СПОСОБ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕСТИРОВАНИЯ РАДИОЧАСТОТНЫХ ПАРАМЕТРОВ АКТИВНОЙ АНТЕННОЙ СИСТЕМЫ
METHOD AND DEVICE FOR TESTING RADIO-FREQUENCY PARAMETERS OF ACTIVE ANTENNA SYSTEM

Область техники
Данное изобретение относится к технологии тестирований радиочастотных параметров активной антенной системы, в частности к способу и устройству для тестирования радиочастотных параметров активной антенной системы.
Предшествующий уровень техники
Существующая традиционная базовая станция, как правило, разделяется на активную секцию и антенно-фидерную секцию. Чтобы выполнять тестирование радиочастотных параметров и характеристик базовой станции, для тестирования активной секции базовой станции обычно применяет способ тестирования в кондуктивном режиме, в котором радиочастотный порт базовой станции подключается к контрольно-измерительному прибору через пассивные компоненты, такие как радиочастотный кабель, необходимый аттенюатор, сумматор и т.д. Тестирование антенно-фидерной секции происходит в безэховой камере или вне помещения в дальней зоне с материалом, поглощающим электромагнитные волны, при этом тестируются пространственные характеристики этой секции, такие как коэффициент усиления, диаграмма направленности и т.д. Операции тестирования этих двух секций выполняются по отдельности.
Активная антенная система (Active Antenna System, AAS) действует как подсистема связи базовой станции посредством интеграции многоканального приемопередатчика и антенны базовой станции, она является объединенным в одно целое устройством из многоканального приемопередатчика и антенны базовой станции, интерфейс между ними является внутренним интерфейсом и трудно выполнять тестирование радиочастотного порта непосредственно на объекте, что создает сложные проблемы тестирования активной антенной системы.
Если активная антенная система тестируется с использованием традиционного способа тестирования в кондуктивном режиме, то активная секция и антенно-фидерная секция активной антенной системы должны быть разделены, и интерфейс для тестирования связи должен быть добавлен в активную секцию, что создает следующие проблемы:
1) интегрированная топологическая структура активной антенной системы разрушается; в то же самое время возрастает сложность конструкции, и режим связи будет создавать ненужные потери;
2) этот вид режима связи создает некоторые проблемы при применении тестирования, такие как высокие требования к динамическому диапазону контрольно-измерительного прибора и т.д.;
3) из-за различий режимов связи и параметров связи, принятых различными изготовителями устройств, создаются трудности для унификации аттестации тестирования и требований к тестированию;
4) во время тестирования соответствующие соединители и устройства необходимо конфигурировать, и чтобы увеличить их приемлемость для пользователя, процесс тестирования и аттестации параметров тестирования требуют значительных объяснений;
5) параметры рабочих характеристик и пространственный характер антенного интерфейса активной антенной системы не могут быть прямо измерены, а могут быть только рассчитаны и преобразованы на основании параметров антенны и тестирования активной секции, поэтому пользователь должен выполнять большой объем работы для аттестации используемых параметров антенны.
Есть другие способы тестирования, которые могут применяться к активной антенной системе, такие как способ тестирования через эфирное подключение (Over The Air, OTA), являющийся комплексным способом тестирования, который может быть реализован у активной антенной системы и включает тестирование пространственных характеристик и радиочастотных параметров. Однако, так как этот вид тестирования нуждается в выполнении определенных требований к среде тестирования, например тестирование внутри помещения в дальней зоне нуждается в безэховой камере определенного размера; в то время как тестирование вне помещения в дальней зоне склонно подвергаться влиянию погоды и внешних нежелательных сигналов, что создает проблему как стоимости, так и эффективности тестирования, и для некоторых пунктов тестирования, например пунктов тестирования, связанных с производством и т.д., нежелательно использовать способ ОТА.
Сущность изобретения
Техническая проблема, которая решается формой осуществления данного изобретения, состоит в том, чтобы предложить способ и устройство для тестирования радиочастотных параметров активной антенной системы, с помощью которых радиочастотные параметры активной антенной системы могут быть прямо и эффективно измерены без потребности в добавлении дополнительного тестового интерфейса.
Чтобы решить вышеупомянутую техническую проблему, принята следующая техническая схема.
Способ тестирования радиочастотных параметров активной антенной системы, в котором для выполнения тестирования радиочастотных параметров тестируемая активная антенная система помещается в испытательный кожух, причем испытательный кожух содержит секцию антенной решетки и секцию пассивной схемы, и секция антенной решетки и антенно-фидерная секция тестируемой активной антенной системы являются одинаковыми; и способ тестирования включает:
калибровку одного испытательного кожуха, чтобы калибровать потери и сдвиги фаз, создаваемые самим испытательным кожухом;
калибровку связи в ближней зоне, чтобы калибровать среду тестирования связи в ближней зоне испытательного кожуха с использованием двух испытательных кожухов, для которых выполнена калибровка одного испытательного кожуха; и
тестирование радиочастотных параметров путем помещения тестируемой активной антенной системы в калиброванный испытательный кожух и формирования режима связи в ближней зоне с испытательным кожухом, причем их среда тестирования является одинаковой со средой тестирования при калибровке связи в ближней зоне, выполнения тестирования радиочастотных параметров тестируемой активной антенной системы через радиочастотный тестовый интерфейс на испытательном кожухе после коррекции среды тестирования согласно результату калибровки, полученному из процесса калибровки, и получения радиочастотных параметров радиочастотного порта тестируемой активной антенной системы.
В качестве варианта шаг калибровки одного испытательного кожуха включает:
калибровку секции антенной решетки для получения коэффициента усиления каждого антенного элемента и общего коэффициента усиления антенной решетки; и
калибровку секции пассивной схемы для получения калибровочной таблицы амплитуды и фазы одного испытательного кожуха.
В качестве варианта шаг калибровки связи в ближней зоне включает:
калибровку связи для ветвей для получения калибровочной таблицы амплитуды и фазы связи в ближней зоне для ветвей; и
калибровку связи при суммировании для получения калибровочной таблицы амплитуды и фазы связи в ближней зоне при суммировании.
В качестве варианта шаг калибровки связи в ближней зоне включает:
выполнение калибровки связи в ближней зоне с помощью двух испытательных кожухов, для которых выполнена калибровка одного кожуха, установку двух испытательных кожухов и установку ориентаций антенных решеток двух испытательных кожухов противоположными и установку расстояния между двумя испытательными кожухами в пределах заданного диапазона расстояния.
В качестве варианта секция пассивной схемы содержит схему разветвления, схему суммирования и множество контроллеров амплитуды и фазы ветвей.
В качестве варианта шаг тестирования радиочастотных параметров включает:
радиочастотное тестирование ветвей для получения приближенного значения коррекции коэффициента усиления согласно полученной калибровочной таблице амплитуды и фазы для ветвей и выполнение тестирования радиочастотных параметров каждой ветви после коррекции коэффициента усиления каждой ветви тестируемой активной антенной системы; и
радиочастотное тестирование с суммированием для регулировки состояния контроллера амплитуды и фазы каждой ветви испытательного кожуха, назначение группы весовых коэффициентов амплитуды и фазы для испытательного кожуха и выполнение конфигурации весовых коэффициентов тестируемой активной антенной системы согласно весовым коэффициентам амплитуды и фазы; затем получение приближенных значений коррекции весовых коэффициентов согласно калибровочной таблице амплитуды и фазы при суммировании и выполнение тестирований радиочастотных параметров с суммированием при различных весовых коэффициентах амплитуды и фазы после коррекции сконфигурированных весовых коэффициентов тестируемой активной антенной системы в отношении коэффициента усиления и фазы соответственно.
В качестве варианта на шаге радиочастотного тестирование ветвей при коррекции коэффициента усиления каждой ветви тестируемой активной антенной системы коррекция выполняется в цифровой области тестируемой активной антенной системы, или коррекция выполняется в контроллере амплитуды и фазы испытательного кожуха.
В качестве варианта на шаге радиочастотного тестирования с суммированием при коррекции конфигурируемого весового коэффициента тестируемой активной антенной системы коррекция выполняется в цифровой области тестируемой активной антенной системы, или коррекция выполняется в контроллере амплитуды и фазы испытательного кожуха.
В качестве варианта в испытательном кожухе есть монтажный кронштейн, и тестируемая активная антенная система устанавливается на монтажном кронштейне для создания режима связи в ближней зоне с испытательным кожухом.
В качестве варианта в корпусе испытательного кожуха применяется материал, поглощающий электромагнитное излучение.
Устройство для тестирования радиочастотных параметров активной антенной системы содержит секцию антенной решетки и секцию пассивной схемы, причем секция антенной решетки и антенно-фидерная секция тестируемой активной антенной системы являются одинаковыми; и секция пассивной схемы содержит множество контроллеров амплитуды и фазы ветвей, схему разветвления и схему суммирования,
режим связи в ближней зоне создается между устройством для тестирования и тестируемой активной антенной системой;
контроллер амплитуды и фазы конфигурируется для того, чтобы регулировать амплитуду и фазу сигнала каждой ветви;
схема разветвления конфигурируется для того, чтобы подавать сигнал к каждой ветви соответственно для выполнения тестирования ветвей; и
схема суммирования конфигурируется для того, чтобы подавать сигнал каждой ветви для выполнения тестирования с суммированием.
В качестве варианта схема разветвления содержит фидерную схему и соединитель ветвей.
В качестве варианта схема суммирования содержит: сумматор и соединитель суммарного сигнала.
Устройство для тестирования радиочастотных параметров активной антенной системы содержит: антенную решетку, контроллер амплитуды и фазы, фидерную схему, соединитель ветвей, сумматор и соединитель суммарного сигнала, установленные в корпусе контейнера; причем
антенная решетка и антенно-фидерная секция тестируемой активной антенной системы являются одинаковыми;
контроллер амплитуды и фазы соединен с антенной решеткой, и используется для изменения амплитуды и фазы сигнала ветви; и
один конец фидерной схемы соединен с контроллером амплитуды и фазы, другой конец связан с соединителем ветвей, чтобы выполнять тестирование ветвей, или другой конец соединяет каждую ветвь с сумматором через радиочастотные перемычки и осуществляет тестирование с суммированием посредством соединителя суммарного сигнала.
В качестве варианта корпус контейнера представляет собой металлическую экранирующую коробку, для того чтобы экранировать внутренние и внешние сигналы устройства для тестирования.
С вышеупомянутой технической схемой посредством режима связи в ближней зоне тестирование радиочастотных параметров выполняется на активной антенной системе; преодолевается проблема того, что, например, дополнительный интерфейс тестирования связи должен быть добавлен при использовании способа тестирования в кондуктивном режиме традиционной базовой станции при тестировании активной антенной системы, и тем временем это также решает проблемы, такие как эффективность тестирования, расходы на тестирование и т.д., создаваемые при использовании способа тестирования ОТА.
Краткое описание чертежей
Прилагаемые чертежи, описанные здесь, используются, чтобы обеспечить дальнейшее пояснение данного изобретения, и составляют часть данной заявки. Иллюстрированные формы осуществления данного изобретения и их описание используются для объяснения данного изобретения, а не для его ограничения. При этом:
Фиг. 1 - функциональная блок-схема испытательного кожуха активной антенны согласно форме осуществления данного изобретения.
Фиг. 2 (а) и (b) - схемы устройства испытательного кожуха активной антенны с решеткой 2×8 согласно форме осуществления данного изобретения.
Фиг. 3 - основная композиционная схема испытательного кожуха активной антенны с решеткой 2×8 согласно форме осуществления данного изобретения.
Фиг. 4 - блок-схема работы калибровки одного испытательного кожуха активных антенн с решеткой 2×8 согласно примеру применения данного изобретения.
Фиг. 5 - блок-схема работы калибровки связи в ближней зоне испытательного кожуха активной антенны с решеткой 2×8 согласно примеру применения данного изобретения.
Фиг. 6 - блок-схема работы калибровки связи в ближней зоне испытательного кожуха активной антенны с решеткой 2×8 согласно примеру применения данного изобретения.
Фиг. 7 - функциональная блок-схема радиочастотного тестирования активной антенны с решеткой 2×8 согласно примеру применения данного изобретения.
Фиг. 8 - функциональная блок-схема тестирования чувствительности приема с помощью испытательного кожуха согласно примеру применения данного изобретения.
Фиг. 9 - функциональная блок-схема тестирования коэффициента утечки мощности в соседний канал (Adjacent Channel power Leakage Ratio, ACLR) с помощью испытательного кожуха согласно примеру применения данного изобретения.
Фиг. 10 - функциональная блок-схема тестирования блокирования восходящей линии с помощью испытательного кожуха согласно примеру применения данного изобретения.
Предпочтительные формы осуществления изобретения
Для облегчения объяснения данное изобретение в дальнейшем описывается подробно со ссылкой на прилагаемые чертежи и в комбинации с формами осуществления изобретения. Следует заметить, что в случае отсутствия конфликтов формы осуществления в данной заявке и особенности в этих формах осуществления могут произвольно комбинироваться друг с другом.
Устройство для тестирования радиочастотных параметров активной антенной системы, предлагаемое данным изобретением, эквивалентно испытательной установке, и называется в данном тексте испытательным кожухом. Как показано на фиг. 1, оно в основном состоит из нескольких следующих секций.
Антенная решетка 101 составлена из ряда антенных элементов, структура и вид компоновки этих элементов должны быть идентичны таковым антенно-фидерной секции тестируемой активной антенной системы.
Контроллер амплитуды и фазы 102 - устройство, которое может изменять фазу и амплитуду сигнала. Он может изменять амплитуду и фазу сигнала каждой ветви, что используется для проверки возможности регулировки амплитуды и фазы сигнала активной антенной системы.
Фидерная схема 103 может назначать направление потока сигналов и может быть как коаксиальным радиочастотным кабелем, так и радиочастотной микрополосковой линией, и может изменять направление потока сигналов через радиочастотные переключаемые перемычки, таким образом облегчая тестирование ветвей и тестирование с суммированием.
Сумматор 104 может суммировать сигналы от множества тестовых портов и затем подавать их на выход, а также может направлять сигналы в каждый тестовый порт.
Соединитель 105 ветвей является входным/выходным портом сигналов, которое соединяет тестовый порт и фидерную схему ветвей и используется для тестирования ветвей.
Соединитель 106 суммарных сигналов является входным/выходным портом сигнала, который соединяет тестовый порт и сумматор и используется для тестирования с суммированием.
Монтажный кронштейн 107 конфигурируется для регулировки и фиксации пространственного расположения испытательного кожуха и тестируемой секции.
Поглощающий электромагнитное излучение материал 108 присоединен к внутренней стороне оболочки испытательного кожуха, он может уменьшать помехи от внутренних/внешних сигналов испытательного кожуха, чтобы была хорошая пространственная электромагнитная обстановка между испытательным кожухом и тестируемой секцией.
Металлическая экранирующая коробка 109 является оболочкой испытательного кожуха и может экранировать внутренние и внешние сигналы испытательного кожуха, чтобы была хорошая способность электромагнитной экранировки пространства.
На фиг. 2 показана схема устройства испытательного кожуха активной антенны с решеткой 2×8 согласно форме осуществления данного изобретения, оно является тестирующим устройством посредством продолжения антенно-фидерной секции тестируемой системы AAS и замены активной секции тестируемой системы AAS секцией схемы суммирования и т.д.
Фиг. 3 поясняет способ соединения каждой секции испытательного кожуха с решеткой 2×8 согласно форме осуществления данного изобретения, причем секция 301 антенной решетки и секция антенной решетки тестируемой активной антенной системы являются одинаковыми; контроллер 302 амплитуды и фазы соединяется с антенной решеткой 301 через интерфейс с (то есть порт доступа антенной решетки тестируемой активной антенной системы), причем интерфейс, описываемый в этом тексте, может быть назван также испытательной эталонной поверхностью. Контроллер 302 амплитуды и фазы может изменять амплитуду и фазу сигнала ветви. Фидерная схема 303 соединяется с соединителем 304 ветвей через интерфейс b для осуществления независимого тестирования каждой ветви. В то же время радиочастотные перемычки могут использоваться, чтобы осуществлять переход сигнала к сумматору 305, и тестирование с суммированием осуществляется посредством соединителя 306 суммарных сигналов у интерфейса а.
Выполнение тестирования радиочастотных параметров активной антенной системы включает три шага, то есть калибровку одного испытательного кожуха, калибровку связи в ближней зоне испытательного кожуха и тестирование радиочастотных параметров активной антенной системы. Конкретный способ приводится ниже.
1. Калибровка одного испытательного кожуха
Для точного тестирования активной антенной системы сначала необходимо откалибровать потери и сдвиги фазы, создаваемые самим испытательным кожухом. Согласно компонентам испытательного кожуха это снова разделяется на калибровку секции антенной решетки и калибровку секции пассивной схемы.
Калибровка секции антенной решетки является той же, что и калибровка при общепринятом способе тестирования антенны, и она должна выполняться в безэховой камере или поле для тестирования антенн; соответственно могут быть получены коэффициент усиления каждого антенного элемента и суммарный коэффициент усиления антенной решетки и т.д.
Поскольку рабочие характеристики секции антенной решетки активной антенной системы определяются механическими параметрами конструкции антенны, можно гарантировать, что характеристики стабильны при массовом производстве и могут удовлетворять требованию повторного тестирования, поэтому работа по калибровке секции антенной решетки должна быть выполнена только однажды или несколько раз, тогда может быть получена ее характеристика.
Калибровка секции пассивной схемы завершается измерениями с помощью векторного анализатора цепей, и может быть получена калибровочная таблица амплитуды и фазы одного испытательного кожуха.
2. Калибровка связи в ближней зоне испытательного кожуха
Поскольку тестирование связи между испытательным кожухом и тестируемой активной антенной системой выполняется в режиме связи в ближней зоне, окружающая среда тестирования связи в ближней зоне должна быть откалибрована. Калибровочный интерфейс задается на интерфейсе с, который связан с антенной решеткой, то есть радиочастотным портом активной антенной системы. Посредством калибровки одного кожуха и калибровки связи в ближней зоне, наконец, рассчитывается калибровочная таблица интерфейса с, и затем после коррекции с помощью этой калибровочной таблицы радиочастотные параметры интерфейса с, которые могут быть представлены посредством тестирования.
Окружающая среда связи в ближней зоне калибруется с помощью двух стандартных испытательных кожухов (для которых выполнена калибровка одного кожуха). Два стандартных испытательных кожуха устанавливаются с помощью монтажных кронштейнов так, чтобы ориентации антенно-фидерных секций двух испытательных кожухов были противоположны, и расстояние между двумя испытательными кожухами устанавливаются согласно требованию.
Чтобы удовлетворить требование радиочастотного тестирования активной антенной системы в режимах разветвления и суммирования, калибровка связи в ближней зоне также разделяется на калибровку связи ветвей и калибровку связи суммирования. Различные тестовые интерфейсы измеряются с помощью векторного анализатора цепи. По результатам измерения таблица калибровки амплитуды и фазы для ветвей и таблица калибровки амплитуды и фазы при суммировании в режиме связи в ближней зоне могут быть рассчитаны с помощью калибровочной таблицы амплитуды и фазы одного кожуха.
3. Тестирование радиочастотных параметров активной антенной системы
Откалиброванный испытательный кожух устанавливается и помещается на активной антенной системе тестируемой секции, и среда тестирования является той же самой, что и окружающая среда калибровки связи в ближней зоне, другими словами, тестируемая секция используется, чтобы заменить один стандартный испытательный кожух. Согласно требованию к тестированию оно разделяется на радиочастотное тестирование ветвей и радиочастотное тестирование с суммированием.
Радиочастотное тестирование ветвей:
Для тестирования каждой ветви тестируемой активной антенной системы сначала необходимо скорректировать коэффициент усиления каждой ветви. Приближенное значение коррекции может быть получено из калибровочной таблицы амплитуды и фазы ветви в процессе калибровки. Коррекция тестирования ветви может быть выполнена в цифровой области активной антенной системы, а также может быть выполнена в контроллере амплитуды и фазы испытательного кожуха; после коррекции каждое тестирование может быть выполнено согласно требованию протокола, ориентированного на беспроводную базовую станцию (Base Station, BS) с системой AAS, в спецификации организации Проект сотрудничества по созданию системы третьего поколения (3rd Generation Partnership Project, 3GPP). Тестовый интерфейс эквивалентен радиочастотному порту тестируемой активной антенной системы.
Радиочастотное тестирование с суммированием:
Сначала определяется группа весовых коэффициентов амплитуды и фазы, которые будут тестироваться, посредством регулирования состояния контроллера амплитуды и фазы каждой ветви испытательного кожуха, группа весовых коэффициентов амплитуды и фазы назначается для испытательного кожуха; во время тестирования необходимо скорректировать среду тестирования в отношении коэффициента усиления и фазы соответственно. Приближенное значение коррекции может быть получено из калибровочной таблицы амплитуды и фазы при суммировании в процессе калибровки. Оно может корректироваться в цифровой области активной антенной системы и также может корректироваться в контроллере амплитуды и фазы испытательного кожуха; после того, как коррекция закончена, группа весовых коэффициентов амплитуды и фазы, которые будут испытываться, назначается для тестируемой активной антенной системы; и затем каждое тестирование с суммированием может быть выполнено согласно требованию протокола, ориентированного на беспроводную базовую станцию (BS) с системой AAS в спецификации 3GPP. Соответствующие тестовые интерфейсы отличаются согласно значениям калибровки. Тестовый интерфейс эквивалентен радиочастотному порту тестируемой активной антенной системы.
Реализация технической схемы данного изобретения будет далее описана конкретно в сочетании с несколькими примерами применения.
1. Калибровка одного испытательного кожуха
Конкретный процесс калибровки одного испытательного кожуха, показанный на фиг. 4, в основном содержит две части калибровок: одну - калибровку секции антенной решетки, и одну - калибровку секции пассивной схемы.
1.1. Калибровка секции антенной решетки
В этой части калибруется коэффициент усиления секции антенной решетки испытательного кожуха, он может тестироваться в безэховой камере или в дальней зоне для тестирования антенн, и способ тестирования тот же самый, что и способ при общепринятом тестировании антенны. Получаются коэффициенты усиления всех элементов антенны при различных частотах G_ant_nm (где для активной антенной системы с решеткой 2×8 n=1, 2; m=1, 2, …, 8) и общий коэффициент усиления антенной решетки G_array. Поскольку секция антенной решетки испытательного кожуха та же самая, что и антенно-фидерная секция тестируемой активной антенной системы, результат тестирования может использоваться для представления рабочей характеристики антенно-фидерной секции тестируемой активной антенной системы.
Поскольку рабочие характеристики антенно-фидерной секции активной антенной системы определяются механическими характеристиками конструкции антенны, можно гарантировать, что эти характеристики стабильны при массовом производстве и могут удовлетворять требованиям повторного тестирования, работа по калибровке секции антенной решетки должна быть выполнена только однажды или несколько раз, тогда может быть получена ее характеристика.
1.2. Калибровка секции пассивной схемы
Поскольку коэффициент усиления антенной решетки, величина и соответствие коэффициента усиления решетки в активной антенной системе определяются структурой и видом пространственного расположения антенной решетки, и в то же время секция антенной решетки испытательного кожуха и тестируемой активной антенной системы являются одинаковыми, таким образом, фактором, влияющим на измерение испытательного кожуха, является главным образом секция пассивной схемы испытательного кожуха.
Секция пассивной схемы должна содержать контроллер амплитуды и фазы 302, фидерную схему 303, соединитель 304 ветвей, сумматор 305 и соединитель 306 суммарных сигналов.
Сначала калибруется амплитуда, фиксированная частота устанавливается в назначенный диапазон частот, контроллер амплитуды и фазы 302 каждой ветви устанавливается в исходное состояние, параметр S21 между испытательным соединителем 304 ветвей (интерфейсом b) и концом доступа антенной решетки 301 (интерфейсом с) измеряется с использованием векторного анализатора цепей, и затем может быть получено значение амплитуды G_bc_n при калибровке одного кожуха; причем потери каждой ветви первой группы N=1, G_bc_1 определяются как G_b0_c0, G_b1_c0, …, G_b7_c0 соответственно; потери каждой ветви второй группы N=2, G_bc_2 определяются как G_b0_c1, G_b1_c1, …, G_b7_c1 соответственно; одновременно выполняется калибровка фазы согласно распределению антенной решетки, значения фазы при калибровке одного кожуха Phase_bc_n разделяются на две группы; первая группа принимает ветвь N=1 и М=1 как опорное значение и получает сдвиги фазы Phase_bc_1 среди ветвей, которые составляют 0, Δphase_b1_c0, …, Δphase_b2_c0, …, Δphase_b7 соответственно; и вторая группа принимает ветвь N=2 и М=1 как опорное значение и получает сдвиги фазы Phase_bc_2 среди ветвей, которые составляют 0, Δphase_b1_c1, Δphase_b2_c1, …, Δphase_b7_c1 соответственно.
В пределах назначенного частотного диапазона тестирования три частоты, высокая, средняя и низкая, могут быть отобраны для калибровки. Калибровка по многим частотам может также быть выполнена согласно требованию к точности тестирования. Значение калибровки требуемой частоты получается, наконец, путем выполнения математических вычислений, таких как интерполяция и т.д., на многочисленных группах данных калибровки.
2. Калибровка связи в ближней зоне испытательного кожуха
Поскольку тестирование между испытательным кожухом и тестируемой активной антенной системой выполняется в режиме связи в ближней зоне, среда тестирования связи в ближней зоне должна быть откалибрована. Принцип работы по калибровке связи в ближней зоне описывается со ссылкой на фиг. 5.
Окружающая среда связи в ближней зоне калибруется с помощью двух стандартных испытательных кожухов (для которых выполнена калибровка одного кожуха).
Рабочий процесс калибровки связи в ближней зоне описывается со ссылкой на фиг. 6. Конкретный процесс калибровки описывается следующим образом.
Два стандартных испытательных кожуха обозначаются как испытательный кожух А (501) и испытательный кожух В (502). Два испытательных кожуха устанавливаются с помощью монтажного кронштейна так, чтобы ориентации антенно-фидерных секций двух испытательных кожухов были противоположны, и расстояние между двумя испытательными кожухами было установлено согласно требованию.
Чтобы выполнять требование радиочастотного тестирования для ветвей и суммирования сигналов активной антенной системы, калибровка связи в ближней зоне также разделяется на калибровку связи для ветвей и калибровку связи при суммировании.
2.1. Калибровка связи для ветвей
Фиксированная частота устанавливается в назначенный диапазон частот, параметр S21 между портом соединителя ветвей (интерфейсом b′) испытательного кожуха В (502) и соединителем ветвей (интерфейсом b) испытательного кожуха А (501) измеряется с использованием векторного анализатора цепей, и затем может быть получено значение калибровки амплитуды ветви G_b′b_n между двумя испытательными кожухами; причем потери каждой ветви первой группы N=1, G_b′b_1 определяются как G_b′0_b0, G_b′1_b0, …, G_b′7_b0 соответственно; и потери каждой ветви второй группы N=2, G_b′b_2 определяются как G_b′0_b1, G_b′1_b1, …, G_b′7_b1 соответственно.
Таким образом, если испытательный кожух А рассматривается как тестируемая секция, потери между портом соединителя ветвей (интерфейсом b′) испытательного кожуха В и портом доступа (интерфейсом с) антенной решетки тестируемой активной антенной системы G_b′c_n могут быть получены как:
G_b′c_n=G_b′b_n-G_bc_n;
причем, что касается активной антенной системы с решеткой 2×8, то она разделяется на две группы, n=1 и 2; и каждая группа имеет 8 значений калибровки;
G_b′b_n - значение калибровки амплитуды ветвей; и
G_bc_n - значение калибровки амплитуды при калибровке одного кожуха.
2.2. Калибровка связи при суммировании
Фиксированная частота устанавливается в назначенный диапазон частот, и контроллеры амплитуды и фазы всех ветвей двух испытательных кожухов устанавливаются в исходное состояние.
Калибруется амплитуда, параметр S21 между портом соединителя суммирования (интерфейсом а′) испытательного кожуха В и портом соединителя ветвей (интерфейсом b) испытательного кожуха А измеряется с использованием векторного анализатора цепей, и затем могут быть получены потери между интерфейсом а′ и интерфейсом b. Для активной антенной системы с решеткой 2×8 есть 2 сумматора, и есть 2 группы значений калибровки амплитуды при суммировании G_a′b_n; потери каждой ветви первой группы N=1, G_a′b_1 определяются как G_a′0_b0, G_a′1_b1, …, G_a′0_b7, соответственно; и потери каждого ветви второй группы N=2, G_a′b_2 определяются G_a′1_b0, G_a′1_b1, …, G_a′1_b7 соответственно. В то же самое время выполняется калибровка фазы, и значения калибровки фазы при суммировании Phase_a′b_n разделяется на две группы; первая группа принимает ветвь N=1 и М=1 как опорное значение, и сдвиги фазы при суммировании Phase_bc_1 составляют 0, Δphase_a′0_b1, Δphase_ а′0_b2, …, Δphase_a′0_b7 соответственно; и вторая группа принимает ветвь N=2 и М=1 как опорное значение, и сдвиги фазы при суммировании Phase_bc_2 составляют 0, Δphase_a′1_b1, Δphase_a′1_b2, …, Δphase_a′1_b7 соответственно.
Таким образом, если испытательный кожух А рассматривается как тестируемая секция, потери между портом соединителя сумматора (интерфейсом а′) испытательного кожуха В и портом доступа (интерфейсом с) антенной решетки тестируемой секции G_a′c_n могут быть получены как:
G_a′c_n=G_a′b_n-G_bc_n;
причем, что касается активной антенной системы с решеткой 2×8, то она разделяется на две группы, n=1 и 2; и каждая группа имеет 8 значений калибровки;
G_a′b_n - значение калибровки амплитуды при суммировании; и
G_bc_n - значение калибровки амплитуды для одного кожуха.
Сдвиг фазы между портом соединителя сумматора (интерфейсом а′) испытательного кожуха В и портом доступа (интерфейсом с) антенной решетки тестируемой секции Phase_a′c_n составляет:
Phase_a′c_n=Phase_a′b_n-Phase_bc_n;
причем, что касается активной антенной системы с решеткой 2×8, то она разделяется на две группы n=1 и 2; и каждая группа имеет 8 значений калибровки;
Phase_a′b_n - значение калибровки фазы при суммировании; и
Phase_bc_n - значение калибровки фазы одного кожуха.
В пределах назначенного частотного диапазона тестирования три частоты, высокая, средняя и низкая, могут быть отобраны для калибровки. Калибровка по многим частотам может быть выполнена также согласно требованиям к точности тестирования. Двумерная таблица или кривая частоты калибровки и значений калибровки получаются, наконец, с помощью выполнения математического вычисления, такого как интерполяция и т.д., на многочисленных группах данных калибровки. На основании различий тестовых портов она разделяется на таблицу калибровки ветвей и таблицу калибровки суммирования.
Приближенное значение калибровки на любой частоте в назначенном диапазоне частот может быть получено поиском по таблице.
3. Тестирование радиочастотных параметров активной антенной системы
На фиг. 7 показан принцип использования испытательного кожуха для выполнения радиочастотного тестирования активной антенной системы с решеткой 2×8.
На фиг. 8, 9 и 10 показаны конкретные шаги тестирования основных радиочастотных параметров активной антенной системы в системе долгосрочной эволюции (Long Term Evolution, LTE) в режиме дуплексной связи с частотным разделением каналов (Frequency Division Duplex, FDD).
Как показано на фиг. 8, конкретные шаги реализации тестирования радиочастотных параметров чувствительности активной антенной системы в восходящей линии с использованием испытательного кожуха являются следующими.
На шаге 801 среда тестирования устанавливается согласно организации сети.
Испытательный кожух и среда тестирования секции активной антенной системы, которая будет испытываться, устанавливаются и закрепляются, контроллер амплитуды и фазы каждой ветви испытательного кожуха устанавливается в исходное состояние, подключаются внешние контрольно-измерительные приборы (аттенюатор, источник сигнала, анализатор сигнализации и т.д.), и другие приемные порты, которые не используются испытательным кожухом, соединяются с согласованной нагрузкой.
На шаге 802 корректируется значение калибровки среды тестирования.
Значение калибровки среды тестирования корректируется, и значение калибровки (включая коэффициент усиления и сдвиг фазы) получается из калибровочной таблицы во время процесса калибровки. Коррекция может быть выполнена в цифровой области активной антенной системы, а также может быть выполнена в контроллере амплитуды и фазы.
На шаге 803 тестируется эталонная чувствительность восходящей линии.
Активная антенная система запускается, конфигурируется рабочая частота несущей и ширина канала; устанавливается источник векторного сигнала и выводится эталонный измерительный сигнал восходящей линии.
a) Тестирование эталонной чувствительности ветвей включает следующие основные шаги.
На шаге а.1) источник сигнала соединяется с соединителем ветви, которую необходимо тестировать, мощность полезного сигнала регулируется так, чтобы сделать пропускную способность не ниже чем 95% максимальной пропускной способности опорного измерительного канала столбца, и мощность полезного сигнала записывается; максимальная пропускная способность = полезная нагрузка *1000, и полезная нагрузка - величина полезной нагрузки (бит) в фиксированном опорном измерительном канале (Fixed Reference Channel, FRC).
На шаге а.2) тестируются эти три, высокая, средняя и низкая, частоты, и шаг а.1) повторяется.
На шаге а.3) тестируются другие ветви активной антенной системы, и шаги а.1) - а.2) повторяются.
b). Тестирование эталонной чувствительности при суммировании включает следующие основные шаги.
На шаге b.1) сначала согласно требованию тестирования посредством изменения состояния контроллера амплитуды и фазы каждой ветви испытательного кожуха одна группа весовых коэффициентов амплитуды и фазы назначается для испытательного кожуха, и затем те же самые весовые коэффициенты амплитуды и фазы конфигурируются для активной антенной системы.
На шаге b.2) источник сигнала соединяется с соединителем сумматора, который необходимо тестировать, мощность полезного сигнала регулируется так, чтобы сделать пропускную способность не ниже чем 95% максимальной пропускной способности опорного измерительного канала столбца, и мощность полезного сигнала записывается; максимальная пропускная способность = полезная нагрузка *1000, и полезная нагрузка равна величине полезной нагрузки (бит) в фиксированном опорном измерительном канале (FRC).
На шаге b.3) тестируются эти три, высокая, средняя и низкая, частоты, и шаг b.2) повторяется.
На шаге b.4) регулируется состояние контроллера амплитуды и фазы каждой ветви испытательного кожуха, и в то же самое время та же самая конфигурация выполняется на активной антенной системе, и затем шаги b.2) - b.3) повторяются, что позволяет проверить параметры при различных весах.
На шаге b.5) тестируются другие сумматоры активной антенной системы, и шаги b.2) ~ b.4) повторяются.
Ниже изложено суммирование с показанными на фиг. 9 конкретными шагами реализации для тестирования радиочастотного параметра - коэффициента ACLR активной антенной системы с использованием испытательного кожуха.
На шаге 901 среда тестирования устанавливается согласно организации сети.
Испытательный кожух и среда тестирования секции активной антенной системы, которая будет испытываться, устанавливаются и закрепляются, контроллер амплитуды и фазы каждой ветви испытательного кожуха устанавливается в исходное состояние, подключаются внешние испытательные устройства (аттенюатор, спектрометр и т.д.), и другие приемные порты, которые не используются испытательным кожухом, соединяются с согласованной нагрузкой.
На шаге 902 корректируется значение калибровки среды тестирования.
Значение калибровки среды тестирования корректируется, и значение калибровки (включая коэффициент усиления и сдвиг фазы) получается из калибровочной таблицы во время процесса калибровки. Коррекция может быть выполнена в цифровой области активной антенной системы и также может быть выполнена в контроллере амплитуды и фазы.
На шаге 903 тестируется коэффициент утечки мощности в соседний канал (ACLR).
Активная антенная система запускается, устройство полностью прогревается, и параметры рабочих характеристик переходят в устойчивое состояние; конфигурируются частота несущей и сигнал нисходящей линии с шириной канала 20 МГц.
В качестве варианта процесс тестирования ACLR ветви включает следующие основные шаги.
На шаге 1) спектрометр подключается к соединителю ветви, которую необходимо тестировать, и мощность активной антенной системы регулируется до номинальной выходной мощности согласно режиму тестирования Е_ТМ1.1 (E-UTRA Test Model - тестовая модель в системе усовершенствованного универсального наземного радиодоступа (Enhanced Universal Terrestrial Radio Access, E-UTRA)) в спецификации TS 36.104 организации 3GPP.
На шаге 2) с использованием векторного анализатора сигналов тестируется и записывается коэффициент ACLR.
На шаге 3) сигнал нисходящей линии конфигурируется согласно режиму тестирования Е_ТМ1.2, и повторяются шаги 1) - 2).
На шаге 4) тестируются эти три, высокая, средняя и низкая, частоты, и шаги 1) - 3) повторяются.
На шаге 5) тестируются другие ветви активной антенной системы, и шаги 1) - 4) повторяются.
В качестве варианта процесс тестирования с суммированием при измерении коэффициента ACLR включает следующие основные шаги.
На шаге 1) согласно требованию тестирования сначала посредством изменения состояния контроллера амплитуды и фазы каждой ветви испытательного кожуха одна группа весовых коэффициентов амплитуды и фазы назначается для испытательного кожуха, и затем те же самые весовые коэффициенты амплитуды и фазы конфигурируют для активной антенной системы.
На шаге 2) спектрометр подключается к соединителю сумматора, который будет испытываться, и мощность активной антенной системы регулируется до номинальной выходной мощности согласно модели тестирования Е_ТМ1.1 в спецификации TS 36.104 организации 3GPP.
На шаге 3) с использованием анализатора спектра тестируется и записывается коэффициент ACLR.
На шаге 4) сигнал нисходящей линии конфигурируется согласно модели тестирования Е_ТМ1.2 и повторяются шаг 2) - шаг 3).
На шаге 5) тестируются эти три, высокая, средняя и низкая, частоты, и шаг 2) - шаг 4) повторяют.
На шаге 6) состояние каждого контроллера амплитуды и фазы ветви испытательного кожуха регулируется, и в то же самое время та же самая конфигурация выполняется у активной антенной системы, и затем повторяются шаги 2) - 5), которые позволяют проверить параметры при различных весах.
На шаге 7) тестируют другие сумматоры активной антенной системы, и шаги 2) - 6) повторяют.
Ниже в сочетании с показанным на фиг. 10 изложены следующие конкретные шаги реализации тестирования радиочастотных параметров блокирования восходящей линии активной антенной системы с использованием испытательного кожуха.
На шаге 1001 среда тестирования устанавливается согласно организации сети.
Испытательный кожух и среда тестирования секции активной антенной системы, которая будет испытываться, устанавливаются и закрепляются, контроллер амплитуды и фазы каждой ветви испытательного кожуха регулируется в исходное состояние, подключаются внешние испытательные устройства (аттенюатор, источник сигнала, анализатор сигнализации и т.д.), и другие приемные порты, которые не используются испытательным кожухом, соединяются с согласованной нагрузкой.
На шаге 1002 корректируется значение калибровки среды тестирования.
Значение калибровки среды тестирования корректируется, и значение калибровки (включая коэффициент усиления и сдвиг фазы) получается из калибровочной таблицы во время процесса калибровки. Коррекция может быть выполнена в цифровой области активной антенной системы, и также может быть выполнена в контроллере амплитуды и фазы.
На шаге 1003 тестируется блокирование.
REFSENS
Активная антенная система запускается, конфигурируются рабочая частота несущей и ширина полосы канала; источник векторного сигнала устанавливается согласно протоколу спецификации TS 36.104 организации 3GPP, и передается полезный сигнал, уровень на выходе составляет P + 6 дБ.
В качестве варианта процесс тестирования блокирования ветвей включает следующие основные шаги.
На шаге 1) выходной конец делителя мощности соединяется с соединителем ветви, которая будет испытываться.
На шаге 2) выполняется тестирование узкополосного блокирования, источник сигнала помехи передает сигнал помехи, центральная частота сигнала помехи отклоняется от края несущей полезного сигнала на 340+m*180 [кГц], где m=0, 1, 2, 3, 4, 9, 14, 19, 24; и сигнал помехи представляет собой сигнал E-UTRA 5 МГц с 1 ресурсным блоком (Resourse Block, RB).
На шаге 3) выполняется тестирование блокирования в рабочей полосе, генератор сигнала помехи посылает сигнал помехи, диапазон центральной частоты сигнала помехи составляет от (2300-20 МГц) до (2400+20 МГц); и сигнал помехи является сигналом 5 МГц системы E-UTRA.
На шаге 4) выполняется тестирование блокирования вне рабочей полосы, генератор сигнала помехи посылает сигнал помехи, 1 МГц - (2300-20 МГц), (2400+20 МГц) - 12,75 ГГц; и сигнал помехи является немодулированным колебанием (Continuous Wave, CW).
На шаге 5) выполняется тестирование блокирования при размещении базовых станций в одном месте, источник сигнала помехи посылает сигнал помехи через усилитель и полосовой заграждающий фильтр, и частотный диапазон определяется согласно требованию протокола; сигнал помехи является немодулированным колебанием (CW).
На шаге 6) уровень на выходе регулируется так, чтобы сделать пропускную способность не ниже чем 95% максимальной пропускной способности опорного измерительного канала столбца, и мощность сигнала помехи записывается; максимальная пропускная способность = полезная нагрузка *1000, и полезная нагрузка - величина полезной нагрузки (бит) в фиксированном опорном измерительном канале (FRC).
На шаге 7) тестируются эти три, высокая, средняя и низкая, частоты, и шаги 2) ~ 6) повторяют.
На шаге 8) тестируются другие ветви активной антенной системы, и шаги 1) ~ 7) повторяют.
В качестве варианта процесс тестирования блокирования с суммированием включает следующие основные шаги.
На шаге 1) сначала согласно требованию тестирования посредством изменения состояния контроллеров амплитуды и фазы каждой ветви испытательного кожуха одна группа весовых коэффициентов амплитуды и фазы назначается для испытательного кожуха, и затем тот же самый вес амплитуды и фазы конфигурируется для активной антенной системы.
На шаге 2) выходной конец делителя мощности соединяется с соединителем сумматора, который будет испытываться.
На шаге 3) выполняется тестирование узкополосного блокирования, источник сигнала помехи передает сигнал помехи, центральная частота сигнала помехи отклоняется от края несущей полезного сигнала на 340+m*180 [кГц], где m=0, 1, 2, 3, 4, 9, 14, 19, 24; и сигнал помехи является сигналом E-UTRA 5 МГц с 1 блоком RB.
На шаге 4) выполняется тестирование блокирования в рабочей полосе, генератор сигнала помехи посылает сигнал помехи, диапазон центральной частоты сигнала помехи составляет от (2300-20 МГц) до (2400+20 МГц); и сигнал помехи является сигналом 5 МГц системы E-UTRA.
На шаге 5) выполняется тестирование блокирования вне рабочей полосы, генератор сигнала помехи посылает сигнал помехи 1 МГц - (2300-20 МГц), (2400+20 МГц) - 12,75 ГГц; и сигнал помехи является немодулированным колебанием (CW).
На шаге 6) выполняется тестирование блокирования при размещении базовых станций в одном месте, источник сигнала помехи посылает сигнал помехи через усилитель и полосовой заграждающий фильтр, и частотный диапазон определяется согласно требованию протокола; сигнал помехи является немодулированным колебанием (CW).
На шаге 7) уровень на выходе регулируется так, чтобы сделать пропускную способность не ниже чем 95% максимальной пропускной способности фиксированного опорного измерительного канала столбца, и мощность сигнала помехи записывается; максимальная пропускная способность = полезная нагрузка *1000, и полезная нагрузка - величина полезной нагрузки (бит) в фиксированном опорном измерительном канале (FRC).
На шаге 8) тестируются эти три, высокая, средняя и низкая, частоты, и шаги 2) - 7) повторяют.
На шаге 9) регулируется состояние контроллера амплитуды и фазы каждой ветви испытательного кожуха, и та же самая конфигурация выполняется у активной антенной системы в то же самое время, и затем повторяют шаги 2) - 8), которые позволят проверить параметры при различных весах.
На шаге 10) тестируют другие сумматоры активной антенной системы и повторяют шаги 2) ~ 9).
В итоге с использованием способа и устройства для тестирования согласно форме осуществления данного изобретения тестирование радиочастотных параметров ветвей активной антенной системы может быть осуществлено, и также тестирование радиочастотных параметров с суммированием может быть осуществлено. По сравнению с предшествующим уровнем техники с помощью данного изобретения тестирование радиочастотных параметров выполняется на активной антенной системе посредством режима связи в ближней зоне, преодолевается ряд проблем, связанных с традиционным тестированием в кондуктивном режиме, требующем добавления дополнительных интерфейсов связи при тестировании активной антенной системы; и проблема эффективности тестирования, связанная с тестированием ОТА, также может быть очень хорошо решена. В то же самое время решается также проблема установления различных требований к тестированиям различных типов изделий активных антенн. Исходя из обеспечения требований к тестированию, экономятся расходы на тестирование, эффективность тестирования улучшается, и пользователь может очень легко одновременно принимать и аттестовать оборудование.
Выше приведено описание только предпочтительных форм осуществления данного изобретения, и оно не предназначено для ограничения данного изобретения. Данное изобретение может иметь множество других форм осуществления. Специалисты в данной области техники могут делать соответствующие модификации и изменения согласно данному изобретению, не выходя за пределы существа и объема данного изобретения, однако все эти модификации или изменения находятся в пределах прилагаемой формулы данного изобретения.
Очевидно, специалистам в данной области техники будет понятно, что каждый вышеупомянутый модуль или каждый шаг в данном изобретении может быть реализован универсальным вычислительным устройством, и они могут быть интегрированы в единственное вычислительное устройство или распределены в сети, состоящей из множества вычислительных устройств. В качестве варианта они могут быть реализованы кодами программы, выполняемыми вычислительным устройством. Соответственно они могут храниться в запоминающем устройстве и выполняться вычислительным устройством, и в некоторых случаях шаги, показанные или описанные здесь, могут выполняться в порядке, отличном от приведенного, или они могут соответственно выполняться в различных модулях на интегральных схемах, или множество модулей или шагов могут выполняться в единственном модуле на интегральных схемах, который будет реализован. Таким образом, данное изобретение не ограничено никакой конкретной формой комбинации аппаратных и программных средств.
Промышленная применимость
При использовании способа и устройства для тестирования согласно форме осуществления данного изобретения может быть реализовано тестирование радиочастотных параметров делителя активной антенной системы, а также может быть реализовано тестирование радиочастотных параметров сумматора. По сравнению с предшествующим уровнем техники, с формой осуществления данного изобретения тестирование радиочастотных параметров выполняется на активной антенной системе посредством режима связи в ближней зоне, преодолевается ряд проблем, связанных с традиционным тестированием в кондуктивном режиме, требующем добавления дополнительных интерфейсов связи при тестировании активной антенной системы; и проблема эффективности тестирования, связанная с тестированием ОТА, также может быть очень хорошо решена. Одновременно решается также проблема различных требований тестирования для активных антенн различных изготовителей. Исходя из обеспечения требований к тестированию, экономятся расходы на тестирование, эффективность тестирования улучшается, и пользователь может очень легко одновременно принимать и аттестовать оборудование. Поэтому данное изобретение имеет широкую промышленную применимость.