[发明专利]无线USB调制解调器空中性能的测试系统和测试方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无线USB Modem空中性能测试装置和方法，尤其涉及无线通讯领域中的USB Modem空中(Over The Air，OTA)性能的测试。

背景技术

随着第二代(2G)和第三代(3G)无线通信系统的发展，无线数据业务高速传输的能力不断提高。无线USB Modem是无线通讯终端产品之一，使用USB线连到笔记本电脑或台式电脑上，通过无线通信网络进行高速数据传输，如全球移动通信系统(Global Systemfor Mobile communications，简称为GSM)下的通用分组无线业务(General Packet Radio Service，简称为GPRS)、GSM下的增强GPRS(Enhanced GPRS，简称为EGPRS)、3G通信系统下的宽带码分多址(Wideband Code Division Multiple Access，简称为WCDMA)网络引入的高速下行分组接入(High Speed DownlinkPacket Access，简称为HSDPA)技术，使用户在没有光纤、同轴电缆、电话线的场所或偏远的地区，也可以自由地浏览Internet网络、高速下载数据、进行语音通话等操作。其中，HSDPA技术，理论最大下行速度为14.4M/s。这样，通过标准的笔记本PC等外接设备接口，无线USB Modem可以为用户提供数据业务、语音业务及短信业务；通过在笔记本上安装随机的安装软件，用户可完成Modem的网络安装和网上冲浪；通过安装在PC侧应用软件的用户界面，用户可拨打电话，收发短信、设置Modem和获得无线连接的状态信息。图1是整个系统的应用示意框图。

正如手机通信需要天线一样，无线USB Modem工作时，也必须通过天线向空间辐射电磁波和接收空间电磁波，发送接收信号，从而交换数据和信息。但是，由于无线USB Modem使用的环境、用户使用的习惯等不一样，天线的性能要求和测试方法也会与手机天线有不同的地方。

对于手机而言，如何测试和评估手机天线性能的问题，早在1998年就有人在研究，如欧洲科技合作研究中心(EuropeanCooperation in the field of Scientific and Technical research，简称为COST)[1]。几年来，经过手机生产厂商、暗室厂商、大学研究中心和标准化组织的研究和总结，国际组织Cellular Telecommunicationand Internet Association(CTIA)提出的空中(Over-The-Air，简称为OTA)测试方法和标准[2]，主要是验证无线设备和网络的连接能力以及终端使用者对辐射和接收性能的影响，进行辐射功率和接收灵敏度两方面的测试，即总辐射功率(TRP)和总全向灵敏度(TIS)，测试分为在自由空间(Free-space)和有人头模型(SAM HeadPhantom)下进行。其中，TRP的含义是空间所有接收到终端辐射功率的总和，也就是一个球面积分，而在实际中测试不可能取无穷点，要在满足一定的测试精度和测试速度要求下，对测试球面进行测试点采样。CTIA OTA标准规定，TRP空间采样点的角度间隔取为15度。类似的，标准规定，TIS空间采样点的角度间隔取为30度，因为TIS每一个空间采样点测试时间比TRP空间点测试时间要长。目前，用于OTA测试的微波暗室和测试台存在两种结构：(1)大圆法和(2)锥切法[2]。它们的本质是一样的，差别就是扫描角度时，大圆法是测量天线不动，待测物体依次扫描方位角φ和高低角θ上的采样点，图2是大圆法的结构示意图；锥切法是待测物体沿方位角φ扫描、测量天线沿高低角θ采样，如图3所示，其中，将低反射支撑结构作为θ轴机械扫描架或者安装多个测试天线，有单探头测试系统和多探头系统。多探头系统是将多个测量天线按照预先设计暗室时定下的采样间隔均匀安装固定在θ切面上，优点是测试速度可以大大加快，缺点是校准的难度增加、测试间隔也不能随意用软件更改。世界上知名的手机厂商和运营商根据CTIA OTA标准规定的方法，都规定了手机需要达到的TRP和TIS要求；暗室生产厂商也根据该标准，推出OTA测试系统，搭建暗室架构和转台设备等硬件设施，编制软件控制硬件系统进行三维采样点测试，并计算TRP、TIS、进行三维方向图显示，如ETS Lindgren、Satimo、Howland等暗室厂家。