专利名称：包含包括多个探头的阵列的用于模拟电磁环境的系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于产生电磁环境的系统，该系统包括至少一个探头网络，用于向测试区域发射电磁辐射以测试位于该测试区域中的被测试对象。被测试对象包括至少一个天线。发射探头的网络构造可变换成接收探头的网络构造。
背景技术：
用于产生电磁环境的该系统的应用领域是测试各种各样的被测试对象，包括可被单独或同时接入的一个或多个天线，所述天线可连接至或可不连接至一个或多个集成接收器或发射器。例如，这些被测试对象可以是移动电话(所谓的“无线”设备)，或与一个或多个板载接收器相关联的任何其它民用天线设备、航空或军用应用。例如，本领域技术人员已知的测试类型涉及对具有多个输入和多个输出的所谓的“ΜΜ0 (多输入多输出)”设备的表征。因此，寻求通过使被测试对象经受来自探头的各种电磁辐射来测试该被测试对象的可能性，所述探头例如是成角度地分布在测试区域周围。提供至少一个信号发生器来产生一个或多个射频信号(RF信号)。该信号发生器例如可以是在离散频率下产生RF信号的网络分析器或频率合成器、根据通信协议产生经调制的RF信号的无线电通信测试器、或任何其它RF信号源。提供至少一个信号接收器来接收一个或多个射频信号。该信号接收器在网络分析器或无线电通信测试器之类的情况下可被集成到信号发生器中，或者在与频率合成器相关联的接收器之类的情况下远离该发生器定位。利用接收器，能够收集被测试对象的响应，从而能够在例如传输或通信质量方面评估被测试对象。使用了信道仿真器，以便能够通过一个或多个信道对来自信号发生器的射频信号进行多路复用和变换。每个信道的信号以传导模式被传输至探头，该探头将该信号向测试区域辐射。利用信道仿真器，例如，能够针对每个信道独立地改变探头所发射的信号的相位、幅值、频率以及组时间。探头可具有单个圆极化或线性极化，或两个正交的极化。为了在每个探头极化下单独地发射信号，并且在必要时与其它探头的其它极化不同，每个探头极化可与信道相关联，该探头通过该信道接收待发射的信号。因此，由RF信号发生器和接收器、信道仿真器以及探头的网络组成的该测试系统可用于产生被测试对象在其正常使用期间在测试以外的真实环境中可能遇到的电磁环境。已知这样的设备，例如来自文献US-A-2008/0056340。一般而言，已知为了校准用于产生电磁场景的系统，使用具有预先已知的响应并被放置在测试区域中心作为天线的不同偶极天线。此类偶极天线具有窄频带的缺点，需要使用大数量的此类偶极天线来实现校准，而且此类偶极天线具有单个极化，在配备有双极化探头的网络的系统的情况下，需要针对每个频带在测试区域中心使用两个具有不同极化的偶极天线。借助于利用放置在测试区域中心的已知偶极天线而由此进行的测量，修正每个信
4道的特性以使偶极天线的响应与预定义设置信号匹配。该修正的主要目的是，使每个信道的响应从信号发生器直至偶极天线在组时间、幅值以及相位响应方面统一。还已知，例如，本领域技术人员可使用具有磁环或磁槽的天线类型的天线来代替偶极天线。但后者具有与偶极天线的缺点相似的缺点。因此，该校准时间长、复杂、费力且难以应用。借助于偶极天线的该校准技术的另一主要缺点是缺少对实际探头网络的校准。实际上，利用偶极天线的该校准技术主要对应于信号发生器经由信道仿真器与探头网络直至偶极天线之间的传输路径的统一。这绝对不对应于探头网络本身的校准，探头网络本身的校准例如允许探头的每个极化的无线电轴的统一，在探头的每个极化的无线电轴的不统一的情况下，不可能保证借助探头网络的测量质量。最终，借助于偶极天线的该校准技术的另一主要缺点是所应用修正的固有不稳定性。实际上，一旦利用该方法进行了校准，用于产生电磁场景的该系统就不具有随时间的稳定响应，这给对不同被测试对象进行的测量带来了问题，期望对被测试对象的反应的表征是相对于由探头发射的辐射的。这主要是因为如下事实信道仿真器和实际信道包括有源微波频率元件，这些元件的响应随时间变化且根据温度变化(作为示例)。这通过在被测试对象的测得响应的一天期间的波动而显现在该天的第一时间从第一信号对第一被测试对象进行的测试将给出第一被测试对象的第一响应，而在该天的第二时间从同样的第一信号对同样的第一被测试对象进行的同样的测试可能给出与第一响应不同且不可预测的第二响应。因此，这些测试是不可再现的，除非借助于偶极天线的校准在每天期间频繁地重复，这在测量速度方面成为一个大障碍。由于某些信道仿真器需要在每次启动时校准的事实，情况可能变得更糟糕。
发明内容
本发明涉及获得对每个信道的简化和自动化的校准。对每个信道的该校准独立于探头的实际网络的校准，而且利用对每个信道的该校准可克服上述缺点。为此目的，本发明的第一主题是一种用于模拟电磁环境的系统，包括多个探头(Si)的网络(200)，探头(Si)用于发射电磁辐射至与探头(Si)相距一距离的测试点和/或接收来自该测试点的电磁辐射，以测试位于该测试点的至少一个测试天线(300)，-多个信道(C)，用于将探头连接至信道仿真器(600 )，-第一信号发射单兀(400),-第二信号接收单元(410)，-第一和第二单元(400，410)中的一个连接至信道仿真器(600)，其特征在于，还包括开关装置(100)，开关装置(100)具有第一测量位置和用于校准信道(C)的第二位置，在该第一测量位置中，开关装置(100)经由所述至少一个相关联的信道(C)将仿真器(600)分别连接至至少一个探头(Si),并将第一和第二单元(410，400)中的另一个连接至测试天线(300)，在用于校准信道(C)的该第二位置中，开关装置(100)经由所述至少一个相关联的信道(C)将仿真器(600)连接至第一和第二单元(410，400)中的另一个且不通过探头(Si)的网络(200)，该第二位置与该第一位置不同。
根据本发明的实施例，信道仿真器(600)连接至第一信号发射单元(400)，处于第一测量位置的开关装置(100)经由所述至少一个相关联的信道(C)将仿真器(600)分别连接至至少一个探头(Si),并将第二信号接收单元(410)连接至测试天线(300)，处于用于校准信道(C)的第二位置的开关装置(100)经由所述至少一个相关联的信道(C)将仿真器(600)连接至第二信号接收单元(410)且不通过探头(Si)的网络(200)。根据本发明的实施例，信道仿真器(600)连接至第二信号接收单元(410)，处于第一测量位置的开关装置(100)经由所述至少一个相关联的信道(C)将仿真器(600)分别连接至至少一个探头(Si)，并将第一信号发射单元(400 )连接至测试天线(300 )，处于用于校准信道(C)的第二位置的开关装置(100)经由所述至少一个相关联的信道(C)将仿真器(600 )连接至第一发射单元(400 )且不通过探头(Si)的网络(200 )。根据本发明的实施例，处于第一测量位置的开关装置(100)经由多个相关联的信道(C)将仿真器(600)的多个接口(A)分别连接至多个探头(Si),并将第一和第二单元(410,400)中的另一个连接至测试天线(300)，处于用于校准信道(C)的第二位置的开关装置(100)经由多个相关联的信道(C)将仿真器(600)的多个接口(A)连接至第一和第二单元(410，400)中的另一个且不通过探头(Si)的网络(200)，该第二位置与该第一位置不同。根据本发明的实施例，信道仿真器(600 )具有可控的变换装置(T )，用于针对每个信道(C)单独地改变每个相关联的探头(Si)的信号的至少一个参数，该至少一个参数来自频率、相位、幅值和极化。根据本发明的实施例，该系统包括用于控制开关装置(100)的装置(116、122、135)，用于使开关装置(100)在第一和第二位置之间通过，并将开关装置(100)保持在第一和第二位置中的任一位置。根据本发明的实施例，开关装置(100)包括具有用于确保所述连接的所述位置的开关或类似物(11，13)。根据本发明的实施例，该系统包括用于产生彼此正交的两个第一和第二极化的单元(700)，以将由所述至少一个信道(C)传递的信号分成分别具有彼此正交的第一和第二极化的两个第一和第二路径(710)，所述两个路径连接至相关联的探头(Si)，设置了加权装置以对两个第一和第二路径(710)中的每个路径在幅值和相位上加权。根据本发明的实施例，测试天线(300)通过经由至少一条电缆(330)的布线连接至第一和第二单元(410，400)中的另一个。根据本发明的实施例，测试天线(300)利用板载发射器和/或接收器(320)经由至少一个无线电链路无线地连接至第一和第二单元(410，400)中的另一个。在该情况下，接收/发射是在被测试对象中完成的，且无线电(RF代表射频)链路仅用于恢复有用的值。根据本发明的实施例，开关装置(100)被放置在信道仿真器(600)与探头(Si)的网络(200)之间。本发明的另一主题是一种用于借助于如上所述的系统(I)来模拟电磁环境的方法，该系统包括多个探头(Si)的网络(200)，探头(Si)用于发射电磁辐射至与探头(Si)相距一距离的测试点和/或接收来自该测试点的电磁辐射，以测试位于该测试点的至少一个测试天线(300);多个信道(C)，用于将探头连接至信道仿真器(600);第一信号发射单元(400);第二信号接收单元(410);第一和第二单元(400，410)中的一个连接至信道仿真器(600)，其特征在于，-将该开关装置(100)放置在用于校准信道(C)的第二位置，在该用于校准信道(C)的第二位置中，开关装置(100)经由所述至少一个相关联的信道(C)将仿真器(600)连接至第一和第二单元(410，400)中的另一个，且不通过探头(Si)的网络(200)，-在用于校准信道(C)的第二位置中，在通过信道仿真器(600 )且不通过探头(Si)的网络(200)的同时，获取第一信号发射单元(400)与第二信号接收单元(410)之间的每个信道(C)上的复传输系数的值，-然后将开关装置(100)放置在第一测量位置，在该第一测量位置中，开关装置
(100)经由所述至少一个相关联的信道(C)将仿真器(600)分别连接至至少一个探头(Si),并将第一和第二单元(410，400)中的另一个连接至测试天线(300)，-通过经由所述至少一个信道(C)将至少一个信号从第一信号发射单元(400)通过所述至少一个探头(Si)发送至第二信号接收单元(410)，并通过对该信号施加修正，在第一测量位置中测试该测试天线(300)，该修正至少根据已从所述至少一个信道(C)上的复传输系数获取的值计算而来。根据本发明的实施例，该修正至少根据已从所述至少一个信道(C)上的复传输系数获取的值计算而来，且进一步根据已在该装置上预先测量的传输参数计算而来。在本发明的实施例中，多个信道中的每一个将来自射频信号发生器的信号传输至用于发射电磁辐射的多个探头的网络中的探头。该校准装置是相互的，且允许校准多个信道，多个信道中的每一个将来自用于接收电磁辐射的多个探头的网络的探头的信号传输至射频信号接收器。在实施例中，该装置的特征在于-它被插入信道仿真器与探头网络之间，-它由开关、分离器和/或耦合器的组件组成，具有第一所谓的测量位置和第二所谓的信道校准位置，在第一测量位置，能在被测试天线作为接收天线工作时经由至少一个相关联的信道将信道仿真器的第一输出中的至少一个分别连接至网络的至少一个探头，并将被测试天线连接至射频信号的接收器，而在第二信道校准位置中，开关、分离器和/或耦合器的布置将仿真器的第一输出中的至少一个连接至接收器的输入，且不通过探头网络，该第二位置与第一位置不同。-当被测试对象是无线的且开关、分离器和/或耦合器的组件具有第一所谓的测量位置时，能够在接收来自网络的探头的信号的被测试对象的测量期间经由至少一个相关联的信道将信道仿真器的第一输出中的至少一个分别连接至网络的至少一个探头，将位于测量室中且确保与被测试对象的辐射链路的通信天线连接至射频信号的接收器。射频信号发生器和接收器在此一般对应于本领域技术人员称为无线电通信测试器的装置。具有第二所谓的信道校准位置的开关、分离器和/或耦合器的组件的布置能够将仿真器的第一输出中的至少一个连接至接收器的输入，且不通过探头网络。根据
具体实施例方式-对于通过电缆供电并作为接收器操作的被测试天线而言，在第一所谓的测量位置，开关组件经由多个相关联的信道将仿真器的多个第一输出分别连接至多个探头，并将被测试天线连接至射频信号接收器的输入，且在第二所谓的信道校准位置，开关组件将仿真器的多个第一输出连接至分析单元的接收输入，且不通过探头网络，第二位置与第一位置不同。-对于通过电缆供电并作为发射器操作的被测试天线而言，在第一所谓的测量位置，开关组件经由多个相关联的信道将仿真器的多个第一输入分别连接至多个探头，并将被测试天线连接至射频信号发生器的输出，且在第二所谓的信道校准位置，开关组件将仿真器的多个第一输入连接至射频信号发生器的输出，且不通过探头网络，第二位置与第一位置不同。-对于从网络的探头接收信号的无线被测试对象而言，在第一所谓的测量位置，开关组件经由多个相关联的信道将仿真器的多个第一输出分别连接至多个探头，并将位于测量室中且确保与被测试对象的辐射链路的通信天线连接至射频信号接收器的输入，且在第二所谓的信道校准位置，开关组件将仿真器的多个第一输出连接至分析单元的接收输入，且不通过探头网络，第二位置与第一位置不同。-对于向网络的探头发射的无线被测试对象而言，在第一所谓的测量位置，开关组件经由多个相关联的信道将仿真器的多个第一输入分别连接至多个探头，并将位于测量室中且确保与被测试对象的辐射链路的通信天线连接至射频信号发生器的输出，且在第二所谓的信道校准位置，开关组件将仿真器的多个第一输入连接至射频信号发生器的输出，且不通过探头网络，第二位置与第一位置不同。-该校准装置包括用于控制开关组件的装置，以使开关组件在第一和第二位置二者之间通过，并用于将开关组件保持在第一和第二位置中的任一个处。-开关组件包括开关、分离器和/或耦合器和/或具有用于确保所述连接的所述位置的类似物。根据本发明的实施例，提供了一种用于借助于如上所述的校准装置的校准RF信号发生器的输出直至多个辐射发射探头的网络的探头的输入之间的信道的方法，其特征在于-将开关组件放置在第二所谓的信道校准位置，在第二所谓的信道校准位置，开关组件将信道仿真器的第一输出中的至少一个连接至分析单元的接收输入，且不通过探头网络，-然后针对发生器与射频信号接收器之间的每个信道获取并记录通过信道仿真器的复传输系数的值，-然后将开关组件放置在所谓的测量位置中，在所谓的测量位置中，开关组件经由所述至少一个相关联的信道将仿真器的第一输出中的至少一个分别连接至至少一个探头，并将接收输入连接至测试天线，-以及在被测试天线的测量期间或在测量之后，当开关组件被放置在第二所谓的信道校准位置时，然后应用针对每个信道从所记录的传输系数的复值获得的复修正。通过该修正，能够通过包括信道仿真器以及放置在射频信号发生器与网络的探头的输入之间的所有有源元件的特性和变化性，在相位、幅值以及组时间方面将信道的特性显著地统一。-最终，能够向不同信道的该修正应用第二修正，该第二修正的值是从探头网络的校准获得的，对探头网络的校准附加地进行，并且以与信道校准完全独立的方式进行。
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根据下文的描述将能更好地理解本发明，下文的描述仅作为非限制性示例参考附图而给出，在附图中-图I是根据本发明的实施例的用于校准信道的装置的示意图，该装置应用于用于产生电磁环境的系统，其中开关组件的第一位置用于进行对通过电缆供电并作为接收器操作的被测试天线的组件的测量，-图2是根据本发明的实施例的图I的校准装置的示意图，其中开关组件的第二位置用于进行用于校准信道的测量，图3是根据本发明的实施例的用于校准信道的装置的示意图，该装置应用于用于产生电磁环境的系统，其中开关组件的第一位置为了进行对从网络的探头接收信号的被测试无线对象的测量，-图4是根据本发明的实施例的图3的校准装置的示意图，其中开关组件的第二位置用于进行用于校准信道的测量，-图5是根据本发明的实施例的用于校准信道的装置的示意图，该装置应用于用于产生电磁环境的系统，其中开关组件的第一位置为了进行对从网络的双极化探头接收信号的被测试无线对象的测量，双极化探头自身通过用于产生极化的附加组件供电。-图6是根据本发明的实施例的用于校准信道的装置的示意图，该装置应用于用于产生电磁环境的系统，其中开关组件的第一位置为了进行对从网络的双极化探头接收信号的被测试无线对象的测量，-图7是根据本发明的实施例的图6的校准装置的示意图，其中开关组件的第二位置是为了进行用于校准信道的测量，-图8是根据本发明的实施例的用于校准信道的装置的示意图，该装置应用于用于产生电磁环境的系统，其中开关组件的第一位置是为了进行对向网络的双极化探头发射的被测试无线对象的测量。
具体实施例方式根据本发明的实施例，用于校准信道的装置100被应用在用于产生电磁环境的系统I内，该系统由以下部件组成至少一个探头网络200，用于接收电磁辐射或向测试区域发射电磁辐射，以测试位于该测试区域的被测试对象300 ;信号发生器400，用于产生一个或多个射频信号；信号接收器410，用于接收和分析一个或多个射频信号；信道仿真器600，用于能够对来自信号发生器400的通过一个或多个信道C到达网络200的探头S的输入E的射频信号进行多路复用和变换。探头的网络200的探头S的数量大于或等于两个。每个探头S能够根据其专属的预定辐射图发射电磁辐射。网络的探头S例如被定向成使这些辐射图的最大值指向测试区域的中心。这些辐射图相对于它们相关联的探头固定。当然，探头S也可能以其它方式定向，以按照与指向测试区域的中心不同的任何方向来辐射。在测试区域的中心，放置了被测试对象300，该被测试对象300由一个或多个天线310组成，这一个或多个天线310可以像图3-8那样连接至板载发射器或接收器320 (这样CN 102918785 A
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则称为无线被测试对象，像移动电话或便携式计算机那样)，或像图I和2那样通过电缆330直接供电并由开关340选择(这样则称为通过电缆供电的被测试天线)。在无线被测试对象300的情况下，使用辅助天线22是已知的，如图3至8所示，而且当被测试对象接收来自探头的信号时(图3、5和6)允许与被测试对象建立通信链路以接收来自被测试对象的信息，或者当被测试对象向探头发射信号时向被测试对象发送信息 (图 8)。每个探头S包括一个或两个输入E，这取决于探头是单极化(具有根据单极化P的辐射图)还是双极化(具有根据两个正交极化P的辐射图)。探头S根据公共支撑件210上的规定几何形状来固定。探头S也可能围绕被测试对象300是可移动的。例如，探头S的网络200具有圆形或球形几何形状，该几何形状的中心与测试区域的中心一致。在实施例中，探头S的网络200具有在支撑件210上的球形布置，该球形布置的中心与测试区域的中心一致。在另一实施例中，探头S的网络200位于圆柱形支撑件210上，例如具有圆形横截面，该圆形横截面的轴通过测试区域的中心。在另一实施例中，诸如附图中示为示例的实施例，探头S的网络200由支撑件210承载，支撑件210在竖直面上具有圆环皇冠形状，该圆环皇冠形状的中心与测试区域的中
心一致。在另一实施例中，探头S的网络200的支撑件210可以是在竖直或者水平面上具有圆弧形状的弧形物，例如半圆弧，且其中心与测试区域的中心一致。例如，探头S可规则地分布在其支撑件210上，例如按照相对于测试区域中心等角的方式，如附图中所示。探头S存在于电波暗室中，电波暗室的内壁完全被电磁吸收材料覆盖，以防止电磁辐射的反射，例如如已知的，具有泡沫金字塔的形状，泡沫金字塔的顶点被折向该室的内部。探头的支撑件210包围测试区域的中心。支撑件210可向下开口，以允许杆21通过以支撑被测试对象300。探头的支撑件210例如具有环的形状。探头的支撑件210例如在附图中是竖直的。探头的支撑件210也可以是水平的，或具有相对于水平和相对于竖直的非零倾斜。探头的支撑件210也可在电波暗室中分布和展开成彼此独立并支撑探头S或网络200的一组探头S的各个支撑件。柱21可在其顶部接收机械的2轴定位器，允许被测试对象围绕测试区域的中心倾斜±90度，以便在支撑构造210具有如图I到8所示的放置在竖直面中的圆环皇冠形状的情况下，能够既在被测试对象的竖直面(直立面)又在其水平面(水平面)中进行测试。如图I至4所示，每个探头S的输入E连接至信道C，以传输射频信号。因此，探头S向测试区域发射电磁辐射，该电磁辐射对应于其输入E上呈现的射频信号。反之亦然，探头可接收从位于测试区域中的被测试对象辐射的电磁信号，并在连
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接至其输入E的信道C上传输所得的射频信号。如图6至8所示，在双极化探头S的情况下，与每个正交极化P相对应的探头的两个输入E中的每一个一般连接至用于传输射频信号的信道C。在双极化探头的情况下，有可能的是，像图5中那样添加通常称为极化产生单元 的模块700，该模块700给出如下可能性分离由信道传输的射频信号，并对由此产生的两个路径中的每个路径在幅值和相位上加权以接入双极化探头的两个输入E，两个输入E的两个正交的极化将组合，以根据所使用的加权系数给出具有给定极化区别的圆形或线性极化。在实施例中，例如，极化产生单元700由组件组成，每个组件包括双向分离器710、两个可控的可变衰减器720以及两个可控的可变移相器730。组件中的每一个在其输入处连接至信道C，并在其两个输出处连接至双极化探头S的两个输入E。极化产生单元700是经济性装置，在双极化探头S的情况下，通过极化产生单元700可将信道C的数量除以二。然而，在本情况下，探头S的两个极化是相关的而且同时发射，这不是探头的每个输入E连接至独立的信道C的情况。信道仿真器600用于对来自信号发生器400的通过一个或多个信道C到达网络200的探头S的输入E的射频信号进行多路复用和变换。反之亦然，信道仿真器600可用于对来自网络200的探头S的输入E的通过一个或多个信道C到达信号接收器410的射频信号进行多路复用和变换。信道仿真器600通常包括双向的接口 A，接口 A对应于每个信道C，信道C如图I和3所示连接至每个探头S的每个输入E，或如图5所示连接至极化产生单元700的每个双向分离器710的每个输入。在双极化探头的情况下，如图6和8所示，也可能的是，将各自连接至探头S的两个输入E中的一个的两个信道C相关联。因此，在像图I至5的每个探头单个信道的情况下，对于多个探头S1,-,Si,Sn，提供了对应于多个信道C1;1，…，Ci;1，….，Cn;1的多个接口 A1,i，…，Ai,i，…·，An，i，其中I彡i彡η且η彡2。在像图6至8的每个探头两个不同信道的情况下，对于多个探头S1,…，Si,, Sn，提供了多个接口 A1,Α1>2··· · , Ai； 1； Ai；2,…·，An, ” An,2 和多个道 C1,η C1J,…·，Ci,η Ci,2··· ·，Cn, ” Cn,2，其中，I < i < η且η > 2。已知信道仿真器600 —般具有数字和可控的装置Τ，用于针对每个信道C对来自信号发生器400的射频信号进行变换。这些变换装置T中的每一个允许对由每个信道C传输的射频信号独立应用或不应用例如对相位、幅值以及组时间的修改。因此，可能的是，借助于这些变换装置Τ，对来自每个信道C的射频信号独立地应用复修正。为了获得用于产生电磁环境的系统的适当的功率平衡，已知信道仿真器600的每个接口 Aiij可连接至射频信号放大器810。这些放大器810是如图I至7所示称为放大单元的模块800的一部分。在如图8所示的探头网络的接收测量构造的情况下，也可设想使用低噪声放大器820用于放大来自探头S的射频信号。在后一情况下，可能的是，应用双向放大单元800，该单元800包括每个由首尾相连安装的两个开关830、放大器810以及放大器820组成的组件，以允许放大由每个信道C从信号发生器400传输至探头S的输入E的射频信号，或放大来自探头S的每个输入E并由每个信道C传输至接收器410的射频信号(取决于开关830的位置)，如图8所示。根据本发明的实施例，用于校准信道的装置100被放置在信道仿真器600与探头的网络200之间，更具体而言是被放置在放大单元800与极化产生单元700 (如果它们存在)之间。
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根据本发明的实施例，用于校准信道的装置100包括-开关或耦合器或分离器的组件11，插入在信道仿真器600的接口 A与网络200的探头S的输入E之间。更具体而言且作为示例，开关Ilu包括公共接口 112Μ，像图I至8那样针对每个信道Cm通过放大单元800 (如果它存在)连接至仿真器600的接口 Am ;接口 113i;1，像图I至4和6-8那样连接至网络200的探头Si的输入Ei,i，或像图5中那样通过极化产生单元700 (如果它存在)连接至探头Si的两个输入Em和Eii2 ;以及接口 114μ，连接至开关或分离器的组件12的接口 121μ。开关IIm的开关构件的位置通过控制信号116i;1来控制，而且在一个位置中允许公共接口 112i;1像图1、3、5、6和8中那样连接至接口 113i;1，并在另一个位置中允许公共接口 112i;1像图2、4和7那样连接至接口 114Μ。-开关或分离器的组件12，其接口121连接至开关或耦合器或分离器11的接口114，其公共接口 123连接至开关13的接口 132。更具体地且作为示例，开关的组件12的接口 121^连接至开关Iliil的接口 IHiil，如图I至8所示。组件12的开关构件的位置通过控制信号122来控制，并且允许任何接口 121。连接至公共接口 123。-开关13，其接口132连接至开关或分离器的组件12的公共接口 123 ;其接口 133连接至电缆23，该电缆23连接被测试天线310 (图I和2)或连接通信天线22 (图3至8);其公共接口 131连接至电缆411，电缆411在网络200的探头S在发射状态下操作(图I至7)的测量配置的情况下连接射频信号接收器410，或者在网络200的探头S在接收状态下操作(图8)的测量配置的情况下连接射频信号发生器400。开关13的开关构件134的位置通过控制信号135来控制，而且在一个位置中允许公共接口 131像图1、3、5、6和8中那样连接至接口 133，并在另一个位置中允许公共接口 131像图2、4和7那样连接至接口 132。元件11、12和13例如在在同一物理外壳101内的单元100中组合，用于校准信道。该外壳101的不同物理接口具体化为连接器102，连接至开关或分离器或耦合器11的公共接口 112 ;连接器103，连接至开关或分离器或耦合器11的接口 113 ;连接器104，连接至开关13的接口 133 ;以及连接器105，连接至开关13的公共接口 131。因此，可与用于产生电磁环境的装置完全独立和分离地表征和记录外壳101的不同连接器之间的所有可能路径(取决于元件11、12和13的开关构件的不同位置)的所有复传输系数，以便随后用于每个信道的修正系数的计算。在实施例中，可执行校准直至外壳101的输出处的过渡壁。根据本发明的实施例，用于校准信道的装置100的操作如下在如图1、3、5、6和8所示的用于校准信道的装置100的第一位置，透明地使用该装置，以利用用于产生电磁环境的系统来测量被测试对象300。在该第一位置，对于每个信道Ci, j,开关Ili, j通过公共接口 IUi, j将信道仿真器600的输出Ai,」连接至网络200的探头Si的输入Ε。，公共接口 IUi,」通过开关构件115^连接至接口 113m。在该第一位置，开关13借助于通过开关构件134连接至公共接口 131的接口 133将来自被测试天线310或来自通信天线22的电缆23连接至无线电信号的接收器410以用于图1、3、5和6的测量配置，或将来自被测试天线310或来自通信天线22的电缆23连接至无线电信号的发生器400以用于图8的测量配置。在该第一位置，通过信道Ci, j传输至不同探头Si的输入Eiij的射频信号允许模拟给定的电磁环境，每个信道Cu的每个射频信号然后专属于每个探头Si的每个输入Eu，而且从一个探头输入到另一个探头输入其可以是不同的并且是预先确定的。
在该第一位置，来自被测试天线310 (图I)的信号或通信天线22 (图3、5和6)的信号通过开关13被切换至射频信号接收器410。在该第一位置，对于网络200的探头S作为接收器操作的测量配置(图8)，来自射频发生器400的信号可由开关13切换至通信天线22或被测试天线310。当然，在第一位置，单个信道Cu或信道C的子组件可由开关11切换到探头S的输入E上，而其它信道未被切换到它们相关联的探头输入上。因此，在第一位置，至少一个信道Cu被开关Il^切换到探头Si的输入Eu上。在该第一位置，至少一个信道Cu (信道C或所有信道C的一个子组件)通过开关Ilu (开关η或所有开关11的一个子组件)切换到探头Si的输入Eu (探头S的输入E或探头S的所有输入E的一个子组件)上。在如图2、4和7所示的用于校准信道100的装置的第二位置，装置100用于进行用于校准信道的测量，且不通过探头网络200的探头S，且不通过被测试天线310或通信天线22。因此，这是在用于测量被测试对象的装置100的第一位置之前应用的步骤。在该第二位置，对于每个信道Ci, j,开关Ili, j通过公共接口 IUi, j将信道仿真器600的输出Am连接至开关或分离器的组件12的接口 121Μ，公共接口 112Μ通过开关构件115Μ连接至接口 IHi,在该第二位置，开关或分离器的组件12给出将连接至接口 114m的接口 121μ中被选定的一个接口路由至公共接口 123的可能性。在该第二位置，开关13借助于通过开关构件134连接至公共接口 131的接口 132将本身连接至公共接口 123的接口 132连接至无线电信号接收器410以用于图2、4和7的校准配置，或反之在应用具有网络200的探头(被配置成接收被测试对象所发射的辐射)的用于产生电磁环境的系统的情况下将接口 132连接至无线电信号发生器400。在该第二位置，至少一个信道Ci,/信道C或所有信道C的一个子组件)被开关Ili,j (开关11或所有开关11的一个子组件)切换到接口 121m (开关或分离器的组件12的接口 121或所有接口 121的一个子组件)上。当在模块12上选定接口 Uli, j时，信道Ci, j的射频信号然后被路由至公共接口123，然后经由通过开关构件134连接至公共接口 131的接口 132和返回路径411被路由至信号接收器410。因此，该第二位置允许测量和记录从信号发生器400直到信号接收器410(且不通过探头网络)的每个信道的全部复特性。然后由此测得的复值可用于计算每个信道的修正系数。替代地，所有接口 121上存在的全部信号由模块12以多路复用的形式传输到公共接口 123上。提供控制单元，用于从外部对控制输入116、135以及控制输入122 (当该输入122存在时)进行控制，以用于控制开关11和13的切换。在多路复用器12完全无源的情况下，无控制122。因此，提供装置116、135以用于控制信道校准装置100，以使其在第一和第二位置二者之间通过。根据本发明的实施例，一种用于校准与射频信号发生器400的输出相对应的平面和与容纳信道校准装置100的外壳101的接口 103相对应的平面之间的信道的方法包括以下主要步骤-根据元件11、12和13的开关构件的不同位置测量并记录接口平面102和103之间的所有可能路径以及外壳101的接口平面102与105之间的所有可能路径的所有复传输系数。可与用于产生电磁环境的装置完全独立和分离地(例如在工厂)表征和记录这些复传输系数。在系统I的操作频率范围上测量这些复传输系数。可按照一年或一年以上量级的恰好隔开的时间间隔来重复对这些复传输系数的测量，并且该测量与传统的微波频率测量设备的校准相容。 将装置100放置在第二所谓的信道校准位置中，其中至少一个信道Ci, j连接至射频信号接收器410的输入且不通过探头的网络200，或反之连接至射频信号发生器400的输出且不通过探头的网络200。-测量并记录位于与射频信号发生器400的输出相对应的平面和与射频信号接收410的输入相对应的平面之间同时通过信道仿真器600和放大单元800 (如果它存在)的每个信道Cm的复传输系数的值。在系统I的操作频率范围上测量这些复传输系数。这些复传输系数的测量必须在紧密的时间间隔下重复，以考虑信道仿真器600和被放置在射频信号发生器400与信道校准系统100之间的诸如放大单元800之类的不同有源元件的特性随时间的变化。这些时间间隔可以是一小时或若干小时量级。有时候，必要的是，在信道仿真器和放置在射频信号发生器400与用于校准信道的系统100之间的有源元件每次加电时进行该测量。-根据在先前步骤中测得的复系数，计算并记录要对每个传输信道Ci,J所作的修正的复值，以使信道C的响应在随后将用于测量的频带上尤其在相位、幅值和组时间方面统一。这些修正包括信道仿真器600以及放置在射频信号发生器400与用于校准信道的系统100之间的所有有源元件的特性和变化性(例如时间变化性、热变化性等等)。-将装置100放置在第一所谓的测量位置，在第一所谓的测量位置中，至少一个信道Cm连接至探头Si的输入且被测试天线310或通信天线22连接至射频信号接收器410的输入。-在被测试对象300的测量期间或测量之后，应用在先前步骤中针对每个信道Ci,j计算的修正的复值。根据本发明的实施例，用于通过校准装置100来校准信道的方法使用于校准信道C的动作与探头的网络200的校准动作解除关联，从而给出可能性-使信道C的校准与探头的网络200的校准完全独立。探头的网络200的校准尤其包括使探头的响应在相位、幅值、无线电接入、相位中心以及组时间方面统一，因此该校准可利用经证实和非常准确的技术以一年量级的时间间隔单独地进行，并与传统微波频率测量设备的校准相容。-对每个信道Ci,j应用修正，用于修正的复值是从信道C的校准而获得的，信道C的校准是独立于探头网络的校准而进行的。-对每个信道Ciij应用附加的修正，用于附加的修正的复值是从探头网络的校准而获得的，探头网络的校准是单独并且完全独立于信道的校准而进行的。因此，通过允许以自动方式并与探头网络200独立地非常快速地对每个信道Ciij的频繁的重新校准，根据本发明的装置给出修正信道仿真器600和放大单元800之类的有源元件的变化性的可能性，这样避免了必须每次重新校准探头，从而对信道的校准变得容易、快速和非常准确。因此，根据对更加频繁进行的信道校准而进行的修正允许借助于用于产生电磁环境的系统I对被测试对象300的随时间更稳定和更准确的测量。该准确性通过以下事实加强那么，信道的校准变得独立于探头的校准，给出利用已证实和非常准确的方法来进行对探头的校准，并对每个信道Cm应用附加的和非常高效的修正，以针对每个信道Ci； j使探头的响应统一的可能性。 因此获得了一种对包括多个探头的网络的用于产生电磁环境的系统的信道的快速、简单、准确和宽带的校准的装置和方法。在上述内容中，发生器形成第一信号发射单元(400)，而接收器形成第二信号接收单元(410)。
权利要求
1.一种用于模拟电磁环境的系统，包括多个探头(Si)的网络(200)，探头(Si)用于发射电磁辐射至与探头(Si)相距一距离的测试点和/或接收来自所述测试点的电磁辐射，以测试位于所述测试点的至少一个测试天线(300)，多个信道(C )，用于将所述探头连接至信道仿真器(600 )，第一信号发射单元(400)，第二信号接收单元(410)，第一单元(400)和第二单元(410)中的一个连接至所述信道仿真器(600)，其特征在于，还包括开关装置(100)，所述开关装置(100)具有第一测量位置和用于校准信道(C)的第二位置，在所述第一测量位置中，开关装置(100)经由所述至少一个相关联的信道(C)将仿真器(600)分别连接至至少一个探头(Si),并将第一单元(400)和第二单元(410)中的另一个连接至所述测试天线(300)，在所述第二位置中，开关装置(100)经由所述至少一个相关联的信道(C)将仿真器(600)连接至第一单元(400)和第二单元(410)中的另一个且不通过探头(Si)的网络(200)，所述第二位置与所述第一位置不同。
2.如权利要求I所述的系统，其特征在于，所述信道仿真器(600)连接至第一信号发射单元(400)，处于所述第一测量位置的开关装置(100)经由所述至少一个相关联的信道(C)将仿真器(600)分别连接至至少一个探头(Si),并将第二信号接收单元(410)连接至测试天线(300)，处于用于校准信道(C)的所述第二位置的开关装置(100)经由所述至少一个相关联的信道(C)将仿真器(600)连接至第二信号接收单元(410)且不通过探头(Si)的网络(200)。
3.如权利要求I所述的系统，其特征在于，所述信道仿真器(600)连接至第二接收单元(410)，处于所述第一测量位置的开关装置(100)经由所述至少一个相关联的信道(C)将仿真器(600)分别连接至至少一个探头(Si),并将第一信号发射单元(400)连接至测试天线(300)，处于用于校准信道(C)的所述第二位置的开关装置(100)经由所述至少一个相关联的信道(C)将仿真器(600 )连接至第一发射单元(400 )且不通过探头(Si)的网络(200 )。
4.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，处于所述第一测量位置的开关装置(100)经由多个相关联的信道(C)将仿真器(600)的多个接口(A)分别连接至多个探头(Si),并将第一单元(400)和第二单元(410)中的另一个连接至测试天线(300)，处于用于校准信道(C)的所述第二位置的开关装置(100)经由多个相关联的信道(C)将仿真器(600)的多个接口(A)连接至第一单元(400)和第二单元(410)中的另一个且不通过探头(Si)的网络(200)，所述第二位置与所述第一位置不同。
5.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述信道仿真器(600)具有可控的变换装置(T)，用于针对每个信道(C)单独地改变每个相关联的探头(Si)的信号的至少一个参数，所述至少一个参数来自频率、相位、幅值和极化。
6.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述系统包括用于控制所述开关装置(100)的装置(116、122、135)，用于使开关装置(100)在所述第一和第二位置之间通过，并将开关装置(100)保持在所述第一和第二位置中的任一位置。
7.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述开关装置(100)包括具有用于确保所述连接的所述位置的开关或类似物(11，13 )。2
8.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述系统包括用于产生彼此正交的两个第一和第二极化的单元(700)，以将由所述至少一个信道(C)传递的信号分成分别具有彼此正交的第一和第二极化的两个第一和第二路径(710)，所述两个路径均连接至相关联的探头(Si),设置了加权装置以对两个第一和第二路径(710)中的每个路径在幅值和相位上加权。
9.如权利要求I至8中的任一项所述的系统，其特征在于，所述测试天线(300)通过经由至少一条电缆(330)的布线连接至所述第一单元(400)和第二单元(410)中的另一个。
10.如权利要求I至8中的任一项所述的系统，其特征在于，所述测试天线(300)利用板载发射器和/或接收器(320)经由至少一个无线电链路无线地连接至第一单元(400)和第二单元(410)中的另一个。
11.如前述权利要求中的任一项所述的系统，其特征在于，所述开关装置(100)被放置在信道仿真器(600)与探头(Si)的网络(200)之间。
12.—种用于借助于如前述权利要求中的任一项所述的系统(I)来模拟电磁环境的方法，所述系统包括多个探头(Si)的网络(200)，探头(Si)用于发射电磁辐射至与探头(Si)相距一距离的测试点和/或接收来自所述测试点的电磁辐射，以测试位于所述测试点的至少一个测试天线(300);多个信道(C)，用于将所述探头连接至信道仿真器(600);第一信号发射单元(400);第二信号接收单元(410);第一单元(400)和第二单元(410)中的一个连接至信道仿真器(600)，其特征在于，-将所述开关装置(100)放置在用于校准信道(C )的第二位置，在用于校准信道(C )的所述第二位置中，所述开关装置(100)经由所述至少一个相关联的信道(C)将仿真器(600)连接至第一单元(400)和第二单元(410)中的另一个，而不通过探头(Si)的网络(200)，-在用于校准信道(C)的所述第二位置中，在通过信道仿真器(600 )而不通过探头(Si)的网络(200)的同时，获取第一信号发射单元(400)与第二信号接收单元(410)之间的每个信道(C)上的复传输系数的值，-然后将开关装置(100)放置在第一测量位置，在所述第一测量位置中，开关装置(100)经由所述至少一个相关联的信道(C)将仿真器(600)分别连接至至少一个探头(Si),并将第一单元(400)和第二单元(410)中的另一个连接至测试天线(300)，-通过经由所述至少一个信道(C)将至少一个信号从第一信号发射单元(400)通过所述至少一个探头(Si)发送至第二信号接收单元(410)，并通过对该信号施加修正，在所述第一测量位置中测试所述测试天线(300)，所述修正至少根据已从所述至少一个信道(C)上的复传输系数获取的值计算而来。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述修正至少根据已从所述至少一个信道(C)上的复传输系数获取的值计算而来，且进一步根据已在装置上预先测量的传输参数计算而来。
全文摘要
本发明涉及一种用于模拟电磁环境的系统，包括用于测试至少一个测试天线(300)的发射和/或接收探头(Si)的阵列(200)、用于将探头连接至信道仿真器(600)的信道(C)、信号发射单元(400)、信号接收单元(410)、单元(400，410)中的一个连接至仿真器(600)。本发明的特征在于，还包括开关装置(100)，开关装置(100)具有第一测量位置和用于校准信道(C)的第二位置，在该第一测量位置中，装置(100)经由相关联的信道(C)将仿真器(600)与至少一个探头链接，并将另一单元(410，400)连接至天线(300)，在该第二位置中，开关装置(100)经由相关联的信道(C)将仿真器(600)连接至另一单元(410，400)同时绕开探头(Si)的阵列(200)。
文档编号H04B17/00GK102918785SQ201180022946
公开日2013年2月6日 申请日期2011年4月26日 优先权日2010年5月7日
发明者N·格罗斯 申请人:萨蒂莫工业公司