專利名稱：測試裝置和方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明與移動終端有關(guān)，具體地說，與測試移動終端的發(fā)射機(jī)和接收機(jī)部分有關(guān)。
相關(guān)技術(shù)說明在測試移動終端時，必須測試輸出功率和接收機(jī)特性。
按照人機(jī)工程，為了減少測試需要的空間，測試設(shè)備應(yīng)該做得盡可能小。
發(fā)射機(jī)/接收機(jī)測試可以用不同方式進(jìn)行。在測試時的一個基本問題是要屏蔽測試設(shè)備，使得不相干的信號不會干擾進(jìn)行的測試。此外，測試信號也不應(yīng)該干擾其他信號，例如其他測試信號。因此，不能采用通過空間接口的室外測試。可以使用加了屏蔽的房間和隔離罩，但是墻上所需的屏蔽材料要引起功率損耗，而且還增大了設(shè)備的尺寸。
當(dāng)今最常用的方法是將天線的饋源通過同軸電纜連接到測量設(shè)備上。這只是在天線是可拆卸的情況下才可能。此外，這種方法并不能測試天線本身的功能。
發(fā)明概述本發(fā)明的一個目的是使移動終端或其他類似設(shè)備的測試可以在不需要拆除天線的情況下進(jìn)行。其他類型的設(shè)備例如可以是尋呼機(jī)的無線電接收機(jī)或者是包括無線電發(fā)射機(jī)的遙控裝置(例如用于汽車告警的裝置)。
本發(fā)明的另一個目的是使移動終端的測試可以通過空間接口進(jìn)行。
本發(fā)明的又一個目的是為移動終端提供一種比較小的測試設(shè)備。
按照本發(fā)明，這是用這樣一種測試電磁波發(fā)射機(jī)和/或接收機(jī)的裝置實現(xiàn)的，這種裝置包括一個空心金屬體，在尺寸上定成使它起著一個傳輸所述電磁波的波導(dǎo)的作用，包括一個接納一個測試天線的孔和一個接納需測試的接收機(jī)的孔；一個插入所述孔內(nèi)的測試天線；
一個接至所述測試天線的信號發(fā)生器。
空心金屬體的橫截面最好是矩形的，天線和測試天線從相同或者相對側(cè)面插入。金屬體的不包括所述孔的那些側(cè)面都是完全封閉的。
插入測試天線和被測天線的孔最好分別位于離開金屬體的相對短側(cè)面1/4波長處，在金屬體的縱向上延伸。
此外，本發(fā)明還揭示了一種測試天線的發(fā)射和/或接收功能的方法，這種方法包括下列步驟將被測天線插入開在一個波導(dǎo)的適當(dāng)側(cè)面的一個孔內(nèi)；將一個測試天線從波導(dǎo)的相同或相對側(cè)面插入；從被測天線或測試天線發(fā)射一個強(qiáng)度明確的信號；錄取沒有發(fā)射信號的被測天線或測試天線接收到的信號強(qiáng)度。
本發(fā)明提供下列優(yōu)點(diǎn)它可以在測試RF傳輸功能的同時測試天線功能。
按照本發(fā)明實現(xiàn)的測試設(shè)備可以做得很小。按照本發(fā)明實現(xiàn)的裝置的屏蔽性能非常好的。由于在測試中使用了空間接口，因此可以測試包括天線本身的整個發(fā)射/接收單元的功能。
按照本發(fā)明實現(xiàn)的測試設(shè)備與現(xiàn)有技術(shù)的相比生產(chǎn)既簡單又經(jīng)濟(jì)。
附圖簡要說明

圖1示出了按照本發(fā)明所用的波導(dǎo)。
圖2示出了按照本發(fā)明的第一優(yōu)選實施例實現(xiàn)的測試設(shè)備。
圖3示出了按照本發(fā)明的第二優(yōu)選實施例實現(xiàn)的測試設(shè)備。
圖4示出了按照本發(fā)明的第三優(yōu)選實施例實現(xiàn)的測試設(shè)備。
圖5示出了按照本發(fā)明的第四優(yōu)選實施例實現(xiàn)的測試設(shè)備，可以用來測試雙頻帶裝置。
圖6示出了按照本發(fā)明的第五優(yōu)選實施例實現(xiàn)的測試設(shè)備。
圖7為按照本發(fā)明測試天線的操作流程圖。
圖8為校準(zhǔn)本發(fā)明的測量裝置的操作流程圖。
優(yōu)選實施例詳細(xì)說明波導(dǎo)是一種用作傳輸線的空心金屬體，通常橫截面呈矩形、正方形或圓形。在波導(dǎo)內(nèi)的電磁波可以有無限多種模式，分為兩個主群電場矢量相對傳播方向始終是橫著的橫向電場(TE)模式，以及磁場矢量相對傳播方向始終是橫著的橫向磁場(TM)模式。
以下論述適用于矩形波導(dǎo)。
可以用兩個下標(biāo)來標(biāo)示一個特定的模式。第一個下標(biāo)標(biāo)明電場在波導(dǎo)的寬邊上變化的半波數(shù)。第二個下標(biāo)標(biāo)明電場在窄邊上變化的半波數(shù)。因此，在TE1,0模式，電場相對于傳播方向來說始終是橫的，而且電場在寬邊上有一個半波的變化，但在窄邊上沒有變化。
在任何波導(dǎo)中每個工作模式都有一個截止波長λc。對于一個矩形波導(dǎo)中的TE1,0模式，截止波長λc是寬邊的兩倍。波長短于截止波長的信號都可以在波導(dǎo)內(nèi)傳播，而波長長于截止波長的信號受到衰減。對于任何波長，都可以將波導(dǎo)在尺寸上設(shè)計成只有TE1,0模式小于截止波長，從而所有其他模式將迅速衰減。此外，采用TE1,0模式對于給定波長來說可以將波導(dǎo)的橫截面減到最小。
可以利用某些方程組計算出波導(dǎo)的尺寸。
寬邊，或者說一邊應(yīng)該在0.6λ0-0.95λ0之間，其中λ0為在自由空間中的波長。窄邊不應(yīng)該小于0.45λ0。波導(dǎo)內(nèi)的波長，標(biāo)為λg,定義為駐波圖上兩個谷值點(diǎn)之間的距離的兩倍。
在GSM頻帶(890-960MHz)內(nèi)，這意味著波導(dǎo)的內(nèi)部尺寸大約為0.14m×0.24m×0.5m。
圖1示出了按照本發(fā)明所用的波導(dǎo)。這個波導(dǎo)有一個矩形的橫截面。這個長方形的短邊沿著Cartesian座標(biāo)系的Z軸伸展，長邊沿著Y軸伸展，而波導(dǎo)沿著X軸伸展。
TE1,0模式的電場，如垂直箭頭E所示，延伸在距離最小的兩個平行壁之間，場強(qiáng)沿著這距離改變，在波導(dǎo)的中間最高而在短壁處為零。磁場，如箭頭H所示，與波導(dǎo)的寬邊平行延伸。
在圖1中示出了兩個根本不同類型的天線主要錄取E場的四分之一波長天線AE，以及主要錄取H場的環(huán)形天線AH。四分之一波長天線AE從波導(dǎo)的上面插入，而環(huán)形天線AH從波導(dǎo)的側(cè)面插入。
圖2示出了按照本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例實現(xiàn)的測量設(shè)備。按照這個實施例，將一個有著矩形橫截面、在尺寸上定成獲得TE1,0模式的金屬盒用作波導(dǎo)。這個波導(dǎo)1的兩端都是封閉的，因此它是一個封閉的盒子，射頻漏泄很小。
探頭3從上面插入一個開在波導(dǎo)1上的孔5，深入波導(dǎo)1有1/4波長的距離，形成一個四分之一波長天線3。這個四分之一波長天線3例如通過一根同軸電纜7連接到一個諸如功率計或基站模擬設(shè)備那樣的測量單元9上。在插入測量天線的同一個側(cè)面上開有一個用來接納需測試的天線13深入波導(dǎo)1四分之一波長。這兩個天線也可以從相對的兩個側(cè)面插入。
也可以不用四分之一波長天線而用另一種天線，例如環(huán)形天線。
在所示這個實施例中，要測試的天線13接至一個設(shè)備15，它可以是一個移動電話。為了測試移動電話的發(fā)射情況，移動電話15產(chǎn)生一個信號，被天線3錄取，通過同軸電纜轉(zhuǎn)送給測量裝置9。在測試移動電話15的接收功能時，信號改為由天線3發(fā)射。移動電話15測量接收信號強(qiáng)度，將數(shù)據(jù)發(fā)送給例如一個計算機(jī)，顯示得到的結(jié)果。
在圖2所示的這個實施例中，波導(dǎo)的兩端都是封閉的，在這兩端反射的反射波如果相位上與直達(dá)信號相同，它們將與直達(dá)信號相加而可以得到利用。但是，這相位是與頻率相關(guān)的，因此為了使波導(dǎo)的帶寬最大，改為消除反射信號是有利的。
這可以如圖3所示那樣來實現(xiàn)，波導(dǎo)的兩端用使信號衰減的材料覆蓋。所示出的只是波導(dǎo)21的有著錄取信號的四分之一波長天線23的那一端。天線23接至一個測量設(shè)備(未示出)。波導(dǎo)的這一端用一種能吸收功率的材料25覆蓋，因此有效地消除了反射。
圖4示出了另一種將反射信號減到最小的方式。如圖3那樣，所示的只是波導(dǎo)31的有著錄取信號的天線35的那一端。這個波導(dǎo)還包括一個所謂的收集天線37，用來收集反射信號。這個收集天線37安置在離短路端有半個波長的距離，接至一個負(fù)載電阻39上，天線37接收的功率被負(fù)載電阻39吸收。
圖5示出了本發(fā)明的一個在需測試的設(shè)備要放置在波導(dǎo)內(nèi)部而對于所用波導(dǎo)來說又是太大的情況下使用的實施例。波導(dǎo)的橫截面兩個邊在波導(dǎo)縱向的中間都增大，形成一個起著在微波范圍使用的天線作用的喇叭段。需測試的設(shè)備(未示出)放置在喇叭段中央，而測量天線(未示出)可以放置在一個或兩個端部。這兩個端部可以具有不同的長度，例如取決于在這兩個端部內(nèi)要測量的波長。
喇叭段的設(shè)計在該技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)是眾所周知的。喇叭段相對波導(dǎo)縱軸的角度不應(yīng)該張得太大。實際上，這個角度不應(yīng)該超過30度，因此喇叭段的總角度不超過60度。在喇叭段可以四個側(cè)面都張開，也可以只有兩個相對的側(cè)面張開，這取決于需放置在喇叭段內(nèi)的設(shè)備的尺寸。
圖6示出了本發(fā)明的一個適合測試雙頻帶電話機(jī)的實施例。這樣的電話機(jī)逐漸普及，例如對于GSM和DECT標(biāo)準(zhǔn)，分別采用頻率900MHz和1800MHz。這兩個頻帶通常無法在同一個波導(dǎo)內(nèi)測試。
在圖6中，兩個波導(dǎo)101和103用一個喇叭形段105有效地連接在一起。第一波導(dǎo)101的尺寸適合于DECT標(biāo)準(zhǔn)，而第二波導(dǎo)103的尺寸適合于GSM標(biāo)準(zhǔn)。因此，第二波導(dǎo)103的尺寸與上面對GSM所論述的相同。需測試的設(shè)備107放置在波導(dǎo)101和103之間的喇叭段105內(nèi)。天線111和113分置在兩個波導(dǎo)內(nèi)，錄取由設(shè)備107在所關(guān)注的頻帶內(nèi)發(fā)射的信號。天線111和113分別放置在離各自波導(dǎo)端大體有要測量的信號的四分之一波長的距離處。如上所述，如果短路端用吸收材料覆蓋，那末這距離就允許比短路端要來回反射的情況下偏差大一些。天線111和113分別接至測量設(shè)備115和117。當(dāng)然，如上所述，天線的功能可以改變成測試設(shè)備107的接收性能。在這種情況下，天線111和113各自在相應(yīng)頻帶發(fā)射一個信號，對設(shè)備107接收的信號進(jìn)行測量。這樣的話，必須有一個測量裝置(未示出)接至設(shè)備107。
圖7為按照本發(fā)明測試天線的操作流程圖步驟S1將需測試的天線插入開在波導(dǎo)上的相應(yīng)孔內(nèi)。
步驟S2利用接至測試傳輸天線的信號發(fā)生器產(chǎn)生一個測試信號。
步驟S3測量受測試的天線接收的功率。對于不同的信號頻率重復(fù)步驟S1-S3，直到覆蓋了所要求的頻率范圍。
校準(zhǔn)在進(jìn)行測量以前，必須校準(zhǔn)測試設(shè)備，以便考慮波導(dǎo)內(nèi)的衰減。校準(zhǔn)應(yīng)該用一個類型與需測試的相同、靈敏度已知的校準(zhǔn)儀進(jìn)行。校準(zhǔn)儀以與需測試的設(shè)備同樣的方式放置在波導(dǎo)內(nèi)，用探頭3發(fā)射一個信號強(qiáng)度已知的信號。校準(zhǔn)儀測量出信號強(qiáng)度后，將結(jié)果輸出給一個設(shè)備，通常是一個計算機(jī)。或者校準(zhǔn)儀發(fā)射一個信號強(qiáng)度已知的信號，測量出探頭3接收的信號強(qiáng)度。在這兩種情況下，計算機(jī)都根據(jù)輸出信號強(qiáng)度和接收信號強(qiáng)度之間的關(guān)系計算出一個校準(zhǔn)常數(shù)。
這些測量得到的校準(zhǔn)常數(shù)在以后的測試中就可以用來進(jìn)行校正。受測試的設(shè)備和接收天線的定位精度將影響測量誤差。
圖8為按照本發(fā)明校準(zhǔn)測量裝置的操作流程圖。
步驟S11將校準(zhǔn)天線插入為需測試的天線準(zhǔn)備的孔內(nèi)。
步驟S12發(fā)射一個測試信號。
測試信號可以用接至探頭的信號發(fā)生器產(chǎn)生，由探頭發(fā)射，或者可以由校準(zhǔn)儀產(chǎn)生和發(fā)射。在前一種情況下，它由校準(zhǔn)儀接收；而在后一種情況下，由探頭接收。
步驟S13測量接收信號強(qiáng)度。
步驟S14確定是否還有頻率要測量？如果是，進(jìn)至步驟S15；如果不是，進(jìn)至步驟S16。
步驟S15改變測試信號的發(fā)射頻率，進(jìn)至步驟S12。
步驟S16根據(jù)發(fā)射和接收信號強(qiáng)度計算校準(zhǔn)常數(shù)。
需測試的天線13是插入孔11內(nèi)的。如果天線13短，可能要將天線所屬的設(shè)備15的一部分插入波導(dǎo)1內(nèi)。然而，這將需要一個較大的孔11，那會導(dǎo)致功率損耗。如果這個需測試的設(shè)備是用金屬制成的，而且蓋住了這個孔，那末損耗通常將可以忽略。還可以將整個波導(dǎo)裝入一個金屬盒內(nèi)，防止能量漏泄。此外，孔的取向很為重要。一個方孔或者沿波導(dǎo)橫向延伸的孔將引起高的損耗。一個沿波導(dǎo)縱向延伸的孔幾乎根本不引起損耗。
以上的討論著眼于橫截面為矩形的TE10模式波導(dǎo)。當(dāng)然，其他類型的波導(dǎo)也可以使用，例如使用脊形波導(dǎo)可以增大波導(dǎo)的相對帶寬，使得較大的頻率范圍可以利用同一個波導(dǎo)測試。如果需要例如減小尺寸的話，可以將波導(dǎo)彎曲成L形或者U形。然而，它仍將起著一個如上所述的傳統(tǒng)波導(dǎo)的作用。
天線之間的距離不能太短了，因為在緊鄰發(fā)射天線處的場是不可靠的。在校準(zhǔn)后，這距離應(yīng)該保持充分恒定，那就是說，變化應(yīng)該限制在幾個毫米之內(nèi)。如果波導(dǎo)的短路端反射信號，距離就特別關(guān)鍵。如果信號在這兩端被吸收，對距離的要求就不那么嚴(yán)格。
一種適用于波導(dǎo)的金屬是黃銅，這種金屬比較便宜，而且機(jī)械加工和焊接都方便。正如在該技術(shù)中所周知，也可以改為使用其他金屬，例如鋁、鎂或銀。
在上面這些例子中，天線都是從同一個側(cè)面插入的。插入側(cè)面取決于天線的類型，也就是所產(chǎn)生的場。在受測試的設(shè)備處產(chǎn)生的E和H場的方向必須與可以在波導(dǎo)內(nèi)傳播的方向一致。
權(quán)利要求
1．一種用于測試電磁波接收機(jī)的裝置，所述裝置包括一個空心金屬體(1；101,103)，在尺寸上定成起著一個所述電磁波的波導(dǎo)的作用，所述金屬體包括一個用來接納一個測試天線(3；111,113)的孔(5)和一個用來接納需測試的設(shè)備(13；107)的孔(11)；一個插入所述孔(5)內(nèi)的測試天線(3)；以及一個接至所述測試天線(3)的信號發(fā)生器(9；115；117)。
2．一種用于測試電磁波發(fā)射機(jī)的裝置，所述裝置包括一個空心的金屬體(1；101,103)，在尺寸上定成起著一個所述電磁波的波導(dǎo)的作用，所述金屬體包括一個用來接納一個測試天線(3；111,113)的孔(5)和一個用來接納需測試的設(shè)備(13；107)的孔(11)；一個插入所述孔(5)內(nèi)的測試天線(3；111,113)；以及一個接至所述測試天線(3；111,113)的信號測量裝置(9)。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2的裝置，其特征是所述空心金屬體的橫截面是矩形。
4．根據(jù)權(quán)利要求3的裝置，其特征是所述用來插入測試天線(3；111,113)和需測試的設(shè)備(13；107)的孔(5,11)位于波導(dǎo)的同一個側(cè)面上，而這個側(cè)面是金屬體的最大的兩個側(cè)面中的一個。
5．根據(jù)權(quán)利要求4的裝置，其特征是所述金屬體的不包括所述孔(5,11)的那些側(cè)面是完全封閉的。
6．根據(jù)以上權(quán)利要求中任何一個權(quán)利要求的裝置，其特征是所述用來插入測試天線(3；111,113)和需測試的天線(13；107)的孔(5,11)位于離開金屬體的相對短側(cè)面1/4波長處。
7．一種遵從以上權(quán)利要求中任何一個權(quán)利要求的裝置，其特征是所述用來插入測試天線(3；111,113)和需測試的天線(13；107)的孔(5,11)在金屬體的縱向上延伸。
8．根據(jù)以上權(quán)利要求中任何一個權(quán)利要求的裝置，其特征是所述測試天線(3)通過一根同軸電纜(7)與信號發(fā)生器或測量裝置(9)連接。
9．一種用來測試電磁波接收機(jī)和/或發(fā)射機(jī)的裝置，其特征是所述裝置包括一個第一空心金屬體(101)，在尺寸上定成起著一個傳輸?shù)谝活l率范圍內(nèi)的所述電磁波的波導(dǎo)的作用，所述第一空心金屬體(101)包括一個用來接納一個第一測試天線(111)的孔；一個第二空心金屬體(103)，在尺寸上定成起著一個傳輸?shù)诙l率范圍內(nèi)的所述電磁波的波導(dǎo)的作用，所述第二空心金屬體(103)包括一個用來接納一個第二測試天線(113)的孔；一個連接所述第一(101)和第二(103)空心金屬體的區(qū)段(105)，所述區(qū)段(105)包括一個用來接納需測試的設(shè)備(13；107)的孔；至少一個信號發(fā)生器或信號測量裝置(115,117)，各與所述測試天線(111,113)之一連接。
10．一種測試天線的發(fā)射功能的方法，其特征是所述方法包括下列步驟將被測天線插入開在一個波導(dǎo)的適當(dāng)側(cè)面的一個孔內(nèi)；將一個測試天線從波導(dǎo)的相同或相對側(cè)面插入；從被測天線發(fā)射一個信號強(qiáng)度明確的信號；錄取測試天線接收的信號強(qiáng)度。
11．一種測試天線的接收功能的方法，其特征是所述方法包括下列步驟將被測天線插入開在一個波導(dǎo)的適當(dāng)側(cè)面的一個孔內(nèi)；將一個測試天線從波導(dǎo)的相同或相對側(cè)面插入；從測試天線發(fā)射一個信號強(qiáng)度明確的信號；錄取被測天線接收的信號強(qiáng)度。
12．根據(jù)權(quán)利要求10或11的方法，其特征是所述方法還包括按照先前錄制的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)處理錄取的信號強(qiáng)度的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提出了一種用來測試電磁波發(fā)射機(jī)和/或接收機(jī)的裝置,它包括:一個在尺寸上定成起一個波導(dǎo)的作用的空心金屬體,其上開有一個用來接納需測試的接收機(jī)的孔;一個插入所述孔內(nèi)的測試天線;以及一個接至所述測試天線的信號發(fā)生器。本發(fā)明還揭示了一種測試天線的發(fā)射和/或接收功能的方法,這種方法包括下列步驟:將被測天線和一個測試天線分別插入開在一個波導(dǎo)的適當(dāng)側(cè)面的孔內(nèi);從被測天線或測試天線發(fā)射一個信號;以及錄取由被測天線和測試天線中沒有發(fā)射信號的那個接收的信號強(qiáng)度。
文檔編號H04B17/00GK1300485SQ99806128
公開日2001年6月20日 申請日期1999年3月12日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月13日
發(fā)明者J·馬特松, S·揚(yáng)松, A·林德勒夫 申請人:艾利森電話股份有限公司