一种多紧缩场测量系统和方法与流程

本申请无线电领域，尤其涉及一种对多个紧缩场进行测量的系统和测量方法。

背景技术：

随着5g移动通信技术的快速发展，通信系统中的数据量和业务承载量不断增加，5g中通信频段划分为两段，其中fr1为较低频段，频率为410mhz-7125mhz，又称为sub6ghz频段，fr2为较高频段，频率为24250mhz-52600mhz，又称为毫米波频段。在毫米波频段的测量中，多种测量情景下需要对设备进行多个来波到达角情况下的测量，例如对被测设备需要两个及以上的波束到达角度的测量，如无线资源管理的测量需要多个角度进行收发测量的需求。

目前对5g毫米波设备的测量多采用紧缩场测量方案，紧缩场是利用反射面将馈源天线发射的球面波准直为准平面波的原理，在反射面天线的近场范围内形成准平面波，从而减少直接远场测量所需的场地尺寸。

对于无线资源管理等需要测量来自多个方向的到达角的测量，为了进一步降低暗室尺寸的成本，同时保持静区内的测试不确定度指标不变，我们提出了一种新型的多紧缩场测量系统，利用多个紧缩场，满足3gpp规定的无线资源管理等测试中需要多个角度收发测量的测试场景。

技术实现要素：

本申请提出一种多紧缩场测量系统和方法，解决单一紧缩场测试系统不能满足多基站模拟的问题，尤其是，通过多个可移动反射面的组合设计，解决多基站模拟测试条件下微波暗室尺寸较大的问题，有效降低毫米波设备测量的成本，提高测量效率。

本申请实施例提供一种多紧缩场测量系统，包括微波暗室和位于微波暗室内的第一反射面、第二反射面、第一直线导轨、第二直线导轨、第一反射面方位转轴、第二反射面方位转轴；

第一反射面方位转轴驱动第一反射面转动，并与第一直线导轨连接，使第一反射面沿第一直线导轨运动；

第二反射面方位转轴驱动第二反射面转动，并与第二直线导轨连接，使第二反射面沿第二直线导轨运动；

第一直线导轨和第二直线导轨的延长线相交；以测试点为中心移动第一反射面和第二反射面，在馈源作用下产生多个方位的来波，生成覆盖测试点的紧缩场静区。

优选地，

以静区的中心点为中心，沿所述第一直线导轨可将第一反射面的中心与静区中心的连线旋转60°，通过第一反射面方位转轴旋转使第一反射面口面朝向静区中心；以静区的中心点为中心，沿所述第二直线导轨可将第二反射面的中心与静区中心的连线旋转60°，通过第二反射面方位转轴旋转使第二反射面口面朝向静区中心；

第一反射面与第二反射面初始位置与静区的中心点连线构成的水平夹角为30°。

优选地，第一反射面和第二反射面分别位于位置1和位置2处时，静区内被测设备接收到的来波夹角为30°；第一反射面和第二反射面分别位于位置1和位置4或分别位于位置3和位置2时，静区内被测设备接收到的来波夹角为90°；第一反射面和第二反射面分别位于位置3和位置4时，静区内被测设备接收到的来波夹角为150°。

优选地，以微波暗室长度l方向为x轴方向，室宽度w方向为y轴方向，高度h方向为z轴方向；第一直线导轨x轴夹角为30°，第二直线导轨与x轴典型夹角为60°，且两夹角方向相反。

优选地，静区为圆柱体，底面半径为r，高为g；静区尺寸与微波暗室尺寸之间的约束关系为：l≥5*g，w≥8*r，h≥8*r。

进一步优选地，所述第一反射面和所述第二反射面为同样的卷边紧缩场反射面，反射面口面典型尺寸为400～600mm。

进一步优选地，第一反射面方位面转轴和第二反射面方位面转轴为中心机械转轴，可分别将反射面旋转，旋转角度在0°～360°。

进一步优选地，第一紧缩场馈源与第二紧缩场馈源均为双极化宽带馈源，频率范围覆盖5gfr2频率范围；两馈源由极化选择开关控制极化翻转，两馈源后分别连接一路射频路和一个开关控制路。

本申请实施例还提供一种多紧缩场测量方法，使用本申请任意一项实施例所述的系统，包含以下步骤：

所述的第一反射面导轨和第二反射面导轨支撑反射面沿直线移动；

旋转第一反射面方位转轴和第二反射面方位转轴，使第一反射面和第二反射面朝向测试点；

通过馈源、第一反射面和第二反射面的作用，模拟多个方向的基站来波，生成覆盖测试点的紧缩场静区；

以静区中心点为中心，两反射面初始夹角为30°，第一反射面中心围绕静区中心可移动的角度为60°；第二反射面中心围绕静区中心可移动的角度为60°，实现典型角度30°，60°，90°，120°，150°和其他任意角度的基站对模拟测试。

本申请实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：

提出了一种多紧缩场测量系统，该测量系统能够显著降低紧缩场测量的成本，在满足标准要求的情况下，提高测量效率。

本发明采用了多紧缩场系统，多个紧缩场的静区位置相同。在测试时可模拟多个不同波束到达角角度方向上的基站对来波信号，对待测设备进行不同频率不同时隙下的接收信号质量测量。微波暗室尺寸紧凑，测试方便，多个反射面可移动，相比单反射面测量系统，大大提高了测试的效率，节省测量时间。

本发明采用了直线式移动导轨和反射面方位面中心旋转轴，使反射面沿导轨移动时沿直线移动，消除了采用弧形导轨到来的反射面位置误差。

本发明涉及多紧缩场信号发射与接收系统，通过该系统同时处理多波束情况下的接收信号，进一步提高测试效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为现有技术紧缩场测试的典型旋转角度；

图2为本发明的多紧缩场测量系统微波暗室布局图；

图3为本发明的多紧缩场布局细节图；

图4多紧缩场静区示意图；

图5为本申请多紧缩场测量方法的实施例。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

以下结合附图，详细说明本申请各实施例提供的技术方案。

r为圆柱形静区底面半径，g为圆柱形静区高度。

图1为现有技术紧缩场测试的典型旋转角度。

图1为以静区中心为旋转中心的反射面旋转角度图。根据3gpp对5g空口无线资源管理的规范，其定义了5种基站对情况下的测量，分别位于不同的相对角距处，基站对的角度间距分别为：30°，60°，90°，120°和150°，针对在不同频率和不同时隙中广播的每对到达角情况下，测量无线设备的性能。

图2为本发明的微波暗室布局图。

本发明的一种多紧缩场测量系统实施例，包括第一紧缩场馈源、第二紧缩场馈源、第一反射面、第二反射面、第一直线导轨、第二直线导轨、第一反射面方位转轴、第二反射面方位转轴、被测物旋转转台和微波暗室。

上述装置中的馈源和反射面，构成多紧缩场信号发射与接收系统；所述的第一紧缩场馈源、第二紧缩场馈源、第一反射面、第二反射面、第一直线导轨、第二直线导轨、第一反射面方位转轴、第二反射面方位转轴、被测物旋转转台均配置在所述微波暗室内。

第一紧缩场馈源的相位中心位于第一反射面的焦点位置，馈源波束指向反射面中心区域，在紧缩场沿直线运动和转动过程中，反射面与馈源相对位置固定，第一反射面与第一反射面方位转轴连接，第一反射面方位转轴与第一反射面移动导轨连接。

第二紧缩场馈源的相位中心位于第二反射面的焦点位置，馈源波束指向反射面中心区域，在紧缩场沿直线运动和转动过程中，反射面与馈源相对位置固定，第二反射面与第二反射面方位转轴连接，，第二反射面方位转轴与第二反射面移动导轨连接。

第一直线导轨和第二直线导轨的延长线相交；以测试点为中心移动第一反射面和第二反射面，在馈源作用下产生多个方位的来波，生成覆盖测试点的紧缩场静区。测量时，以静区的中心点为中心，可将第一反射面和第二反射面移动，模拟多个方位上的基站来波。

其中，所述的反射面方位面旋转轴为中心机械转轴，与反射面连接，可带动反射面在方位面上进行360°的旋转，可根据测试需要，将反射面的口面旋转至面对静区。

在第一直线导轨上，存在第一反射面距离静区中心水平距离为l1的两个位置(位置1和位置3)，与静区中心构成的夹角为60°。在第二直线导轨上，存在第二反射面距离静区中心水平距离为l2的两个位置(位置2和位置4)，与静区中心构成的夹角为60°。在上述位置中，第一反射面的一个位置(例如位置1)和第二反射面的一个位置(例如位置2)，与静区中心构成的夹角为30°，并且，第一反射面的另一个位置(例如位置3)和第二反射面的另一个位置(例如位置4)，与静区中心构成的夹角为150°。

微波暗室的长为l，宽为w，高为h。其中，所述的微波暗室为尺寸紧凑型暗室，例如，能够支持5gfr2频段多收发角度测量的典型的微波暗室尺寸大小为1.6m*1.2m*1.2m(l*w*h)，使得测量的成本降低。

所述的反射面为同样的卷边反射面，第一反射面宽度为w1，第二反射面宽度为w2。反射面口面典型尺寸为400～600mm。第一反射面和第二反射面采用卷边反射面，其表面为抛物面形式。采用卷边反射面的原因是其能够将测试系统低频截止频率降低至6ghz，并能够有效降低边缘绕射和散射，并能够使反射面尺寸保持较小，使整个测试系统更加紧凑。卷边反射面的表面加工后表面平均粗糙度均方根值可小于1.6μm，使测试系统高频截止频率达到200ghz以上。

第一反射面方位转轴和第二反射面方位转轴为中心机械转轴，可分别将反射面旋转0°～360°。

第一紧缩场馈源与第二紧缩场馈源均为双极化宽带馈源，两馈源的频率范围可覆盖5gfr2频率范围，能够在同时同频支持fr2频段的测量。两馈源由极化选择开关控制极化翻转，两馈源后分别连接一路射频路和一个开关控制路。

图3为本发明的多紧缩场布局细节图。

在附图中，包含第一反射面3、第二反射面4、第一直线导轨5、第二直线导轨6、圆柱形紧缩场静区10。d1为第一紧缩场直线导轨的长度，d2为第二紧缩场直线导轨的长度。l1为第一反射面中心距离静区中心的距离，l2为第二反射面中心距离静区中心的距离。

所述的微波暗室尺寸紧凑，多紧缩场系统坐标系以静区中心为坐标原点，微波暗室长度l方向为x轴方向，微波暗室宽度w方向为y轴方向，微波暗室高度h方向为z轴方向。

第一反射面导轨5和第二反射面导轨6为直线机械导轨。第一反射面导轨与x轴典型夹角为30°，第二反射面导轨与x轴典型夹角为60°。可支撑反射面沿直线运动。

以静区10的中心点为中心，所述的第一反射面移动导轨可将第一反射面3旋转60°的角度范围。以静区的中心点为中心，第二反射面移动导轨可将第二反射面4旋转60°的角度范围。第一反射面与第二反射面初始位置水平角度为30°。反射面方位面旋转轴可将反射面的面朝方向旋转60°，使之面向静区。

例如，位置1为第一反射面位于第一直线导轨运动起始点时的位置，位置3为第一反射面位于第一直线导轨运动终点的位置，位置2为第二反射面位于第二直线导轨运动起始点的位置，位置4为第二反射面位于第二直线导轨运动终点的位置。

第一反射面和第二反射面分别位于位置1和位置2处时，静区内被测设备接收到的来波夹角为30°。第一反射面和第二反射面分别位于位置1和位置4或分别位于位置3和位置2时，静区内被测设备接收到的来波夹角为90°。第一反射面和第二反射面分别位于位置3和位置4时，静区内被测设备接收到的来波夹角为150°。

图4多紧缩场静区示意图。

典型的静区10为圆柱体静区，静区底面半径为r，静区高为g。静区尺寸与微波暗室尺寸之间的约束关系为：l≥5*g，w≥8*r，h≥8*r。

例如g＝200mm，r＝100mm。

该紧缩场静区典型但不限于圆柱体静区，可根据测量要求，留有设计裕度，形成矩形静区。

图5为本申请多紧缩场测量方法的实施例。

本申请还包含一种多紧缩场测量方法，使用本申请任意一项实施例中的系统，在对静区中的无线设备测量过程时，可将反射面进行移动，完成3gpp规定的不同的相对角度下的基站对的来波测试。

步骤11、所述的第一反射面导轨和第二反射面导轨支撑反射面沿直线移动；

在第一直线导轨上，存在第一反射面距离静区中心水平距离为l1的两个位置(位置1和位置3)，与静区中心构成的夹角为60°。在第二直线导轨上，存在第二反射面距离静区中心水平距离为l2的两个位置(位置2和位置4)，与静区中心构成的夹角为60°。在上述位置中，第一反射面的一个位置(例如位置1)和第二反射面的一个位置(例如位置2)，与静区中心构成的夹角为30°，并且，第一反射面的另一个位置(例如位置3)和第二反射面的另一个位置(例如位置4)，与静区中心构成的夹角为150°。

步骤12、旋转第一反射面方位转轴和第二反射面方位转轴，使第一反射面和第二反射面朝向测试点；

反射面方位面转轴与反射面直接连接，可控制反射面以该轴为旋转中心旋转360°，这样，在测量时，可根据测量需要，将反射面沿直线导轨进行移动后，再旋转反射面方位面转轴使反射面的朝向测试点，使紧缩场静区始终在被测设备处。这样就能够对被测设备进行不同基站对角距测试要求下的测量。

步骤13、通过馈源、第一反射面和第二反射面的作用，模拟多个方向的基站来波，生成覆盖测试点的紧缩场静区，实现多角度来波的测试；

例如，本多紧缩场系统能够通过两个反射面的移动，满足30°，60°，90°，120°和150°角度间隔来波的测试。

按照角距测量要求，设计反射面移动导轨和反射面旋转轴的运动姿态。根据最小的基站对角距30°，两反射面初始角距为30°，第一直线导轨与第二直线导轨能够将第一反射面和第二反射面移动的角度范围至少为60°。测量时，反射面沿直线在反射面直线导轨的起始点和终点之间移动，变换反射面所在位置，即，当第一反射面和第二反射面的位置分别位于位置1和位置2时，可模拟30°角度间隔的基站对，第一反射面和第二反射面的位置分别位于位置3和位置4时，可模拟150°角度间隔的基站对，第一反射面和第二反射面的位置分别位于位置1和位置4或位置3和位置2时，可模拟90°角度间隔的基站对。

本发明针对在空口无线资源管理等测试中，单紧缩场测试效率低，不能实现两个及以上的波束到达角度测量的缺点，提出了一种多紧缩场测量系统，通过多个紧缩场同时完成多个到达角波束的测量，这对于需要进行同时多来波测试的设备提升测试效率和功能至关重要。

还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。