本发明涉及用于关于无线通信、尤其关于被测设备的波束成形行为测试被测设备的装置和方法。
背景技术：
通常，在采用mimo(multipleinputmultipleoutput，多输入多输出)系统(诸如lte(longtermevolution，长期演进))的无线通信应用的数量日益增长的时期，存在不断增长的用于测试应用这类系统的被测设备(特别关于其波束成形行为，原因是该特性在质量方面的重要性)的装置和方法的需求。
wo2014/086268a1示出了用于测试采用mimo的无线终端的性能的设备和方法。然而，所述文件未公开如何能够测试该无线终端、相应地被测的mimo设备的波束成形行为。该文件还仅允许静态测量。
技术实现要素：
因此，目标为提供用于测试具有多个输出、相应地多个输入的被测设备、尤其用于研究被测设备的波束成形行为的测试装置和测试方法。
这通过针对测试装置的权利要求1和针对方法的权利要求13的特征来解决。从属权利要求包含进一步发展。
根据本发明的第一方面，提供了一种用于测试被测设备的波束成形行为的装置。该装置包括至少两个无线功率传感器，各个所述无线功率传感器适用于同时测量通过无线方式从所述被测设备接收的功率，这导致至少两个对应的测量结果。除此以外，该装置包括评估单元，所述评估单元连接到所述至少两个无线功率传感器中的每一者，且适用于接收并评估所述至少两个对应的测量结果。
根据第一方面的实现形式，所述至少两个无线功率传感器中的每一者包括至少一个韦瓦第(vivaldi)天线。
根据第一方面的另一实现形式，所述至少两个无线功率传感器中的每一者随时间和/或以最大偏离实际时间5％、优选地2％、最优选地1％的时间测量所接收的功率。
根据第一方面的另一实现，所述无线功率传感器形成平面阵列，其中，所述无线功率传感器根据特定图案而有规律地间隔，或所述至少两个无线功率传感器形成任意二维阵列、或抛物线阵列或球面阵列或任意三维阵列。
根据第一方面的先前实现方式的另一发展，所述至少两个无线功率传感器的天线、尤其韦瓦第天线并行布置，或相对于所述抛物线阵列的焦点或所述球面阵列的中心而被定向。
根据第一方面的另一实现形式，所述至少两个无线功率传感器的每个天线具有相同的极化方向，或其中，相对于所述至少两个无线功率传感器中的每一者，所述天线的所述极化方向根据棋盘格或另一预定义图案而变化。
根据第一方面的另一实现形式，所述至少两个无线功率传感器形成第一阵列和第二阵列，在所述第一阵列中，所述传感器的天线具有第一极化方向；在所述第二阵列中，所述传感器的天线具有第二极化方向。
根据第一方面的另一实现形式，所述至少两个无线功率传感器中的每一者或至少一者是可机械移动的。
根据第一方面的另一实现形式，所述无线功率传感器的密集度在指向所述被测设备的主瓣的第一区域内高于在其它区域内。
根据第一方面的另一实现形式，所述评估单元同步地和/或彼此相位相干地评估所述至少两个对应的测量结果。
根据第一方面的另一实现形式，通过所述评估单元评估所述至少两个对应的测量结果产生所述被测设备的动态测量的辐射过程。
根据第一方面的另一实现形式，所述装置还包括连接到所述评估单元的显示单元，所述显示单元适用于以彩色编码或灰色编码表示的形式来显示所述至少两个对应的测量结果的所述评估的可视化，其中，特定的测量功率对应于预定义的颜色或预定义的灰阶。
根据本发明的第二方面，提供了一种用于测试被测设备的波束成形行为的方法。所述方法包括如下步骤：通过至少两个无线功率传感器同时在至少两个不同点处测量通过无线方式从所述被测设备接收的功率，这导致至少两个对应的测量结果，以及评估所述至少两个对应的测量结果。
根据第二方面的实现形式，在所述至少两个不同点中的每一点处，随时间和/或以最大偏离实际时间5％、优选地2％、最优选地1％的时间测量所接收的功率。
根据第二方面的另一实现形式，所述至少两个不同点形成平面阵列，其中，所述至少两个不同点根据特定图案而有规律地间隔，或所述至少两个不同点形成任意二维阵列、或抛物线阵列或球面阵列或任意三维阵列。
附图说明
现在通过仅示例而非限制的方式参照附图进一步阐述本发明的示例性实施方式。附图中：
图1以自上而下的视图示出本发明采用的无线功率传感器的第一实施方式；
图2以侧视图示出本发明采用的无线功率传感器的第一实施方式；
图3以三维视图示出本发明采用的无线功率传感器的第二实施方式；
图4以切面视图示出本发明采用的无线功率传感器的第二实施方式；
图5示出本发明的用于测试被测设备的波束成形行为的装置的示例性实施方式；
图6示出测量结果的彩色编码或灰色编码表示；
图7示出无线功率传感器的天线的示例性阵列，其中，天线的极化方向根据棋盘格变化；
图8示出均由无线功率传感器的天线形成的示例性第一阵列和示例性第二阵列，其中，第一阵列的天线具有第一极化方向且第二阵列的天线具有第二极化方向；以及
图9示出本发明的第二方面的实施方式的流程图。
具体实施方式
首先，在将在图5、图6、图7、图8和图9的帮助下说明本发明的装置和本发明的方法的实施方式之前，示出本发明采用的无线功率传感器的一些实施方式。出于该目的，按照图1和图2展示无线功率传感器的常规结构和功能。按照图3和图4，描述无线功率传感器的另一实现形式的进一步细节。在不同附图中的类似实体和附图标记已被部分省略。
通常，适用于测量通过无线方式从被测设备接收的功率的无线功率传感器包括天线，优选地韦瓦第天线，该天线适用于从被测设备接收第一测量信号。另外，该无线功率传感器包括模拟信号处理器，该模拟信号处理器直接连接到天线且适用于降低所接收的第一测量信号的频率，形成频率降低的第一测量信号且从而形成对应的测量结果，该对应的测量结果还包含通过无线方式从被测设备接收的功率。此外，该无线功率传感器包括连接到所述模拟信号处理器的连接器，该连接器适用于输出频率降低的第一测量信号。从而可以获得频率极高的测量信号而不改变该测量信号，以及向另外的测量设备提供频率较低的测量信号。
在图1中，示出了本发明采用的无线功率传感器1的第一实施方式。无线功率传感器1包括外壳15，该外壳15包含基板18、优选地印制电路板。在基板18上，布置了形成锥形槽线天线19的两个天线元件16、17。天线19连接到模拟信号处理器14，该模拟信号处理器14也布置在基板18上。模拟信号处理器还连接到连接器13，该连接器13用作接口13。评估单元2可连接到接口13，该评估单元2创造性地不为无线功率传感器1的一部分。天线19具有朝向基板18的右边缘的主辐射方向，在图中用箭头指示。将被测设备3合适地布置在该方向上。
为了将来自无线功率传感器1的反射最小化，外壳15朝向天线19的主辐射方向成锥形。该锥形减小了可产生反射的有效表面积。为了进一步减小这类反射，外壳15可以由吸收电磁辐射的材料来制作。外壳15也可以覆盖有这类材料或可以涂覆有吸收性油漆。外壳15还包括背板11，该背板11覆盖有吸收性材料12，从而进一步减小反射。
此外，从被测设备3发射的第一测量信号被天线19接收且被传递到模拟信号处理器14。模拟信号处理器14降低第一测量信号的频率，形成频率降低的第一测量信号。这例如通过使用混频器将第一测量信号下变频来实现。另外，在该情况下，模拟信号处理器可包括：一个或多个滤波器，其用于对第一测量信号或频率降低的第一测量信号滤波；功率确定部件，其可用于直接测量频率降低的第一测量信号的功率；放大器，其用于放大第一测量信号或频率降低的第一测量信号；以及射频开关，其用于在先前描述的测量选项和下文中描述的测量选项之间进行切换。处理后的频率降低的测量信号然后被传递到连接器13，该连接器13将该信号传递到例如评估单元2，该评估单元2用于进一步评估频率降低的测量信号、相应地对应的测量结果，该对应的测量结果还包含通过无线方式从被测设备接收的功率。
在图2中，以从侧面的切面视图示出了图1的无线功率传感器。在此，可以看出，模拟信号处理器14和连接器13布置在基板18上。此外，可以看到外壳15的锥形化和吸收体12的布置。
在图3中示出了无线功率传感器1的第二实施方式。在此，描绘了无线功率传感器1的三维视图。外壳15包括第一部分15a和第二部分15b。这两个外壳部分围绕基板18且保持基板18处于这两个外壳部分之间。基板18包括天线元件16和天线元件17之间的开口27。该开口27进一步降低了基板材料对所接收信号的影响。为了稳定，在此示出的实施方式包括基板桥28，该基板桥28连接锥形槽线天线在天线孔的区域中的相对部分。
此外，无线功率传感器1包括吸收体20，该吸收体20围绕基板18布置在锥形槽线天线19的窄端。吸收体20防止朝向被测设备3的反射。
此外，在该实施方式中，无线功率传感器1的几何形状是明显的。特别地，此处明显的是，无线功率传感器1朝向天线19的主辐射方向成锥形。此外，明显的是，无线功率传感器1的面向天线19的主辐射方向的所有表面偏离天线19的主辐射方向的法线一定角度。这导致对于由被测设备3发射的信号的特别低的反射性。在此，仅非常小的表面23、24指向被测设备。所有的其它表面21、22、25、26偏离被测设备3一定角度。
特别地，无线功率传感器1的面向天线的主辐射方向的至少50％的表面、优选地至少80％的表面、最优选地所有的表面因此偏离天线的主辐射方向的法线至少30°、优选地至少45°、最优选地至少60°。
为了进一步降低基板18对所接收信号的影响，相对介电常数εr很低。特别地，该相对介电常数εr低于4，优选地εr<2，最优选地εr<1.5。出于相同的原因，相对磁导率μr很低。有利地，该相对磁导率μr低于3，优选地μr<2，最优选地μr<1.5。
在图4中，示出了图3的实施方式的切开视图。此处，明显的是，外壳15包括开口29，该开口29围绕基板18。模拟信号处理器14布置在基板18上，该模拟信号处理器14连接到天线19的天线元件16、17。如前文阐述的，模拟信号处理器14处理由天线19接收的信号。特别地，模拟信号处理器14执行频率变换。
从图4清楚可知，吸收体20在两侧围绕基板18，从而减小朝向被测设备的反射。
代替形成此处所描绘的天线19，也可以使用在基板上正交布置的两个锥形槽线天线。在该情况下，可以提供双线性极化测量。这两个天线的信号可以单独被处理或可以被组合。
也有利地，功率确定部件可以被集成到模拟信号处理器14中。从被测设备接收的信号的功率测量然后可以在那里被直接执行。在该情况下，将在频率降低的第一测量信号下执行功率测量，这导致对应的测量结果，该对应的测量结果包含通过无线方式从被测设备接收的功率。在该情况下，天线的功率确定部件的负载电阻器具有高于50欧姆(ohm)的值。
作为功率确定部件，可以使用在槽线技术中产生的二极管传感器。
另外，整流和/或带宽限制和/或模拟-数字转换也可以被集成到模拟信号处理器中。模拟信号处理器14还可以适用于向连接器13提供中频信号或基带信号。
有利地，天线信号(尤其如果该天线为槽线天线)可以被转换为共面传输线上的信号，使得这些信号可以更容易在电路板上被处理且被供应给另外的部件。
传输类型从槽线到共面的变化可以在天线和模拟信号处理器之间或在模拟信号处理器和连接器之间被执行。
现在参照图5示出了本发明的用于测试被测设备3的波束成形行为的装置5的示例性实施方式。
本发明的装置5包括两个根据前文阐述的无线功率传感器1a、1b以及评估单元2，其中两个无线功率传感器1a、1b中的每一者均连接到评估单元2。
在该背景下，需要指出，下文的陈述也适用于采用多于两个无线功率传感器1a、1b的本发明的装置5的实施方式。在优选的测试设置中，使用许多无线功率传感器，诸如10个或100个或甚至1000个传感器。
在被测设备3已通过无线方式发送信号之后，无线功率传感器1a、1b中的每一者测量从被测设备3接收的功率，这导致两个对应的测量结果。然后，这两个对应的测量结果被传递到评估单元2且被评估单元2评估。
此外，两个无线功率传感器1a、1b中的每一者优选地以最大偏离实际时间5％、优选地2％、最优选地1％的时间测量所接收的功率。此外，评估单元2可以有利地同步评估两个对应的测量结果。可替选地或附加地，评估单元2可以彼此相位相干地评估两个对应的测量结果。因此，在得知对应的相位信息、相应地得知对应的时延差的情况下，可以有利地在评估单元2的帮助下执行进一步的空间分配。
除此之外，两个无线功率传感器1a、1b中的每一者可以优选地随时间测量所接收的功率，因此通过评估单元2评估两个对应的测量结果有利地产生被测设备3的动态测量的辐射过程。如果使用许多(例如10个或甚至100个或甚至1000个)传感器，则由被测设备3发射的光束的精确局部分辨率是可行的。
进一步有利地，为了使被测设备3的动态测量的辐射过程可视化，本发明的装置5可以附加包括显示单元6，该显示单元6连接到评估单元2，用于显示对应的测量结果的评估的可视化。该可视化优选地可以以彩色编码或灰色编码表示的形式来实现，其中，特定的测量功率对应于预定义的颜色或预定义的灰阶，如图6所示。
例如，在彩色编码表示的情况下，红色可以对应于高测量功率或高照射强度的区域900，而蓝色可以对应于低测量功率或低照射强度的区域940。所述高测量功率和所述低测量功率之间的测量功率或所述高照射强度和所述低照射强度之间的各个照射强度的各个区域910、920和930对应于红色和蓝色之间的颜色，例如橙色、黄色或绿色。
例如，在灰色编码表示的情况下，黑色可以对应于高测量功率或高照射强度的区域900，而白色可以对应于低测量功率或低照射强度的区域940。所述高测量功率和所述低测量功率之间的测量功率或所述高照射强度和所述低照射强度之间的各个照射强度的各个区域910、920和930对应于黑色和白色之间的灰阶。
另外，应当提及，在上述的被测设备3的动态测量的辐射过程的情况下，彩色编码或灰色编码表示可以有利地为全视频表示。这允许遵循功率分布随时间的发展。
此外，尤其在未示出的本发明的装置5采用的多个无线功率传感器的情况下，无线功率传感器1a、1b、相应地传感器1a、1b的天线有利地形成平面阵列，其中，根据特定图案使传感器1a、1b、相应地其天线有规律地间隔，或者传感器1a、1b、相应地其天线形成任意二维阵列、或抛物线阵列或球面阵列或任意三维阵列。附加地且如上文已提及的，传感器1a、1b的天线优选地为韦瓦第天线。
进一步有利地，无线功率传感器1a、1b的天线、相应地韦瓦第天线并行布置。可替选地，所述天线相对于上文提及的抛物线阵列的焦点或相对于同样上文提及的球面阵列的中心而被定向。
除了所有这些以外，通常有利的是，在一方面，无线功率传感器1a、1b、相应地其天线中的所有几者或至少一者是可机械移动的，且在另一方面，无线功率传感器的密集度(尤其在未示出的本发明的装置5采用的多个无线功率传感器的情况下)在指向被测设备3的主瓣的区域内高于在该区域外。
通常进一步有利的是，无线功率传感器的每个天线、相应地每个韦瓦第天线具有相同的极化方向。可替选地，所述天线的极化方向根据棋盘格或另一预定义图案而变化。这允许也测量由被测设备发射的辐射的极化的分布。
现在相对于前文的第二替选方案，尤其关于棋盘格，通过图7示出了示例性天线阵列60。然而竖条90表示第一极化方向、相应地竖向极化，横条91表示第二极化方向、相应地水平极化。根据图7可以看出，无线功率传感器的天线的极化方向(竖向、水平)根据棋盘格而变化。
现在参照图8，通常也有利的是，无线功率传感器的天线、相应地韦瓦第天线形成第一天线阵列71和第二天线阵列72，该第一天线阵列71具有第一极化方向、相应地竖向极化，该第二天线阵列72具有第二极化方向、相应地水平极化。在该情况下，在第一天线阵列71的前面进行第一测量，以及在第二天线阵列72的前面进行第二测量。
最后，图9示出了本发明的方法的流程图。在第一步骤s800中，通过至少两个无线功率传感器同时在至少两个不同点处测量通过无线方式从被测设备接收的功率，这导致至少两个对应的测量结果。然后，在第二步骤s801中，评估所述至少两个对应的测量结果。
本发明不限于这些示例。示例性实施方式的特征可以被使用且可以以任何有利的组合被组合。在附图中示出的、在说明书中描述的、和/或在权利要求中请求保护的所有特征可以被组合。