手機的全向輻射功率的同步測量方法

2023-05-28 15:41:56 1

專利名稱：手機的全向輻射功率的同步測量方法
技術領域：
本發明提供一種手機的全向輻射功率的同步測量方法，屬於無線通信產品的射頻測試技術領域。
背景技術：
與傳導測試相對應，OTA-Over The Air(空中性能測試)是一種對設備輻射性能的空間三維測量，其目的就是驗證無線設備和網絡的連接能力以及終端使用者對輻射和接收性能的影響。其中，為衡量移動臺三維空間射頻輻射功率，規定測量移動臺的球形有效全向輻射功率，簡稱總輻射功率(Total Radiated Power，TRP)。標準(YD/T1484-2006 ；CTIA =Test Plan for Mobile Station OTA Performance Revision_2_2_2_Final 121808)給出的OTATRP測試方案中包含兩種方式，即圓錐切法(分布軸系統)和大圓切法(組合軸系統)。對大圓切法方案而言，其相對複雜的EUT定位系統可以完成將EUT繞Phi軸和Theta軸旋轉的功能，因此只需要採用單天線就可以完成TRP 的測試；對圓錐切法方案而言，其相對簡單的EUT定位系統僅僅能夠完成將EUT圍繞Phi軸旋轉的功能，因此需要另外在Theta方向上布置可以旋轉的接收天線(單天線方案)依次進行測量，或者布置多個測試天線組成陣列(多天線方案)同時進行測量。無論上述哪種方式，它們都需要在一個近似無反射的全電波暗室內進行測量，由此帶來了諸如吸波材料選擇、設計布局、敷設固定和維護保養等一系列的問題。另外，為實現三維球面上的輻射功率測量，現有的測量方式都需要一臺精密的機械轉臺，由此也會帶來諸如定位誤差、加工精度等方面的問題。最後，不論是全電波暗室還是精密機械轉臺，都會導致額外的經費增加，從而間接的提高了測試費用。多模諧振腔作為微波技術領域中波導諧振腔理論的具體應用，其實質是一個過模諧振腔，即通過在高電導率的金屬腔體內激發足夠多的本徵模式，建立一種空間均勻、各向同性、隨機極化的電磁環境(統計均勻場)。基於過模諧振腔的上述特徵，我們可以利用它進行輻射抗擾度測試、輻射發射測試、屏蔽效能測試和天線效率測試等等。與傳統的測試場地相比，過模諧振腔在造價、測量時間、有效模擬複合場等許多方面優勢突出。例如過模諧振腔內無需內覆吸波材料，空腔諧振的Q值很高，因此可以用相對較小的功率，獲得較大的場強和較高的動態範圍。對於一個長、寬、高分別為a、b、c的長方體形諧振腔而言，它可以被看作是兩端短路的矩形波導。利用波導中電磁波傳播的相關理論，可以計算出該諧振腔內的各本徵模式 (諧振)頻率如下fmnp =(-r + (~)2 + (Z)2
2 如ε V a b c其中，參數a、b、c的單位為米，m、η、ρ為自然數。每組m、η、ρ的具體取值都對應著一個具體的本徵(諧振)模式，每種模式下的電磁場分布都是確定且各不相同的。另外， 因為m、η、ρ必須取自然數，所以上述本徵模式頻率是不連續的，即諧振腔體內電磁場的本徵模式(諧振)頻率只能取一系列特定的、不連續的數值。對普通的單模諧振腔而言，我們通過控制激勵源的頻率，使得諧振腔內只有唯一的一種模式存在，此時其場分布是確定的；但如果把工作頻率帶提高到模式密集的區間，則此時諧振腔內不只存在一種模式，即多模諧振腔。當多模諧振腔內的工作模式數量足夠多的時候，諧振腔就會處於一種過模諧振的狀態，其內部的場分布是很多模式場分布的疊加； 如果通過某種方式能夠有效改變參與疊加過程的諸多模式的組成情況，那麼場分布也必將出現顯著變化。通過不斷調整模式組成、不斷改變腔體內的場分布，最終會在腔體內形成空間均勻、各向同性、隨機極化的電磁環境，即統計均勻場。利用過模諧振腔過模諧振的工作特點和統計均勻的場分布，我們選擇檢測一個點的測量結果，通過其統計結果來反映整體的場分布情況。利用過模諧振腔測量無線終端總輻射功率的方法就源自於此。如上所述，利用過模諧振腔測量無線終端總輻射功率這種新方法的關鍵就是找到一種簡單有效的方式顯著改變參與疊加過程的諸多模式的組成情況。目前最常用的方式就是在高Q值的金屬過模諧振腔體內放置並旋轉反射體。除此之外，通過改變源的位置來實現過模諧振腔也是可以的，然而現技術中並沒有給出一種如何在過模諧振腔中測量手機的全向輻射功率的系統。

發明內容
為克服現有技術中的不足，本發明的發明目的是提供一種手機的全向輻射功率 (TRP)的同步測量方法，利用本發明提供的測量方法能夠準確地測量手機的全向輻射功率 (TRP)。為實現所述發明目的，本發明提供了一種手機的全向輻射功率同步測量方法，其包括如下步驟第一步使發射天線(4)設置在過模諧振腔內，並使發射天線(4)發射功率為Pin 頻率為fj的信號，其中，過模諧振腔包括屏蔽室(17)，設置在屏蔽室(17)左右方向的第一組金屬反射體(11)，設置在屏蔽室(17)前後方向的第二組金屬反射體(10)，以及設置在屏蔽室(17)上下方向的第三組金屬反射體(9)；第二步同步旋轉第一組金屬反射體(11)、第二組金屬反射體(10)和第三組金屬反射體，測得金屬旋轉體處於不同位置處時，接收天線接收發射天線(4)所發射的信號的功率為Pril，Prl^ ...和P.-D，其中，N為測量次數，接收天線與發射天線分別設置在第三組金屬反射體兩側；第三步根據下式計算出換算因子Fj Fj = Pin/Medium(Pr0, Prl，· · ·，Prfrl))；第五步將發射天線(4)從過模諧振腔內移出，將待測手機設置在發射天線(4)的位置處，並將手機的工作頻率調整到功率設置到最大；第六步同步旋轉第一、第二和第三組金屬反射體，測得金屬旋轉體處於不同位置處時，接收天線接收待測手機所發射的信號的功率為P' r0,P' ri，...和P' r(N-l)；第七步根據下式計算待測手機的全向輻射功率TRPj TRPj = Medium(P' r0, P' rl，· · ·，P'⑷⑷)/^.。。
本發明提出的測試方法測試精度高，操作方便。


圖1是本發明提供的手機的全向輻射功率的同步測量系統的方框圖；圖2是本發明提供的過模諧振腔的示意圖；圖3是本發明提供的從第一軸的正向透視第一組金屬反射體的組成圖；圖4是本發明提供的從第二軸的正向透視第二組金屬反射體的組成圖；圖5是本發明提供的從第三軸的正向透視第三金屬反射體的組成圖；圖6是本發明的手機的全向輻射功率的同步測量的校準過程的流程圖；圖7是本發明的手機的全向輻射功率的同步測量的測量過程的流程圖。
具體實施例方式下面結合附加附圖詳細說明本發明。附圖中，相同的附圖標記表示相同的部件。圖1是本發明提供的手機的全向輻射功率的同步測量系統的方框圖。如圖1所示，本發明提供的手機的全向輻射功率同步測量系統包括包括PC機1 ；屏蔽室17 ；第一組金屬反射體11，其設置在屏蔽室17左右方向；第二組金屬反射體10，其設置在屏蔽室17 前後方向；第三組金屬反射體9，其設置在屏蔽室17上下方向；第一步進電機8，其通過皮帶驅動第一組金屬反射體11旋轉；第二步進電機7，其通過皮帶驅動第二組金屬反射體10 旋轉；第三步進電機6，其通過皮帶驅動第三組金屬反射體9旋轉；步進電機同步控制器5， 其在PC機的控制下同步控制第一步進電機8、第二步進電機7和第三步進電機6的工作狀態；信號源2，校準時，其在PC機的控制下產生一需要校準頻率的信號；功率放大器3，校準時，其放大信號源2產生的信號，並放大至PC機所設定的功率Pin ；接收天線12，其設置在屏蔽室17內，校準時，接收發射天線4所輻射的電磁信號並轉換成電信號，測量時，其接收待測手機所發射的電磁信號並轉換電信號；電光轉換器13，其設置在屏蔽室17內，將接收天線12接收的電信號轉換成光信號，該光信號經過光纖傳輸到PC機；光纖接收卡14，負責讀取光信號，並將光信號轉換成便於PC機處理的數字電信號，PC接收光纖接收卡的數字電信號並將其換算為功率值後存放在固定的存儲單元中；無線綜測儀15，其在PC機的控制下模擬基站的功能與待測手機建立連接，通過該連接PC機可以自接設定待測手機的測試頻率並將手機的發射功率調整到最大，和顯示器18，其用於顯示測試結果。PC通過GPIB總線實現與綜測儀、信號源、功率放大器、步進電機同步控制器等設備的連接。圖2是本發明提供的過模諧振腔的示意圖。如圖2所示，屏蔽室17為長方體，其六個面均高電導率金屬板(例如鍍鋅鋼板)製成，在其前面設置有開口 20。待測手機(或者標準偶極子天線)等相關測試物品通過該屏蔽門進出屏蔽室。屏蔽室側面設置了供電纜和光纖進出屏蔽室的信號轉接板21。第一組金屬反射體11包括與屏蔽室長度相同的第一軸和均勻設置在第一軸上的 d個葉片，第二組金屬反射體10包括第二軸和均勻設置在第二軸上的h個葉片。第三組金屬反射體9包括第三軸和設置在第三軸上的g個葉片。所述葉片為邊長為L的正方形鋁片。 第一軸可以放置在支架上，也可以設置在屏蔽室的左壁和右壁上。第二軸可以放置在支架上，也可以設置在屏蔽室的前壁面和後壁上。第三軸設置在屏蔽室的頂面和底面上。
圖3是本發明提供的從第一軸的正向透視第一組金屬反射體的組成圖。。結合圖 3描述本發明提供的第一組金屬反射體的構成。設屏蔽室(17)的右方向為軸的正方向，則左方向為軸的負方向，則第一組金屬反射體是這樣形成的d個邊長為L的葉片等間距地將第一軸分成相同的d+Ι個區間；d個葉片中的第1個葉片Cl1設置在第一軸的第1位置，葉片 Cl1與第一軸的正方向的夾角為45度。d個葉片中的第2個葉片d2設置在第一軸的第2個位置，並繞第一軸沿順時針方向相對於第1個葉片Cl1旋轉360/d度，d個葉片中的第3個葉片d3設置在第一軸的第3個位置，繞第一軸沿順時針方向相對於第2個葉片d2旋轉360/d 度，依次類推，d個葉片中的第d個葉片dd設置在第一軸的第d個位置，繞第一軸沿順時針方向相對於第d-Ι個葉片C^1旋轉360/d度。本發明中優選第一軸的長度等於屏蔽室左右的長度，均設為4m,葉片數量d為5個，即葉片屯、d2、d3、d4和d5，則5個葉片將第一軸分成相等的6個區間。圖4是本發明提供的從第二軸的正向透視第組二金屬反射體的組成圖。結合圖4 描述本發明提供的第二組金屬反射體的構成。設屏蔽室17的後方向為軸的正方向，則前方向為軸的負方向，則第二組金屬反射體是這樣形成的h個邊長為L的葉片等間距地將第二軸分成相同的h+Ι個區間；h個葉片中的第1個葉片Ii1設置在第二軸的第1位置，葉片Ii1與第二軸的正方向的夾角為45度；h個葉片中的第2個葉片Ii2設置在第二軸的第2個位置， 並繞第二軸沿順時針方向相對於第1個葉片Ii1旋轉360/h度，h個葉片中的第3個葉片Ii3 設置在第一軸的第3個位置，繞第二軸沿順時針方向相對於第2個葉片Ii2旋轉360/h度， 依次類推，h個葉片中的第h個葉片hh設置在第二軸的第h個位置，繞第二軸沿順時針方向相對於第h-Ι個葉片Iv1旋轉360/h度。本發明中優選第二軸的長度等於屏蔽室前後的長度，均設為3m，葉片數量h為4個，即葉片h」 h2、h3和h4，則4個葉片將第一軸分成相等的 5個區間。圖5是本發明提供的從第三軸的正向透視第組三金屬反射體的組成圖。結合圖5 描述本發明提供的第三組金屬反射體的構成。設屏蔽室17的上方為第三軸正方向，則下方為第三軸的負方向，則第三組金屬反射體是這樣形成的g個邊長為L的葉片等間距地將第三軸分成相同的g+Ι個區間；g個葉片中的第1個葉片&設置在第三軸的第1位置，葉片 gl與第三軸的正方向的夾角為45度；g個葉片中的第2個葉片&設置在第三軸的第2個位置，並繞第三軸沿順時針方向相對於第1個葉片&旋轉360/g度，g個葉片中的第3個葉片&設置在第三軸的第3個位置，繞第三軸沿順時針方向相對於第2個葉片&旋轉360/g 度，依次類推，g個葉片中的第g個葉片％設置在第三軸的第g個位置，繞第三軸沿順時針方向相對於第g_l個葉片gd旋轉360/g度。本發明中優選第三軸的長度等於屏蔽室上下的高度，均設為2. 5m,葉片數量g為3個，即葉片和&，則3個葉片將第三軸分成相等的4個區間。圖6是本發明的手機的全向輻射功率的同步測量的校準過程的流程圖。所述校準步驟包括步驟101 通過PC機使第一步進電機8、第二步進電機7、第三步進電機6、信號源 2和功率放大器3初始化；步驟102 通過PC機設置信號源2的頻率f」和功率放大器的功率Pin，該頻率f」即需要校準的頻率，其與待測手機的測試頻率相同；
步驟103 使信號源2產生的信號經功率放大器放大後經標準偶極子天線4發射出去；步驟104 通過PC機設置校準測量次數N，該次數N與第一、第二和第三軸轉動的次數是相對應的，轉動次數為N-I，本發明中N選大於或者等於100的自然數；步驟105 設定第一、第二和第三軸轉動的次數的初值i = 0 ；步驟106 測量全向接收天線12 (全向三維探頭)接收標準偶極子天線4所發射信號的功率為t並將功率t存儲到PC機的一存儲區。全向接收天線12 (全向三維探頭)、 電光轉換器13和PC構成功率接收系統。步驟107 :PC機輸出一控制信號，使步進電機同步控制器5同步產生三個脈衝信號，分別驅動第一、第二和第三步進電機8、7和6，使它們沿順時間方向(同時沿逆時針方向也可)轉動〃 =^度；步驟108 設定第一、第二和第三軸轉動的次數i = i+Ι ；步驟109 判斷，如果次數i = N,則進行步驟110，否則返回到步驟106 ；步驟110 從存儲區中調取所有測量功率Prt，Prel,..., Prfrl)取它們的中值為Pjm，即Pjm = Medium(Pr0, Prl，· · ·，Prfrl))；步驟111 計算頻率fj的校準換算因子Fj,即=Fj = Pin/Pjm，並將該值輸出到PC機設置的一查找表中，查找表的內容如下
權利要求
1. 一種手機的全向輻射功率同步測量方法，其包括如下步驟 第一步使發射天線(4)設置在過模諧振腔內，並使發射天線(4)發射功率為Pin頻率為fj的信號，其中，過模諧振腔包括屏蔽室(17)、設置在屏蔽室(17)左右方向的第一組金屬反射體(11)、設置在屏蔽室(17)前後方向的第二組金屬反射體(10)以及設置在屏蔽室 (17)上下方向的第三組金屬反射體(9)；第二步同步旋轉第一組金屬反射體(11)、第二組金屬反射體(10)和第三組金屬反射體，測得金屬旋轉體處於不同位置處時，接收天線接收發射天線(4)所發射的信號的功率的序列為Pril，Prl^ ...和P.-D，其中，N為測量次數，接收天線與發射天線分別設置在第三組金屬反射體兩側；第三步根據下式計算出換算因子Fj Fj = Pin/Medium(Pr0, Prl, . . . , Prfrl))；第五步將發射天線(4)從過模諧振腔內移出，將待測手機設置在發射天線(4)的位置處，並將手機的工作頻率調整到功率設置到最大；第六步同步旋轉第一、第二和第三組金屬反射體，測得金屬旋轉體處於不同位置處時，接收天線接收待測手機所發射的信號的功率序列為P' r0,P' ri，...和P' r(N-l)； 第七步根據下式計算待測手機的全向輻射功率TRPj TRPj = Medium (P' r0, P' rl，...，P'伯⑷)/^。
全文摘要
本發明涉及一種手機的全向輻射功率同步測量方法，屬於無線通信產品的射頻測試技術領域。所述方法包括如下步驟校準步驟根據設置在過模諧振腔內發射天線(4)發射的信號的功率Pin和所測得的接收天線接收發射天線(4)發射的信號的功率計算出校準換算因子Fj；測量步驟根據設置在過模諧振腔內的接收天線接收待測手機發射的信號的功率及校準換算因子Fj求得待測手機的全向輻射功率TRP，其中，測量時，發射天線(4)從屏蔽室內移出，待測手機設置在發射天線(4)的位置處。本發明提出的測試方法測試精度高，操作方便。
文檔編號G01R29/08GK102546056SQ201110452998
公開日2012年7月4日 申請日期2011年12月30日 優先權日2011年12月30日
發明者劉曉勇, 宋起柱, 李吉, 王俊峰, 許巧春, 陶洪波 申請人:國家無線電監測中心檢測中心, 天維訊達無線電設備檢測(北京)有限責任公司