Ссылка на родственную заявку
Данная патентная заявка основана и испрашивает приоритет по заявке на патент Китая №201910517592.7, поданной 14 июня 2019 года, содержание которой полностью включено в настоящий документ посредством ссылки.
Область техники, к которой относится настоящее изобретение
Варианты осуществления настоящего изобретения относятся, помимо прочего, к технической области беспроводной связи, в частности, помимо прочего, к способу, устройству, системе и терминалу для измерения полной излучаемой мощности антенной решетки и машиночитаемому носителю данных.
Предшествующий уровень техники настоящего изобретения
С повышением спроса на связь более высокого качества с более высокой четкостью изображений и меньшим запаздыванием все большее развитие получает технология мобильной связи пятого поколения (5G), как того требует время, которая включает в себя множество новых технологий, таких как технологии массивных антенных решеток (massive-MIMO), лучеформирования и связи в диапазоне миллиметровых волн. Технология связи в диапазоне миллиметровых волн относится, главным образом, к технологии связи, где используются электромагнитные волны (частотой от 30 ГГц до 300 ГГц) с длиной волны в миллиметровом диапазоне в качестве несущей базовой станции сети доступа. Внедрение технологии связи в диапазоне миллиметровых волн уменьшает размеры вибратора до миллиметрового диапазона и обеспечивает возможность применения технологии массивных антенных решеток в продуктах связи 5G. Количество вибраторов в антенной решетке варьируется в пределах от 128 до 256 и даже до 512, что может быть успешно применено на практике. Конструкция схемы миллиметрового диапазона и применение массивной антенной решетки с фазовым управлением требует, чтобы антенна и выносной радиоблок (RRU) были интегрированы в единое целое, образуя активную антенную систему (AAS).
Стандартные технические требования к тестированию TRP (полной излучаемой мощности) при низкой частоте (спецификация CTIA (Ассоциации изготовителей сотовых телекоммуникационных систем)) больше не подходят для антенных решеток миллиметрового диапазона из-за больших погрешностей измерений. В соответствии с проектом партнерства третьего поколения (3GPP) предусмотрено два типа устройств для базовой станции активной антенной системы (AAS), а именно устройства типа 1-O и 2-O, которые отличаются друг от друга рабочей частотой, но практически идентичны друг другу в плане общей архитектуры, показанной на фиг. 1. Как показано на фиг. 1, антенна этого устройства жестко соединена с радиочастотным интерфейсом с тем, чтобы сделать базовую станцию более компактной и уменьшить потери на передачу. В принципе, антенна не может быть отсоединена от радиочастотного интерфейса. Следовательно, тестирование проводимости, используемое в исходном стандарте, не применимо из-за отсутствия радиочастотного интерфейса. В соответствии с 3GPP радиочастотное тестирование устройств 1-O и 2-O обязательно должно предусматривать радиационные испытания, т.е. тесты по каналу беспроводной связи (ОТА). В соответствии с требованиями стандарта TS38.104 в 3GPP базовая станция AAS относится к устройствам типа 2-O сети 5G, а ее радиочастотный показатель должен измеряться в темной камере по каналу беспроводной связи (ОТА). Полная излучаемая мощность (TRP) базовой станции является основным параметром тестирования ОТА, что служит основой для измерения различных радиочастотных показателей, таких как выходная мощность, помехи и коэффициент утечки в соседний канал (ACLR) базовой станции.
Последний стандарт TS38.141-2 в 3GPP предлагает алгоритмы генерации выборки на основании разрешения Рэлея (I.2.2 «Критерии базового углового пространства») и алгоритмы генерации выборки на основании нормированного пространства волновых векторов (I.6 «Пространственная сетка волновых векторов»), что позволяет уменьшить количество точек выборки и намного повысить эффективность измерения. Однако при умножении числа антенных элементов количество точек, необходимое для схем выборки с разрешением Рэлея, также будет умножаться по мере дальнейшего уменьшения ширины луча. Следовательно, для сверхбольшой антенной решетки необходимо обеспечить более эффективную схему испытаний с целью повышения эффективности тестирования.
Краткое раскрытие настоящего изобретения
Вариантами осуществления настоящего изобретения предложен способ, терминал, система и устройство для измерения полной излучаемой мощности антенной решетки и машиночитаемый носитель данных для решения до определенной степени, по меньшей мере, одной из технических задач предшествующего уровня техники, включая повышение эффективности тестирования полной излучаемой мощности сверхбольшой антенной решетки.
С этой целью одним из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен способ измерения полной излучаемой мощности антенной решетки, предусматривающий: разделение измеряемой антенной решетки на антенные подрешетки числом N, причем число N превышает или равно двум; определение интервала выборки на основании размеров антенных подрешеток числом N; определение точек выборки на основании интервала выборки; и определение полной излучаемой мощности всей антенной решетки на основании излучаемой мощности в точках выборки.
Одним из вариантов осуществления настоящего изобретения дополнительно предложено устройство для измерения полной излучаемой мощности антенной решетки, включающее в себя: модуль определения разделения, выполненный с возможностью определения антенных подрешеток измеряемой антенной решетки и определения размеров антенных подрешеток; модуль определения интервала выборки, выполненный с возможностью определения интервала выборки на основании размеров антенных подрешеток; модуль определения точек выборки, выполненный с возможностью определения точек выборки на основании интервала выборки путем осуществления равномерной выборки в угловом пространстве или в пространстве волновых векторов; и модуль определения полной излучаемой мощности, выполненный с возможностью определения полной излучаемой мощности всей антенной решетки на основании полной излучаемой мощности в точках выборки.
Одним из вариантов осуществления настоящего изобретения дополнительно предложена система для измерения полной излучаемой мощности антенной решетки, включающая в себя: тестируемое оборудование (EUT), закрепляемое на поворотной платформе; тестовую антенную систему; детектор уровня мощности; и тестер; при этом EUT включает в себя антенную решетку и выносной радиоблок, которые сведены в единое целое; детектор уровня мощности соединен с тестовой антенной системой; тестер соединен с EUT, поворотной платформой, тестовой антенной системой и детектором уровня мощности, соответственно, для реализации стадий в рамках способа измерения полной излучаемой мощности антенной решетки, описанного выше.
Одним из вариантов осуществления настоящего изобретения дополнительно предложен терминал для измерения полной излучаемой мощности антенной решетки, включающий в себя: процессор, память и коммуникационную шину; при этом коммуникационная шина выполнена с возможностью реализации связи между процессором и памятью; в памяти хранятся компьютерные программы; а процессор выполнен с возможностью выполнения одной или нескольких компьютерных программ, хранящихся в памяти, для реализации стадий в рамках способа измерения полной излучаемой мощности антенной решетки, описанного выше.
Одним из вариантов осуществления настоящего изобретения дополнительно предложен машиночитаемый носитель данных, в котором хранится одна или несколько программ, которые при их выполнении одним или несколькими процессорами инициируют реализацию одним или несколькими процессорами стадий в рамках способа измерения полной излучаемой мощности антенной решетки, описанного выше.
Краткое описание Фигур
На фиг. 1 показано схематическое изображение устройств 1-O и 2-O согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;
На фиг. 2 показано схематическое изображение тестовой системы согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;
На фиг. 3 показана пространственная система координат тестовой среды согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;
На фиг. 4(a) схематически показана выборка с разрешением Рэлея в угловом пространстве согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;
На фиг. 4(b) схематически показана выборка с разрешением Рэлея в пространстве волновых векторов согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;
На фиг. 4(c) схематически показано положение точек выборки пространства волновых векторов в сферической системе координат согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;
На фиг. 5 показана блок-схема, иллюстрирующая алгоритм реализации способа измерения полной излучаемой мощности антенной решетки согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения;
На фиг. 6 схематически показана схема расчета TRP с произвольным разделением согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;
На фиг. 7 показана блок-схема, иллюстрирующая алгоритм реализации способа расчета TRP с произвольным разделением согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения;
На фиг. 8(a), (b) и (с) схематически показаны схемы расчета TRP с обратным разделением согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения;
На фиг. 9 показана блок-схема, иллюстрирующая алгоритм реализации способа расчета TRP с обратным разделением согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения;
На фиг. 10 схематически показана структура тестового устройства для расчета TRP с произвольным разделением согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения;
На фиг. 11 схематически показана структура тестового устройства для расчета TRP с обратным разделением согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения;
На фиг. 12 показаны результаты тестирования тестовой схемы для расчета TRP с обратным разделением в системе согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения; и
На фиг. 13 схематически показана структура измерительного терминала согласно шестому варианту осуществления настоящего изобретения.
Подробное раскрытие настоящего изобретения
Для прояснения целей, технических схем и преимуществ настоящего изобретения варианты его осуществления будут подробно описаны ниже на конкретных примерах их практической реализации в привязке к прилагаемым чертежам. Следует понимать, что конкретные варианты осуществления заявленного изобретения, описанные в настоящем документе, представлены исключительно с целью разъяснения этих вариантов осуществления, а не для ограничения настоящего изобретения.
Первый вариант осуществления настоящего изобретения
Для повышения эффективности тестирования полной излучаемой мощности (TRP) антенной решетки в составе активной антенной системы 5G одним из вариантов осуществления настоящего изобретения предложен способ измерения полной излучаемой мощности антенной решетки.
Согласно 3GPP базовые станции в составе активной антенной системы подразделяются на устройства двух типов, а именно 1-O и 2-O, которые отличаются друг от друга рабочей частотой, но практически идентичны друг другу в плане общей архитектуры. Устройства 1-O и 2-O хорошо известны, и не будут повторно описываться в настоящем документе. Согласно 3GPP радиочастотное тестирование устройств 1-O и 2-O предусматривает радиационные испытания, т.е. ОТА-тесты.
В общем, ОТА-тесты требуют наличия «темной» среды. В настоящее время тестовые среды подразделяются, главным образом, на камеры трех типов, а именно на темные камеры дальней зоны, компактного поля и ближней зоны. Вследствие того, что в темных камерах ближней зоны может находиться ограниченное количество тестируемых объектов, возможности 3GPP по тестированию таких темных камер все еще проходят этап предварительного исследования. Темные камеры дальней зоны и компактного поля представляют собой тестовые среды, принятые в настоящее время проектом 3GPP, поскольку они могут охватывать большее число тестируемых объектов.
Тестовая среда для ОТА-тестов будет описана ниже на примере темной камеры дальней зоны. В частности, на фиг. 2 проиллюстрирована тестовая система.
Система 200 выполнена с возможностью измерения ОТА-показателей оборудования EUT 210. Оборудование EUT 210 включает в себя выносной радиоблок (RRU) 211 и антенную решетку 212. Антенная решетка 212 тесно связана с RRU 211, образуя единое устройство, как это обозначено пунктирной линией. Каналы передачи и приема EUT 210 напрямую подключены к антенной решетке 212 напротив RRU и антенной системы, измеряемых независимо друг от друга. Поскольку антенная решетка 212 и RRU 211 сведены в единое целое без радиочастотного соединения, антенная решетка не может быть изолирована для тестирования. Иначе говоря, для всего узла в целом невозможно рассчитать радиочастотные показатели, такие как эффективная изотропная мощность излучения (EIRP), полная излучаемая мощность (TRP), эквивалентная изотропная чувствительность (EIS) и полная изотропная чувствительность (TIS), путем простого тестирования характеристик излучения антенной решетки 212 и рабочих характеристик каналов передачи и приема радиоблока 211. Одновременно необходимо проводить измерение EUT 210.
Оборудование EUT 210 размещается и закрепляется на поворотной платформе 220, причем поворотная платформа 220 может поворачиваться в горизонтальной плоскости и в плоскости симметрии. Тестовая антенная система 230 включает в себя тестовую антенну 231, кронштейн 232 для закрепления антенны и тестовый кабель 233. Тестовая антенна 231 может представлять собой одиночную антенну или множество антенн. Кронштейн 232 для закрепления антенны выполнен с возможностью закрепления тестовой антенны 231, и он может перемещаться в трехмерном пространстве. Тестовая антенна 231 соединена с детектором 240 уровня мощности посредством тестового кабеля 233. Детектор 240 уровня мощности может представлять собой векторный анализатор цепей, спектрометр, измеритель мощности и т.п.
Все компоненты из числа оборудования EUT 210, поворотной платформы 220, кронштейна 232 для закрепления антенны и детектора 240 уровня мощности соединены с тестером 250. Тестер 250 может быть выполнен с возможностью управления передачей/приемом EUT 210, вращением поворотной платформы 220, перемещением кронштейна 232 для закрепления антенны и передачей/приемом детектора 240 уровня мощности, а также с возможностью регистрации и обработки соответствующих результатов тестирования, включая значения EIRP, и внесения записей в журнал.
На протяжении всего процесса тестирования среда полностью безэховой камеры остается изолированной от внешней среды материалом 260, поглощающим волны, и стенкой 270 темной камеры для имитации бесконечного пространства.
На фиг. 3 схематически показана система координат, где в качестве точки отсчета используется антенная решетка 212 на EUT 210. Ось X, в общем, согласуется с направлением нормали антенной решетки, а оси Y и Z проходят, соответственно, в горизонтальном направлении и вертикальном направлении. В контексте настоящего документа направление определяется двумя пространственными координатами. Одна пространственная координата отображает угловое пространство, т.е. она представлена величинами (θ, ϕ) в сферической системе координат. Например, когда направление волнового вектора откалибровано как (90°, 0°), это значит, что оно указывает на ось X. Другая пространственная координата отображает нормированное пространство волновых векторов, т.е. она представлена величинами (u, v) в декартовой системе координат, где величины и u v отображают размеры проекции нормированных волновых векторов на ось Y и ось Z, соответственно. Например, когда направление волнового вектора откалибровано как (0, 0), это значит, что оно указывает на ось X. Между угловым пространством (θ, ϕ) и нормированным пространством волновых векторов (u, v) существует определенное соотношение пространственного преобразования, а именно:
Тест ОТА сфокусирован, главным образом, на EIRP, EIS и TRP. Одним из проблемных мест ОТА-теста является тестирование TRP.
Последний стандарт TS38.141-2 в 3GPP предлагает алгоритмы генерации выборки на основании разрешения Рэлея (1.2.2 «Критерии базового углового пространства») и алгоритмы генерации выборки на основании нормированного пространства волновых векторов (1.6 «Пространственная сетка волновых векторов»), что позволяет уменьшить количество точек выборки и намного повысить эффективность измерения.
На фиг. 4(a) схематически показана выборка в угловом пространстве с использованием разрешения Рэлея в качестве интервала. Фоновое изображение представляет собой диаграмму направленности излучения антенной решетки 16 × 8 (Y × Z) с периодом в половину длины волны в угловом пространстве, а символ «+» отображает точки выборки. Разрешение Рэлея (θr, ϕr) может быть получено с учетом размеров антенны и по следующей формуле:
где величина λ обозначает длину волны, а величины Dz и Dy обозначают максимальные размеры антенной решетки в направлении Y и в направлении Z.
Для приемопередающей антенной решетки, т.е. прямоугольной антенной решетки с равной амплитудой и одинаковой фазой, разрешение Рэлея может быть также определено по ширине полосы частот по первым нулям (FNBW) диаграммы направленности излучения антенны, а именно:
На фиг. 4(b) схематически показана выборка в нормированном пространстве волновых векторов с использованием разрешения Рэлея в качестве интервала. Разрешение Рэлея (ur, vr) в пространстве волновых векторов может определяться размерами антенной решетки, т.е. следующим образом:
где величины Dy и Dz обозначают максимальные размеры антенной решетки в направлении Y и в направлении Z.
Для приемопередающей антенной решетки, т.е. прямоугольной антенной решетки с равной амплитудой и одинаковой фазой, разрешение Рэлея может быть также определено по ширине полосы частот по первым нулям (FNBW) диаграммы направленности излучения антенны, как это определено, в частности, формулой (3).
Антенна, соответствующая точкам выборки, показанным на фиг. 4(b), также представляет собой антенную решетку 16 × 8 (Y × Z) с периодом в половину длины волны, символ «+» обозначает точки выборки, а сами точки выборки равномерно распределены в этом пространстве. Точки выборки располагаются внутри круга с радиусом, равным единице, поскольку все поля, которые могут быть измерены в дальней зоне, являются составляющими излучения, тогда как составляющие нераспространяющихся волн за пределами круга усекаются в дальней зоне вследствие экспоненциального затухания с увеличением расстояния.
На фиг. 4(c) схематически показано положение точек выборки в пространстве волновых векторов, показанном на фиг. 4(b), в сферической системе координат. Символ «+» обозначает точки выборки. На этой фигуре можно видеть, что точки выборки равномерно распределены в сферической системе координат, а количество точек очевидно уменьшено в сравнении с точками выборки на фиг. 4(a) (примерно на треть от числа точек, показанных на фиг. 4(a)). С учетом того, что фиг. 4(b) и (с) и фиг. 4(a) соответствуют одной и той же антенной решетке, то в отношении количества точек, показанных на фиг. 4(b) и (с), можно сказать, что в пространстве волновых векторов точек выборки меньше, а эффективность выше. Кроме того, поскольку между пространством волновых векторов и пространством, соответствующим антенной решетке, существует соотношение преобразования Фурье, выборка в пространстве волновых векторов требует наименьшего количества точек. Следовательно, выборка в этом пространстве может также называться оптимальной схемой выборки.
В этом варианте осуществления настоящего изобретения для дополнительного уменьшения количества точек выборки и повышения эффективности тестирования предложена схема разделения всей антенной решетки для тестирования TRP. На фиг. 5 представлена блок-схема конкретного способа, включающего в себя стадии S501-S504, описанные ниже.
На стадии S501 измеряемая антенная решетка делится на антенные подрешетки числом N, причем число N превышает или равно двум.
В этом варианте осуществления настоящего изобретения измеряемая антенная решетка делится на антенные подрешетки числом N, т.е. измеряемая антенная решетка разделяется на части. Режимы разделения включают в себя, помимо прочего, произвольное разделение или обратное разделение.
Следует отметить, что режим произвольного разделения заключается в том, что измеряемая антенная решетка делится произвольным образом на антенные подрешетки числом N, размеры которых могут быть одинаковыми или разными, причем число N может представлять собой нечетное число или четное число; а режим обратного разделения заключается в том, что измеряемая антенная решетка делится на антенные подрешетки числом N=2n методом деления пополам.
На стадии S502 определяется интервал выборки на основании размеров антенных подрешеток числом N.
В этом варианте осуществления настоящего изобретения размеры антенных подрешеток представляют собой максимальные размеры антенных подрешеток числом N. В разных направлениях максимальными размерами может характеризоваться одна и та же антенная подрешетка или разные антенные подрешетки.
В этом варианте осуществления настоящего изобретения предусмотрено две схемы выборки, одна из которых представляет собой выборку в угловом пространстве, а другая - выборку в нормированном пространстве волновых векторов. Интервал выборки определяется разрешением Рэлея. Формулы (2) и (4) отображают соотношение преобразования между размерами антенных подрешеток и разрешением Рэлея в процессе осуществления выборки, соответственно, в угловом пространстве и пространстве волновых векторов.
Следует отметить, что интервал выборки не превышает разрешение Рэлея, т.е. интервал выборки меньше или равен разрешению Рэлея. Когда интервал выборки равен разрешению Рэлея, эффективность тестирования полной излучаемой мощности антенной решетки будет максимальной.
На стадии S503 определяются точки выборки на основании интервала выборки.
В этом варианте осуществления настоящего изобретения после определения интервала выборки могут быть определены точки выборки.
Конкретный способ определения точек выборки проиллюстрирован на фиг. 4(a), 4(b) и 4(c), что повторно не будет описано в настоящем документе.
Следует отметить, что между нормированным пространством волновых векторов и угловым пространством существует соотношение преобразования Фурье (см. формулу (1)), и поэтому выборка в нормированном пространстве волновых векторов требует наименьшего количества точек выборки. Поскольку эффективность тестирования TRP выше, если точек выборки меньше, то выборка в нормированном пространстве волновых векторов может также называться оптимальной схемой выборки.
На стадии S504 определяется полная излучаемая мощность всей антенной решетки на основании эффективной изотропной мощности излучения в точках выборки.
В этом варианте осуществления настоящего изобретения антенная решетка разделяется двумя способами, а именно методом произвольного разделения и методом обратного разделения. Когда используется метод произвольного разделения, каждая антенная подрешетка может успешно передавать мощность в каждой точке выборки, затем измерительным прибором регистрируется эффективная изотропная мощность излучения (EIRP), соответствующая каждой антенной подрешетке, после чего обеспечивается получение TRP всей антенной решетки путем обработки соответствующих данных. Когда используется метод обратного разделения, антенная решетка делиться на антенные подрешетки числом N=2n, этим антенным подрешеткам обеспечивается возможность успешной передачи мощности в каждой точке выборки, фаза антенных подрешеток изменяется на 180° методом деления пополам, и после N-ого числа изменений фазы регистрируются соответствующие показатели EIRP, после чего может быть получена TRP всей антенной решетки путем обработки соответствующих данных.
В способе измерения полной излучаемой мощности антенной решетки согласно этому варианту осуществления настоящего изобретения за счет разделения измеряемой антенной решетки и применения схемы выборки с использованием разрешения Рэлея обеспечено уменьшение количества точек выборки в процессе измерения полной излучаемой мощности антенной решетки и существенное повышение эффективности тестирования полной излучаемой мощности антенной решетки.
Второй вариант осуществления настоящего изобретения
В этом варианте осуществления настоящего изобретения, который основан на варианте осуществления, описанном выше, способ измерения полной излучаемой мощности антенной решетки будет дополнительно подробно описан на примере с произвольным разделением.
На фиг. 6 показан один из вариантов расчета полной излучаемой мощности (TRP) антенной решетки с произвольным разделением, где антенная решетка делится на четыре антенных подрешетки, а именно на антенные подрешетки A1, А2, A3 и А4. Максимальный размер Dz,max в вертикальном направлении представляет собой размер, соответствующий антенным подрешеткам А1 и А2, а максимальный размер Dy,max в горизонтальном направлении представляет собой размер, соответствующий антенной подрешетке A3. Разрешение Рэлея в направлении Y и в направлении Z и полученные по нему точки выборки определяются по размерам Dy,max и Dz,max.
На фиг. 7 показана блок-схема, иллюстрирующая способ тестирования для расчета TRP с произвольным разделением, который предусматривает выполнение стадий S701-S705, описанных ниже.
На стадии S701 измеряемая антенная решетка делится на N секций, образуя N антенных подрешеток, причем число N превышает или равно двум.
На стадии S702 определяется разрешение Рэлея на основании максимальных размеров антенных подрешеток числом N, и на основании разрешения Рэлея определяется интервал выборки.
В этом варианте осуществления настоящего изобретения определение максимальных размеров антенных подрешеток может отображать две ситуации, в одной из которых максимальными размерами в направлениях Y и Z может характеризоваться одна и та же антенная подрешетка, а в другой максимальными размерами в направлениях Y и Z могут характеризоваться разные антенные подрешетки.
В этом варианте осуществления настоящего изобретения разрешение Рэлея может быть определено в двух разных пространствах, а именно в угловом пространстве и в нормированном пространстве волновых векторов.
Способ определения разрешения Рэлея в угловом пространстве выглядит следующим образом:
Способ определения разрешения Рэлея в нормированном пространстве угловых векторов выглядит следующим образом:
где величина А обозначает длину волны сигнала; величины Dy,max и Dz,max обозначают максимальные размеры антенны, соответствующие антенной решетке в направлении Y и в направлении Z, соответственно; величины θr,min и ϕr,min обозначают минимальные разрешения Рэлея, соответствующие каждой подрешетке в направлениях θ и ϕ в угловом пространстве, соответственно; а величины ur,min и vr,min обозначают минимальные разрешения Рэлея, соответствующие каждой подрешетке в направлении Y и в направлении Z в нормированном пространстве волновых векторов, соответственно.
Следует отметить, что интервал выборки определяется таким образом, чтобы он не превышал разрешение Рэлея, в частности:
На стадии S703 определяются точки выборки на основании интервала выборки.
Схема выборки в угловом пространстве требует, чтобы тестовая система равномерно отбирала Ms точек выборки (θi, ϕi) в угловом пространстве (θ, ϕ) с интервалом выборки (Δθ, Δϕ), где i=1, 2…MS.
Схема выборки в нормированном пространстве волновых векторов требует, чтобы тестовая система равномерно отбирала Mw точек выборки (ui, vi) в пространстве (u, v) волновых векторов с интервалом ("1u, "1v) выборки и соответствующими значениями (θi, ϕi) в угловом пространстве, где i=1, 2…Mw, а соотношение между (ui, vi) и (θi, ϕi) преобразуется формулой (1).
На стадии S704 обеспечивается получение значения полной излучаемой мощности (TRP) каждой антенной подрешетки на основании точек выборки.
В этом варианте осуществления настоящего изобретения в каждой точке выборки антенные подрешетки числом N могут последовательно передавать мощность, а тестовый прибор будет регистрировать эффективную изотропную мощность излучения (EIRPj), соответствующую каждой подрешетке, где j=1, 2…N.
Следует отметить, что когда антенные подрешетки числом N могут последовательно передавать мощность, передача мощности осуществляется одной антенной решеткой, а остальные антенные подрешетки отключены, т.е. они не передают мощность.
Если в качестве примера брать точки выборки, равномерно отбираемые в угловом пространстве, то значение EIRP каждой антенной подрешетки, регистрируемое в каждой точке выборки, составит EIRPij, где i=1, 2…Ms, a j=1, 2…N. Таким образом, значение TRP каждой антенной подрешетки может быть получено по следующей формуле:
где величина TRPj обозначает значение TRP j-ой подрешетки, а величина θi обозначает угловой шаг, соответствующий j-ой точке выборки.
Если в качестве примера брать точки выборки, равномерно отбираемые в нормированном пространстве волновых векторов, то значение EIRP каждой антенной подрешетки, регистрируемое в каждой точке выборки, составит EIRPij, где i=1, 2…Mw, a j=1, 2…N. Таким образом, значение TRP каждой антенной подрешетки может быть получено по следующей формуле:
где величина TRPj обозначает значение TRP j-ой подрешетки; угол (θi, ϕi) представляет собой значение, соответствующее j-ой точке выборки (ui, vi); а величины TRPj и (θi, ϕi) соединены формулой (1) преобразования.
На стадии S705 обеспечивается получение TRP всей антенной решетки на основании TRP, соответствующей каждой антенной подрешетке.
В этом варианте осуществления настоящего изобретения значение TRP, соответствующее каждой антенной подрешетке, может быть представлено величиной TRPj (где j=1, 2…N), при этом полная излучаемая мощность всей антенной решетки записывается следующим образом:
В этом варианте осуществления настоящего изобретения способ измерения TRP всей антенной решетки дополнительно подробно описан на примере конкретных вариантов осуществления, где в качестве примеров берется выборка в угловом пространстве и в нормированном пространстве волновых векторов.
Первый пример
В этом варианте осуществления настоящего изобретения антенная решетка имеет размеры 8λ×8λ, где величина λ обозначает длину волны. Измеряемая антенная решетка делится на антенные подрешетки, в частности, на левую и правую антенные подрешетки, идентичные друг другу, и в угловом пространстве осуществляется выборка TRP. Способ измерения TRP всей антенной решетки предусматривает выполнение стадий S701-S705, описанных ниже.
На стадии S701 измеряемая антенная решетка делиться на N секций, образуя антенные подрешетки числом N, причем число N превышает или равно двум.
В частности, измеряемая антенная решетка 8λ×8λ делится на левую и правую секции, идентичные друг другу, размерами 4λ×8λ, а число N определяется как равное двум.
На стадии S702 определяется разрешение Рэлея на основании максимальных размеров антенных подрешеток числом N, и на основании разрешения Рэлея определяется интервал выборки.
В частности, поскольку вся антенная решетка в целом состоит из левой и правой антенных подрешеток, идентичных друг другу, максимальные размеры Dy,max и Dz,max, соответствующие антенным подрешеткам в направлениях Y и Z, будут составлять 4λ и 8λ, соответственно. Путем подстановки в формулу (5) можно узнать, что соответствующее разрешение (θr,min, ϕr,min) Рэлея составляет (14,4°; 7,1°). В соответствии с формулой (7) интервалам выборки в направлениях θ и ϕ могут быть заданы значения 14,4° и 7,1°.
На стадии S703 определяются точки выборки на основании интервала выборки.
В этом примере обеспечивается равномерная выборка точек в угловом пространстве, а интервалы между точками в направлениях θ и ϕ составляют, соответственно, 14,4° и 7,1°. Процесс выборки может начаться в перпендикулярном направлении к антенной решетке или с отклонением от перпендикулярного направления. Поскольку для этой антенны с большим коэффициентом усиления обратное излучение может не приниматься во внимание, развертка может осуществляться только на передней полусфере антенной решетки. Таким образом, количество Ms точек выборки, определенное таким способом, составляет около 300.
На стадии S704 обеспечивается получение значения полной излучаемой мощности (TRP) каждой антенной подрешетки на основании точек выборки.
В частности, тестер 250 регулирует поворотную платформу 220 таким образом, чтобы та достигла заданной точки выборки, и в каждой точке i выборки активируются левая и правая антенные подрешетки для последовательной передачи мощности. Детектор 240 уровня мощности регистрирует эффективную изотропную мощность излучения (EIRPij), соответствующую каждой подрешетке, где i=1, 2…Ms, a j=1, 2. Значения TRP1 и TRP2 левой и правой антенных подрешеток могут быть получены по формуле (8).
На стадии S705 определяется TRP всей антенной решетки на основании TRP, соответствующей каждой антенной подрешетке.
В этом примере TRP всей антенной решетки удовлетворяет следующему равенству: TRP=TRP1+TRP2.
Второй пример
В этом примере антенная решетка характеризуется размерами 8λ×8λ, где величина λ обозначает длину волны. Измеряемая антенная решетка делится на две антенных подрешетки, в частности, на левую и правую идентичные антенные подрешетки, а выборка TRP осуществляется в нормированном пространстве волновых векторов. Способ измерения TRP всей антенной решетки предусматривает стадии S701-S705, описанные ниже.
На стадии S701 измеряемая антенная решетка делится на N секций, образуя N антенных подрешеток, причем число N превышает или равно двум.
В частности, измеряемая антенная решетка 8λ×8λ делится на левую и правую антенные подрешетки, идентичные друг другу, размерами 4λ×8λ, а число N определяется как равное двум.
На стадии S702 определяется разрешение Рэлея на основании максимальных размеров антенных подрешеток числом N, и на основании разрешения Рэлея определяется интервал выборки.
В частности, поскольку все антенная решетка в целом может состоять из левой и правой антенных подрешеток, идентичных друг другу, максимальные размеры Dy,max и Dz,max, соответствующие антенным подрешеткам в направлениях Y и Z, будут составлять 4λ и 8λ, соответственно. Путем подстановки в формулу (6) можно узнать, что соответствующее разрешение (ur,min, vr,min) Рэлея составляет (0,25; 0,125). В соответствии с формулой (7) интервалам выборки в направлениях u и v могут быть заданы значения 0,25 и 0,125.
На стадии S703 определяются точки выборки на основании интервала выборки.
В этом примере точки равномерно отбираются в пространстве волновых векторов, а интервалы между точками в направлениях u и v составляют, соответственно, 0,25 и 0,125. Процесс выборки может начаться в перпендикулярном направлении к антенной решетке или с отклонением от перпендикулярного направления. Точки выборки, равномерно распределенные в пространстве волновых векторов, располагаются в пределах окружности с единичным радиусом относительно центральной точки, определяемой по характеристикам распространения. Поскольку для этой антенны с большим коэффициентом усиления обратное излучение может не приниматься во внимание, развертка может осуществляться только на передней полусфере антенной решетки. Таким образом, количество Mw точек выборки, определенное таким способом, составляет около 100. Соответствующие значения точек пространства волновых векторов в угловом пространстве могут быть получены по формуле (1) преобразования.
На стадии S704 обеспечивается получение значения TRP каждой антенной подрешетки на основании точек выборки.
В частности, тестер 250 регулирует поворотную платформу 220 таким образом, чтобы та достигла заданной точки выборки, и в каждой точке i выборки активируются левая и правая антенные подрешетки для последовательной передачи мощности. Детектор 240 уровня мощности регистрирует эффективную изотропную мощность излучения (EIRPij), соответствующую каждой подрешетке, где i=1, 2…Ms, a j=1, 2. Значения TRP1 и TRP2 левой и правой антенных подрешеток могут быть получены по формуле (9).
На стадии S705 обеспечивается получение TRP всей антенной решетки на основании TRP, соответствующей каждой антенной подрешетке.
В этом примере TRP всей антенной решетки удовлетворяет следующему равенству: TRP=TRP1+TRP2.
В способе измерения полной излучаемой мощности антенной решетки согласно этому варианту осуществления настоящего изобретения за счет разделения измеряемой антенной решетки произвольным образом предотвращается эффект наложения в антенных подрешетках и обеспечивается точность результата по TRP антенных подрешеток. Время переключения антенных подрешеток на два порядка величины меньше, чем время ожидания поворотной платформы, и поэтому может не приниматься во внимание, вследствие чего обеспечивается уменьшение количества точек выборки и существенно повышается эффективность тестирования TRP антенной решетки. Поскольку между распределением поля в пространстве волновых векторов и распределением тока на поверхности антенны существует соотношение преобразования Фурье, выборка в пространстве волновых векторов требует наименьшего количества точек. Чем меньше количество точек выборки, тем выше эффективность тестирования TRP.
Третий вариант осуществления настоящего изобретения
В этом варианте осуществления настоящего изобретения способ измерения полной излучаемой мощности антенной решетки будет дополнительно подробно описан на примере с обратным разделением.
На фиг. 8(a) схематически показан расчет полной излучаемой мощности (TRP) антенной решетки с ее разделением пополам.
Вся антенная решетка в целом разделена на две антенные подрешетки А1 и А2 одинакового размера. При дискретизации с интервалом выборки, соответствующим размерам антенных подрешеток, в двух секциях антенных подрешеток возникает эффект наложения, что обуславливает разность между рассчитанным значением TRP и фактическим значением. Позицией 811 обозначена ситуация, в которой две антенные подрешетки удерживаются в состоянии нулевого фазового сдвига, а позицией 812 обозначена ситуация, в которой две антенные подрешетки характеризуются разностью фаз в 180°. Иначе говоря, в сравнении с ситуацией 811 в ситуации 812 выполняется только одна операция инверсии. Эта операция без труда реализуется в активной фазированной антенной решетке. В этом способе дискретизации значение TRP, полученное при тестировании ситуации 811, обозначено как TRP1, а значение TRP, полученное при тестировании ситуации 812, обозначено как TRP2. Хотя TRP1 и TRP2 не могут напрямую отображать значение TRP всей антенной решетки, можно доказать, что значение TRP всей антенной решетки может быть выражено следующим образом:
Этот результат может быть получен по характеристикам когерентности поля.
С использованием метода, который выражен формулой (11), разрешение Рэлея, соответствующее размерам антенных подрешеток, может быть дискретизировано таким образом, что количество точек выборки сокращается наполовину. Более того, поскольку фазовый сдвиг может не приниматься во внимание по сравнению с временем ожидания тестовой точки эффективность тестирования, в общем, может быть повышена в два раза методом расчета TRP с разделением пополам.
На фиг. 8(b) схематически показана схема расчета TRP с разделением на четыре части.
Вся антенная решетка делится на четыре антенных подрешетки A1, А2, A3 и А4 одинакового размера. При дискретизации с интервалом выборки, соответствующим размерам антенных подрешеток, в четырех секциях антенных подрешеток возникает эффект наложения, что обуславливает разность между рассчитанным значением TRP и фактическим значением. Позицией 821 обозначена ситуация, в которой две антенные подрешетки удерживаются в состоянии нулевого фазового сдвига. Позицией 822 обозначена ситуация, в которой левые и правые антенные подрешетки характеризуются разностью фаз в 180 градусов. Иначе говоря, в сравнении с ситуацией 821 в ситуации 822 в отношении двух правых антенных подрешеток выполняется только одна операция инверсии. Позицией 823 обозначена ситуация, в которой верхние и нижние антенные подрешетки характеризуются разностью фаз в 180 градусов. Иначе говоря, в сравнении с ситуацией 821 в ситуации 823 в отношении двух нижних антенных подрешеток выполняется только одна операция инверсии. Позицией 824 обозначена ситуация, в которой две диагональные антенные подрешетки характеризуются разностью фаз в 180 градусов. Иначе говоря, в сравнении с ситуацией 822 в ситуации 824 в отношении двух нижних антенных подрешеток выполняется только одна операция инверсии. Эта операция фазового сдвига может быть без труда реализована в активной фазированной антенной решетке. В этом способе дискретизации значения TRP, полученные при тестировании ситуаций 821, 822, 823 и 824, обозначены как TRP1, TRP2, TRP3 и TRP4. Хотя TRP1, TRP2, TRP3 и TRP4 не могут напрямую отображать значение TRP всей антенной решетки, можно доказать, что значение TRP всей антенной решетки может быть выражено следующим образом:
Этот результат может быть получен по характеристикам когерентности поля.
С использованием метода, который выражен формулой (12), разрешение Рэлея, соответствующее размерам антенных подрешеток, может быть дискретизировано таким образом, что количество точек выборки сокращается до 1/4 от исходного количества точек выборки. Более того, поскольку фазовый сдвиг может не приниматься во внимание по сравнению с временем ожидания тестовой точки эффективность тестирования, в общем, может быть повышена в три раза методом расчета TRP с разделением на четыре части.
На фиг. 8(c) схематически показана схема расчета TRP с разделением на N частей.
На фиг. 8(a) и (b) можно видеть, что антенные подрешетки разделены методом деления пополам. При разделении на четыре части антенные подрешетки могут быть выражены как 0000, 0101, 0011 и 0110, где единица отображает операцию инверсии. При разделении на большее количество частей на этой основе может быть выполнено дальнейшее разложение в ряд. Антенная решетка может быть разделена на идентичные антенные подрешетки числом N=2n, а затем подвергнута дискретизации с интервалом выборки, соответствующим размерам антенных подрешеток, для получения значения TRP, соответствующего каждой инверсии, т.е. TRPj, где j=1, 2…N. Можно доказать, что значение TRP всей антенной решетки составляет:
С использованием метода, который выражен формулой (13), разрешение Рэлея, соответствующее размерам антенных подрешеток, может быть дискретизировано таким образом, что количество точек выборки сокращается до 1/N от исходного количества точек выборки. Более того, поскольку фазовый сдвиг может не приниматься во внимание по сравнению с временем ожидания тестовой точки эффективность тестирования, в общем, может быть повышена в N-1 раз методом расчета TRP с разделением на N частей.
Следует отметить, что хотя выше описана ситуация, когда антенная решетка делится на антенные подрешетки одинакового размера, антенные подрешетки могут также характеризоваться разными размерами. Конкретный вариант разделения антенной решетки зависит от фактической ситуации и фактических потребностей.
На фиг. 9 показана блок-схема, иллюстрирующая способ тестирования для расчета TRP с обратным разделением, который предусматривает выполнение стадий S901-S905, описанных ниже.
На стадии S901 антенная решетка разделяется на секции числом N=2n методом деления пополам, образуя N антенных подрешеток.
На стадии S902 определяется разрешение Рэлея на основании максимальных размеров антенных подрешеток числом N, и на основании разрешения Рэлея определяется интервал выборки.
В этом варианте осуществления настоящего изобретения определение максимальных размеров антенных подрешеток может отображать две ситуации, в одной из которых максимальными размерами в направлениях Y и Z может характеризоваться одна и та же антенная подрешетка, а в другой максимальными размерами в направлениях Y и Z могут характеризоваться разные антенные подрешетки.
В этом варианте осуществления настоящего изобретения разрешение Рэлея может быть определено по двум разным пространствам, а именно по угловому пространству и нормированному пространству волновых векторов. Определение разрешения Рэлея в угловом пространстве и разрешения Рэлея в нормированном пространстве волновых векторов может быть реализовано по формулам (5) и (6).
В этом варианте осуществления настоящего изобретения интервал выборки в угловом пространстве и нормированном пространстве волновых векторов может быть определен по формуле (7).
На стадии S903 определяются точки выборки на основании интервала выборки.
Схема выборки в угловом пространстве требует, чтобы тестовая система равномерно отбирала Ms точек выборки (θi, ϕi) в угловом пространстве (θ, ϕ) с интервалом выборки (Δθ, Δϕ), где i=1, 2…Ms.
Схема выборки в нормированном пространстве волновых векторов требует, чтобы тестовая система равномерно отбирала Mw точек выборки (ui,vi) в пространстве (u, v) волновых векторов с интервалом (Δu, Δv) выборки и соответствующими значениями (θi, ϕi) в угловом пространстве, где i=1, 2…Mw, а соотношение между (ui, vi) и (θi, ϕi) преобразуется по формуле (1).
На стадии S904 обеспечивается получение значения TRPj полной излучаемой мощности обратной последовательности на основании точек выборки, где j=1, 2…N.
В этом варианте осуществления настоящего изобретения в каждой точке выборки все антенные подрешетки могут передавать мощность одновременно, каждая подрешетка нумеруется, а получение обратной последовательности обеспечивается способом, показанном на фиг. 8(c). Тестер регистрирует эффективную изотропную мощность излучения (EIRPj) обратной последовательности, где j=1, 2…N.
При получении точек выборки путем равномерной выборки в угловом пространстве значение EIRP каждой обратной последовательности, регистрируемое в каждой точке выборки, будет составлять EIRPij (где i=1, 2…Ms, a j=1, 2…N), а значение TRP каждой обратной последовательности может быть получено по формуле (8).
Следует отметить, что TRPj в формуле (9) относится к значению TRP j-ой обратной последовательности.
При получении точек выборки путем равномерной выборки в нормированном пространстве волновых векторов значение EIRP каждой обратной последовательности, регистрируемое в каждой точке выборки, будет составлять EIRPij (где i=1, 2…Mw, a j=1, 2…N), а значение TRP каждой подрешетки может быть получено по формуле (9). Следует отметить, что TRPj в формуле (9) относится к значению TRPj-ой обратной последовательности.
На стадии S905 определяется TRP всей антенной решетки на основании TRP, соответствующей каждой обратной последовательности.
В частности, значение TRP, соответствующее каждой обратной последовательности, может быть выражено как TRPj (где j=1, 2…N), a TRP всей антенной решетки может быть получено по формуле (13).
В этом варианте осуществления настоящего изобретения способ измерения TRP всей антенной решетки дополнительно подробно описан на примере конкретных вариантов его осуществления, где для примера описана выборка в угловом пространстве и выборка в нормированном пространстве волновых векторов.
Первый пример
В этом примере антенная решетка имеет размеры 8λ×8λ, где величина λ обозначает длину волны. Антенная решетка разделена на две антенные подрешетки, в частности, на левую и правую антенные подрешетки, идентичные друг другу, а выборка TRP осуществляется в угловом пространстве. Способ измерения TRP всей антенной решетки предусматривает выполнение стадий S901-S905, описанных ниже.
На стадии S901 выполняется разделение антенной решетки на N=2n секций методом деления пополам для формирования подрешеток числом N.
В этом примере антенная решетка размерами 8λ×8λ разделена на левую и правую антенные подрешетки размерами 4λ×8λ, идентичные друг другу, при этом определяется, что число N равно двум, а n=1.
На стадии S902 определяется разрешение Рэлея на основании максимальных размеров антенных подрешеток числом N, и на основании разрешения Рэлея определяется интервал выборки.
В этом варианте осуществления настоящего изобретения предусмотрено, что поскольку вся антенная решетка в целом состоит из левой и правой идентичных антенных подрешеток, максимальные размеры Dy,max и Dz,max, соответствующие антенным подрешеткам в направлении Y и направлении Z, будут составлять 4λ и 8λ, соответственно. Путем подстановки в формулу (5) можно узнать, что соответствующее разрешение (θr,min, ϕr,min) Рэлея составляет (14,4°; 7,1°). В соответствии с формулой (7) интервалам выборки в направлениях θ и ϕ могут быть заданы значения 14,4° и 7,1°.
На стадии S903 определяются точки выборки на основании интервала выборки.
В этом примере точки равномерно отбираются в угловом пространстве, а интервалы между точками в направлениях θ и ϕ составляют, соответственно, 14,4° и 7,1°. Процесс выборки может начаться в перпендикулярном направлении к антенной решетке или с отклонением от перпендикулярного направления. Поскольку для этой антенны с большим коэффициентом усиления обратное излучение может не приниматься во внимание, развертка может осуществляться только на передней полусфере антенной решетки. Таким образом, количество Ms точек выборки, определенное таким путем, составляет около 300.
На стадии S904 обеспечивается получение значения (TRPj) полной излучаемой мощности обратной последовательности на основании точек выборки, где j=1, 2…N.
Тестер 250 регулирует поворотную платформу 220 таким образом, чтобы та достигла заданной точки выборки. В каждой точке i выборки к левой и правой антенным подрешеткам применяются две обратные последовательности, Одна последовательность придает двум антенным подрешеткам одну и ту же фазу, тогда как другая последовательность придает двум антенным подрешеткам противоположные фазы. Детектор 240 уровня мощности регистрирует эффективную изотропную мощность излучения (EIRPij), соответствующую каждой обратной последовательности, где i=1, 2…Ms, a j=1, 2. Значения TRP1 и TRP2 двух обратных последовательностей могут быть получены по формуле (8).
На стадии S905 определяется TRP всей антенной решетки на основании TRP, соответствующей каждой обратной последовательности.
В этом примере TRP всей антенной решетки удовлетворяет следующей формуле:
Второй пример
В этом примере антенная решетка имеет размеры 8λ×8λ, где величина λ обозначает длину волны. Антенная решетка разделена на две антенные подрешетки, в частности, на левую и правую антенные подрешетки, идентичные друг другу, а выборка TRP осуществляется в нормированном пространстве волновых векторов. Способ измерения TRP всей антенной решетки предусматривает выполнение стадий S901-S905, описанных ниже.
На стадии S901 выполняется разделение антенной решетки на N=2n секций методом деления пополам для формирования подрешеток числом N.
В этом примере антенная решетка размерами 8λ×8λ разделена на левую и правую антенные подрешетки размерами 4λ×8λ, идентичные друг другу, при этом определяется, что число N равно двум, а n=1.
На стадии S902 определяется разрешение Рэлея на основании максимальных размеров антенных подрешеток числом N, и на основании разрешения Рэлея определяется интервал выборки.
В этом варианте осуществления настоящего изобретения предусмотрено, что поскольку вся антенная решетка в целом состоит из левой и правой идентичных друг другу антенных подрешеток, максимальные размеры Dy,max и Dz,max, соответствующие антенным подрешеткам в направлении Y и направлении Z, будут составлять 4λ и 8λ, соответственно. Путем подстановки в формулу (6) можно узнать, что соответствующее разрешение (ur,min, vr,min) Рэлея составляет (0,25; 0,125). В соответствии с формулой (7) интервалам выборки в направлениях u и v могут быть заданы значения 0,25 и 0,125.
На стадии S903 определяются точки выборки на основании интервала выборки.
В этом примере точки равномерно отбираются в нормированном пространстве волновых векторов, а интервалы между точками в направлениях u и v составляют, соответственно, 0,25 и 0,125. Процесс выборки может начаться в перпендикулярном направлении к антенной решетке или с отклонением от перпендикулярного направления. Точки выборки, равномерно распределенные в пространстве волновых векторов, располагаются в пределах окружности с единичным радиусом относительно центральной точки, определяемой по характеристикам распространения. Поскольку для этой антенны с большим коэффициентом усиления обратное излучение может не приниматься во внимание, развертка может осуществляться только на передней полусфере антенной решетки. Таким образом, количество Mw точек выборки, определенное таким путем, составляет около 100. Соответствующие значения точек пространства волновых векторов в угловом пространстве могут быть получены по формуле (1) преобразования.
На стадии S904 обеспечивается получение значения (TRPj) полной излучаемой мощности обратной последовательности на основании точек выборки, где j=1, 2…N.
Тестер 250 регулирует поворотную платформу 220 таким образом, чтобы та достигла заданной точки выборки. В каждой точке i выборки к левой и правой антенным подрешеткам применяются две обратные последовательности, Одна последовательность придает двум антенным подрешеткам одну и ту же фазу, тогда как другая последовательность придает двум антенным подрешеткам противоположные фазы. Детектор 240 уровня мощности регистрирует эффективную изотропную мощность излучения (EIRPij), соответствующую каждой обратной последовательности, где i=1, 2…Mw, a j=1, 2. Значения TRP1 и TRP2 двух обратных последовательностей могут быть получены по формуле (9).
На стадии S905 определяется TRP всей антенной решетки на основании TRP, соответствующей каждой обратной последовательности.
В этом примере TRP всей антенной решетки удовлетворяет следующей формуле:
В способе измерения полной излучаемой мощности антенной решетки согласно этому варианту осуществления настоящего изобретения за счет разделения измеряемой антенной решетки методом обратного разделения, исходя из рэлеевской частоты дискретизации всей антенной решетки в угловом пространстве и пространстве волновых векторов, время переключения подрешеток, в общем, на два порядка величины меньше, чем время ожидания поворотной платформы, и поэтому может не приниматься во внимание, вследствие чего может быть существенно повышена эффективность расчета. Более того, с использованием способа разделения эффективность тестирования повышается за счет уменьшения количества точек выборки. Эффективность этой схемы выборки прямо пропорционально количеству частей, на которые разделена антенная решетка.
Четвертый вариант осуществления настоящего изобретения
Этим вариантом осуществления настоящего изобретения дополнительно предложено устройство для измерения полной излучаемой мощности, включающее в себя модуль определения разделения, модуль определения интервала выборки, модуль определения точек выборки и модуль определения полной излучаемой мощности. Это устройство выполнено с возможностью реализации способа тестирования, описанного в вариантах осуществления настоящего изобретения, представленных выше.
На фиг. 10 схематически показана структура тестового устройства для расчета TRP с произвольным разделением. Это устройство включает в себя:
модуль 1001 определения разделения, выполненный с возможностью разделения антенной решетки на N секций для образования антенных подрешеток числом N, причем число N превышает или равно двум;
модуль 1002 определения интервала выборки, выполненный с возможностью выбора интервала выборки таким образом, чтобы он не превышал разрешение Рэлея, соответствующее максимальному размеру каждой антенной подрешетки;
модуль 1003 определения точек выборки, выполненный с возможностью определения положения точек выборки на основании интервала выборки; и
модуль определения полной излучаемой мощности, содержащий модуль 1004 определения TRP антенных подрешеток, выполненный с возможностью определения значения TRP каждой антенной подрешетки на основании точек выборки, и модуль 1005 определения TRP всей антенной решетки, выполненный с возможностью определения значения TRP всей антенной решетки на основании TRP антенных подрешеток.
На фиг. 11 схематически показана структура тестового устройства для расчета TRP с обратным разделением. Это устройство включает в себя:
модуль 1101 определения разделения, выполненный с возможностью разделения антенной решетки на N=2n секций методом деления пополам для образования N антенных подрешеток;
модуль 1102 определения интервала выборки, выполненный с возможностью выбора интервала выборки таким образом, чтобы он не превышал разрешение Рэлея, соответствующее максимальному размеру каждой антенной подрешетки;
модуль 1103 определения точек выборки, выполненный с возможностью определения положения точек выборки на основании интервала выборки; и
модуль определения полной излучаемой мощности, содержащий модуль 1104 определения TRP обратных последовательностей, выполненный с возможностью определения значения TRP каждой обратной последовательности на основании точек выборки, и модуль 1105 определения TRP всей антенной решетки, выполненный с возможностью определения значения TRP всей антенной решетки на основании TRP обратных последовательностей.
Пятый вариант осуществления настоящего изобретения
Этим вариантом осуществления настоящего изобретения дополнительно предложена система измерения полной излучаемой мощности антенной решетки. Эта система выполнена с возможностью реализации, по меньшей мере, одной из стадий в рамках способа измерения полной излучаемой мощности антенной решетки, описанного в вариантах осуществления настоящего изобретения, представленных выше. В частности, как показано на фиг. 2, эта система включает в себя тестируемое оборудование (EUT) 210, закрепляемое на поворотной платформе; тестовую антенную систему 230; детектор 240 уровня мощности; и тестер 250. Оборудование EUT 210 включает в себя антенную решетку 212 и выносной радиоблок 211, которые сведены в единое целое. Детектор 240 уровня мощности соединен с тестовой антенной системой 230. Тестер 250 соединен с EUT 210, поворотной платформой 220, тестовой антенной системой 230 и детектором 240 уровня мощности, соответственно.
Оборудование EUT 210 размещается и закрепляется на поворотной платформе 220, причем поворотная платформа 220 может поворачиваться в горизонтальной плоскости и в плоскости симметрии.
Тестовая антенная система 230 включает в себя тестовую антенну 231, кронштейн 232 для закрепления антенны и тестовый кабель 233. Тестовая антенна 231 может представлять собой одиночную антенну или множество антенн. Кронштейн 232 для закрепления антенны выполнен с возможностью закрепления тестовой антенны 231, и он может перемещаться в трехмерном пространстве. Тестовая антенна 231 соединена с детектором 240 уровня мощности посредством тестового кабеля 233. Детектор 240 уровня мощности может представлять собой векторный анализатор цепей, спектрометр, измеритель мощности и т.п.
Все компоненты из числа EUT 210, поворотной платформы 220, кронштейна 232 для закрепления антенны и детектора 240 уровня мощности соединены с тестером 250. Тестер 250 может быть выполнен с возможностью управления передачей/приемом EUT 210, вращением поворотной платформы 220, перемещением кронштейна 232 для закрепления антенны и передачей/приемом детектора 240 уровня мощности, а также с возможностью регистрации и обработки соответствующих результатов тестирования, включая значения EIRP, и внесения записей в журнал.
На протяжении всего процесса тестирования среда полностью безэховой камеры остается изолированной от внешней среды материалом 260, поглощающим волны, и стенкой 270 темной камеры для имитации бесконечного пространства.
В этом варианте осуществления настоящего изобретения предусмотрено, что когда TRP рассчитывается с произвольным разделением, антенная решетка в EUT 210 может быть разделена на N антенных подрешеток, причем число N превышает или равно двум. Переключение антенных подрешеток предусматривает коррекцию амплитуды и включение или отключение антенных подрешеток.
Тестер выполнен с возможностью: определения частей, на которые делится антенная решетка, и антенных подрешеток, максимальных размеров антенных подрешеток и разрешения Рэлея, соответствующего антенным подрешеткам максимального размера; определения интервала выборки для точек выборки на основании разрешения Рэлея; и определения единообразных точек выборки в угловом пространстве или в пространстве волновых векторов на основании интервала выборки, управления оборудованием EUT 210, поворотной платформой 220, тестовой антенной системой 230 и детектором 240 уровня мощности для измерения эффективной изотропной мощности излучения (EIRP), соответствующей каждой антенной подрешетке в точках выборки, и определения TRP на основании EIRP.
В частности, тестер выполнен с возможностью: определения N частей, на которые делится активная антенная решетка 212, с формированием N подрешеток; определения интервала выборки на основании максимальных размеров всех антенных подрешеток; определения точек выборки на основании интервала выборки; управления оборудованием EUT 210, поворотной платформой 220, тестовой антенной системой 230 и детектором 240 уровня мощности для измерения эффективной изотропной мощности излучения (EIRP) каждой антенной подрешетки в точках выборки; определения TRP каждой антенной подрешетки на основании EIRP; и определения TRP всей антенной подрешетки на основании значения TRP каждой антенной подрешетки.
В этом варианте осуществления настоящего изобретения предусмотрено, что когда TRP рассчитывается с обратным разделением, антенная решетка в EUT 210 делится на N=2n антенных подрешеток методом разделения пополам.
Регулировка антенных подрешеток предусматривает коррекцию фазы или символа.
Тестер выполнен с возможностью: определения частей, на которые делится антенная решетка, и антенных подрешеток, максимальных размеров антенных подрешеток и разрешения Рэлея, соответствующего антенным подрешеткам максимального размера; определения интервала выборки для точек выборки на основании разрешения Рэлея; и определения единообразных точек выборки в угловом пространстве или в пространстве волновых векторов на основании интервала выборки, управления оборудованием EUT 210, поворотной платформой 220, тестовой антенной системой 230 и детектором 240 уровня мощности для инвертирования антенных подрешеток с разделением пополам N=2n раз, измерения эффективной изотропной мощности излучения (EIRP), соответствующей каждой инверсии, и определения TRP на основании EIRP.
В частности, тестер выполнен с возможностью: определения N=2n частей, на которые делится активная антенная решетка 212, с формированием N подрешеток; определения интервала выборки на основании максимальных размеров всех антенных подрешеток; определения точек выборки на основании интервала выборки; управления оборудованием EUT 210, поворотной платформой 220, тестовой антенной системой 230 и детектором 240 уровня мощности для измерения эффективной изотропной мощности излучения (EIRP) каждой обращенной последовательности в точках выборки; определения TRP каждой обращенной последовательности на основании EIRP; и определения TRP всей антенной подрешетки на основании значения TRP каждой обращенной последовательности.
На фиг. 12 показаны результаты экспериментальной проверки использования алгоритма обратного разделения в этой системе. В этом эксперименте решетка размерами 16×8 была разделена и инвертирована с формированием двух подрешеток размерами 8×8. Кривая 1 и кривая 2 отображают оцифрованные с недостаточной частотой дискретизации данные измерений шаблонов кодовой книги синфаз и кодовой книги противофаз, соответственно. Результаты субдискретизации значительно отклоняются от результатов измерений. Кривая 3 показывает синтез данных, где результат расчета сверхстабилен, а результат измерения согласуется с результатом стандартного выборочного измерения.
Шестой вариант осуществления настоящего изобретения
Как показано на фиг. 13, этим вариантом осуществления настоящего изобретения дополнительно предложен терминал для измерения полной излучаемой мощности антенной решетки, включающий в себя процессор 1301, память 1302 и коммуникационную шину 1303.
Коммуникационная шина 1303 выполнена с возможностью реализации связи между процессором 1301 и памятью 1302. Память 1302 содержит хранящиеся в ней компьютерные программы. Процессор 1301 выполнен с возможностью выполнения одной или нескольких программ, хранящихся в памяти 1302, для реализации, по меньшей мере, одной из стадий в рамках способа измерения полной излучаемой мощности антенной решетки, описанного в вариантах осуществления настоящего изобретения с первого по третий.
Седьмой вариант осуществления настоящего изобретения
Этим вариантом осуществления настоящего изобретения дополнительно предложен машиночитаемый носитель данных, включающий в себя энергозависимую память или энергонезависимую память и съемные или несъемные носители, реализованные любым способом или по любой технологии хранения информации (такой как машиночитаемые команды, структуры данных, модули компьютерных программ или иные данные). Машиночитаемый носитель данных включает в себя, помимо прочего, оперативные запоминающие устройства (RAM), постоянные запоминающие устройства (ROM), электрически стираемые программируемые постоянные запоминающие устройства (EEPROM), блоки флеш-памяти или блоки памяти, выполненные по иным технологиям, постоянные запоминающие устройства на компакт-дисках (CD-ROM), универсальные цифровые диски (DVD) или иные накопители на оптических дисках, магнитные кассеты, магнитные пленки, накопители на магнитных дисках или иные магнитные запоминающие устройства, или другие носители, которые могут быть выполнены с возможностью хранения требуемой информации, и к которым может быть обеспечен доступ через компьютеры.
Машиночитаемый носитель данных в этом варианте осуществления настоящего изобретения может быть выполнен с возможностью хранения одной или нескольких компьютерных программ, которые могут выполняться процессором с целью реализации, по меньшей мере, одной из стадий в рамках способа измерения полной излучаемой мощности антенной решетки, описанного в вариантах осуществления настоящего изобретения с первого по третий.
В способе, устройстве, системе и терминале для измерения полной излучаемой мощности антенной решетки и машиночитаемом носителе данных согласно вариантам осуществления настоящего изобретения измеряемая антенная решетка делится на части таким образом, что в процессе измерения полной излучаемой мощности антенной решетки количество точек выборки уменьшается. В некоторых примерах реализации эффективность тестирования может быть повышена существенным образом.
Представленное выше описание служит исключительно для дополнительного подробного описания вариантов осуществления настоящего изобретения на конкретных примерах его реализации, и эти конкретные примеры реализации не должны рассматриваться как ограничивающие настоящее изобретение. Специалист в данной области техники может внести некоторые простые изменения или выполнить некоторые простые замены без отступления от идеи настоящего изобретения, причем эти изменения или замены должны входить в объем правовой охраны заявленного изобретения.
Использование: для измерения полной излучаемой мощности антенной решетки. Сущность изобретения заключается в том, что выполняют разделение измеряемой антенной решетки на антенные подрешетки числом N, причем число N превышает или равно двум; определяют интервал выборки на основании размеров антенных подрешеток числом N; определяют точки выборки на основании интервала выборки; и определяют полную излучаемую мощность всей антенной решетки на основании эффективной изотропной мощности излучения в точках выборки. Технический результат: обеспечение уменьшения количества точек выборки в процессе измерения полной излучаемой мощности антенной решетки и существенное повышение эффективности тестирования полной излучаемой мощности антенной решетки. 4 н. и 8 з.п. ф-лы, 17 ил.
1. Способ измерения полной излучаемой мощности антенной решетки, предусматривающий:
разделение измеряемой антенной решетки на антенные подрешетки числом N, причем число N превышает или равно двум;
определение интервала выборки на основании размеров антенных подрешеток числом N;
определение точек выборки на основании интервала выборки; и
определение полной излучаемой мощности всей антенной решетки на основании эффективной изотропной мощности излучения в точках выборки.
2. Способ измерения полной излучаемой мощности антенной решетки по п. 1, в котором определение интервала выборки на основании размеров антенных подрешеток числом N предусматривает:
определение разрешения Рэлея на основании максимальных размеров антенных подрешеток числом N; и
определение интервала выборки на основании разрешения Рэлея.
3. Способ измерения полной излучаемой мощности антенной решетки по п. 2, в котором интервал выборки равен разрешению Рэлея.
4. Способ измерения полной излучаемой мощности антенной решетки по п. 2, в котором определение точек выборки на основании интервала выборки предусматривает:
равномерную выборку в угловом пространстве с интервалом выборки для определения точек выборки.
5. Способ измерения полной излучаемой мощности антенной решетки по п. 2, в котором определение точек выборки на основании интервала выборки предусматривает:
равномерную выборку в нормированном пространстве волновых векторов с интервалом выборки для определения точек выборки.
6. Способ измерения полной излучаемой мощности антенной решетки по п. 1, в котором определение полной излучаемой мощности всей антенной решетки на основании мощности излучения в точках выборки предусматривает:
обеспечение возможности независимой передачи мощности каждой антенной подрешеткой на основании разделенных антенных подрешеток числом N;
измерение эффективной изотропной мощности излучения точек выборки в каждой антенной подрешетке;
определение полной излучаемой мощности каждой антенной подрешетки на основании эффективной изотропной мощности излучения; и
определение полной излучаемой мощности всей антенной решетки на основании полной измеряемой мощности каждой антенной подрешетки.
7. Способ измерения полной излучаемой мощности антенной решетки по п. 1, в котором определение полной излучаемой мощности всей антенной решетки на основании мощности излучения в точках выборки предусматривает:
деление измеряемой антенной решетки на N=2n антенных подрешеток методом разделения пополам;
инвертирование N=2n антенных подрешеток, разделенных пополам N=2n раз;
измерение полной излучаемой мощности обратной последовательности на основании точек выборки после каждой инверсии; и
определение полной излучаемой мощности всей антенной решетки на основании полной излучаемой мощности, соответствующей каждой обратной последовательности.
8. Устройство для измерения полной излучаемой мощности антенной решетки, включающее в себя:
модуль определения разделения, выполненный с возможностью определения антенных подрешеток измеряемой антенной решетки и определения размеров антенных подрешеток;
модуль определения интервала выборки, выполненный с возможностью определения интервала выборки на основании размеров антенных подрешеток;
модуль определения точек выборки, выполненный с возможностью определения точек выборки на основании интервала выборки путем равномерной выборки в угловом пространстве или пространстве волновых векторов; и
модуль определения полной излучаемой мощности, выполненный с возможностью определения полной излучаемой мощности всей антенной решетки на основании мощности излучения в точках выборки.
9. Устройство для измерения полной излучаемой мощности антенной решетки по п. 8, в котором модуль определения полной излучаемой мощности выполнен с возможностью определения полной излучаемой мощности каждой антенной подрешетки на основании эффективной изотропной мощности излучения каждой антенной подрешетки в точках выборки и определения полной излучаемой мощности всей антенной решетки на основании полной мощности излучения каждой антенной подрешетки.
10. Устройство для измерения полной излучаемой мощности антенной решетки по п. 8, дополнительно содержащее модуль определения обратного разделения, выполненный с возможностью инвертирования N=2n антенных подрешеток, разделяемых пополам N=2n раз, причем модуль определения полной излучаемой мощности выполнен с возможностью измерения полной излучаемой мощности обратной последовательности на основании точек выборки после каждой инверсии и определения полной излучаемой мощности всей антенной решетки на основании полной излучаемой мощности, соответствующей каждой обратной последовательности.
11. Система для измерения полной излучаемой мощности антенной решетки, включающая в себя тестируемое оборудование (EUT), закрепляемое на поворотной платформе, тестовую антенную систему, детектор уровня мощности и тестер; при этом:
EUT включает в себя антенную решетку и выносной радиоблок, которые сведены в единое целое; детектор уровня мощности соединен с тестовой антенной системой; а тестер соединен с EUT, поворотной платформой, тестовой антенной системой и детектором уровня мощности, соответственно, для реализации стадий в рамках способа измерения полной излучаемой мощности антенной решетки по любому из пп. 1-7.
12. Машиночитаемый носитель данных, в котором хранится одна или несколько компьютерных программ, которые при их выполнении одним или несколькими процессорами инициируют реализацию одним или несколькими процессорами стадий в рамках способа измерения полной излучаемой мощности антенной решетки по одному из пп. 1-7.
| US 2019229817 A1, 25.07.2019 | |||
| CN 102237933 A, 09.11.2011 | |||
| US 2010207827 A1, 19.08.2010 | |||
| US 2011134000 A1, 09.06.2011 | |||
| СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ИЗЛУЧЕННОЙ МОЩНОСТИ АНТЕННЫ | 2014 |
|
RU2566649C2 |
| Способ определения потока электромагнитной энергии и мощности, излучаемых антенной | 1971 |
|
SU456236A1 |
