專利名稱：包含包括多個探頭的陣列的用于模擬電磁環境的系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于產生電磁環境的系統，該系統包括至少一個探頭網絡，用于向測試區域發射電磁輻射以測試位于該測試區域中的被測試對象。被測試對象包括至少一個天線。發射探頭的網絡構造可變換成接收探頭的網絡構造。
背景技術：
用于產生電磁環境的該系統的應用領域是測試各種各樣的被測試對象，包括可被單獨或同時接入的一個或多個天線，所述天線可連接至或可不連接至一個或多個集成接收器或發射器。例如，這些被測試對象可以是移動電話(所謂的“無線”設備)，或與一個或多個板載接收器相關聯的任何其它民用天線設備、航空或軍用應用。例如，本領域技術人員已知的測試類型涉及對具有多個輸入和多個輸出的所謂的“ΜΜ0 (多輸入多輸出)”設備的表征。因此，尋求通過使被測試對象經受來自探頭的各種電磁輻射來測試該被測試對象的可能性，所述探頭例如是成角度地分布在測試區域周圍。提供至少一個信號發生器來產生一個或多個射頻信號(RF信號)。該信號發生器例如可以是在離散頻率下產生RF信號的網絡分析器或頻率合成器、根據通信協議產生經調制的RF信號的無線電通信測試器、或任何其它RF信號源。提供至少一個信號接收器來接收一個或多個射頻信號。該信號接收器在網絡分析器或無線電通信測試器之類的情況下可被集成到信號發生器中，或者在與頻率合成器相關聯的接收器之類的情況下遠離該發生器定位。利用接收器，能夠收集被測試對象的響應，從而能夠在例如傳輸或通信質量方面評估被測試對象。使用了信道仿真器，以便能夠通過一個或多個信道對來自信號發生器的射頻信號進行多路復用和變換。每個信道的信號以傳導模式被傳輸至探頭，該探頭將該信號向測試區域輻射。利用信道仿真器，例如，能夠針對每個信道獨立地改變探頭所發射的信號的相位、幅值、頻率以及組時間。探頭可具有單個圓極化或線性極化，或兩個正交的極化。為了在每個探頭極化下單獨地發射信號，并且在必要時與其它探頭的其它極化不同，每個探頭極化可與信道相關聯，該探頭通過該信道接收待發射的信號。因此，由RF信號發生器和接收器、信道仿真器以及探頭的網絡組成的該測試系統可用于產生被測試對象在其正常使用期間在測試以外的真實環境中可能遇到的電磁環境。已知這樣的設備，例如來自文獻US-A-2008/0056340。一般而言，已知為了校準用于產生電磁場景的系統，使用具有預先已知的響應并被放置在測試區域中心作為天線的不同偶極天線。此類偶極天線具有窄頻帶的缺點，需要使用大數量的此類偶極天線來實現校準，而且此類偶極天線具有單個極化，在配備有雙極化探頭的網絡的系統的情況下，需要針對每個頻帶在測試區域中心使用兩個具有不同極化的偶極天線。借助于利用放置在測試區域中心的已知偶極天線而由此進行的測量，修正每個信
4道的特性以使偶極天線的響應與預定義設置信號匹配。該修正的主要目的是，使每個信道的響應從信號發生器直至偶極天線在組時間、幅值以及相位響應方面統一。還已知，例如，本領域技術人員可使用具有磁環或磁槽的天線類型的天線來代替偶極天線。但后者具有與偶極天線的缺點相似的缺點。因此，該校準時間長、復雜、費力且難以應用。借助于偶極天線的該校準技術的另一主要缺點是缺少對實際探頭網絡的校準。實際上，利用偶極天線的該校準技術主要對應于信號發生器經由信道仿真器與探頭網絡直至偶極天線之間的傳輸路徑的統一。這絕對不對應于探頭網絡本身的校準，探頭網絡本身的校準例如允許探頭的每個極化的無線電軸的統一，在探頭的每個極化的無線電軸的不統一的情況下，不可能保證借助探頭網絡的測量質量。最終，借助于偶極天線的該校準技術的另一主要缺點是所應用修正的固有不穩定性。實際上，一旦利用該方法進行了校準，用于產生電磁場景的該系統就不具有隨時間的穩定響應，這給對不同被測試對象進行的測量帶來了問題，期望對被測試對象的反應的表征是相對于由探頭發射的輻射的。這主要是因為如下事實信道仿真器和實際信道包括有源微波頻率元件，這些元件的響應隨時間變化且根據溫度變化(作為示例)。這通過在被測試對象的測得響應的一天期間的波動而顯現在該天的第一時間從第一信號對第一被測試對象進行的測試將給出第一被測試對象的第一響應，而在該天的第二時間從同樣的第一信號對同樣的第一被測試對象進行的同樣的測試可能給出與第一響應不同且不可預測的第二響應。因此，這些測試是不可再現的，除非借助于偶極天線的校準在每天期間頻繁地重復，這在測量速度方面成為一個大障礙。由于某些信道仿真器需要在每次啟動時校準的事實，情況可能變得更糟糕。
發明內容
本發明涉及獲得對每個信道的簡化和自動化的校準。對每個信道的該校準獨立于探頭的實際網絡的校準，而且利用對每個信道的該校準可克服上述缺點。為此目的，本發明的第一主題是一種用于模擬電磁環境的系統，包括多個探頭(Si)的網絡(200)，探頭(Si)用于發射電磁輻射至與探頭(Si)相距一距離的測試點和/或接收來自該測試點的電磁輻射，以測試位于該測試點的至少一個測試天線(300)，-多個信道(C)，用于將探頭連接至信道仿真器(600 )，-第一信號發射單兀(400),-第二信號接收單元(410)，-第一和第二單元(400，410)中的一個連接至信道仿真器(600)，其特征在于，還包括開關裝置(100)，開關裝置(100)具有第一測量位置和用于校準信道(C)的第二位置，在該第一測量位置中，開關裝置(100)經由所述至少一個相關聯的信道(C)將仿真器(600)分別連接至至少一個探頭(Si),并將第一和第二單元(410，400)中的另一個連接至測試天線(300)，在用于校準信道(C)的該第二位置中，開關裝置(100)經由所述至少一個相關聯的信道(C)將仿真器(600)連接至第一和第二單元(410，400)中的另一個且不通過探頭(Si)的網絡(200)，該第二位置與該第一位置不同。
根據本發明的實施例，信道仿真器(600)連接至第一信號發射單元(400)，處于第一測量位置的開關裝置(100)經由所述至少一個相關聯的信道(C)將仿真器(600)分別連接至至少一個探頭(Si),并將第二信號接收單元(410)連接至測試天線(300)，處于用于校準信道(C)的第二位置的開關裝置(100)經由所述至少一個相關聯的信道(C)將仿真器(600)連接至第二信號接收單元(410)且不通過探頭(Si)的網絡(200)。根據本發明的實施例，信道仿真器(600)連接至第二信號接收單元(410)，處于第一測量位置的開關裝置(100)經由所述至少一個相關聯的信道(C)將仿真器(600)分別連接至至少一個探頭(Si)，并將第一信號發射單元(400 )連接至測試天線(300 )，處于用于校準信道(C)的第二位置的開關裝置(100)經由所述至少一個相關聯的信道(C)將仿真器(600 )連接至第一發射單元(400 )且不通過探頭(Si)的網絡(200 )。根據本發明的實施例，處于第一測量位置的開關裝置(100)經由多個相關聯的信道(C)將仿真器(600)的多個接口(A)分別連接至多個探頭(Si),并將第一和第二單元(410,400)中的另一個連接至測試天線(300)，處于用于校準信道(C)的第二位置的開關裝置(100)經由多個相關聯的信道(C)將仿真器(600)的多個接口(A)連接至第一和第二單元(410，400)中的另一個且不通過探頭(Si)的網絡(200)，該第二位置與該第一位置不同。根據本發明的實施例，信道仿真器(600 )具有可控的變換裝置(T )，用于針對每個信道(C)單獨地改變每個相關聯的探頭(Si)的信號的至少一個參數，該至少一個參數來自頻率、相位、幅值和極化。根據本發明的實施例，該系統包括用于控制開關裝置(100)的裝置(116、122、135)，用于使開關裝置(100)在第一和第二位置之間通過，并將開關裝置(100)保持在第一和第二位置中的任一位置。根據本發明的實施例，開關裝置(100)包括具有用于確保所述連接的所述位置的開關或類似物(11，13)。根據本發明的實施例，該系統包括用于產生彼此正交的兩個第一和第二極化的單元(700)，以將由所述至少一個信道(C)傳遞的信號分成分別具有彼此正交的第一和第二極化的兩個第一和第二路徑(710)，所述兩個路徑連接至相關聯的探頭(Si)，設置了加權裝置以對兩個第一和第二路徑(710)中的每個路徑在幅值和相位上加權。根據本發明的實施例，測試天線(300)通過經由至少一條電纜(330)的布線連接至第一和第二單元(410，400)中的另一個。根據本發明的實施例，測試天線(300)利用板載發射器和/或接收器(320)經由至少一個無線電鏈路無線地連接至第一和第二單元(410，400)中的另一個。在該情況下，接收/發射是在被測試對象中完成的，且無線電(RF代表射頻)鏈路僅用于恢復有用的值。根據本發明的實施例，開關裝置(100)被放置在信道仿真器(600)與探頭(Si)的網絡(200)之間。本發明的另一主題是一種用于借助于如上所述的系統(I)來模擬電磁環境的方法，該系統包括多個探頭(Si)的網絡(200)，探頭(Si)用于發射電磁輻射至與探頭(Si)相距一距離的測試點和/或接收來自該測試點的電磁輻射，以測試位于該測試點的至少一個測試天線(300);多個信道(C)，用于將探頭連接至信道仿真器(600);第一信號發射單元(400);第二信號接收單元(410);第一和第二單元(400，410)中的一個連接至信道仿真器(600)，其特征在于，-將該開關裝置(100)放置在用于校準信道(C)的第二位置，在該用于校準信道(C)的第二位置中，開關裝置(100)經由所述至少一個相關聯的信道(C)將仿真器(600)連接至第一和第二單元(410，400)中的另一個，且不通過探頭(Si)的網絡(200)，-在用于校準信道(C)的第二位置中，在通過信道仿真器(600 )且不通過探頭(Si)的網絡(200)的同時，獲取第一信號發射單元(400)與第二信號接收單元(410)之間的每個信道(C)上的復傳輸系數的值，-然后將開關裝置(100)放置在第一測量位置，在該第一測量位置中，開關裝置
(100)經由所述至少一個相關聯的信道(C)將仿真器(600)分別連接至至少一個探頭(Si),并將第一和第二單元(410，400)中的另一個連接至測試天線(300)，-通過經由所述至少一個信道(C)將至少一個信號從第一信號發射單元(400)通過所述至少一個探頭(Si)發送至第二信號接收單元(410)，并通過對該信號施加修正，在第一測量位置中測試該測試天線(300)，該修正至少根據已從所述至少一個信道(C)上的復傳輸系數獲取的值計算而來。根據本發明的實施例，該修正至少根據已從所述至少一個信道(C)上的復傳輸系數獲取的值計算而來，且進一步根據已在該裝置上預先測量的傳輸參數計算而來。在本發明的實施例中，多個信道中的每一個將來自射頻信號發生器的信號傳輸至用于發射電磁輻射的多個探頭的網絡中的探頭。該校準裝置是相互的，且允許校準多個信道，多個信道中的每一個將來自用于接收電磁輻射的多個探頭的網絡的探頭的信號傳輸至射頻信號接收器。在實施例中，該裝置的特征在于-它被插入信道仿真器與探頭網絡之間，-它由開關、分離器和/或耦合器的組件組成，具有第一所謂的測量位置和第二所謂的信道校準位置，在第一測量位置，能在被測試天線作為接收天線工作時經由至少一個相關聯的信道將信道仿真器的第一輸出中的至少一個分別連接至網絡的至少一個探頭，并將被測試天線連接至射頻信號的接收器，而在第二信道校準位置中，開關、分離器和/或耦合器的布置將仿真器的第一輸出中的至少一個連接至接收器的輸入，且不通過探頭網絡，該第二位置與第一位置不同。-當被測試對象是無線的且開關、分離器和/或耦合器的組件具有第一所謂的測量位置時，能夠在接收來自網絡的探頭的信號的被測試對象的測量期間經由至少一個相關聯的信道將信道仿真器的第一輸出中的至少一個分別連接至網絡的至少一個探頭，將位于測量室中且確保與被測試對象的輻射鏈路的通信天線連接至射頻信號的接收器。射頻信號發生器和接收器在此一般對應于本領域技術人員稱為無線電通信測試器的裝置。具有第二所謂的信道校準位置的開關、分離器和/或耦合器的組件的布置能夠將仿真器的第一輸出中的至少一個連接至接收器的輸入，且不通過探頭網絡。根據
具體實施例方式-對于通過電纜供電并作為接收器操作的被測試天線而言，在第一所謂的測量位置，開關組件經由多個相關聯的信道將仿真器的多個第一輸出分別連接至多個探頭，并將被測試天線連接至射頻信號接收器的輸入，且在第二所謂的信道校準位置，開關組件將仿真器的多個第一輸出連接至分析單元的接收輸入，且不通過探頭網絡，第二位置與第一位置不同。-對于通過電纜供電并作為發射器操作的被測試天線而言，在第一所謂的測量位置，開關組件經由多個相關聯的信道將仿真器的多個第一輸入分別連接至多個探頭，并將被測試天線連接至射頻信號發生器的輸出，且在第二所謂的信道校準位置，開關組件將仿真器的多個第一輸入連接至射頻信號發生器的輸出，且不通過探頭網絡，第二位置與第一位置不同。-對于從網絡的探頭接收信號的無線被測試對象而言，在第一所謂的測量位置，開關組件經由多個相關聯的信道將仿真器的多個第一輸出分別連接至多個探頭，并將位于測量室中且確保與被測試對象的輻射鏈路的通信天線連接至射頻信號接收器的輸入，且在第二所謂的信道校準位置，開關組件將仿真器的多個第一輸出連接至分析單元的接收輸入，且不通過探頭網絡，第二位置與第一位置不同。-對于向網絡的探頭發射的無線被測試對象而言，在第一所謂的測量位置，開關組件經由多個相關聯的信道將仿真器的多個第一輸入分別連接至多個探頭，并將位于測量室中且確保與被測試對象的輻射鏈路的通信天線連接至射頻信號發生器的輸出，且在第二所謂的信道校準位置，開關組件將仿真器的多個第一輸入連接至射頻信號發生器的輸出，且不通過探頭網絡，第二位置與第一位置不同。-該校準裝置包括用于控制開關組件的裝置，以使開關組件在第一和第二位置二者之間通過，并用于將開關組件保持在第一和第二位置中的任一個處。-開關組件包括開關、分離器和/或耦合器和/或具有用于確保所述連接的所述位置的類似物。根據本發明的實施例，提供了一種用于借助于如上所述的校準裝置的校準RF信號發生器的輸出直至多個輻射發射探頭的網絡的探頭的輸入之間的信道的方法，其特征在于-將開關組件放置在第二所謂的信道校準位置，在第二所謂的信道校準位置，開關組件將信道仿真器的第一輸出中的至少一個連接至分析單元的接收輸入，且不通過探頭網絡，-然后針對發生器與射頻信號接收器之間的每個信道獲取并記錄通過信道仿真器的復傳輸系數的值，-然后將開關組件放置在所謂的測量位置中，在所謂的測量位置中，開關組件經由所述至少一個相關聯的信道將仿真器的第一輸出中的至少一個分別連接至至少一個探頭，并將接收輸入連接至測試天線，-以及在被測試天線的測量期間或在測量之后，當開關組件被放置在第二所謂的信道校準位置時，然后應用針對每個信道從所記錄的傳輸系數的復值獲得的復修正。通過該修正，能夠通過包括信道仿真器以及放置在射頻信號發生器與網絡的探頭的輸入之間的所有有源元件的特性和變化性，在相位、幅值以及組時間方面將信道的特性顯著地統一。-最終，能夠向不同信道的該修正應用第二修正，該第二修正的值是從探頭網絡的校準獲得的，對探頭網絡的校準附加地進行，并且以與信道校準完全獨立的方式進行。
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根據下文的描述將能更好地理解本發明，下文的描述僅作為非限制性示例參考附圖而給出，在附圖中-圖I是根據本發明的實施例的用于校準信道的裝置的示意圖，該裝置應用于用于產生電磁環境的系統，其中開關組件的第一位置用于進行對通過電纜供電并作為接收器操作的被測試天線的組件的測量，-圖2是根據本發明的實施例的圖I的校準裝置的示意圖，其中開關組件的第二位置用于進行用于校準信道的測量，圖3是根據本發明的實施例的用于校準信道的裝置的示意圖，該裝置應用于用于產生電磁環境的系統，其中開關組件的第一位置為了進行對從網絡的探頭接收信號的被測試無線對象的測量，-圖4是根據本發明的實施例的圖3的校準裝置的示意圖，其中開關組件的第二位置用于進行用于校準信道的測量，-圖5是根據本發明的實施例的用于校準信道的裝置的示意圖，該裝置應用于用于產生電磁環境的系統，其中開關組件的第一位置為了進行對從網絡的雙極化探頭接收信號的被測試無線對象的測量，雙極化探頭自身通過用于產生極化的附加組件供電。-圖6是根據本發明的實施例的用于校準信道的裝置的示意圖，該裝置應用于用于產生電磁環境的系統，其中開關組件的第一位置為了進行對從網絡的雙極化探頭接收信號的被測試無線對象的測量，-圖7是根據本發明的實施例的圖6的校準裝置的示意圖，其中開關組件的第二位置是為了進行用于校準信道的測量，-圖8是根據本發明的實施例的用于校準信道的裝置的示意圖，該裝置應用于用于產生電磁環境的系統，其中開關組件的第一位置是為了進行對向網絡的雙極化探頭發射的被測試無線對象的測量。
具體實施例方式根據本發明的實施例，用于校準信道的裝置100被應用在用于產生電磁環境的系統I內，該系統由以下部件組成至少一個探頭網絡200，用于接收電磁輻射或向測試區域發射電磁輻射，以測試位于該測試區域的被測試對象300 ;信號發生器400，用于產生一個或多個射頻信號；信號接收器410，用于接收和分析一個或多個射頻信號；信道仿真器600，用于能夠對來自信號發生器400的通過一個或多個信道C到達網絡200的探頭S的輸入E的射頻信號進行多路復用和變換。探頭的網絡200的探頭S的數量大于或等于兩個。每個探頭S能夠根據其專屬的預定輻射圖發射電磁輻射。網絡的探頭S例如被定向成使這些輻射圖的最大值指向測試區域的中心。這些輻射圖相對于它們相關聯的探頭固定。當然，探頭S也可能以其它方式定向，以按照與指向測試區域的中心不同的任何方向來輻射。在測試區域的中心，放置了被測試對象300，該被測試對象300由一個或多個天線310組成，這一個或多個天線310可以像圖3-8那樣連接至板載發射器或接收器320 (這樣CN 102918785 A
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則稱為無線被測試對象，像移動電話或便攜式計算機那樣)，或像圖I和2那樣通過電纜330直接供電并由開關340選擇(這樣則稱為通過電纜供電的被測試天線)。在無線被測試對象300的情況下，使用輔助天線22是已知的，如圖3至8所示，而且當被測試對象接收來自探頭的信號時(圖3、5和6)允許與被測試對象建立通信鏈路以接收來自被測試對象的信息，或者當被測試對象向探頭發射信號時向被測試對象發送信息 (圖 8)。每個探頭S包括一個或兩個輸入E，這取決于探頭是單極化(具有根據單極化P的輻射圖)還是雙極化(具有根據兩個正交極化P的輻射圖)。探頭S根據公共支撐件210上的規定幾何形狀來固定。探頭S也可能圍繞被測試對象300是可移動的。例如，探頭S的網絡200具有圓形或球形幾何形狀，該幾何形狀的中心與測試區域的中心一致。在實施例中，探頭S的網絡200具有在支撐件210上的球形布置，該球形布置的中心與測試區域的中心一致。在另一實施例中，探頭S的網絡200位于圓柱形支撐件210上，例如具有圓形橫截面，該圓形橫截面的軸通過測試區域的中心。在另一實施例中，諸如附圖中示為示例的實施例，探頭S的網絡200由支撐件210承載，支撐件210在豎直面上具有圓環皇冠形狀，該圓環皇冠形狀的中心與測試區域的中
心一致。在另一實施例中，探頭S的網絡200的支撐件210可以是在豎直或者水平面上具有圓弧形狀的弧形物，例如半圓弧，且其中心與測試區域的中心一致。例如，探頭S可規則地分布在其支撐件210上，例如按照相對于測試區域中心等角的方式，如附圖中所示。探頭S存在于電波暗室中，電波暗室的內壁完全被電磁吸收材料覆蓋，以防止電磁輻射的反射，例如如已知的，具有泡沫金字塔的形狀，泡沫金字塔的頂點被折向該室的內部。探頭的支撐件210包圍測試區域的中心。支撐件210可向下開口，以允許桿21通過以支撐被測試對象300。探頭的支撐件210例如具有環的形狀。探頭的支撐件210例如在附圖中是豎直的。探頭的支撐件210也可以是水平的，或具有相對于水平和相對于豎直的非零傾斜。探頭的支撐件210也可在電波暗室中分布和展開成彼此獨立并支撐探頭S或網絡200的一組探頭S的各個支撐件。柱21可在其頂部接收機械的2軸定位器，允許被測試對象圍繞測試區域的中心傾斜±90度，以便在支撐構造210具有如圖I到8所示的放置在豎直面中的圓環皇冠形狀的情況下，能夠既在被測試對象的豎直面(直立面)又在其水平面(水平面)中進行測試。如圖I至4所示，每個探頭S的輸入E連接至信道C，以傳輸射頻信號。因此，探頭S向測試區域發射電磁輻射，該電磁輻射對應于其輸入E上呈現的射頻信號。反之亦然，探頭可接收從位于測試區域中的被測試對象輻射的電磁信號，并在連
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接至其輸入E的信道C上傳輸所得的射頻信號。如圖6至8所示，在雙極化探頭S的情況下，與每個正交極化P相對應的探頭的兩個輸入E中的每一個一般連接至用于傳輸射頻信號的信道C。在雙極化探頭的情況下，有可能的是，像圖5中那樣添加通常稱為極化產生單元 的模塊700，該模塊700給出如下可能性分離由信道傳輸的射頻信號，并對由此產生的兩個路徑中的每個路徑在幅值和相位上加權以接入雙極化探頭的兩個輸入E，兩個輸入E的兩個正交的極化將組合，以根據所使用的加權系數給出具有給定極化區別的圓形或線性極化。在實施例中，例如，極化產生單元700由組件組成，每個組件包括雙向分離器710、兩個可控的可變衰減器720以及兩個可控的可變移相器730。組件中的每一個在其輸入處連接至信道C，并在其兩個輸出處連接至雙極化探頭S的兩個輸入E。極化產生單元700是經濟性裝置，在雙極化探頭S的情況下，通過極化產生單元700可將信道C的數量除以二。然而，在本情況下，探頭S的兩個極化是相關的而且同時發射，這不是探頭的每個輸入E連接至獨立的信道C的情況。信道仿真器600用于對來自信號發生器400的通過一個或多個信道C到達網絡200的探頭S的輸入E的射頻信號進行多路復用和變換。反之亦然，信道仿真器600可用于對來自網絡200的探頭S的輸入E的通過一個或多個信道C到達信號接收器410的射頻信號進行多路復用和變換。信道仿真器600通常包括雙向的接口 A，接口 A對應于每個信道C，信道C如圖I和3所示連接至每個探頭S的每個輸入E，或如圖5所示連接至極化產生單元700的每個雙向分離器710的每個輸入。在雙極化探頭的情況下，如圖6和8所示，也可能的是，將各自連接至探頭S的兩個輸入E中的一個的兩個信道C相關聯。因此，在像圖I至5的每個探頭單個信道的情況下，對于多個探頭S1,-,Si,Sn，提供了對應于多個信道C1;1，…，Ci;1，….，Cn;1的多個接口 A1,i，…，Ai,i，…·，An，i，其中I彡i彡η且η彡2。在像圖6至8的每個探頭兩個不同信道的情況下，對于多個探頭S1,…，Si,, Sn，提供了多個接口 A1,Α1>2··· · , Ai； 1； Ai；2,…·，An, ” An,2 和多個道 C1,η C1J,…·，Ci,η Ci,2··· ·，Cn, ” Cn,2，其中，I < i < η且η > 2。已知信道仿真器600 —般具有數字和可控的裝置Τ，用于針對每個信道C對來自信號發生器400的射頻信號進行變換。這些變換裝置T中的每一個允許對由每個信道C傳輸的射頻信號獨立應用或不應用例如對相位、幅值以及組時間的修改。因此，可能的是，借助于這些變換裝置Τ，對來自每個信道C的射頻信號獨立地應用復修正。為了獲得用于產生電磁環境的系統的適當的功率平衡，已知信道仿真器600的每個接口 Aiij可連接至射頻信號放大器810。這些放大器810是如圖I至7所示稱為放大單元的模塊800的一部分。在如圖8所示的探頭網絡的接收測量構造的情況下，也可設想使用低噪聲放大器820用于放大來自探頭S的射頻信號。在后一情況下，可能的是，應用雙向放大單元800，該單元800包括每個由首尾相連安裝的兩個開關830、放大器810以及放大器820組成的組件，以允許放大由每個信道C從信號發生器400傳輸至探頭S的輸入E的射頻信號，或放大來自探頭S的每個輸入E并由每個信道C傳輸至接收器410的射頻信號(取決于開關830的位置)，如圖8所示。根據本發明的實施例，用于校準信道的裝置100被放置在信道仿真器600與探頭的網絡200之間，更具體而言是被放置在放大單元800與極化產生單元700 (如果它們存在)之間。
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根據本發明的實施例，用于校準信道的裝置100包括-開關或耦合器或分離器的組件11，插入在信道仿真器600的接口 A與網絡200的探頭S的輸入E之間。更具體而言且作為示例，開關Ilu包括公共接口 112Μ，像圖I至8那樣針對每個信道Cm通過放大單元800 (如果它存在)連接至仿真器600的接口 Am ;接口 113i;1，像圖I至4和6-8那樣連接至網絡200的探頭Si的輸入Ei,i，或像圖5中那樣通過極化產生單元700 (如果它存在)連接至探頭Si的兩個輸入Em和Eii2 ;以及接口 114μ，連接至開關或分離器的組件12的接口 121μ。開關IIm的開關構件的位置通過控制信號116i;1來控制，而且在一個位置中允許公共接口 112i;1像圖1、3、5、6和8中那樣連接至接口 113i;1，并在另一個位置中允許公共接口 112i;1像圖2、4和7那樣連接至接口 114Μ。-開關或分離器的組件12，其接口121連接至開關或耦合器或分離器11的接口114，其公共接口 123連接至開關13的接口 132。更具體地且作為示例，開關的組件12的接口 121^連接至開關Iliil的接口 IHiil，如圖I至8所示。組件12的開關構件的位置通過控制信號122來控制，并且允許任何接口 121。連接至公共接口 123。-開關13，其接口132連接至開關或分離器的組件12的公共接口 123 ;其接口 133連接至電纜23，該電纜23連接被測試天線310 (圖I和2)或連接通信天線22 (圖3至8);其公共接口 131連接至電纜411，電纜411在網絡200的探頭S在發射狀態下操作(圖I至7)的測量配置的情況下連接射頻信號接收器410，或者在網絡200的探頭S在接收狀態下操作(圖8)的測量配置的情況下連接射頻信號發生器400。開關13的開關構件134的位置通過控制信號135來控制，而且在一個位置中允許公共接口 131像圖1、3、5、6和8中那樣連接至接口 133，并在另一個位置中允許公共接口 131像圖2、4和7那樣連接至接口 132。元件11、12和13例如在在同一物理外殼101內的單元100中組合，用于校準信道。該外殼101的不同物理接口具體化為連接器102，連接至開關或分離器或耦合器11的公共接口 112 ;連接器103，連接至開關或分離器或耦合器11的接口 113 ;連接器104，連接至開關13的接口 133 ;以及連接器105，連接至開關13的公共接口 131。因此，可與用于產生電磁環境的裝置完全獨立和分離地表征和記錄外殼101的不同連接器之間的所有可能路徑(取決于元件11、12和13的開關構件的不同位置)的所有復傳輸系數，以便隨后用于每個信道的修正系數的計算。在實施例中，可執行校準直至外殼101的輸出處的過渡壁。根據本發明的實施例，用于校準信道的裝置100的操作如下在如圖1、3、5、6和8所示的用于校準信道的裝置100的第一位置，透明地使用該裝置，以利用用于產生電磁環境的系統來測量被測試對象300。在該第一位置，對于每個信道Ci, j,開關Ili, j通過公共接口 IUi, j將信道仿真器600的輸出Ai,」連接至網絡200的探頭Si的輸入Ε。，公共接口 IUi,」通過開關構件115^連接至接口 113m。在該第一位置，開關13借助于通過開關構件134連接至公共接口 131的接口 133將來自被測試天線310或來自通信天線22的電纜23連接至無線電信號的接收器410以用于圖1、3、5和6的測量配置，或將來自被測試天線310或來自通信天線22的電纜23連接至無線電信號的發生器400以用于圖8的測量配置。在該第一位置，通過信道Ci, j傳輸至不同探頭Si的輸入Eiij的射頻信號允許模擬給定的電磁環境，每個信道Cu的每個射頻信號然后專屬于每個探頭Si的每個輸入Eu，而且從一個探頭輸入到另一個探頭輸入其可以是不同的并且是預先確定的。
在該第一位置，來自被測試天線310 (圖I)的信號或通信天線22 (圖3、5和6)的信號通過開關13被切換至射頻信號接收器410。在該第一位置，對于網絡200的探頭S作為接收器操作的測量配置(圖8)，來自射頻發生器400的信號可由開關13切換至通信天線22或被測試天線310。當然，在第一位置，單個信道Cu或信道C的子組件可由開關11切換到探頭S的輸入E上，而其它信道未被切換到它們相關聯的探頭輸入上。因此，在第一位置，至少一個信道Cu被開關Il^切換到探頭Si的輸入Eu上。在該第一位置，至少一個信道Cu (信道C或所有信道C的一個子組件)通過開關Ilu (開關η或所有開關11的一個子組件)切換到探頭Si的輸入Eu (探頭S的輸入E或探頭S的所有輸入E的一個子組件)上。在如圖2、4和7所示的用于校準信道100的裝置的第二位置，裝置100用于進行用于校準信道的測量，且不通過探頭網絡200的探頭S，且不通過被測試天線310或通信天線22。因此，這是在用于測量被測試對象的裝置100的第一位置之前應用的步驟。在該第二位置，對于每個信道Ci, j,開關Ili, j通過公共接口 IUi, j將信道仿真器600的輸出Am連接至開關或分離器的組件12的接口 121Μ，公共接口 112Μ通過開關構件115Μ連接至接口 IHi,在該第二位置，開關或分離器的組件12給出將連接至接口 114m的接口 121μ中被選定的一個接口路由至公共接口 123的可能性。在該第二位置，開關13借助于通過開關構件134連接至公共接口 131的接口 132將本身連接至公共接口 123的接口 132連接至無線電信號接收器410以用于圖2、4和7的校準配置，或反之在應用具有網絡200的探頭(被配置成接收被測試對象所發射的輻射)的用于產生電磁環境的系統的情況下將接口 132連接至無線電信號發生器400。在該第二位置，至少一個信道Ci,/信道C或所有信道C的一個子組件)被開關Ili,j (開關11或所有開關11的一個子組件)切換到接口 121m (開關或分離器的組件12的接口 121或所有接口 121的一個子組件)上。當在模塊12上選定接口 Uli, j時，信道Ci, j的射頻信號然后被路由至公共接口123，然后經由通過開關構件134連接至公共接口 131的接口 132和返回路徑411被路由至信號接收器410。因此，該第二位置允許測量和記錄從信號發生器400直到信號接收器410(且不通過探頭網絡)的每個信道的全部復特性。然后由此測得的復值可用于計算每個信道的修正系數。替代地，所有接口 121上存在的全部信號由模塊12以多路復用的形式傳輸到公共接口 123上。提供控制單元，用于從外部對控制輸入116、135以及控制輸入122 (當該輸入122存在時)進行控制，以用于控制開關11和13的切換。在多路復用器12完全無源的情況下，無控制122。因此，提供裝置116、135以用于控制信道校準裝置100，以使其在第一和第二位置二者之間通過。根據本發明的實施例，一種用于校準與射頻信號發生器400的輸出相對應的平面和與容納信道校準裝置100的外殼101的接口 103相對應的平面之間的信道的方法包括以下主要步驟-根據元件11、12和13的開關構件的不同位置測量并記錄接口平面102和103之間的所有可能路徑以及外殼101的接口平面102與105之間的所有可能路徑的所有復傳輸系數。可與用于產生電磁環境的裝置完全獨立和分離地(例如在工廠)表征和記錄這些復傳輸系數。在系統I的操作頻率范圍上測量這些復傳輸系數。可按照一年或一年以上量級的恰好隔開的時間間隔來重復對這些復傳輸系數的測量，并且該測量與傳統的微波頻率測量設備的校準相容。 將裝置100放置在第二所謂的信道校準位置中，其中至少一個信道Ci, j連接至射頻信號接收器410的輸入且不通過探頭的網絡200，或反之連接至射頻信號發生器400的輸出且不通過探頭的網絡200。-測量并記錄位于與射頻信號發生器400的輸出相對應的平面和與射頻信號接收410的輸入相對應的平面之間同時通過信道仿真器600和放大單元800 (如果它存在)的每個信道Cm的復傳輸系數的值。在系統I的操作頻率范圍上測量這些復傳輸系數。這些復傳輸系數的測量必須在緊密的時間間隔下重復，以考慮信道仿真器600和被放置在射頻信號發生器400與信道校準系統100之間的諸如放大單元800之類的不同有源元件的特性隨時間的變化。這些時間間隔可以是一小時或若干小時量級。有時候，必要的是，在信道仿真器和放置在射頻信號發生器400與用于校準信道的系統100之間的有源元件每次加電時進行該測量。-根據在先前步驟中測得的復系數，計算并記錄要對每個傳輸信道Ci,J所作的修正的復值，以使信道C的響應在隨后將用于測量的頻帶上尤其在相位、幅值和組時間方面統一。這些修正包括信道仿真器600以及放置在射頻信號發生器400與用于校準信道的系統100之間的所有有源元件的特性和變化性(例如時間變化性、熱變化性等等)。-將裝置100放置在第一所謂的測量位置，在第一所謂的測量位置中，至少一個信道Cm連接至探頭Si的輸入且被測試天線310或通信天線22連接至射頻信號接收器410的輸入。-在被測試對象300的測量期間或測量之后，應用在先前步驟中針對每個信道Ci,j計算的修正的復值。根據本發明的實施例，用于通過校準裝置100來校準信道的方法使用于校準信道C的動作與探頭的網絡200的校準動作解除關聯，從而給出可能性-使信道C的校準與探頭的網絡200的校準完全獨立。探頭的網絡200的校準尤其包括使探頭的響應在相位、幅值、無線電接入、相位中心以及組時間方面統一，因此該校準可利用經證實和非常準確的技術以一年量級的時間間隔單獨地進行，并與傳統微波頻率測量設備的校準相容。-對每個信道Ci,j應用修正，用于修正的復值是從信道C的校準而獲得的，信道C的校準是獨立于探頭網絡的校準而進行的。-對每個信道Ciij應用附加的修正，用于附加的修正的復值是從探頭網絡的校準而獲得的，探頭網絡的校準是單獨并且完全獨立于信道的校準而進行的。因此，通過允許以自動方式并與探頭網絡200獨立地非常快速地對每個信道Ciij的頻繁的重新校準，根據本發明的裝置給出修正信道仿真器600和放大單元800之類的有源元件的變化性的可能性，這樣避免了必須每次重新校準探頭，從而對信道的校準變得容易、快速和非常準確。因此，根據對更加頻繁進行的信道校準而進行的修正允許借助于用于產生電磁環境的系統I對被測試對象300的隨時間更穩定和更準確的測量。該準確性通過以下事實加強那么，信道的校準變得獨立于探頭的校準，給出利用已證實和非常準確的方法來進行對探頭的校準，并對每個信道Cm應用附加的和非常高效的修正，以針對每個信道Ci； j使探頭的響應統一的可能性。 因此獲得了一種對包括多個探頭的網絡的用于產生電磁環境的系統的信道的快速、簡單、準確和寬帶的校準的裝置和方法。在上述內容中，發生器形成第一信號發射單元(400)，而接收器形成第二信號接收單元(410)。
權利要求
1.一種用于模擬電磁環境的系統，包括多個探頭(Si)的網絡(200)，探頭(Si)用于發射電磁輻射至與探頭(Si)相距一距離的測試點和/或接收來自所述測試點的電磁輻射，以測試位于所述測試點的至少一個測試天線(300)，多個信道(C )，用于將所述探頭連接至信道仿真器(600 )，第一信號發射單元(400)，第二信號接收單元(410)，第一單元(400)和第二單元(410)中的一個連接至所述信道仿真器(600)，其特征在于，還包括開關裝置(100)，所述開關裝置(100)具有第一測量位置和用于校準信道(C)的第二位置，在所述第一測量位置中，開關裝置(100)經由所述至少一個相關聯的信道(C)將仿真器(600)分別連接至至少一個探頭(Si),并將第一單元(400)和第二單元(410)中的另一個連接至所述測試天線(300)，在所述第二位置中，開關裝置(100)經由所述至少一個相關聯的信道(C)將仿真器(600)連接至第一單元(400)和第二單元(410)中的另一個且不通過探頭(Si)的網絡(200)，所述第二位置與所述第一位置不同。
2.如權利要求I所述的系統，其特征在于，所述信道仿真器(600)連接至第一信號發射單元(400)，處于所述第一測量位置的開關裝置(100)經由所述至少一個相關聯的信道(C)將仿真器(600)分別連接至至少一個探頭(Si),并將第二信號接收單元(410)連接至測試天線(300)，處于用于校準信道(C)的所述第二位置的開關裝置(100)經由所述至少一個相關聯的信道(C)將仿真器(600)連接至第二信號接收單元(410)且不通過探頭(Si)的網絡(200)。
3.如權利要求I所述的系統，其特征在于，所述信道仿真器(600)連接至第二接收單元(410)，處于所述第一測量位置的開關裝置(100)經由所述至少一個相關聯的信道(C)將仿真器(600)分別連接至至少一個探頭(Si),并將第一信號發射單元(400)連接至測試天線(300)，處于用于校準信道(C)的所述第二位置的開關裝置(100)經由所述至少一個相關聯的信道(C)將仿真器(600 )連接至第一發射單元(400 )且不通過探頭(Si)的網絡(200 )。
4.如前述權利要求中的任一項所述的系統，其特征在于，處于所述第一測量位置的開關裝置(100)經由多個相關聯的信道(C)將仿真器(600)的多個接口(A)分別連接至多個探頭(Si),并將第一單元(400)和第二單元(410)中的另一個連接至測試天線(300)，處于用于校準信道(C)的所述第二位置的開關裝置(100)經由多個相關聯的信道(C)將仿真器(600)的多個接口(A)連接至第一單元(400)和第二單元(410)中的另一個且不通過探頭(Si)的網絡(200)，所述第二位置與所述第一位置不同。
5.如前述權利要求中的任一項所述的系統，其特征在于，所述信道仿真器(600)具有可控的變換裝置(T)，用于針對每個信道(C)單獨地改變每個相關聯的探頭(Si)的信號的至少一個參數，所述至少一個參數來自頻率、相位、幅值和極化。
6.如前述權利要求中的任一項所述的系統，其特征在于，所述系統包括用于控制所述開關裝置(100)的裝置(116、122、135)，用于使開關裝置(100)在所述第一和第二位置之間通過，并將開關裝置(100)保持在所述第一和第二位置中的任一位置。
7.如前述權利要求中的任一項所述的系統，其特征在于，所述開關裝置(100)包括具有用于確保所述連接的所述位置的開關或類似物(11，13 )。2
8.如前述權利要求中的任一項所述的系統，其特征在于，所述系統包括用于產生彼此正交的兩個第一和第二極化的單元(700)，以將由所述至少一個信道(C)傳遞的信號分成分別具有彼此正交的第一和第二極化的兩個第一和第二路徑(710)，所述兩個路徑均連接至相關聯的探頭(Si),設置了加權裝置以對兩個第一和第二路徑(710)中的每個路徑在幅值和相位上加權。
9.如權利要求I至8中的任一項所述的系統，其特征在于，所述測試天線(300)通過經由至少一條電纜(330)的布線連接至所述第一單元(400)和第二單元(410)中的另一個。
10.如權利要求I至8中的任一項所述的系統，其特征在于，所述測試天線(300)利用板載發射器和/或接收器(320)經由至少一個無線電鏈路無線地連接至第一單元(400)和第二單元(410)中的另一個。
11.如前述權利要求中的任一項所述的系統，其特征在于，所述開關裝置(100)被放置在信道仿真器(600)與探頭(Si)的網絡(200)之間。
12.—種用于借助于如前述權利要求中的任一項所述的系統(I)來模擬電磁環境的方法，所述系統包括多個探頭(Si)的網絡(200)，探頭(Si)用于發射電磁輻射至與探頭(Si)相距一距離的測試點和/或接收來自所述測試點的電磁輻射，以測試位于所述測試點的至少一個測試天線(300);多個信道(C)，用于將所述探頭連接至信道仿真器(600);第一信號發射單元(400);第二信號接收單元(410);第一單元(400)和第二單元(410)中的一個連接至信道仿真器(600)，其特征在于，-將所述開關裝置(100)放置在用于校準信道(C )的第二位置，在用于校準信道(C )的所述第二位置中，所述開關裝置(100)經由所述至少一個相關聯的信道(C)將仿真器(600)連接至第一單元(400)和第二單元(410)中的另一個，而不通過探頭(Si)的網絡(200)，-在用于校準信道(C)的所述第二位置中，在通過信道仿真器(600 )而不通過探頭(Si)的網絡(200)的同時，獲取第一信號發射單元(400)與第二信號接收單元(410)之間的每個信道(C)上的復傳輸系數的值，-然后將開關裝置(100)放置在第一測量位置，在所述第一測量位置中，開關裝置(100)經由所述至少一個相關聯的信道(C)將仿真器(600)分別連接至至少一個探頭(Si),并將第一單元(400)和第二單元(410)中的另一個連接至測試天線(300)，-通過經由所述至少一個信道(C)將至少一個信號從第一信號發射單元(400)通過所述至少一個探頭(Si)發送至第二信號接收單元(410)，并通過對該信號施加修正，在所述第一測量位置中測試所述測試天線(300)，所述修正至少根據已從所述至少一個信道(C)上的復傳輸系數獲取的值計算而來。
13.如權利要求12所述的方法，其特征在于，所述修正至少根據已從所述至少一個信道(C)上的復傳輸系數獲取的值計算而來，且進一步根據已在裝置上預先測量的傳輸參數計算而來。
全文摘要
本發明涉及一種用于模擬電磁環境的系統，包括用于測試至少一個測試天線(300)的發射和/或接收探頭(Si)的陣列(200)、用于將探頭連接至信道仿真器(600)的信道(C)、信號發射單元(400)、信號接收單元(410)、單元(400，410)中的一個連接至仿真器(600)。本發明的特征在于，還包括開關裝置(100)，開關裝置(100)具有第一測量位置和用于校準信道(C)的第二位置，在該第一測量位置中，裝置(100)經由相關聯的信道(C)將仿真器(600)與至少一個探頭鏈接，并將另一單元(410，400)連接至天線(300)，在該第二位置中，開關裝置(100)經由相關聯的信道(C)將仿真器(600)連接至另一單元(410，400)同時繞開探頭(Si)的陣列(200)。
文檔編號H04B17/00GK102918785SQ201180022946
公開日2013年2月6日 申請日期2011年4月26日 優先權日2010年5月7日
發明者N·格羅斯 申請人:薩蒂莫工業公司