专利名称：毫米波通信测试系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种微波通信测试系统，特别地，涉及一种毫米波通信测试系统，用于
对毫米波通信的频谱、场强进行测试。
背景技术：
在移动通信领域，关于城市街区等环境中的电磁波测量方面有许多仪器，对于地面基站规划有相当成熟的经验，以解决移动通信的覆盖问题。 在铁路以及地铁通信的无线电系统都未使用毫米波段微波，其主要系统包括铁路400M常规通信，地铁列调800M集群通信，铁路列调900M GSM-R的无线通信，以及地铁基于通信的列车控制CBTC系统以及乘客信息PIS系统中的无线通信系统，它们是工作在2. 4G的无线电局域网802. 11g或工作在5. 8G的无线电局域网802. lla，由于频率较低，场强的测量都是用专业仪器直接完成的。目前磁浮列车采用毫米波通信，但缺少现场使用的测试设备。 毫米波波段的场强测试仪器目前主要使用网络分析仪以及频谱仪，这些仪器具有较高的精度，但因仪器笨重，工作条件苛刻，没有配套使用的天线云台，需要专业人员操作，没有根据移动测量开发现场使用的界面等等缺陷，不能满足现场毫米波测试，特别是高速列车的通信系统的毫米波测试，主要用于实验室使用。 国内外通信公司也开发了毫米波通信模块，由于用于通信，对其增益要求较高，具有自动增益控制，不能作为测量设备使用。
发明内容
根据以上的现状，本发明针对高速移动下毫米波通信系统的场强测试要求，提供了一种由毫米波变频模块、高精度便携式频谱仪以及数据处理系统相结合构成了测试系统，该测试系统全部按照现场条件设计，接收单元可以多角度带刻度调节、接收灵敏度高，频谱仪可实现数据采集处理，数据处理系统按照现场测量要求完成分析并显示存储，通过对系统的标定实现高精度测试。 为了达到上述目的，本发明提供了一种毫米波通信测试系统，用于对微波通信的频谱、场强进行测试，该通信测试系统包含
接收单元； 与接收单元通过射频电缆频谱连接的处理单元；
与频谱处理单元通过网络连接的数据处理系统。
所述的接收单元包含 接收毫米波无线信号的天线，该天线设置在天线云台上，所述的天线云台包含两个通过直角架来放置的旋转台，其可分别对设置在旋转台上的天线进行水平和俯仰角度旋转，以提供360°的手动旋转，并可通过精密螺纹或测微丝杆等部件进行提供精确细微的角度调整，使得天线可达到全方位采集信号的目的；
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及变频模块，所述天线接收到的信号输入到变频模块，通过变频模块与变频模块内部的本振信号混频并滤波后，输出中频信号。 所述的频谱处理单元，即频谱仪，包含场强测量模块及频谱测量模块；频谱处理单
元上述的输出的中频信号输入到频谱仪进行频谱处理，测量场强、频谱。 所述的数据处理系统包含 与场强测量模块输出端通过网络连接的场强分析模块； 与频谱测量模块输出端通过网络连接的频谱分析模块； 及与场强分析模块、频谱分析模块分别双向传输信号的数据存储单元。 进一步地，所述的场强分析模块包含图形显示模块及数据表格显示模块，该图形
显示模块及数据表格显示模块分别与数据存储单元连接。 本发明设计了可调节的俯仰角以及水平角度旋转的天线云台，实现了场强测试的前端的几何定位。毫米波信号经天线接收，通过接收单元的变频模块下变频，并送入频谱仪，数据处理系统通过网络与频谱仪进行通信，该系统可实现沿线频谱和场强分布的数据记录、存储、处理和人机交互功能。 本发明为高速移动下的毫米波通信系统的场强测试提供了一种新型的便携式的适合现场使用的设备，不仅适用于磁浮交通的毫米波测试，也可以应用于其他场合的毫米波场强测试，是一种新型的测试系统；可用于以下场合 1.为磁浮交通建设中的基站布点、基站功率、基站天线、车载天线等参数的调整提供测量设备； 2.为磁浮交通运行维护中的基站布点、基站功率、基站天线、车载天线等参数的调整提供测量设备。 3.为磁浮交通无线电通信电磁干扰测试提供设备。
附图1为本发明的毫米波通信测试系统的结构框图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步地说明。
如图1所示，本发明的毫米波通信测试系统包含
接收单元1 ; 与接收单元1通过射频电缆连接的频谱处理单元2 ;
与频谱处理单元2通过网络连接的数据处理系统3。
所述的接收单元l包括 接收毫米波无线信号的天线，该天线设置在天线云台上，所述的天线云台包含两
个旋转台，所述的两个旋转台设置在直角架上，其能分别对设置在旋转台上的天线进行水
平和俯仰角度旋转，提供360°的手动旋转，并可通过精密螺纹或测微丝杆等部件进行精确
细微的角度调整，使得天线可达到全方位采集信号的目的。 所述的标准天线有3种，参数分别为 直线基站角锥天线E面半功率宽度4. 60，增益30dBi ;
弯道基站角锥天线E面半功率宽度200，增益20dBi ;
车载角锥天线E面半功率宽度300，增益8dBi。 变频模块，所述天线接收到的信号输入到变频模块，即混频仪，通过混频仪与混频
仪内部产生的本振信号混频并滤波后，输出中频信号。
本实施例里采用的混频仪的参数选择如下 频率范围26. 5 40GHz 谐波次数8 变频损耗28dB 变频频响±2. 828dB 噪声电平(RBW = lKHz) :-108 本振功率范围12 18dBm 所述的频谱处理单元2，即频谱仪，包括场强测量模块21和频谱测量模块22，上述从接收单元1的变频模块输出的中频信号输入到频谱仪进行频谱处理，并分别通过场强测量模块21和频谱测量模块22进行场强、频谱数据测量。 所述的数据处理系统3包含场强分析模块31和频谱分析模块32，所述的场强分析模块31和频谱分析模块32分别与数据存储单元33双向传输信号。 所述的频谱测量模块22用于给定范围内频谱强度的测量，该频谱测量模块22测量得到的频谱数据，通过网络输出到频谱分析模块32，该频谱分析模块32对输入的频谱数据进行分析处理，该频谱分析模块32可以设置中心频率、测量的频率跨度和用于显示的参考电平，这些设置可以保存到数据存储单元33中相应的数据库中，并可以根据需要从数据存储单元33中调取以前保存的历史数据信息，以实现频谱的数据记录、存储、处理和人机交互功能。 所述的场强测量模块21用于给定范围内磁场强度的测量，该场强测量模块21测量得到的场强数据，通过网络输出到场强分析模块31，该场强分析模块31对输入的场强数据进行分析处理，所述的场强分析模块31包含 与数据存储单元33通过网络连接的图形显示模块，该图形显示模块以图形方式
显示给定范围内磁场强度的测量值，并对该测量值进行分析处理；该图形显示模块可以设
置中心频率、测量的频率跨度、所使用的天线增益系统以及测量时间间隔，这些设置可以保
存到数据存储单元33中相应的数据库中，并可以根据需要从数据存储单元33中调取以前
保存的历史数据信息，以实现场强分布的数据记录、存储、处理和人机交互功能。 与数据存储单元33通过网络连接的数据表格显示模块，该数据表格显示模块以
数据表格方式显示给定范围内磁场强度的测量值，并对该测量值进行分析处理；同样，该数
据表格显示模块可以设置中心频率、测量的频率跨度、所使用的天线增益系统以及测量时
间间隔，这些设置可以保存到数据存储单元33中相应的数据库中，并可以根据需要从数据
存储单元33中调取以前保存的历史数据信息，以实现场强分布的数据记录、存储、处理和
人机交互功能。 本发明主要用于38GHz车的无线电通信系统信号测试，实现沿线频谱和场强分布的数据记录、存储、处理和人机交互等功能。 38GHz无线电信号由毫米波平面反射面天线接收后，接入谐波混频仪(本振源采
5用4. 71GHz)，通过下变频，输入信号转换为180M-1. 32GHz的中频信号，再接入Anritsu频谱测试仪MS2721B进行频谱及场强的测量和分析，同时，通过笔记本电脑以Ethernet (以太网)网络方式同频谱仪连接。完成整个测试系统的标定后，就可以采用网络遥控方式实现频谱和场强分布的数据记录、存储、处理和人机交互等功能。
具体步骤如下 步骤1，安装天线、天线云台、混频仪和支撑三角架； 步骤2，根据要求设置天线水平以及俯仰角； 步骤3，用射频电缆连接混频仪与频谱仪2(频谱处理单元)； 步骤4，如果需要连续测量，用网线连接频谱仪2与数据处理系统3 ; 步骤5，为接收单元1中的混频仪连接电源； 步骤6，如现场方便，可为频谱仪2与数据处理系统3连接电源(否则频谱仪2与数据处理系统3也可用后备电池工作)； 步骤7，开启频谱仪2，调整测试频率到说明书规定的频段； 步骤8，开启接收单元1中的混频仪，开始测量。 步骤9，开启数据处理系统3，设置存储显示等功能，监视测试。 采用本发明的毫米波通信测试系统，当毫米波无线信号由天线接收后，通过混频
仪与本振信号混频并滤波后，输出中频信号送入频谱仪进行场强、频谱测量，数据处理系统
通过网络与频谱仪进行通信，实现沿线频谱和场强数据记录、处理和人机交互功能。 尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的
描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的
多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
权利要求
毫米波通信测试系统，其特征在于，该通信测试系统包含接收单元(1)；与接收单元(1)通过射频电缆连接的频谱处理单元(2)；与频谱处理单元(2)通过网络连接的数据处理系统(3)。
2. 如权利要求1所述的毫米波通信测试系统，其特征在于，所述的接收单元(1)包含 接收毫米波无线信号的天线，该天线设置在天线云台上；变频模块，所述天线接收到的信号输入到变频模块，通过变频模块与本振信号混频并 滤波后，输出中频信号。
3. 如权利要求2所述的毫米波通信测试系统，其特征在于，所述的天线云台包含两个 通过直角架放置的旋转台，其能分别对天线进行水平和俯仰角度旋转，提供360°的手动旋 转。
4. 如权利要求l所述的毫米波通信测试系统，其特征在于，所述的频谱处理单元(2)包 含场强测量模块(21)及频谱测量模块(22)。
5. 如权利要求4所述的毫米波通信测试系统，其特征在于，所述的数据处理系统(3)包含与场强测量模块(21)输出端通过网络连接的场强分析模块(31); 与频谱测量模块(22)输出端通过网络连接的频谱分析模块(32); 及与场强分析模块(31)、频谱分析模块(32)分别双向传输信号的数据存储单元(33)。
6. 如权利要求5所述的毫米波通信测试系统，其特征在于，所述的场强分析模块(31) 包含图形显示模块及数据表格显示模块，该图形显示模块及数据表格显示模块分别与数据 存储单元(33)连接。
全文摘要
本发明涉及一种毫米波通信测试系统，该通信测试系统包含接收单元；与接收单元通过射频电缆连接的频谱处理单元；与频谱处理单元通过网络连接的数据处理系统。本发明的毫米波通信测试系统由毫米波变频模块、高精度便携式频谱仪以及数据处理系统相结合构成，该测试系统全部按照现场条件设计，接收单元可以多角度带刻度调节、接收灵敏度高，频谱仪可实现数据采集处理，数据处理系统按照现场测量要求完成分析并显示存储，通过对系统的标定实现高精度测试。
文档编号H04B17/00GK101789831SQ200910200850
公开日2010年7月28日 申请日期2009年12月25日 优先权日2009年12月25日
发明者王绍银, 田金鹏, 虞翊, 谈长青, 赵瑞生, 郑国莘, 陈峙 申请人:上海磁浮交通发展有限公司;上海磁浮交通工程技术研究中心