一种数字化天线测试系统及测试方法与流程

本发明涉及天线测试工程技术领域，尤其涉及一种数字化天线测试系统及测试方法。

背景技术：

传统的无线通信、雷达等天线(天线阵列、整机设备)的辐射/接收特性测试，都是通过标准仪器(如信号源或网络分析仪等)产生激励送入被测天线，其辐射信号由标准天线接收后通过射频电缆送入标准仪器(如频谱仪、功率计、网络分析仪等)测试，测试参数往往需要导入计算机后续进行处理分析后才能获得。进入新世纪以来，智能手机、无线穿戴设备等消费类无线电子产品的辐射指标受各国政府和用户关注，用户对产品的覆盖能力尤其是复杂环境下的信号接收性能提出了越来越高的要求，3gpp等组织对这类产品的辐射和接收特性测试还提出了专门的测试规范。

而在雷达、导航以及移动通信基站、卫星通信等领域，设备的功能多样化以及对天线(整机)的多目标、多波束、波束捷变、多频段(模式)工作等要求普遍存在。这些测试，不仅要求更高的测试精度、测试速度、测试可重复性，还需要测试系统具有很好的半物理仿真测试验证功能。这些测试需求，无论是采用传统的扫描架或者转台测试，还是采用多探头结合开关矩阵/功率分配网络，亦或者是两者的结合，都存在如下诸多缺点，尤其是对大空域的测试环境：

1)所需的射频电缆插损较大，长时间测试带来的测试稳定性差，需要定期校准；

2)多探头测试时，各通道需求进行幅度一致性校准，这种随时间和温度相关特性的校准复杂度极高；

3)传统的转台/扫描架还是多探头空间分布方式，其后端所需的电机驱动和开关矩阵/功率分配网络都有一定的硬件复杂度，尤其是大型测试系统；

4)传统的多探头测试系统或者转台扫描测试方案，无法实现高精度的同步实时测试数据采集，测试周期长、测试可重复差；

5)转台/扫描架测试方案，测试静区容易受转动机构影响，测试可重复差。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种数字化天线测试系统及测试方法，以提高天线测试的速度和精度。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

一种数字化天线测试系统，用于对待测试天线结构进行测试，包括：数字化天线探头阵列、数字化测试设备、数据总线、中心工控机；所述数字化测试设备与所述待测试天线结构连接；所述数字化天线探头阵列与所述待测试天线结构通过空间无线信道连接；所述待测试天线结构、数字化天线探头阵列、数字化测试设备、中心工控机均分别与所述数据总线连接；所述数字化天线探头阵列包括n个数字化天线探头，n为自然数，且n≥2；其中：

在上行测试工作模式中：

所述中心工控机被配制成用于设定上行测试周期，通过所述数据总线发送上行启动脉冲使各设备启动工作，并通过所述数据总线发送上行状态设置信号以及上行采样时钟同步信号；

所述数字化测试设备被配制成用于接收所述上行状态设置信号，产生一上行激励信号，并将所述上行激励信号发送给所述待测试天线结构；

所述待测试天线结构被配置成用于在所述上行激励信号的激励下以及所述上行状态设置信号的控制下，工作在发射状态下，向空间辐射信号；

所述数字化天线探头阵列被配置成在所述上行状态设置信号以及所述上行采样时钟同步信号的控制下从n个空间无线信道对所述待测试天线结构发出的辐射信号进行实时采样，依次对采样后的信号进行模数转换、数据处理及打包，并将打包后的数据通过所述数据总线送入所述中心工控机，由所述中心工控机对打包后的数据进行收集和分析处理，得到所述待测试天线结构的上行测试数据；

在下行测试工作模式中：

所述中心工控机被配制成用于设定下行测试周期，通过所述数据总线发送下行启动脉冲使各设备启动工作，并通过所述数据总线发送下行状态设置信号以及下行采样时钟同步信号；

所述数字化天线探头阵列被配制成用于接收所述下行状态设置信号，产生一下行激励信号，并将所述下行激励信号发送给所述待测试天线结构；且被配置成用于在所述下行状态设置信号的控制下向空间辐射测试信号；

所述待测试天线结构被配置成用于在所述下行激励信号的激励下以及所述下行状态设置信号的控制下工作在接收作状态下，接收所述数字化天线探头阵列辐射的测试信号，并将接收到的测试信号发出；

所述数字化测试设备被配置成在所述下行状态设置信号以及所述下行采样时钟同步信号的控制下对所述待测试天线结构发出的测试信号进行实时采样，依次对采样后的信号进行模数转化、数据处理及打包，并将打包后的数据通过所述数据总线送入所述中心工控机，由所述中心工控机对打包后的数据进行收集、解码和分析处理，得到所述待测试天线结构的下行测试数据。

在本发明的一个实施例中，所述数字化天线测试系统还包括数传接收机，其通过无线信道分别与所述数字化天线探头阵列以及所述数字化测试设备连接；所述数字化天线探头阵列在上行测试工作模式中发出的打包后的数据以及所述数字化测试设备在下行测试工作模式中发出的打包后的数据经数模转化后形成射频信号辐射至所述数传接收机；所述数传接收机被配置为对接收到的辐射信号依次进行低噪声放大、采样、模数转化、数据处理及打包，并将打包后的数据通过所述数据总线送入所述中心工控机。

在本发明的一个实施例中，所述数传接收机包括依次连接的数传接收天线、低噪声放大器、第一a/d电路以及第一dsp电路，且所述第一a/d电路以及所述第一dsp电路均分别与所述数据总线连接；其中：

所述数传接收天线被配置为用于接收所述射频信号，并将所述射频信号输入所述低噪声放大器；

所述低噪声放大器被配置为用于对其接收到的射频信号进行放大；

所述第一a/d电路被配置为在下行采样时钟同步信号的控制下对低噪声放大器放大后的射频信号进行实时采样，并对采样后的信号进行模数转化，形成数字采样信号；

所述第一dsp电路对所述数字采样信号进行数据处理及打包，并将打包后的数据通过所述数据总线送入所述中心工控机。

在本发明的一个实施例中，所述数字化测试设备包括依次相连的第二a/d电路、第二dsp电路以及第二d/a电路，且所述第二a/d电路、第二dsp电路以及第二d/a电路均分别与所述数据总线连接；其中：

在上行测试工作模式中，所述第二dsp电路被配置为在所述上行状态设置信号的控制下产生数字信号，所述第二d/a电路被配置为在所述上行采样时钟同步信号的控制下将所述第二dsp电路产生的数字信号进行数模转化，形成激励信号，并发送给所述待测试天线结构；

在下行测试工作模式中，所述第二a/d电路在所述下行状态设置信号以及所述下行采样时钟同步信号的控制下对所述待测试天线结构发出的测试信号进行实时采样，并对采样后的信号进行模数转化，形成数字采样信号；所述第二dsp电路对所述数字采样信号进行数据处理及打包，并将打包后的数据通过所述数据总线送入所述中心工控机。

在本发明的一个实施例中，所述数字化测试设备还包括第一下变频器、第一上变频器以及第一频率综合器，其中所述第一下变频器与所述第二a/d电路连接，所述第一上变频器与所述第二d/a电路连接，所述第一频率综合器连接在所述第一上变频器与所述第一下变频器之间，且与所述数据总线及所述第二dsp电路连接；其中：

所述第一下变频器被配置为用于将待测试天线结构发出的测试信号的频率由第一频率范围转换成第二频率范围，以供所述第二a/d电路采样；

所述第一上变频器被配置为用于将所述第二d/a电路发出的激励信号的频率由第二频率范围转换成第一频率范围；

所述第一频率综合器被配置为在所述数据总线传来的基准频率以及所述第二dsp电路传来的上行状态设置信号的控制下，产生一本振信号。

在本发明的一个实施例中，所述数字化测试设备包括第二a/d电路、第二dsp电路、第二d/a电路、第三d/a电路以及数传发射天线，其中所述第二a/d电路、第二dsp电路、第二d/a电路依次相连，所述第三d/a电路分别连接所述数传发射天线与所述第二dsp电路，且所述第二a/d电路、第二dsp电路、第二d/a电路以及第三d/a电路均分别与所述数据总线连接；其中：

在上行测试工作模式中，所述第二dsp电路被配置为在所述上行状态设置信号的控制下产生数字信号，所述第二d/a电路被配置为在所述上行采样时钟同步信号的控制下将所述第二dsp电路产生的数字信号进行数模转化，形成激励信号，并发送给所述待测试天线结构；

在下行测试工作模式中，所述第二a/d电路在所述下行状态设置信号以及所述下行采样时钟同步信号的控制下对所述待测试天线结构发出的测试信号进行实时采样，并对采样后的信号进行模数转化，形成数字采样信号；所述第二dsp电路对所述数字采样信号进行数据处理及打包，并将打包后的数据通过所述数据总线送入所述中心工控机；且所述第二dsp电路同时将打包后的数据传送给所述第三d/a电路，所述第三d/a电路在下行采样时钟同步信号的控制下将其接收到的打包后的数据进行数模转化后形成数传激励信号，所述数传发射天线在所述数传激励信号的激励下，辐射射频信号。

在本发明的一个实施例中，所述数字化测试设备还包括第一下变频器、第一上变频器以及第一频率综合器，其中所述第一下变频器与所述第二a/d电路连接，所述第一上变频器与所述第二d/a电路连接，所述第一频率综合器连接在所述第一上变频器与所述第一下变频器之间，且与所述数据总线及所述第二dsp电路连接；其中：

所述第一下变频器被配置为用于将待测试天线结构发出的测试信号的频率由第一频率范围转换成第二频率范围，以供所述第二a/d电路采样；

所述第一上变频器被配置为用于将所述第二d/a电路发出的激励信号的频率由第二频率范围转换成第一频率范围；

所述第一频率综合器被配置为在所述数据总线传来的基准频率以及所述第二dsp电路传来的上行状态设置信号的控制下，产生一本振信号。

在本发明的一个实施例中，所述数字化天线探头包括依次相连的上行探头天线、第四a/d电路、第四dsp电路、第四d/a电路以及下行探头天线，且所述第四a/d电路、第四dsp电路以及第四d/a电路均分别与所述数据总线连接；其中：

在上行测试工作模式中，所述上行探头天线用于接收所述待测试天线结构发出的测试信号；所述第四a/d电路在所述上行状态设置信号以及所述上行采样时钟同步信号的控制下对所述上行探头天线接收的测试信号进行实时采样，并对采样后的信号进行模数转化，形成数字采样信号；所述第四dsp电路对所述数字采样信号进行数据处理及打包，并将打包后的数据通过所述数据总线送入所述中心工控机；

在下行测试工作模式中，所述第四dsp电路被配置为在所述下行状态设置信号的控制下产生数字信号，所述第四d/a电路被配置为在所述下行采样时钟同步信号的控制下将所述第四dsp电路产生的数字信号进行数模转化，形成激励信号，由所述下行探头天线辐射给所述待测试天线结构。

在本发明的一个实施例中，所述数字化天线探头还包括第二下变频器、第二上变频器以及第二频率综合器，其中所述第二下变频器与所述第四a/d电路连接，所述第二上变频器与所述第四d/a电路连接，所述第二频率综合器连接在所述第二上变频器与所述第二下变频器之间，且与所述数据总线及所述第四dsp电路连接；其中：

所述第二下变频器被配置为用于将待测试天线结构发出的测试信号的频率由第一频率范围转换成第二频率范围，以供所述第四a/d电路采样；

所述第二上变频器被配置为用于将所述第四d/a电路发出的激励信号的频率由第二频率范围转换成第一频率范围；

所述第二频率综合器被配置为在所述数据总线传来的基准频率以及所述第四dsp电路传来的上行状态设置信号的控制下，产生一本振信号。

在本发明的一个实施例中，所述数字化天线探头包括第四a/d电路、第四dsp电路、第四d/a电路、第五d/a电路以及数传发射天线，所述第四a/d电路、第四dsp电路、第四d/a电路依次连接，所述第五d/a电路连接在所述数传发射天线与所述第四dsp电路之间，且所述第四a/d电路、第四dsp电路、第四d/a电路以及第五d/a电路均分别与所述数据总线连接；其中：

在上行测试工作模式中，所述第四a/d电路在所述上行状态设置信号以及所述上行采样时钟同步信号的控制下对所述待测试天线结构发出的测试信号进行实时采样，并对采样后的信号进行模数转化，形成数字采样信号；所述第四dsp电路对所述数字采样信号进行数据处理及打包，并将打包后的数据通过所述数据总线送入所述中心工控机；且所述第四dsp电路同时将打包后的数据传送给所述第五d/a电路，所述第五d/a电路在上行采样时钟同步信号的控制下将其接收到的打包后的数据进行数模转化后形成数传激励信号，所述数传发射天线在所述数传激励信号的激励下，辐射射频信号；

在下行测试工作模式中，所述第四dsp电路被配置为在所述下行状态设置信号的控制下产生数字信号，所述第四d/a电路被配置为在所述下行采样时钟同步信号的控制下将所述第四dsp电路产生的数字信号进行数模转化，形成激励信号，并发送给所述待测试天线结构。

在本发明的一个实施例中，所述数字化天线探头还包括第二下变频器、第二上变频器以及第二频率综合器，其中所述第二下变频器与所述第四a/d电路连接，所述第二上变频器与所述第四d/a电路连接，所述第二频率综合器连接在所述第二上变频器与所述第二下变频器之间，且与所述数据总线及所述第四dsp电路连接；其中：

所述第二下变频器被配置为用于将待测试天线结构发出的测试信号的频率由第一频率范围转换成第二频率范围，以供所述第四a/d电路采样；

所述第二上变频器被配置为用于将所述第四d/a电路发出的激励信号的频率由第二频率范围转换成第一频率范围；

所述第二频率综合器被配置为在所述数据总线传来的基准频率以及所述第四dsp电路传来的上行状态设置信号的控制下，产生一本振信号。

在本发明的一个实施例中，所述数字化天线测试系统还包括电机以及与所述电机相连的方位转台，所述待测试天线结构安装在所述方位转台上，所述电机与所述数据总线连接；所述中心工控机通过所述数据总线发送电机控制脉冲；所述电机在所述电机控制脉冲的控制下进行步进转动，进而带动所述方位转台沿水平方位转动。

在本发明的一个实施例中，所述数字化天线测试系统还包括安装架，用于安装所述数字化天线探头及所述数据总线。

在本发明的一个实施例中，所述数字化天线测试系统还包括屏蔽暗室。

一种数字化天线测试方法，采用上述的数字化天线测试系统进行测试，该方法包括如下步骤：

s1:上行测试步骤，具体包括：

s11：所述中心工控机设定上行测试周期，通过所述数据总线发送上行启动脉冲使各设备启动工作，并通过所述数据总线发送上行状态设置信号以及上行采样时钟同步信号；

s12：所述数字化测试设备接收所述上行状态设置信号，产生一上行激励信号，并将所述上行激励信号发送给所述待测试天线结构；

s13：所述待测试天线结构在所述上行激励信号的激励下以及所述上行状态设置信号的控制下，工作在发射状态下，向空间辐射信号；

s14：所述数字化天线探头阵列在所述上行状态设置信号以及所述上行采样时钟同步信号的控制下从n个空间无线信道对所述待测试天线结构发出的辐射信号进行实时采样，依次对采样后的信号进行模数转化、数据处理及打包，并将打包后的数据通过所述数据总线送入所述中心工控机；

s15：所述中心工控机对打包后的数据进行收集、解码和分析处理，得到所述待测试天线结构的上行测试数据；

s2:下行测试步骤，具体包括：

s21：中心工控机设定下行测试周期，通过所述数据总线发送下行启动脉冲使各设备启动工作，并通过所述数据总线发送下行状态设置信号以及下行采样时钟同步信号；

s22：所述数字化天线探头阵列接收所述下行状态设置信号，产生一下行激励信号，并将所述下行激励信号发送给所述待测试天线结构；且所述数字化天线探头阵列在所述下行状态设置信号的控制下向空间辐射测试信号；

s23：所述待测试天线结构在所述下行激励信号的激励下以及所述下行状态设置信号的控制下工作在接收作状态下，接收所述数字化天线探头阵列辐射的测试信号，并将接收到的测试信号发出；

s24：所述数字化测试设备在所述下行状态设置信号以及所述下行采样时钟同步信号的控制下对所述待测试天线结构发出的测试信号进行实时采样，依次对采样后的信号进行模数转化、数据处理及打包，并将打包后的数据通过所述数据总线送入所述中心工控机；

s25：所述中心工控机对打包后的数据进行收集、解码和分析处理，得到所述待测试天线结构的下行测试数据。

本发明由于采用以上技术方案，使之与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：

1)本发明的提供的数字化天线测试系统，其数字化天线探头阵列包括n个数字化天线探头，在采样时钟同步下，n个通道的数字化天线探头实时采集各方向的辐射信号，系统可以一次性同时采集整个空域辐射信号，测试速度提高了n倍；并且由于对各方向辐射信号同时实时采集，方向图等测试数据真实性更高；

2)测试过程一次性同步高速ad/da完成激励信号产生和辐射信号采集，解决了测试的实时性和可重复性、测试数据的真实性等问题；

3)测试数据通过总线(如can)或无线信道传输，降低了系统的硬件复杂度和成本；并且控制信号及其时序和测试数据均由中心工控机产生/集中处理分析并通过总线方式(对大空间测试环境，也可以采用无线信道)传输，得到需要的各种天线测试数据；

4)这种数字化的天线测试系统的硬件可软件编程，系统的冗余度高、可扩展，既可以进行无线通信的各种复杂调制下的通信性能空口测试，也方便进行多目标、抗干扰、多波束等半物理仿真验证测试；

5)数字化测试设备和数字化天线探头可以通过中心工控机进行软件编程，方便进行半物理仿真测试验证。

6)系统操作控制简单：后台控制简单，相比较于传统天线测试，方向图拟合算法类似，采用同步时钟也就无需复杂的天线转台驱动控制或者多天线测试时的开关切换时序；

7)系统硬件复杂度不高，暗室改造也完全在现有基础上布置硬件即可，可以节约成本，方便实施。

当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。

附图说明

图1为本发明实施例提供的数字化天线测试系统的组成框图；

图2为本发明一实施例提供的数字化多探头天线测试系统的布局图；

图3为本发明实施例提供的数传接收机的原理组成框图；

图4a-4c为本发明实施例提供的数字化测试设备的原理组成框图；

图5a-5c为本发明实施例提供的数字化天线探头的原理组成框图；

图6为球面任意两个数字化天线探头波束合成的示意图；

图7为本发明实施例中一个控制周期内系统的工作时序图。

符号说明：

1-待测试天线结构，2-数字化测试设备，3-数字化天线探头，4-数传接收机，5-中心工控机,6-数据总线,7-射频电缆，8-电机，9-方位转台，10-安装架，11-屏蔽暗室，12-数传接收天线，lna-低噪声放大器，a/d1-第一a/d电路,dsp1-第一dsp电路,a/d2-第二a/d电路,dsp2-第二dsp电路,d/a2-第二d/a电路，d/a3-第二d/a电路，13-数传发射天线，21-第一下变频器，22-第一上变频器，23-第一频率综合器，a/d4-第四a/d电路,dsp4-第四dsp电路,d/a4-第四d/a电路，d/a5-第五d/a电路，41-第一下变频器，42-第一上变频器，43-第一频率综合器，44-上行探头天线，45-下行探头天线，st-启动脉冲，sz-状态设置信号,ad-clk-模数采样时钟同步信号,da-clk-数模采样时钟同步信号,f-sz-频率设置信号，sc-clk-数传采样时钟同步信号，f-jz-基准频率，e1-波束1电场强度,e2-波束2电场强度,eh-合成波束电场强度,-波束1法线方向与水平方向夹角,θ-波束1和波束2法线夹角,cs-t-测试周期信号,data-测试数据信号。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明提出的数字化天线测试系统及测试方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参考图1，如图1所示，本发明实施例提供的数字化天线测试系统，用于对待测试天线结构1进行测试，包括：数字化天线探头阵列、数字化测试设备2、数据总线6、中心工控机5；所述数字化测试设备2与所述待测试天线结构1连接，具体地，数字化测试设备2与所述待测试天线结构1可通过射频电缆7连接；所述数字化天线探头阵列与所述待测试天线结构1通过空间无线信道连接；所述待测试天线结构1、数字化天线探头阵列、数字化测试设备2、中心工控机5均分别与所述数据总线6连接；所述数字化天线探头阵列包括n个数字化天线探头3，n为自然数，且n≥2；其中：

在上行测试工作模式中：

所述中心工控机5被配制成用于设定上行测试周期，通过所述数据总线6发送上行启动脉冲使各设备启动工作，并通过所述数据总线6发送上行状态设置信号以及上行采样时钟同步信号(例如包括上行模数采样时钟同步信号,上行数模采样时钟同步信号,上行数传采样时钟同步信号等)；

所述数字化测试设备2被配制成用于接收所述上行状态设置信号，产生一上行激励信号，并将所述上行激励信号发送给所述待测试天线结构1；

所述待测试天线结构1被配置成用于在所述上行激励信号的激励下以及所述上行状态设置信号的控制下，工作在发射状态下，向空间辐射信号；

所述数字化天线探头阵列被配置成在所述上行状态设置信号以及所述上行采样时钟同步信号的控制下从n个空间无线信道对所述待测试天线结构1发出的辐射信号进行实时采样，依次对采样后的信号进行模数转化、数据处理及打包，其中的数据处理为幅度信息提取与编码，其为天线测试领域的常规处理方式，并将打包后的数据通过所述数据总线6送入所述中心工控机5，由所述中心工控机5对打包后的数据进行收集、解码和分析处理，得到所述待测试天线结构1的上行测试数据；

在下行测试工作模式中：

所述中心工控机5被配制成用于设定下行测试周期，通过所述数据总线6发送下行启动脉冲使各设备启动工作，并通过所述数据总线6发送下行状态设置信号以及下行采样时钟同步信号(例如包括下行模数采样时钟同步信号,下行数模采样时钟同步信号,下行数传采样时钟同步信号等)；

所述数字化天线探头阵列被配制成用于接收所述下行状态设置信号，产生一下行激励信号，并将所述下行激励信号发送给所述待测试天线结构1；且被配置成用于在所述下行状态设置信号的控制下向空间辐射测试信号；

所述待测试天线结构1被配置成用于在所述下行激励信号的激励下以及所述下行状态设置信号的控制下工作在接收作状态下，接收所述数字化天线探头阵列辐射的测试信号，并将接收到的测试信号发出；

所述数字化测试设备2被配置成在所述下行状态设置信号以及所述下行采样时钟同步信号的控制下对所述待测试天线结构1发出的测试信号进行实时采样，依次对采样后的信号进行模数转化、数据处理及打包，其中的数据处理为幅度信息提取与编码，其为天线测试领域的常规处理方式，并将打包后的数据通过所述数据总线6送入所述中心工控机5，由所述中心工控机5对打包后的数据进行收集、解码和分析处理，得到所述待测试天线结构1的下行测试数据。

本发明的提供的数字化天线测试系统，由于其数字化天线探头阵列包括n个数字化天线探头3，在采样时钟同步下，n个通道的数字化天线探头3实时采集各方向的辐射信号，系统可以一次性同时采集整个空域辐射信号，测试速度提高了n倍；并且由于对各方向辐射信号同时实时采集，方向图等测试数据真实性更高。

实施例1

如图4a所示，在本实施例中，所述数字化测试设备2包括依次相连的第二a/d电路a/d2、第二dsp电路dsp2以及第二d/a电路d/a2，且所述第二a/d电路a/d2、第二dsp电路dsp2以及第二d/a电路d/a2均分别与所述数据总线6连接。如图5a所示，本实施例中的数字化天线探头3包括依次相连的上行探头天线44、第四a/d电路a/d4、第四dsp电路dsp4、第四d/a电路d/a4以及下行探头天线45，且所述第四a/d电路a/d4、第四dsp电路dsp4以及第四d/a电路d/a4均分别与所述数据总线6连接。本实施例的信号流为：

在上行测试工作模式中，所述第二dsp电路dsp2在所述上行状态设置信号的控制下产生数字信号，所述第二d/a电路d/a2在所述上行采样时钟同步信号的控制下将所述第二dsp电路dsp2产生的数字信号进行数模转化，形成激励信号，并发送给所述待测试天线结构1；所述上行探头天线44接收所述待测试天线结构1发出的测试信号；所述第四a/d电路a/d4在所述上行状态设置信号以及所述上行采样时钟同步信号的控制下对所述上行探头天线44接收的测试信号进行实时采样，并对采样后的信号进行模数转化，形成数字采样信号；所述第四dsp电路dsp4对所述数字采样信号进行数据处理，将一个测试周期中的所有处理后的数据进行打包，并将打包后的数据通过所述数据总线6送入所述中心工控机5；由所述中心工控机5对打包后的数据进行收集、解码和分析处理，得到所述待测试天线结构1的上行测试数据。

在下行测试工作模式中，所述第四dsp电路dsp4被配置为在所述下行状态设置信号的控制下产生数字信号，所述第四d/a电路d/a4被配置为在所述下行采样时钟同步信号的控制下将所述第四dsp电路dsp4产生的数字信号进行数模转化，形成激励信号，由所述下行探头天线45辐射给所述待测试天线结构1；所述第二a/d电路a/d2在所述下行状态设置信号以及所述下行采样时钟同步信号的控制下对所述待测试天线结构1发出的测试信号进行实时采样，并对采样后的信号进行模数转化，形成数字采样信号；所述第二dsp电路dsp2对所述数字采样信号进行数据处理，将一个测试周期中的所有处理后的数据进行打包，并将打包后的数据通过所述数据总线6送入所述中心工控机5。由所述中心工控机5对打包后的数据进行收集、解码和分析处理，得到所述待测试天线结构1的下行测试数据。

实施例2

如图3所示，为了使本发明的数字化天线测试系统能适用于大型暗室测试环境，在实施例1的基础上，所述数字化天线测试系统还包括数传接收机4，其通过无线信道分别与所述数字化天线探头阵列以及所述数字化测试设备2连接；所述数字化天线探头阵列在上行测试工作模式中发出的打包后的数据以及所述数字化测试设备2在下行测试工作模式中发出的打包后的数据经数模转化后形成射频信号辐射至所述数传接收机4；所述数传接收机4被配置为对接收到的辐射信号依次进行低噪声放大、采样、模数转化、数据处理及打包，并将打包后的数据通过所述数据总线送入所述中心工控机5。作为一具体实施方式，所述数传接收机4包括依次连接的数传接收天线12、低噪声放大器lna、第一a/d电路a/d1以及第一dsp电路dsp1，且所述第一a/d电路a/d1以及所述第一dsp电路dsp1均分别与所述数据总线6连接；其中,所述数传接收天线12被配置为用于接收所述射频信号，并将所述射频信号输入所述低噪声放大器lna；所述低噪声放大器lna被配置为用于对其接收到的射频信号进行放大；所述第一a/d电路a/d1被配置为在下行采样时钟同步信号的控制下对低噪声放大器放大后的射频信号进行实时采样，并对采样后的信号进行模数转化，形成数字采样信号；所述第一dsp电路dsp1对所述数字采样信号进行数据处理及打包，并将打包后的数据通过所述数据总线6送入所述中心工控机5。

同时，如图4b所示，所述数字化测试设备在实施例1的基础上增加一第三d/a电路d/a3与一数传发射天线13，第三d/a电路d/a3分别连接所述数传发射天线13与所述第二dsp电路dsp2，且所述第三d/a电路d/a3与所述数据总线6连接，其中，在下行测试工作模式中，所述第二dsp电路dsp2对所述数字采样信号进行数据处理及打包，并将打包后的数据通过所述数据总线6送入所述中心工控机5；同时，第二dsp电路dsp2将打包后的数据传送给所述第三d/a电路d/a3，所述第三d/a电路d/a3在下行采样时钟同步信号的控制下将其接收到的打包后的数据进行数模转化后形成数传激励信号，所述数传发射天线13在所述数传激励信号的激励下，辐射射频信号。

相应地，如图5b所示，所述数字化天线探头在实施例1的基础上增加一第五d/a电路d/a5以及一数传发射天线13，所述第五d/a电路d/a5连接在所述数传发射天线13与所述第四dsp电路dsp4之间，且所述第五d/a电路d/a5与所述数据总线6连接；其中，在上行测试工作模式中，所述第四dsp电路dsp4对所述数字采样信号进行数据处理及打包，并将打包后的数据通过所述数据总线6送入所述中心工控机5；同时，所述第四dsp电路dsp4将打包后的数据传送给所述第五d/a电路d/a5，所述第五d/a电路d/a5在上行采样时钟同步信号的控制下将其接收到的打包后的数据进行数模转化后形成数传激励信号，所述数传发射天线13在所述数传激励信号的激励下，辐射射频信号。

除此之外，实施例2的其它部分与实施例1相同，在此不再赘述。

实施例3

如图4c所示，为了使得本发明提供的数字化天线测试系统能够适用在高频环境中，作为可选的实施方式，所述数字化测试设备2在实施例1或实施例2的基础上还包括第一下变频器21、第一上变频器22以及第一频率综合器23，其中所述第一下变频器21与所述第二a/d电路a/d2连接，所述第一上变频器22与所述第二d/a电路d/a2连接，所述第一频率综合器23连接在所述第一上变频器22与所述第一下变频器21之间，且与所述数据总线6及所述第二dsp电路dsp2连接；其中，所述第一下变频器21被配置为用于将待测试天线结构1发出的测试信号的频率由第一频率范围转换成第二频率范围，以供所述第二a/d电路a/d2采样，例如将测试信号的频率由f1±δf变频至f2±δf；所述第一上变频器22被配置为用于将所述第二d/a电路d/a2发出的激励信号的频率由第二频率范围转换成第一频率范围，以适应所述待测试天线结构的工作频率，例如将激励信号的频率由f2±δf变频至f1±δf；所述第一频率综合器23被配置为在所述数据总线6传来的基准频率f-jz以及所述第二dsp电路dsp2传来的上行状态设置信号的控制下，产生一本振信号，本振信号为第一下变频器21与第一上变频器22进行频率变换的频率变换值，即f1-f2。

相应地，如图5c所示，所述数字化天线探头3在实施例1和/或实施例2的基础上还包括第二下变频器41、第二上变频器42以及第二频率综合器43，其中所述第二下变频器41与所述第四a/d电路a/d4连接，所述第二上变频器42与所述第四d/a电路d/a4连接，所述第二频率综合器43连接在所述第二上变频器42与所述第二下变频器41之间，且与所述数据总线6及所述第四dsp电路dsp4连接；其中，所述第二下变频器41被配置为用于将待测试天线结构1发出的测试信号的频率由第一频率范围转换成第二频率范围，以供所述第四a/d电路a/d4采样，例如将测试信号的频率由f1±δf变频至f2±δf；所述第二上变频器42被配置为用于将所述第四d/a电路d/a4发出的激励信号的频率由第二频率范围转换成第一频率范围，以适应所述待测试天线结构的工作频率，例如将激励信号的频率由f2±δf变频至f1±δf；所述第二频率综合器43被配置为在所述数据总线6传来的基准频率f-jz以及所述第四dsp电路dsp4传来的上行状态设置信号的控制下，产生一本振信号，本振信号为第二下变频器41与第二上变频器42进行频率变换的频率变换值，即f1-f2。

本发明提供的数字化多探头天线测试系统的系统硬件复杂度不高，暗室改造也完全在现有基础上布置硬件即可，可以节约成本，方便实施。例如，请参考图2，图2为本发明一实施例提供的数字化多探头天线测试系统的布局图，该数字化多探头天线测试系统在图1的基础上还可包括电机8以及与所述电机8相连的方位转台9，所述待测试天线结构1安装在所述方位转台9上，所述电机8与所述数据总线6连接；所述中心工控机5通过所述数据总线6发送电机控制脉冲；所述电机8在所述电机控制脉冲的控制下进行步进转动，进而带动所述方位转台9沿水平方位转动。并且，所述数字化天线测试系统还可包括安装架10，用于安装所述数字化天线探头3及所述数据总线6，所有的数字化天线探头3呈圆周分布。并且，所述数字化天线测试系统还可包括屏蔽暗室11。

此外，本发明提供的数字化多探头天线测试系统还可以根据需要将部分数字化天线探头/增加部分数字化天线探头设置为目标或干扰模拟器，进行半物理方式的被测天线多目标或者抗干扰分析，具体实现为：中心工控机通过数据总线设置数字化天线探头中的dsp，输出对应目标/干扰模式的激励信号即可。

另外，为了增加测试空域内的扫描覆盖点数，还可以对相邻单元的波束进行合成(由于各天线探头的参考时钟/基准频率实时同步，各单元的辐射信号可以实现相参，从而实现波束合成)。这种合成波束能近成倍地增加测试点数。如图6所示，当数字化天线探头呈圆周分布时，由于波束均指向被测天线(圆心)，合成波束算法如下：

其中，代表：合成波束电场强度矢量，代表：波束1电场强度矢量，代表：波束1电场强度矢量，e1x代表：波束1电场强度x轴分量，e2x代表：波束2电场强度水平方向分量，e1y代表：波束1电场强度垂直方向分量，e2y代表：波束2电场强度y轴分量，e1代表：波束1电场法线方向强度，代表：波束1法线方向与水平方向夹角，e2代表：波束1电场法线方向强度，θ代表：波束1和波束2法线方向夹角。

关于本发明系统的时序，请参考图7，其时序具体为：

上行(下行)工作模式时，中心工控机通过数据总线发出启动脉冲st至各单元电路，系统在一段时间完成内部启动后，中心工控机通过数据总线开始测试周期cs-t并将工作状态设置信号sz发送至各单元电路(以及基准频率f-jz发送至数字化天线探头和数字化测试设备)，然后数字化测试设备(数字化天线探头)中的da电路在量化脉冲cs-clk作用下，完成对dsp产生的数字信号的数模转换为激励信号，激励信号进入被测试天线结构(数字化天线探头的发射天线)后辐射至测试空间，此时各数字化天线探头的下行探头天线接收辐射信号(被测试天线结构接收辐射信号，输出至数字化测试设备)，并由ad电路在cs-clk采用脉冲同步下量化为数字信号，然后由dsp负责数据的处理打包，测试数据data可以通过数据总线(也可以在数传脉冲sc-dlk同步下，由da电路转换数传信号由数传天线辐射至数传接收机，接收机在sc-dlk同步下，由ad电路量化为数字信号进入dsp，再由数据总线)发送至中心工控机集中处理分析，得到各种测试数据。

本发明还提供了一种数字化天线测试方法，采用上述的数字化天线测试系统进行测试，该方法包括如下步骤：

s1:上行测试步骤，具体包括：

s11：所述中心工控机5设定上行测试周期，通过所述数据总线6发送上行启动脉冲使各设备启动工作，并通过所述数据总线6发送上行状态设置信号以及上行采样时钟同步信号；

s12：所述数字化测试设备2接收所述上行状态设置信号，产生一上行激励信号，并将所述上行激励信号发送给所述待测试天线结构1；

s13：所述待测试天线结构1在所述上行激励信号的激励下以及所述上行状态设置信号的控制下，工作在发射状态下，向空间辐射信号；

s14：所述数字化天线探头阵列在所述上行状态设置信号以及所述上行采样时钟同步信号的控制下从n个空间无线信道对所述待测试天线结构1发出的辐射信号进行实时采样，依次对采样后的信号进行模数转化、数据处理及打包，并将打包后的数据通过所述数据总线6送入所述中心工控机；

s15：所述中心工控机5对打包后的数据进行收集和分析处理，得到所述待测试天线结构的上行测试数据；

s2:下行测试步骤，具体包括：

s21：中心工控机5设定下行测试周期，通过所述数据总线6发送下行启动脉冲使各设备启动工作，并通过所述数据总线6发送下行状态设置信号以及下行采样时钟同步信号；

s22：所述数字化天线探头阵列接收所述下行状态设置信号，产生一下行激励信号，并将所述下行激励信号发送给所述待测试天线结构1；且所述数字化天线探头阵列在所述下行状态设置信号的控制下向空间辐射测试信号；

s23：所述待测试天线结构1在所述下行激励信号的激励下以及所述下行状态设置信号的控制下工作在接收作状态下，接收所述数字化天线探头阵列辐射的测试信号，并将接收到的测试信号发出；

s24：所述数字化测试设备2在所述下行状态设置信号以及所述下行采样时钟同步信号的控制下对所述待测试天线结构1发出的测试信号进行实时采样，依次对采样后的信号进行模数转化、数据处理打包，并将打包后的数据通过所述数据总线6送入所述中心工控机5；

s25：所述中心工控机5对打包后的数据进行收集和分析处理，得到所述待测试天线结构1的下行测试数据。具体地，中心工控机5对收集到的数据进行解码和分析处理，实现测试方向图、极化特性等天线测试信息的显示。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。