[發(fā)明專(zhuān)利]反應(yīng)性近場(chǎng)天線測(cè)量

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201580061062.6
• 申請(qǐng)日: 2015-11-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107110948A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魯斯卡·巴頓;卡斯拉·帕揚(yáng)德赫朱
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: EMSCAN公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01R35/00
• 分類(lèi)號(hào): G01R35/00;G01R29/08
• 代理公司: 北京摯誠(chéng)信奉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11338
• 代理人: 邢悅,王永輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及用于表征天線性能的反應(yīng)性(reactive)或非常近場(chǎng)測(cè)量的系統(tǒng)和方法，包括去嵌入探針系統(tǒng)在天線上的各種效應(yīng)的方法。

背景技術(shù)

近場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)廣泛用于大范圍和/或低頻天線的表征，對(duì)于這種天線遠(yuǎn)場(chǎng)或緊湊范圍的測(cè)量系統(tǒng)變得過(guò)于昂貴，并且在某些情況下是不實(shí)用的。這些近場(chǎng)測(cè)量系統(tǒng)的緊湊尺寸允許將測(cè)量探針集成在平面、圓形和其他陣列配置中。如果通過(guò)傳感器陣列進(jìn)行測(cè)量，則減少或消除被測(cè)天線(AUT)或被測(cè)設(shè)備(DUT)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，因此減少測(cè)量時(shí)間。在平面近場(chǎng)測(cè)量的情況下，近場(chǎng)到遠(yuǎn)場(chǎng)變換算法的簡(jiǎn)單性以及基于陣列的方法導(dǎo)致對(duì)于半球中AUT的幾乎實(shí)時(shí)的遠(yuǎn)場(chǎng)表征。如果可以在近場(chǎng)的反應(yīng)區(qū)域進(jìn)行測(cè)量，則可以實(shí)現(xiàn)測(cè)量系統(tǒng)尺寸的進(jìn)一步減小，由于反射和與天線互耦的潛力這傳統(tǒng)上是被避免的。

這個(gè)反應(yīng)區(qū)域內(nèi)的測(cè)量有時(shí)被稱(chēng)為非常近場(chǎng)測(cè)量。這種平面的非常近場(chǎng)天線測(cè)量系統(tǒng)的示例是產(chǎn)品(加拿大的EMSCAN公司)，其包括印刷在45×45cm印刷電路板(PCB)上的1600個(gè)可快速切換的探針的陣列。使用平面波譜(PWS)展開(kāi)將通過(guò)探針測(cè)量的正交H場(chǎng)分量(幅度和相位)變換為半球中的遠(yuǎn)場(chǎng)圖案。雖然得益于在探針之間極其快速的電子切換(而不是在腔室中的AUT的機(jī)械運(yùn)動(dòng))，但是天線非常近場(chǎng)區(qū)域中印刷的探針陣列的存在產(chǎn)生相互耦合效應(yīng)，其以至少兩種方式改變天線周?chē)膱?chǎng)。首先，由于掃描器PCB具有在實(shí)體接地平面上的半環(huán)探針陣列，通過(guò)在介質(zhì)中引入不連續(xù)來(lái)干擾近場(chǎng)并施加新的邊界條件，因此產(chǎn)生接地平面效應(yīng)。第二，由于掃描器PCB和個(gè)別測(cè)量探針加載了AUT，改變了其輻射性能；例如，改變其輸入阻抗，所以產(chǎn)生了互耦效應(yīng)?；ヱ钚?yīng)是依賴(lài)于AUT并且難以補(bǔ)償。當(dāng)在非常近場(chǎng)區(qū)域中測(cè)量時(shí)，不期望忽略掃描器PCB對(duì)AUT的負(fù)載效應(yīng)，特別是在例如低于1GHz的低頻。

因此，為了提高所得到的遠(yuǎn)場(chǎng)結(jié)果的準(zhǔn)確性，本領(lǐng)域需要用于從非常近場(chǎng)或反應(yīng)性近場(chǎng)測(cè)量中減輕或去嵌入這些效應(yīng)的系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明涉及掃描器系統(tǒng)和校準(zhǔn)和/或校正使用被測(cè)天線(AUT)的非常近場(chǎng)掃描器進(jìn)行的測(cè)量的方法。掃描器可以包括使用集成探針陣列的設(shè)備，其中的集成探針被電子切換以捕獲在AUT附近的非常近場(chǎng)的數(shù)據(jù)，并將近場(chǎng)數(shù)據(jù)變換為遠(yuǎn)場(chǎng)數(shù)據(jù)。這樣的測(cè)量裝置可以在反應(yīng)性近場(chǎng)中使用磁場(chǎng)(H場(chǎng))探針在兩個(gè)正交方向上測(cè)量H場(chǎng)的相位和振幅，并使用遠(yuǎn)場(chǎng)變換將該數(shù)據(jù)投影到遠(yuǎn)場(chǎng)方法，諸如平面孔徑分布到角譜變換或平面波譜(PWS)變換。

一方面，本發(fā)明可以包括一種校準(zhǔn)掃描器的方法，該掃描器包括集成測(cè)量探針的掃描器板陣列，集成測(cè)量探針被電子切換以從AUT捕獲近場(chǎng)數(shù)據(jù)并且各自具有從探針到板輸出的RF路徑，該方法包括如下步驟：

(a)將校準(zhǔn)探針與測(cè)量探針中的一個(gè)進(jìn)行耦接，以在測(cè)量探針內(nèi)產(chǎn)生已知強(qiáng)度的磁場(chǎng)。

(b)測(cè)量通過(guò)測(cè)量探針和校準(zhǔn)探針的功率，并通過(guò)消除校準(zhǔn)探針的影響來(lái)隔離從測(cè)量探針到電路板輸出的RF路徑的影響；

(c)對(duì)于每個(gè)測(cè)量探針重復(fù)步驟(a)和(b)；

(d)創(chuàng)建用于陣列的校準(zhǔn)文件，其包括對(duì)于每個(gè)測(cè)量探針RF路徑的校正。

每個(gè)測(cè)量探針可以包括具有傳導(dǎo)RF振幅輸出的H場(chǎng)半環(huán)探針。每個(gè)環(huán)路內(nèi)的H場(chǎng)強(qiáng)度可以通過(guò)測(cè)量通過(guò)環(huán)路以及使用矢量網(wǎng)絡(luò)分析器耦接到環(huán)路的校準(zhǔn)探針的功率，從掃描器板的傳導(dǎo)RF振幅輸出進(jìn)行估計(jì)。

另一方面，本發(fā)明可以包括考慮掃描器的散射效應(yīng)的校正測(cè)量的方法，其中通過(guò)將從掃描器實(shí)際獲得的測(cè)量與從軟件模擬獲得的結(jié)果進(jìn)行比較來(lái)計(jì)算所述校正。

另一方面，本發(fā)明可以包括考慮掃描器對(duì)AUT的負(fù)載效應(yīng)的校正測(cè)量的方法，其中通過(guò)將從掃描器實(shí)際獲得的測(cè)量值與經(jīng)驗(yàn)測(cè)試獲得的結(jié)果進(jìn)行比較來(lái)計(jì)算校正。

另一方面，本發(fā)明可以包括AUT測(cè)量設(shè)備，該AUT測(cè)量設(shè)備包括進(jìn)行電子切換以捕獲AUT附近的近場(chǎng)數(shù)據(jù)的集成探針陣列，其中該設(shè)備包括適于使用遠(yuǎn)場(chǎng)變換方法將近場(chǎng)數(shù)據(jù)變換到遠(yuǎn)場(chǎng)的處理器，并且實(shí)現(xiàn)本文所描述或要求的任何一個(gè)或所有校準(zhǔn)或校正步驟。

附圖說(shuō)明

在附圖中，相同的元件被指定相同的附圖標(biāo)記。附圖不一定按比例繪制，而是將重點(diǎn)放在本發(fā)明的原理上。另外，所描繪的每個(gè)實(shí)施例僅是利用本發(fā)明的基本概念的許多可能的布置中的一個(gè)。附圖簡(jiǎn)要描述如下：

圖1是校準(zhǔn)方法的一個(gè)實(shí)施例的示意性流程圖。

圖2示出掃描器板中的單個(gè)測(cè)量探針以及耦合的次級(jí)環(huán)形天線的示意圖。