[發明專利]混合反射計系統(HRS)

無效

• 申請號: 201080048310.0
• 申請日: 2010-08-18
• 公開（公告）號: CN102577190A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: N·克勞;S·J·珀金斯;I·L·莫羅
• 申請（專利權）人: 英國國防部
• 主分類號: H04B17/00
• 分類號: H04B17/00;G01R29/10
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 呂俊剛;張旭東

技術領域

本發明涉及能夠測量包括天線且尤其包括電小天線(ESA)的射頻(RF)組件的正向信號參數和反向信號參數的RF信號測試與測量系統，并且更具體地，涉及能夠被集成在通信系統內以輔助天線的自動重新調諧的RF測試與測量系統。

背景技術

在開發RF設備時，獨立地或在集成系統內測試RF組件(諸如天線)以驗證它們的實際性能是必要的。測量天線性能通常通過將天線連接到反射計來實現。這允許個人使用網絡分析儀測量天線的散射參數(S-參數)大小(magnitude)，但是將來自輻射裝置的不可預測的損耗算在內的校準是有問題的。這對于ESA尤其有問題，因為從天線反射回來的能量用作返回到測量系統的共模電流。在校準過程中不能解釋這種不可預測的影響。

嵌入諸如移動電話的主機中的天線一般是電小的。電小天線通常被認為表示當天線在它的最高操作頻率操作時該天線具有不大于λ/10的尺寸。此外，這些嵌入式ESA對于周圍環境敏感且易于失諧。在測試期間，例如，如果測試系統被放置得太靠近天線，則由于比如RF輸入線纜的組件的使用，該測試系統可能用作寄生元件。因此，由于這種失諧效應，與不同環境中的主機進行通信變得極其困難。

存在使用測量系統來測量ESA的輻射效率的多種方法。迄今為止，模式集成(pattern?integration)是當前用于測量ESA的絕對輻射效率的最精確的方法。然而，該方法是最復雜和耗時的方法，需要經校準的范圍(range)或消聲室。在實踐中，難以在500MHz以下的頻率實現。如果天線的遠場具有復模式或復雜的極化，則該方法會更為復雜。

Q因子方法使用無損天線的質量因子的理論值；在天線不是簡單結構的情況下，可能難以獲得該理論值。還假設當在天線或其周圍環境中做出改變時，天線上的電流分布的形式保持不變。

電阻比較方法需要兩個天線，這兩個天線被構造為是相同的但具有不同的金屬。假定兩個金屬的導電性的差異是小擾動且假設它們的歐姆電阻不同。該方法還假設金屬的導電性和操作頻率很高。做出這些假設，從而使用表面電阻的概念來確定輻射電阻。此外，與Q因子方法一樣，該方法也假設當在天線或其周圍環境中做出改變時，天線上的電流分布的形式保持不變。

輻射測量方法基于如下原理：定向在低噪聲區域的有損耗天線將生成比定向在同一區域的無損天線更多的噪聲功率。天線中的損耗可以被看作為環境溫度的噪聲源。該方法不適于名義上具有全向輻射模式的天線，諸如ESA。當定向到低噪聲區域(即，頂點處天空)時，這類天線從可能更熱的地平線(horizon)接收輻射，因而增加了測量不確定性。因此，對于具有筆形波束型輻射模式的高增益天線，該方法是有用的。該方法還需要高質量放大器和具有良好噪聲指數的混合器，它們必須靠近天線安裝以避免會增加噪聲的附加組件。易于漂移的放大器增加了測量不確定性。此外，天線必須與源阻抗匹配以避免增加系統噪聲。

隨機場測量(RFM)方法基于如下統計理論，該統計理論假設由未知天線和參考天線接收的信號遵循瑞利分布(Rayleigh?distribution)。該技術用于測量當與人體靠得很近時天線的輻射效率。測量過程的統計性質導致它比其它常規方法更加耗時。

量熱(calorimetric)方法基于對所耗散的功率而不是所輻射的功率的測量。該量熱方法被認為是下面描述的模式集成的低成本另選方案和惠勒帽(Wheeler?cap)方法的替代方案。然而，測量過程比惠勒帽方法更加復雜。盡管測量所需的設備比模式集成方法相對較便宜，但是與使用惠勒帽方法相比，它仍相當昂貴。

混響室方法被認為是模式集成方法的較便宜的另選方案。使用模式和平臺攪動在金屬室內部設置多路徑環境。然后，使用統計分析確定天線的輻射效率。通過以恒定和已知的速度旋轉的金屬槳調制室內部的模式。為了獲得改善的測量精確度，測試下的天線(也稱為平臺)也旋轉。該方法基于混響室中的平均接收功率與測試天線的輻射效率成正比的假定。

反射方法檢查在天線和反射構件(reflecting?short)之間的距離變化時天線的反射系數。在操作橫向電TE?10模式的矩形波導中執行該測量。該方法可以被視為是惠勒帽方法的擴展，然而，其過程更加復雜且需要具有高質量滑動構件的稍微復雜的波導設置。額外的益處在于天線損耗被建模，而不管它們是否由串聯電阻器、并聯電導或非簡單的天線結構組成。