[实用新型]一种基于3D探头阵列的紧缩场天线测试装置

说明书

一种基于3D探头阵列的紧缩场天线测试装置，也称为3D平面波产生装置，包括：被测天线、用于放置被测天线的多轴天线测试转台；测试装置还包括：波束赋形网络模块、3D阵列探头、阵列极化旋转台；波束赋形网络模块与3D阵列探头的每个探头连接以控制阵元信号的分离或合成及控制各个阵元信道的复杂加权；3D阵列探头设置在阵列极化旋转台上；阵列探头与被测天线相对设置；本实用新型通过对3D阵列各单元的幅度和相位进行调整，在限定区域内产生测试所需高质量平面波；测量多种天线；与传统金属反射面具有相同测试精度和静区质量，拥有比普通平面阵列天线紧缩场更大的静区面积及更高的静区质量；有效降低测试场地成本以及后期维护成本。

技术领域

本实用新型涉及一种天线测试装置，尤其涉及一种基于3D探头阵列的紧缩场天线测试装置。

背景技术

通常情况下天线特性需要在远场进行测量。随着5G时代的到来，可用频率逐渐升高，大型被测件(例如基站天线)的远场条件距离变得很长，因而在微波暗室内实现远场条件变得困难，要保证暗室内静区的性能，微波暗室的尺寸需要变大进而成本增加，并且随着远场距离的增加路径损耗变大，从而导致的测试精度的下降，这也是不容忽视的问题。紧缩场测试的出现部分解决了上述2个问题。

紧缩场测试是一种间接远场测试方式，可显著降低对测试场地大小的要求。它利用金属反射面或透镜把位于焦点处的馈源发出的球面波转换为平面波，从而实现有限物理空间内的远场测试。可以测试5G 基站天线的波束赋形方向图和EIRP、EVM、占用带宽、ACLR(Adjacent Channel Leakage Power Ration，相邻频道泄漏功率比)、EIS、ACS (AdjacentChannel Selectivity，临道选择性)等射频辐射指标。

紧缩场测试的优点是：相比直接进行远场测试大幅缩减了场地尺寸，大大降低了场地建设成本和测量路径损耗。得益于路径损耗的降低，它可以比远场方案测量更多的射频辐射指标。但是对于大型被测件，例如基站天线，要求的紧缩场反射面尺寸较大，高精度反射面加工难度大时间长，因而造价和后期维护成本很高。需要解决有大型反射面需求场合时的成本造价问题。

更为重要的是，5G时代，基站天线普遍使用动态波束赋形技术来增加信道容量，波束赋形较低的能量消耗还可减低整个网络的运营成本。现有单一金属反射面较适合单波束测试，在测试多波束天线的时候比较困难。需要采用机械旋转的方式来控制波束指向，实际应用中不易实现。

发明内容：

为了克服现有技术不足，本实用新型提出了以一种通过调节相控 3D阵列天线的幅度和相位(即波束赋形网路)形成的紧缩场反射器，也称为平面波产生器，可在指定区域内产生平面波。与传统金属反射面具有相同测试精度和静区质量，不需要改变紧缩场的物理指向就可以实现空间上的波束扫描。有效地降低测试场地成本以及后期维护成本。与传统2维平面上的阵列天线产生的平面波质量相比，3D阵列天线产生的平面波静区的范围更大，静区的质量更高，尤其是静区边缘的静区质量，可实现更大角域的多波束天线测试。

该平面波转换器可以将自由空间的平面波转换为同轴线缆中的 TEM模式，或者反过来可以将同轴射频线缆中的TEM模式转换为自由空间的平面波，是互易结构,可以测试射频收发链路上的的电磁参数例如EIRP和EIS等。通过对阵列各单元的幅度和相位进行优化加权，使各振元辐射的球面波互相叠加合成平面波，即在指定的区域内产生测试所需的平面波，从而实现有限物理空间内的远场测试。可用于测量带射频端口或者不带射频端口的被测件，例如适用于基站天线的无源和有源空口OTA测试。

所述紧缩场天线测试装置还包括：被测天线、用于放置被测天线的多轴天线测试转台，波束赋形网络模块、3D阵列探头、阵列极化旋转台；所述波束赋形网络模块与所述3D阵列探头的每个探头连接以控制阵元信号的分离或合成以及控制各个阵元信道的复杂加权；所述3D阵列探头设置在所述阵列极化旋转台上；所述3D阵列探头与所述被测天线相对设置；所述3D阵列探头包括多个宽频带阵元天线，所述多个宽频带阵元天线具有间隔的分布在3D曲面上。