一种5GNR基站OTA幅相一致性测试校准装置的制作方法

一种5g nr基站ota幅相一致性测试校准装置
技术领域
1.本实用新型属于基站多个辐射单元校准测试技术领域，具体涉及一种5g nr基站ota幅相一致性测试校准装置。


背景技术：

2.5g nr基站具有多个天线辐射单元，通过单元之间相位加权形成不同波束指向。只有精确已知各单元之间的幅度和相位差异，才能够准确地做相应的补偿，从而实现精确波束成形。如何准确地实现单元间的幅相差异测试，或者称为幅相一致性配平测试，将是保证5g nr基站性能的关键。
3.对于单元间幅相一致性配平测试，主要包括闭环测试方式和空间测试(over the air，ota)方式两种类型。对于闭环测试，其优点是工作稳定、精度高、不受外界环境影响，但是这种方式没有包含天线的幅相一致性公差、安装误差、连接电缆不一致的影响等，因此这种测试方式并没有实现最终整个天线系统幅相一致性的配平。
4.因此，对于整个天线阵列来说，采用空间辐射(ota)的方式进行幅相一致性的校准是其必要的一个测试环节，基于此，本实用新型提出一种5g nr基站ota幅相一致性测试校准装置。


技术实现要素：

5.本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种5g nr基站ota幅相一致性测试校准装置。
6.本实用新型提供一种5g nr基站ota幅相一致性测试校准装置，其特征在于，包括：微波暗箱以及所述微波暗箱内设置有多个探头，每个所述探头对应基站一个辐射单元，且所有探头接入一个开关矩阵，以切换对应的所述探头接收信号并完成基站所有通道幅度与相位数据的测试。
7.可选的，所述探头与所述辐射单元的距离范围为3λ～10λ，λ为基站天线工作波长。
8.可选的，所述微波暗箱的顶壁上端固定探头安装底板，所述探头安装底板朝向所述微波暗箱内部的一侧设置有所述多个探头。
9.可选的，所述探头采用双极化探头，且每个所述探头对应两个开关矩阵通道。
10.可选的，所述辐射单元为
±
45
°
双极化。
11.可选的，所述探头还接入喇叭天线，以在测试前通过所述喇叭天线测得每个所述探头通道一致性误差。
12.可选的，所述微波暗箱内设置有风机，以对所述微波暗箱内的设备进行冷却降温。
13.可选的，所述微波暗箱的顶壁和/或底壁上还设置有通风波导窗，以通过所述通风波导窗进行换气。
14.可选的，所述微波暗箱的侧壁上还设置有屏蔽门与设备进出口。
15.可选的，幅度与相位数据测试时，基站天线置于所述微波暗箱内，且所述微波暗箱
内采用吸波材料。
16.本实用新型提供一种5g nr基站ota幅相一致性测试校准装置，包括：微波暗箱以及所述微波暗箱内设置有多个探头，每个所述探头对应基站一个辐射单元；以及，所有探头接入一个开关矩阵，以切换对应的所述探头接收信号并完成基站所有通道幅度与相位数据的测试。本实用新型采用空间辐射(ota)的方式进行幅相一致性的校准，不需要闭环测试复杂的开关网络，其系统连接简单，可全面校准影响天线阵列单元间幅相一致性的各个环节，大大的提高了测试效率，非常适用于产线上的生产调试。
附图说明
17.图1为本实用新型一实施例的微波暗箱的整体结构示意图；
18.图2为本实用新型一实施例的探头一致性校准原理；
19.图3为本实用新型一实施例的探头校准示意图；
20.图4为本实用新型一实施例的探头幅度测试数据；
21.图5为本实用新型一实施例的探头幅度补偿数据；
22.图6为本实用新型一实施例的5g nr基站辐射单元测试原理；
23.图7为本实用新型一实施例的5g nr基站辐射单元幅度测试示意图；
24.图8为本实用新型一实施例的5g nr基站辐射单元相位测试示意图。
具体实施方式
25.为使本领域技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护范围。
26.除非另外具体说明，本实用新型中使用的技术术语或者科学术语应当为本实用新型所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本实用新型中使用的“包括”或者“包含”等既不限定所提及的形状、数字、步骤、动作、操作、构件、原件和/或它们的组，也不排除出现或加入一个或多个其他不同的形状、数字、步骤、动作、操作、构件、原件和/或它们的组。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示技术特征的数量与顺序。
27.在实用新型的一些描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“相连”或者“固定”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是通过中间媒体间接连接，可以是两个元件内部的连通或者两个元件的互相作用关系。以及，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
28.需要说明的是，对于5g nr基站天线而言，只有精确已知各辐射单元之间的幅度和相位差异，才能够准确地做出相应的补偿，从而实现精确波束形成。因此，如何准确地实现天线单元之间的幅相差异测试，或者称为幅相一致性配平测试，将是保证5g nr基站性能的
关键。以及，需要首先确保探头接收信号的一致性，排除探头对应通道的差异，为此需要对探头进行校准。基于此，本实用新型提出一种5g nr基站ota幅相一致性测试校准装置。
29.如图1至图8所示，本实用新型提供一种5g nr基站ota幅相一致性测试校准装置100，包括：微波暗箱110以及微波暗箱110内设置有多个探头111，每个所述探头对应基站一个辐射单元，且所有探头接入一个开关矩阵，以切换对应的所述探头接收信号并完成基站所有通道幅度与相位数据的测试。
30.需要说明的是，测试前需要排除系统本身误差，即去除探头间幅相一致性。因此，为了消除探头组之间的一致性误差，本实施例的探头还接入喇叭天线以对每个探头通道进行测试，即只有校准探头一致性时候需要喇叭天线，以通过喇叭天线对幅相差异大的探头通道进行检查，排除线缆和接口松动引入的误差，最后将所有探头的幅相采集后，通过归一化得到补偿数据。随后将基站置于微波暗箱内进行校准测试，测试后数据减去探头补偿数据，得到辐射单元间幅相数据。
31.另外，为了快速完成测试，探头还接入开关矩阵，通过开关矩阵快速切换探头，基站同步打开探头对应辐射单元，并且关闭其他单元，依次完成所有阵面单元的幅度相位测试工作，大大的提高了测试效率，非常适用于产线上的生产调试。
32.本实施例采用喇叭天线对每个探头通道进行测试采用空间辐射(ota)的方式进行幅相一致性的校准，不需要闭环测试复杂的开关网络、系统连接简单，可全面校准影响天线阵列单元间幅相一致性的各个环节。
33.示例性的，如图1至图8所示，在微波暗箱110内，采用镜像原理，使用与辐射单元数量相同的探头，即基站天线辐射单元120为m
×
n个，采用m
×
n个探头111作为镜像，每个探头111与基站天线辐射单元120的测试距离为r，通过2m
×
2n通道矩阵开关切换探头，完成每个基站辐射单元幅度及相位测试(去除探头一致性误差)，当然，为了不受外界环境干扰，测试需要在屏蔽暗箱中进行。
34.需要说明的是，本实施例的探头数量与基站天线辐射单元数量相同。
35.进一步需要说明的是，本实施例的探头与基站天线辐射单元的距离范围为r，其r为3λ～10λ，λ为基站天线工作波长。也就是说，本实施例通过镜像法进行ota校准工作，在距离天线辐射单元3-10λ处放置探头，探头与天线单元距离相等。
36.具体的，如图1和图3所示，微波暗箱110的顶壁上端固定探头安装底板112，即微波暗箱110的顶壁设置有探头安装口113，该探头安装底板112朝向微波暗箱110内部的一侧设置有多个探头111。
37.需要说明的是，本实施例的探头采用双极化探头，该双极化探头作为镜像，且每个探头对应两个开关矩阵通道，以及，每个基站天线辐射单元均为
±
45
°
双极化。
38.进一步的，本实施例微波暗箱内设置有风机(例如，风扇)，以对微波暗箱内的设备进行冷却降温。
39.更进一步的，如图1和图7、图8所示，本实施例在进行幅度与相位数据测试时，基站天线150置于微波暗箱110内，且微波暗箱内采用吸波材料，以减少反射电平，另外，该基站天线150置于微波暗箱110内，连接电源线与控制线，以确保暗箱内风机工作。
40.更进一步的，如图1所示，本实施例的微波暗箱110的顶壁与底壁上还设置有通风波导窗114，以通过通风波导窗进行换气。
41.更进一步的，如图1所示，微波暗箱110的侧壁上还设置有屏蔽门与设备进出口115，以便于设备进出。
42.更进一步的，如图1和图3所示，本实施例的喇叭天线130和开关矩阵140分别接入矢量网络分析仪160。例如，请进一步参考图7，给出了5g nr基站辐射单元幅度测试示意图，开关矩阵140为射频开关矩阵，其连接的是连接频谱仪或功率计。再例如，请进一步参考图8，给出了5g nr基站辐射单元相位测试示意图，开关矩阵140为射频开关矩阵，其连接的是矢量网络分析仪测试支路，5g nr基站天线150连接的是矢量网络分析仪参考支路170。
43.基于上述结构，本实用新型对于5g nr基站ota幅相一致性具体测试流程如下：
44.1、通过喇叭对探头组进行一致性校准，消除系统本身误差，测试原理如图2所示，测试示意图如图3所示，将喇叭和开关矩阵分别接入矢量网络分析仪(以下简称矢网)port1和port2两个测试端口,移动喇叭分别置于每个探头下方，通过矢网s21进行测试，最终得到每个探头幅度及相位数据，测试幅度数据参考图4所示，数据集中在-41db附近，使用-41db对数据进行归一化操作，从而得到归一化补偿数据，如图5所示，当探头一端射频线缆、开关矩阵及探头不发生变化时，探头归一化补偿数据可以重复使用，无需反复测试。
45.2、将基站天线置于暗箱内，连接电源线及控制线，确保暗箱内风扇工作；
46.3、控制开关矩阵及基站天线辐射单元，测试原理可以参考图6所示，在幅度测试过程中使用频谱仪或者功率计接收，如图7所示，测试中确保基站同一时刻只有一个辐射单元工作，其他单元关闭状态，开关切换至对应探头进行信号接收。在相位测试过程中使用矢网进行接收，如图8所示，从基站引出参考支路，通过矢网前面板跳线端接入r1接收机，探头接收信号接入port2端口，矢网测试参数为s21，对测试得到数据进行探头补偿操作。
47.4、按照阵面天线配平数据格式，生成幅度误差和相位误差校准数据矩阵，对辐射阵面进行配平；
48.5、对配平后的阵列天线，再进行一遍步骤3测试，判断各辐射单元幅度相位误差是否符合指标要求，如果不满足要求，则再重复一次迭代过程，直至满足要求。
49.6、测试完成后改变探头极化，对基站辐射单元另一种极化重复上述校准操作，条件允许可以使用双极化探头，同时开关矩阵通道增加一倍，这样可以在一次过程中完成两种极化测试，可以提高测试效率。
50.本实用新型提供一种5g nr基站ota幅相一致性测试校准装置，相对于现有技术而言具有以下有益效果：本实用新型采用空间辐射(ota)的方式进行幅相一致性的校准，不需要闭环测试复杂的开关网络、系统连接简单，可全面校准影响天线阵列单元间幅相一致性的各个环节，大大的提高了测试效率，非常适用于产线上的生产调试。
51.可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本实用新型的原理而采用的示例性实施方式，然而本实用新型并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本实用新型的保护范围。