[发明专利]用于表征多元天线的特性的系统和方法

说明书

本发明涉及用于表征多元天线的特性的系统和方法。一种测量多元天线(3)和/或表征多元天线(3)的特性的系统和方法，所述多元天线具有至少两个天线元件(A1…….A8)，所述系统包括带有至少两个输入/输出端口(P1……P8)的矢量网络分析器(2)。所述矢量网络分析器(2)的每个输入/输出端口(P1……P8)与所述多元天线(3)的一个天线元件(A1…….A8)相连。所述矢量网络分析器(2)具有发生器装置(4)，所述发生器装置(4)用于在所述矢量网络分析器(2)的每个输入/输出端口(P1……P8)处生成彼此相干的波。

技术领域

本发明涉及用于表征多元天线的特性的系统和方法。

背景技术

卫星工业和潜在的5G频段对毫米波波段越来越感兴趣。5G应用的天线使用这些高频率以纳入大量的辐射元件。这些天线阵列对于波束成形的操作是非常重要的，而波束成形的操作在这样的下一代网络中扮演重要角色。

本申请介绍了波束成形天线背后的一些基本理论。除了这些基本概念之外，还示出了辐射图的计算方法以及线性阵列的多个真实的测量结果。

目前，人们不能完全和直接地测量多元天线和表征多元天线的特性，例如在波束成形应用中使用的多元天线。许多参数必须根据对一个元件的基本测量来估计或计算。理论计算并不是测量验证。

表征多元天线的特性通常需要至少两个过程：基于S参数的测量，例如回波损耗、元件之间的交叉耦合等；图案测量，包括波束定向控制和复合波束成形。

对于图案测量，现有技术采用激励单个天线元件并测量单元波束图案。这从Rohde和Schwarz所写的操作说明《Characterizing Active Phased Array Antennas》(2016年8月)中可以获知。该文件可以从网站https://www.rohde-schwarz.com/appnote/1MA248获得，并且通过参考纳入本文。接着对波束指向权重和复合波束成形进行理论上的计算，但是不进行测量，因此没有进行验证。

特别是在具有少量元件的多元阵列中，理论计算可能出现严重错误。一般来说，这是因为极端元件的运转情况有区别。

发明内容

本发明的目的是避免连接信号源和断开与信号源的连接。

该目的通过涉及系统的权利要求1的特征以及涉及方法的权利要求9的特征来实现。从属权利要求包括进一步的改进。

根据本发明的第一方面，用于测量具有至少两个天线元件的多元天线和/或表征具有至少两个天线元件的多元天线的特性的系统包括带有至少两个输入/输出端口的矢量网络分析器。矢量网络分析器的每个输入/输出端口连接到多元天线中的一个天线元件。矢量网络分析器具有用于在其每一个输入/输出端口生成彼此相干的波的发生器装置。

根据本发明的第二方面，用于测量包括至少两个天线元件的多元天线和/或表征包括至少两个天线元件的多元天线的特性的方法使用带有至少两个输入/输出端口的矢量网络分析器，并且包括以下步骤：将矢量网络分析器的每个输入/输出端口连接到多元天线的一个天线元件，并且通过矢量网络分析器的发生器装置，在矢量网络分析器的每个输入/输出端口生成彼此相干的波。

使用所要求保护的方法和设备，仅需要对被测设备(DUT)的单个连接。

与测量设备建立单个连接，而不是使用不同的测量仪器并且连续地断开与它们的连接和重新连接它们。

可以对波束指向和复合波束成形进行直接的测量和验证。然后精确地获知准确的天线元件权重，而不是理论地计算出准确的天线元件权重。

对于复合波束成形，例如，在彼此间具有最大干扰等的两个特定方向，可以通过测量精确地验证权重，而不是通过计算错误地估计权重。