[发明专利]反应性近场天线测量

说明书

技术领域

本发明涉及用于表征天线性能的反应性(reactive)或非常近场测量的系统和方法，包括去嵌入探针系统在天线上的各种效应的方法。

背景技术

近场测量系统广泛用于大范围和/或低频天线的表征，对于这种天线远场或紧凑范围的测量系统变得过于昂贵，并且在某些情况下是不实用的。这些近场测量系统的紧凑尺寸允许将测量探针集成在平面、圆形和其他阵列配置中。如果通过传感器阵列进行测量，则减少或消除被测天线(AUT)或被测设备(DUT)的机械运动，因此减少测量时间。在平面近场测量的情况下，近场到远场变换算法的简单性以及基于阵列的方法导致对于半球中AUT的几乎实时的远场表征。如果可以在近场的反应区域进行测量，则可以实现测量系统尺寸的进一步减小，由于反射和与天线互耦的潜力这传统上是被避免的。

这个反应区域内的测量有时被称为非常近场测量。这种平面的非常近场天线测量系统的示例是产品(加拿大的EMSCAN公司)，其包括印刷在45×45cm印刷电路板(PCB)上的1600个可快速切换的探针的阵列。使用平面波谱(PWS)展开将通过探针测量的正交H场分量(幅度和相位)变换为半球中的远场图案。虽然得益于在探针之间极其快速的电子切换(而不是在腔室中的AUT的机械运动)，但是天线非常近场区域中印刷的探针阵列的存在产生相互耦合效应，其以至少两种方式改变天线周围的场。首先，由于扫描器PCB具有在实体接地平面上的半环探针阵列，通过在介质中引入不连续来干扰近场并施加新的边界条件，因此产生接地平面效应。第二，由于扫描器PCB和个别测量探针加载了AUT，改变了其辐射性能；例如，改变其输入阻抗，所以产生了互耦效应。互耦效应是依赖于AUT并且难以补偿。当在非常近场区域中测量时，不期望忽略扫描器PCB对AUT的负载效应，特别是在例如低于1GHz的低频。

因此，为了提高所得到的远场结果的准确性，本领域需要用于从非常近场或反应性近场测量中减轻或去嵌入这些效应的系统和方法。

发明内容

本发明涉及扫描器系统和校准和/或校正使用被测天线(AUT)的非常近场扫描器进行的测量的方法。扫描器可以包括使用集成探针阵列的设备，其中的集成探针被电子切换以捕获在AUT附近的非常近场的数据，并将近场数据变换为远场数据。这样的测量装置可以在反应性近场中使用磁场(H场)探针在两个正交方向上测量H场的相位和振幅，并使用远场变换将该数据投影到远场方法，诸如平面孔径分布到角谱变换或平面波谱(PWS)变换。

一方面，本发明可以包括一种校准扫描器的方法，该扫描器包括集成测量探针的扫描器板阵列，集成测量探针被电子切换以从AUT捕获近场数据并且各自具有从探针到板输出的RF路径，该方法包括如下步骤：

(a)将校准探针与测量探针中的一个进行耦接，以在测量探针内产生已知强度的磁场。

(b)测量通过测量探针和校准探针的功率，并通过消除校准探针的影响来隔离从测量探针到电路板输出的RF路径的影响；

(c)对于每个测量探针重复步骤(a)和(b)；

(d)创建用于阵列的校准文件，其包括对于每个测量探针RF路径的校正。

每个测量探针可以包括具有传导RF振幅输出的H场半环探针。每个环路内的H场强度可以通过测量通过环路以及使用矢量网络分析器耦接到环路的校准探针的功率，从扫描器板的传导RF振幅输出进行估计。

另一方面，本发明可以包括考虑扫描器的散射效应的校正测量的方法，其中通过将从扫描器实际获得的测量与从软件模拟获得的结果进行比较来计算所述校正。

另一方面，本发明可以包括考虑扫描器对AUT的负载效应的校正测量的方法，其中通过将从扫描器实际获得的测量值与经验测试获得的结果进行比较来计算校正。

另一方面，本发明可以包括AUT测量设备，该AUT测量设备包括进行电子切换以捕获AUT附近的近场数据的集成探针阵列，其中该设备包括适于使用远场变换方法将近场数据变换到远场的处理器，并且实现本文所描述或要求的任何一个或所有校准或校正步骤。

附图说明

在附图中，相同的元件被指定相同的附图标记。附图不一定按比例绘制，而是将重点放在本发明的原理上。另外，所描绘的每个实施例仅是利用本发明的基本概念的许多可能的布置中的一个。附图简要描述如下：

图1是校准方法的一个实施例的示意性流程图。

图2示出扫描器板中的单个测量探针以及耦合的次级环形天线的示意图。