируемой антенны, на которую подается питание через кабель и которая работает в качестве излучателя в первом так называемом положении измерения, переключающая сборка подсоединяет ряд первых входов имитатора соответственно к множеству зондов через ряд связанных каналов и подсоединяет тестируемую антенну к выходу генератора радиочастотных сигналов, и во втором так называемом положении калибровки канала переключающая сборка подсоединяет ряд первых входов имитатора к выходу генератора радиочастотных сигналов без прохождения через сеть зондов, причем второе положение отличается от первого положения.
- Для тестируемого беспроводного объекта, принимающего сигналы от зондов сети, в первом так называемом положении измерения переключающая сборка подсоединяет ряд первых выходов имитатора соответственно к множеству зондов через ряд связанных каналов и подсоединяет антенну связи, расположенную в измерительной камере и обеспечивающую канал радиосвязи с тестируемым объектом, к входу приемника радиочастотных сигналов, и во втором так называемом положении калибровки канала переключающая сборка подсоединяет ряд первых выходов имитатора к приемному входу блока анализа без прохождения через сеть зондов, причем второе положение отличается от первого положения.
- Для тестируемого беспроводного объекта, излучающего по направлению зондов сети, в первом так называемом положении измерения переключающая сборка подсоединяет ряд первых входов имитатора соответственно к множеству зондов через ряд связанных каналов и подсоединяет антенну связи, расположенную в измерительной камере и обеспечивающую канал радиосвязи с тестируемым объектом, к выходу генератора радиочастотных сигналов, и во втором так называемом положении калибровки канала переключающая сборка подсоединяет ряд первых входов имитатора к выходу генератора радиочастотных сигналов без прохождения через сеть зондов, причем второе положение отличается от первого положения.
- Устройство калибровки включает в себя средство для управления переключающей сборкой для того, чтобы иметь возможность прохождения между двумя первым и вторым положениями и для поддержания ее в любом одном из первого и второго положения.
- Переключающая сборка включает в себя переключатели, делители и ответвители и/или подобное, имеющее упомянутые положения для выполнения этих соединений.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения выполнен способ калибровки каналов между выходом генератора РЧ-сигналов и, по возможности, отдаленным входом зондов сети множества зондов, излучающих излучение, посредством устройства калибровки, как показано выше, отличающийся тем, что:
- размещают переключающую сборку во втором так называемом положении калибровки канала, в которой переключающая сборка подсоединяет по меньшей мере один из первых входов имитатора канала к приемному входу блока анализа без прохождения через сеть зондов,
- затем получают и записывают значения комплексного коэффициента передачи для каждого канала между генератором и приемником радиочастотного сигнала, проходящего через имитатор канала,
- затем размещают переключающую сборку в так называемое положение измерения, в котором переключающая сборка подсоединяет по меньшей мере один из первых выходов имитатора соответственно по меньшей мере к одному из зондов через упомянутый по меньшей мере один связанный канал и подсоединяет приемный вход к тестируемой антенне,
- и во время измерения или после измерения тестируемой антенны  применяют комплексную коррекцию, полученную для каждого канала из записанных комплексных значений коэффициентов передачи, когда переключающая сборка была размещена во втором так называемом положении для калибровки канала. С помощью этой коррекции можно параметризировать характеристики каналов, особенно в отношении фазы, амплитуды и группового времени задержки за счет включения характеристик и переменных имитатора канала и всех активных элементов, размещенных между генератором радиочастотных сигналов и входами зондов сети.
- и, наконец, к этой коррекции различных каналов можно применить вторую коррекцию, значение которой получают из калибровки сети зондов, выполненной в дополнение и полностью независимым способом калибровки каналов.
Краткое описание чертежей
Изобретение будет лучше понятно из нижеследующего подробного описания, которое приводится в качестве неограничивающего примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых:
фиг.1 - схематичный вид устройства для калибровки каналов согласно варианту осуществления настоящего изобретения, которое применяется в системе для калибровки электромагнитной обстановки при первом положении переключающей сборки для того, чтобы проводить измерение сборки тестируемых антенн, на которые подается питание через кабель и работающих в качестве приемников;
фиг.2 - схематичный вид устройства калибровки (фиг.1) согласно варианту осуществления настоящего изобретения при втором положении переключающей сборки для того, чтобы проводить измерение для калибровки каналов;
фиг.3 - схематичный вид устройства для калибровки каналов согласно варианту осуществления настоящего изобретения, которое применяется в системе для выработки электромагнитной обстановки при первом положении переключающей сборки для того, чтобы проводить измерение тестируемого беспроводного объекта, принимающего сигналы от зондов сети;
фиг.4 - схематичный вид устройства калибровки (фиг.3) согласно варианту осуществления настоящего изобретения при втором положении переключающей сборки для проведения измерения для калибровки каналов;
фиг.5 - схематичный вид устройства для калибровки каналов согласно варианту осуществления настоящего изобретения, которое применяется в системе для выработки электромагнитной обстановки при первом положении переключающей сборки для того, чтобы проводить измерение тестируемого беспроводного объекта, принимающего сигналы из сетевых зондов с двойной поляризацией, на которые подается питание через дополнительные сборки для выработки поляризации;
фиг.6 - схематичный вид устройства для калибровки каналов согласно варианту осуществления настоящего изобретения, которое применяется в системе для выработки электромагнитной обстановки при первом положении переключающей сборки для того, чтобы проводить измерение тестируемого беспроводного объекта, принимающего сигналы из сетевых зондов с двойной поляризацией;
фиг.7 - схематичный вид устройства для калибровки (фиг.6) согласно варианту осуществления настоящего изобретения со вторым положением переключающей сборки для того, чтобы проводить измерение для калибровки каналов;
фиг.8 - схематичный вид устройства для калибровки каналов согласно варианту осуществления настоящего изобретения, которое применяется в системе для выработки электромагнитной обстановки при первом положении переключающей сборки для того, чтобы проводить измерение тестируемого беспроводного объекта, излучающего по направлению сетевых зондов с двойной поляризацией.
Осуществление изобретения
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения устройство для калибровки каналов 100 применяется в пределах системы для выработки электромагнитной обстановки 1, состоящей по меньшей мере из одной сети зондов 200 для приема или излучения электромагнитных излучений по направлению к зоне тестирования для того, чтобы тестировать тестируемый объект 300, расположенный в этой зоне тестирования, генератора 400 сигналов для выработки одного или более радиочастотных сигналов, приемника 410 сигналов для приема и анализа одного или более радиочастотных сигналов и имитатора 600 канала, используемого для того, чтобы иметь возможность мультиплексирования и передачи радиочастотного сигнала(ов), подаваемых из генератора 400 сигналов через один или более каналов С до входов Е зондов S сети 200. Число зондов S сети зондов 200 больше или равно двум.
Каждый зонд S может излучать электромагнитное излучение согласно предопределенной диаграмме направленности излучения, которая является специфической для этого. Например, зонды S сети сориентированы таким образом, чтобы максимум этих диаграмм направленности излучения указывали по направлению к центру зоны тестирования. Диаграммы направленности излучения фиксируются относительно их связанных зондов. Конечно, зонды S можно также сориентировать иным способом для того, чтобы излучать в любых направлениях, отличных от направления к центру зоны тестирования.
В центре зоны тестирования размещается тестируемый объект 300, состоящий из одной или более антенн 310, которые можно подсоединить к встроенному излучателю или приемнику 320, как показано на фиг.3-8 (в дальнейшем он называется беспроводным тестируемым объектом, как в случае мобильного телефона или портативного компьютера), или же напрямую запитывается через кабели 330 и выбирается с помощью переключателя 340, как показано на фиг.1 и 2 (в дальнейшем они называются тестируемыми антеннами, на которые подается питание через кабель).
В случае тестируемого беспроводного объекта 300 известно использование вспомогательной антенны 22, как изображено на фиг.3-8,  обеспечивающей установление канала связи с тестируемым объектом для того, чтобы принимать информацию от тестируемого объекта, когда последний принимает сигналы от зондов (фиг.3, 5 и 6) или же отправляет информацию по направлению к тестируемому объекту, когда последний излучает сигналы по направлению к зондам (фиг.8).
Каждый зонд S включает в себя один или два входа Е в зависимости от того, является ли зонд с одной поляризацией (имеющий диаграмму направленности излучения, соответствующую одной поляризации Р) или с двойной поляризацией (имеющий диаграмму направленности излучения, соответствующую двум ортогональным поляризациям Р). Зонды S фиксируются согласно предписанной геометрии на общей опоре 210. Зонды S могут также перемещаться вокруг тестируемого объекта 300.
Сеть 200 зондов S имеет, например, круговую или сферическую геометрию, центр которой совпадает с центром зоны тестирования.
В варианте осуществления, сеть 200 зондов S имеет сферическое размещение на опоре 210, центр которой совпадает с центром зоны тестирования.
В другом варианте осуществления, сеть 200 зондов S расположена на цилиндрической опоре 210, например с круглым поперечным сечением, ось которой проходит через центр зоны тестирования.
В другом варианте осуществления, таком как изображен в качестве примера на фигурах, сеть 200 зондов S выполнена с помощью опоры 210 в форме круглой кольцеобразной короны вертикальной плоскости, центр которой совпадает с центром зоны тестирования.
В другом варианте осуществления, опора 210 сети 200 зондов S может представлять собой дугу в форме круглой дуги, например, полукруглой дуги, вертикальной или же горизонтальной плоскости, и центр которой совпадает с центром зоны тестирования.
Зонды S могут быть, например, равномерно распределены на своей опоре 210, например, на равном угловом расстоянии друг от друга относительно центра зоны тестирования, как это изображено на фигурах.
Зонды S находятся в безэховой камере, внутренние стенки которой полностью закрыты поглотителями электромагнитного излучения во избежание отражений электромагнитных излучений, имеющие, как это известно, например, форму пенообразных пирамид, вершины которых направлены во внутреннюю часть камеры.
Опора 210 зондов окружает центр зоны тестирования. Опора 210 может быть открытой по направлению вниз для того, чтобы обеспечить проход мачты 21 для поддержки тестируемого объекта 300.
Опора 210 зондов имеет, например, форму кольца.
Опора 210 зондов является, например, вертикальной на фигурах.
Опора 210 зондов может быть также горизонтальной или иметь ненулевой наклон относительно горизонтали и вертикали.
Опору 210 зондов можно также распределить и рассредоточить в безэховой камере на различных опорах независимо друг от друга, поддерживающих зонд S или группу S зондов сети 200.
Мачта 21 может принимать на своей верхней части механическое 2-осевое устройство позиционирования, позволяющее тестируемому объекту наклоняться под углом +90 градусов вокруг центра зоны тестирования для того, чтобы иметь возможность проводить тестирование как в вертикальной плоскости (вертикальной плоскости) или горизонтальной плоскости (азимутальной плоскости) тестируемого объекта для случая конфигурации 210 опоры в форме круглой кольцеобразной короны, размещенной в вертикальной плоскости, как изображено на фиг.1-8.
Вход Е каждого зонда S подсоединен к каналу С для передачи радиочастотного сигнала, как показано на фиг.1-4. Зонд S излучает, таким образом, электромагнитное излучение по направлению к зоне тестирования, которое соответствует радиочастотному сигналу, который присутствует на своем входе Е.
И наоборот, зонд может принимать электромагнитный сигнал, поступающий от тестируемого объекта, расположенного в зоне тестирования, и передавать полученный в результате радиочастотный сигнал по каналу С, подсоединенному к своему входу Е.
В случае зондов S с двойной поляризацией каждый из двух входов Е зонда, соответствующего каждой из ортогональных поляризаций Р, обычно подсоединен к каналу С для передачи радиочастотного сигнала, как показано на фиг.6-8.
В случае зондов S с двойной поляризацией можно добавить, как на фиг.5, модуль 700, который обычно называется блоком выработки поляризации, который позволяет разделять радиочастотный сигнал, переданный с помощью канала, и взвешивать каждый из двух, таким образом, созданных маршрутов, по амплитуде и по фазе для того, чтобы получить доступ к обоим входам Е зонда с двойной поляризацией, две ортогональные поляризации которого будут объединены для того, чтобы произвести круговую или линейную поляризацию с заданной поляризационной селекцией согласно используемым коэффициентам взвешивания. В варианте осуществления, блок 700 выработки поляризации состоит, например, из сборок, каждая из которых содержит двухсторонний делитель 710, двух управляемых переменных аттенюаторов 720 и двух управляемых переменных фазовращателей 730. Каждая из сборок подсоединена на своем входе к каналу С и на двух своих выводах к двум входам Е зонда S с двойной поляризацией. Блок 700 выработки поляризации является экономическим средством, с помощью которого ряд каналов С можно разделить на два в случае зондов S с двойной поляризацией. Тем не менее, в этом случае, обе поляризации зонда S связаны и излучаются одновременно, это не является случаем, когда каждый из входов Е зонда подсоединен к независимому каналу S.
1
i
n
1,1
i,1
n,1
1,1
i,1
n,1
1
i
n
1,1
1,2
i,1
2
n,1
n,2
1,1
i,2
i,1
i,2
n,1
n,2
Имитатор 600 канала используется для мультиплексирования и преобразования радиочастотного сигнала(ов), подаваемых из генератора 700 сигналов через один или более каналов С до входа Е зондов S сети 200. И наоборот, имитатор 600 канала можно использовать для мультиплексирования и преобразования радиочастотного сигнала(ов), поступающих с входов Е зондов S сети 200 через один или более каналов С до приемника 410 сигнала. Имитатор 600 канала включает в себя обычно двунаправленные выводы А, соответствующие каждому каналу С, подсоединенные к каждому входу Е каждого зонда С, как показано на фиг.1 и 3, или же подсоединенные к каждому входу каждого двухстороннего делителя 710 блока 700 выработки поляризации, как показано на фиг.5. В случае зондов с двойной поляризацией можно также связать два канала С, каждый из которых подсоединен к одному из двух входов Е зонда S, как показано на фиг.6 и 8. Таким образом, для множества зондов S, …, S, …, S предусмотрено множество выводов A, …, A, …, А, соответствующих множеству каналов C, …, С, …, С с 1≤i≤n и n≥2 в случае одного канала на один зонд, как показано на фиг.1-5. Для множества зондов S, …, S, …, S предусмотрены множество выводов A, …, A…, А,, …, A, А и множество каналов C, …, С, …, С, C…, C, C с 1≤i≤n и n≥2 в случае двух различных каналов на один зонд, как показано на фиг.6-8. Известно, что имитатор 600 канала имеет обычно цифровое и управляемое средство Т для преобразования радиочастотных сигналов, подаваемых из генератора 400 сигналов для каждого канала С. Это средство Т преобразования дает возможность независимого или нет применения модификаций, например, фазы, амплитуды и группового времени задержки в радиочастотном сигнале, переданном с помощью каждого канала С. Поэтому можно посредством этого средства Т преобразования независимо применять комплексные коррекции для радиочастотного сигнала из каждого из каналов С.
i,j
Для того чтобы получить подходящий баланс мощности системы для выработки электромагнитной обстановки, известно, что каждый из выводов А имитатора 600 канала можно подсоединить к усилителю 810 радиочастотного сигнала. Эти усилители 810 являются частью модуля 800, который называется блоком усиления, как показано на фиг.1-7. Использование малошумящих усилителей 820 можно также рассматривать для усиления радиочастотных сигналов, поступающих от зондов S в случае приемной конфигурации измерения сети зондов, как показано на фиг.8. В последнем случае, также можно применять двунаправленный блок 800 усиления, содержащий сборки, каждая из которых состоит двух переключателей 830, усилителя 800 и усилителя 820, установленных последовательно для того, чтобы, в зависимости от положений переключателя 830, можно было усиливать радиочастотный сигнал, передаваемый каждым каналом С из генератора 400 сигналов на вход Е зондов S, или же усиливать радиочастотный сигнал, поступающий с каждого входа Е зондов S и передаваемый с помощью каждого канала С в приемник 410, как показано на фиг.8.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения устройство для калибровки каналов 100 размещается между имитатором 600 канала и сетью 200 зондов, а более конкретно между блоком 800 усиления и блоком 700 выработки поляризации в случае, если они присутствуют.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения устройство для калибровки каналов 100 содержит:
i,1
i,1
i,1
i,1
i,1
i,1
i
i,1
i,2
i
i,1
i,1
i,1
i,1
i,1
i,1
i,1
i,1
i,1
- Сборку переключателей, или ответвителей, или делителей 11, установленных между выводами А имитатора 600 канала и входами Е зондов S сети 200. Более конкретно,  например, переключатель 11 содержит общий вывод 112, подсоединенный для каждого канала С к выводу А имитатора 600 через блок 800 усиления, если он присутствует, как показано на фиг.1-8, вывод 113, подсоединенный к входу Е зонда S сети 200, как показано на фиг.1-4 и 6-8, или же к обоим входам Е и E зонда S через блок 700 выработки поляризации, если он присутствует, как показано на фиг.5, и вывод 114, подсоединенный к выводу 121 сборки переключателей или делителей 12. Положением переключающего элемента 115 переключателя 11 управляют посредством сигнала 116 управления, и в одном положении общий вывод 112 можно подсоединить к выводу 113, как показано на фиг.1, 3, 5, 6 и 8, и в другом положении общий вывод 112 можно подсоединить к выводу 114, как показано на фиг.2, 4 и 7.
i,1
i,1
i,1
- Сборку переключателей или делителей 12, для которых выводы 121 подсоединены к выводам 114 переключателей, или ответвителей, или делителей 11 и для которых общий вывод 123 подсоединен к выводу 132 переключателя 13. Более конкретно, например, вывод 121 сборки переключателей 12 подсоединен к выводу 114 переключателя 11, как показано на фиг.1-8. Положениями переключающих элементов сборки 12 управляют посредством сигналов 122 управления, и любой вывод 121ij можно подсоединить к общему выводу 123.
- Переключатель 13, чей вывод 132 подсоединен к общему выводу 123 сборки переключателей или делителей 12, чей вывод 133 подсоединен к кабелю 23, подсоединяющему тестируемую антенну 310 (фиг.1 и 2) или же антенну 22 связи (фиг.3-8), и чей общий вывод 131 подсоединен к кабелю 411, подсоединяющему приемник 410 радиочастотных сигналов в случае конфигурации измерения с помощью зондов S сети 200, работающей в режиме излучения (фиг.1-7), или же подсоединяющему генератор 400 радиочастотных сигналов в случае конфигурации измерения с помощью зондов S сети 200, работающей в режиме приема (фиг.8). Положением переключающего элемента 134 переключателя 13 управляют посредством сигнала 135 управления, и в одном положении общий вывод 131 можно подсоединить к выводу 133, как показано на фиг.1, 3, 5, 6 и 8, и в другом положении общий вывод 131 можно подсоединить к выводу 132, как показано на фиг.2, 4 и 7.
Элементы 11, 12 и 13 сгруппированы, например, в блоке 100 для калибровки каналов внутри одного и того же физического корпуса 101. Различные физические интерфейсы этого корпуса 101 реализованы с помощью соединителей 102, подсоединенных к общим выводам 112 переключателей, или делителей, или ответвителей 11, соединителей 103, подсоединенных к выводам 113 переключателей, или делителей, или ответвителей 11, соединителя 104, подсоединенного к выводу 133 переключателя 13, и соединителя 105, подсоединенного к общему выводу 131 переключателя 13. Таким образом, все комплексные коэффициенты передачи всех возможных трактов между различными соединителями корпуса 101, которые зависят от различных положений переключающих элементов 11, 12 и 13, можно характеризовать и записывать полностью независимо и отдельно от средства для выработки электромагнитной обстановки для того, чтобы в дальнейшем использовать при вычислении коэффициентов коррекции каждого канала. В варианте осуществления, калибровка будет выполняться вплоть до перехода стенки на выходе корпуса 101.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения устройство для калибровки каналов 100 работает следующим образом:
В первом положении устройства для калибровки каналов 100, показанных на фиг.1, 3, 5, 6 и 8, устройство используется, очевидно, для того, чтобы измерять тестируемый объект 300 с помощью системы для выработки электромагнитной обстановки.
i,j
i,j
i,j
i,j
i
i,j
i,j
i,j
В этом первом положении для каждого канала С переключатель 11 подсоединяет выход А имитатора 600 канала к входу Е зонда S сети 200 посредством общего вывода 112, подсоединенного к выводу 113 с помощью переключающего элемента 115. В этом первом положении переключатель 13 подсоединяет кабель 23, проходящий от тестируемой антенны 310 или от антенны 22 связи к приемнику радио/электрических сигналов 410 для конфигураций измерения (фиг.1, 3, 5 и 6) или в генератор 400 радио/электрических сигналов для конфигурации измерения (фиг.8) посредством вывода 133, подсоединенного к общему выводу 131 через переключающий элемент 134.
i,j
i
i,j
i,j
i,j
i
В этом первом положении радиочастотные сигналы, переданные на входы Е различных зондов S через канал С, позволяют моделировать заданную электромагнитную обстановку, причем каждый радиочастотный сигнал каждого канала C является затем специфическим для каждого входа Е каждого зонда S, и который можно различить и заранее установить от одного входа зонда до другого.
В этом первом положении сигналы, поступающие из тестируемой антенны 310 (фиг.1) или антенны 22 связи (фиг.3, 5 и 6), переключаются с помощью переключателя 13 по направлению к приемнику 410 радиочастотного сигнала. В этом первом положении для конфигурации измерения с помощью зондов S сети 200, работающей в качестве приемника (фиг.8), сигналы из генератора 400 радиочастотных сигналов можно переключить с помощью переключателя 13 по направлению к антенне 22 связи или же к тестируемой антенне 310.
i,j
i,j
i,j
i,j
i
i,j
i,j
i,j
i
Конечно, в первом положении один канал С или подсборку каналов С можно переключить с помощью переключателей 11 на входы Е зондов S, хотя другие каналы не переключаются на их связанный вход зонда. Таким образом, в первом положении по меньшей мере один канал С переключается с помощью переключателя 11 на вход Е зонда S. В этом первом положении по меньшей мере один канал С, одна подсборка каналов С или все каналы С переключаются с помощью переключателя 11, одна подсборка переключателей 11 или все переключатели 11 переключаются на вход Е зонда S, одной подсборки входов Е зондов S или все входы Е зондов S.
Во втором положении устройства для калибровки каналов 100, показанных на фиг.2, 4 и 7, устройство 100 используется для выполнения измерений для калибровки каналов без прохождения через зонды S сети 200 зондов и без прохождения через тестируемую антенну 310 или антенну 22 связи. Таким образом, это представляет собой этап, который применяется перед первым положением устройства 100 для измерения тестируемого объекта.
i,j
i,j
i,j
i,j
i,j
i,j
i,j
i,j
i,j
В этом втором положении для каждого канала С переключатель 11 подсоединяет выход А имитатора 600 канала к выводу 121 сборки переключателей или делителей 12 посредством общего вывода 112, подсоединенного к выводу 114 через переключающий элемент 115. В этом втором положении сборка переключателей или делителей 12 дает возможность маршрутизации выбранного одного из выводов 112, подсоединенных к общему выводу 114 по направлению к общему выводу 123. В этом втором положении переключатель 13 подсоединяет вывод 132, непосредственно подсоединенный к общему выводу 123, к приемнику 410 радио/электрических сигналов для конфигураций калибровки (фиг.2, 4 и 7) посредством вывода 132, подсоединенного к общему выводу 131 через переключающий элемент 134 или, наоборот, к генератору 400 радио/электрических сигналов в случае применения системы для выработки электромагнитной обстановки с зондами сети 200, выполненной с возможностью принимать излучение, излученное с помощью тестируемого объекта.
i,j
i,j
i,j
В этом втором положении по меньшей мере один канал С, одна подсборка каналов С или все каналы С переключаются с помощью переключателя 11, одна подсборка переключателя 11 или все переключатели 11 на вывод 121, одну подсборку выводов 121 или все выводы 121 под сборки переключателей или делителей 12.
i,j
i,j
Когда вывод 121 выбирается на модуле 12, радиочастотный сигнал канала С затем подается на общий вывод 123 и затем в приемник 410 сигналов через вывод 132, подсоединенный к общему выводу 131 через переключающий элемент 134 и обратный путь 411. Это второе положение позволяет таким образом измерять и записывать все комплексные характеристики каждого канала от генератора 400 сигналов до приемника 410 сигналов без прохождения через сеть зондов. Таким образом, измеренные здесь значения можно затем использовать при вычислении коэффициентов коррекции каждого канала.
Альтернативно, все сигналы, присутствующие на всех выводах 121, передаются в мультиплексированной форме с помощью модуля 12 на общий вывод 123.
Блок управления выполнен для управления извне входами 116, 135 управления для переключения переключателей 11 и 13, а также входа 122 управления, когда этот вход 122 присутствует. В случае когда мультиплексор 12 является полностью пассивным, управление 122 отсутствует. Таким образом предусмотрены средства 116, 135 управления устройством 100 для калибровки канала для того, чтобы иметь возможность перехода между обоими первым и вторым положениями.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения способ калибровки каналов между плоскостью, соответствующей выходу генератора 400 радиочастотных сигналов, и плоскостью, соответствующей выводам 103 корпуса 101, содержащего устройство 100 для калибровки канала, состоит из следующих основных этапов, на которых:
- все комплексные коэффициенты передачи всех возможных путей между плоскостями 102 и 103 выводов и всех возможных путей между плоскостями 102 и 105 выводов корпуса 101 измеряют и записывают согласно различным положениям переключающих элементов 11, 12 и 13. Эти комплексные коэффициенты передачи можно охарактеризовать и записывать полностью независимо или по отдельности (например, на заводе) из средства для выработки электромагнитной обстановки. Эти комплексные коэффициенты передачи измеряют в рабочем диапазоне частот системы 1. Измерение этих комплексных коэффициентов передачи можно повторять при очень разнесенных временных интервалах порядка одного или более лет, и они могут быть совместимы с калибровками обычных бытовых приборов для измерения микроволновой частоты.
i,j
Устройство 100 размещается во втором так называемом положении калибровки канала, в котором по меньшей мере один из каналов С подсоединен к входу приемника 410 радиочастотного сигнала без прохождения через сеть 200 зондов или же, наоборот, к выходу генератора 400 радиочастотного сигнала без прохождения через сеть 200 зондов.
i,j
- Значения комплексного коэффициента передачи измеряются и записываются для каждого канала С между плоскостью, соответствующей выходу генератора 400 радиочастотных сигналов, и плоскостью, соответствующей входу приемника 410 радиочастотных сигналов, при прохождении через имитатор 600 канала и блок 800 усиления, если он присутствует. Эти комплексные коэффициенты передачи измеряются в диапазоне рабочих частот системы 1. Измерение этих комплексных коэффициентов передачи необходимо повторять в близких по времени интервалах для того, чтобы учитывать изменения, зависящие от времени, характеристик имитатора 600 канала и различных активных элементов, таких как блок 800 усиления, размещенный между генератором 400 радиочастотных сигналов и системой 100 для калибровки канала. Эти временные интервалы могут быть порядка одного часа или нескольких часов. Иногда необходимо провести это измерение при каждом включении питания имитатора канала и активных элементов, размещенных между генератором 400 радиочастотных сигналов и системой 100 для калибровки канала.
i,j
- Из комплексных коэффициентов, измеренных на предыдущих этапах, комплексные значения коррекций, которые будут сделаны для каждых каналов С передачи, вычисляются и записываются для того, чтобы получить характеристики каналов С одинаковыми, особенно, в отношении фазы, амплитуды и группового времени задержки во всей полосе частот, которая будет использоваться впоследствии для измерения. Эти коррекции включают в себя характеристики и переменные (например, переменные времени, тепловые переменные и т.д.) имитатора 600 канала и всех активных элементов, размещенных между генератором 400 радиочастотных сигналов и системой 100 для калибровки канала.
i,j
i,j
i
- Устройство 100 размещается в первом так называемом положении измерения, в котором по меньшей мере один из каналов С подсоединен к входу Е зонда S, и тестируемая антенна 310 или антенна 22 подсоединена к входу приемника 410 радиочастотного сигнала.
i,j
- Во время измерения или после измерения тестируемого объекта 300 применяются комплексные значения коррекций, вычисленных на предыдущих этапах для каждого канала С.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения способ калибровки каналов посредством устройства 100 для калибровки разъединяет действия калибровки каналов С от действий калибровки в сети зондов 200, предоставляя возможность
- полностью независимой калибровки каналов С и калибровки сети зондов 200. Калибровка сети зондов 200, особенно состоящая из параметризации характеристик зондов в отношении фазы, амплитуды, радио/электрического доступа, фазового центра и группового времени задержки, можно, таким образом, выполнить по отдельности с помощью проверенных и очень точных методов во временных интервалах порядка одного года и сравнимых с калибровками обычных бытовых приборов для измерения микроволновой частоты.
i,j
- применения коррекции к каждому каналу С, для которого комплексные значения получаются из калибровки каналов С, выполненных независимо от калибровки сети зондов.
i,j
- применение дополнительной коррекции к каждому каналу С, для которого комплексные значения получаются из калибровки сети зондов, выполненной отдельно, и полностью независимо от калибровки каналов.
i,j
i,j
i,j
Таким образом, устройство согласно настоящему изобретению дает возможность коррекции изменчивости имитатора 600 канала и активных элементов, таких как блок 800 усиления, позволяя тем самым очень быстро выполнить повторную калибровку частоты каждого канала С автоматическим способом и независимо от сети зондов 200, что позволяет избежать необходимости каждый раз калибровать зонды еще раз, таким образом калибровка каналов становится легкой, быстрой и очень точной. Коррекции выполняются от калибровок каналов, которые выполняются более часто, таким образом обеспечивая более стабильные и более точные измерения во времени тестируемых объектов 300 посредством системы для выработки электромагнитной обстановки 1. Эта точность повышается за счет того факта, что калибровка каналов, которая становится затем независимой от калибровки зондов, дает возможность выполнения калибровки зондов проверенными и очень точными способами и применение дополнительных и очень эффективных коррекций для каждого канала С для того, чтобы параметризировать характеристики зондов для каждого канала С.
Таким образом, получены устройство и способ для быстрой, легкой, точной и широкополосной калибровки каналов системы для выработки электромагнитной обстановки, включающей в себя сеть из множества зондов.
В вышеизложенном описании генератор образует первый блок (400) для излучения сигнала, приемник образует второй блок (410) для приема сигнала.