一种多功能无线设备测试系统和方法与流程

1.本技术涉及无线通信技术领域，尤其涉及一种多功能无线设备测试系统和方法。


背景技术：

2.依据3gpp(3rd generation partnership project，第三代合作伙伴计划)相关标准，通信设备的测试指标可分为两大类：射频辐射与业务性能，后文中分别称为射频指标与性能指标。指标种类与测试系统类型相互对应，对于射频指标，根据测试方法的不同，其测试系统可分为混响室测试系统与紧缩场微波暗室测试系统；对于性能指标，目前业界主流解决方案为暗室多探头测试系统。在混响室测试系统中，第一天线与被测设备之间用挡板隔绝直射路径。混响室内壁为利于信号反射的金属材质，测试信号经过金属内壁的多次反射以及搅拌器搅拌之后，在被测设备周围形成各向均匀分布的信号场。混响室富含反射的特性使其尤为适合测试对方向性不敏感的指标，如天线效率、总辐射功率，总辐射灵敏度等，但是对于波束相关的方向性指标测量能力缺失。
3.在紧缩场微波暗室测试系统中，系统内壁贴满吸波材料，形成无干扰、无反射的纯净测试环境。测试信号经过超宽频反射面形成近似远场的平面波，在“馈源－反射面－被测终端”之间形成近似远场的测试条件。该系统可以测量包含方向性指标在内的射频指标，缺点是超宽频反射面造价昂贵，系统成本较高，测试速度相较于混响室较慢。
4.用于测量性能指标的测试系统同样需要微波暗室环境。暗室多探头测试系统中，离散的多探头在测试区域合成具有特定衰落特征的信道环境，模拟信号在自然界的传播过程，进而获得被测设备在不同信道条件下的吞吐量。该系统为近场环境，且系统结构与射频测试系统存在较大差异，因此无法测量射频指标。
5.上述三类系统，从射频辐射、业务性能等不同的角度测量无线通信设备的能力，但是均不具有测试功能完备性。因此需要一种新型、多功能融合的测试系统，一套系统即可实现无线设备射频辐射、业务性能等多种类指标的全方位测量，且测试系统实用、成本可控。


技术实现要素：

6.本技术实施例提供一种多功能无线设备测试系统及方法，解决了现有技术测试系统测试能力不完备的问题。
7.本技术实施例提供一种多功能无线设备测试系统，包含舱室和挡板。所述舱室被挡板隔断成第一室与第二室。所述挡板采用透射和吸波状态切换的选择性材料。所述第一室内壁覆盖全反射吸波状态切换的选择性材料。所述第二室内壁覆盖全反射材料。
8.进一步地，还包含设置在第二室内的第一测试组件。所述第一测试组件包含第一天线和搅拌结构。所述第一天线位于第二室内。所述搅拌结构用于搅拌舱室内信号场分布。
9.进一步地，还包含设置在第一室内的第二测试组件。所述第二测试组件包含第二天线和智能超表面透镜。所述智能超表面透镜用于将第二天线发射向测试区域的近场球面波转化为远场平面波。
10.进一步地，还包含设置在第一室内的第三测试组件。所述第三测试组件包含扇形多探头结构。所述扇形多探头结构包含若干第三天线分散于弧面结构上。
11.进一步优选地，所述第二室远离第一室一侧的侧壁设置为呼吸墙，作为所述搅拌结构。
12.进一步地，第一天线与测试区域之间不存在直射径。
13.进一步地，所述第三测试组件还包含第四天线。所述第四天线设置在扇形多探头结构旁边。
14.优选地，所述扇形多探头结构的弧面结构为吸波材料。
15.进一步地，还包含转台结构。所述转台结构位于第一室内靠近第二室一侧，用于放置待测设备。
16.本技术实施例还提供一种多功能无线设备测试方法，用于上述任意一项实施例所述多功能无线设备测试系统，包含步骤：
17.使用第二测试组件和第三测试组件时，第一室侧壁和挡板调节至吸波状态。
18.使用第一测试组件时，第一室侧壁调节至全反射状态，挡板调节至透射状态。
19.本技术实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
20.本技术利用一套系统，实现了带内、带外射频指标以及业务性能指标的全面测量，避免测量不同类型指标时需操作不同测试系统的繁琐。
21.多功能融合系统共用实验室场地、系统框架、测试仪表、转台，提高了硬件使用效率，降低了系统成本。
22.利用智能超表面替代传统超宽频反射面，支持带内射频指标测试，利用混响室的功能来实现带外射频指标测试，进一步降低了系统成本。
23.频率选择吸波材料厚度薄，相比于传统微波暗室锥形吸波材料占用空间小，在同等尺寸的系统外框下可提供更大的工作区域。
附图说明
24.此处所说明的附图用来提供对本技术的进一步理解，构成本技术的一部分，本技术的示意性实施例及其说明用于解释本技术，并不构成对本技术的不当限定。在附图中：
25.图1为本技术实施例一种多功能无线设备测试系统结构图；
26.图2为本技术实施例挡板材料示意图；
27.图3为本技术实施例第二测试组件工作原理图；
28.图4为本技术实施例第三测试组件结构图；
29.图5为本技术实施例呼吸墙结构示意图。
具体实施方式
30.为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术具体实施例及相应的附图对本技术技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
31.以下结合附图，详细说明本技术各实施例提供的技术方案。
32.图1为本技术实施例一种多功能无线设备测试系统结构图。
33.本技术实施例提供一种多功能无线设备测试系统，包含舱室1、挡板2。
34.所述舱室被挡板水平隔断成第一室11与第二室12。
35.图2为本技术实施例挡板材料示意图。
36.所述挡板采用透射和吸波状态切换的选择性材料。
37.例如，所述透射和吸波状态切换的选择性材料其由布满二极管的材料制成，具有两种工作状态，一种为吸波状态，一种为透射状态。在吸波状态下，信号均被挡板吸收，可用于模拟暗室环境。在透射状态下，信号可以穿过挡板。
38.例如，挡板采用透射和吸波状态切换的选择性材料，其结构如图2所示，当其工作于吸波状态时，第一室为暗室模式。当其工作于透波状态时，整个舱室内部为富反射环境，此时处于混响室模式。
39.例如，如图1所示，挡板将测试系统腔体分为左右两个部分：当腔体工作于吸波状态时，其右侧为封闭吸波无反射暗室，此时挡板可以隔绝左侧对右侧信号的反射。
40.当其工作于透射状态时，允许信号透过，此时整个测试系统腔体对呼吸墙均处于开放状态，且腔体内壁均处于反射状态，此时呼吸墙的扰动可形成均匀分布的电磁信号。此时整个腔体成为混响室。
41.为了配合挡板的两种形态，所述第一室内壁覆盖全反射吸波状态切换的选择性材料。
42.例如，所述第一室内壁上覆盖以频率选择性吸波材料，频率选择性吸波材料具有两种工作状态，一种为全反射状态，一种为吸波状态。当挡板为透射状态时，舱室内部处于混响室模式，第一室内壁处于全反射状态下，所述测试系统内部为富反射环境。当挡板为吸波状态时，舱室内部处于暗室模式，第一室内壁处于吸波状态下，所述系统内部为无反射、无干扰环境。
43.所述第二室内壁覆盖全反射材料。
44.例如，挡板和呼吸墙之间的空间其他各壁为易于信号反射的金属材质。
45.本技术所述系统在暗室模式下，由于挡板处于吸波状态，因此用不到第二室，而当本技术所属系统处于混响室模式时，挡板视为不存在，因此需要第二室的内壁能够反射波，因此第二室内壁覆盖全反射材料。
46.进一步地，还包含转台结构4。所述转台结构位于第一室内靠近第二室一侧，用于放置待测设备。
47.所述转台结构用于测试各种待测产品，例如手机、对讲机等等，存在需要多角度测试的情况，因此转台结构可以通过转动，让待测设备任意方向朝向测试天线。
48.还包含设置在第二室内的第一测试组件。所述第一测试组件包含第一天线3和搅拌结构。所述第一天线位于第二室内。所述搅拌结构用于搅拌第一天线发射的测试信号，使舱室内信号场均匀分布。
49.所述第一天线为混响室模式下的测试天线。
50.例如，所述第一天线为伫立于第二室底面上的一个非金属抱杆，抱杆上放置第一天线的喇叭口面朝远离第一室一侧的斜上方。目的是确保第一天线与测试区域之间不存在直射径。
51.频率选择性吸波材料覆盖第一室和挡板，目的是在本技术所述系统处于混响室模式时，挡板视作不存在，舱室内部为富反射环境。本技术所属系统处于紧缩场或性能指标测试环境，即暗室环境时，挡板和第一室视处于吸波状态，第一室相当于无反射、无干扰暗室。
52.本技术所述系统在同一系统空间内融合了混响室、紧缩场微波暗室、多探头暗室等三种测试系统，支持带内、带外射频指标以及业务性能指标的测试。
53.进一步地，还包含设置在第一室的第二测试组件5。所述第二测试组件包含第二天线51和智能超表面透镜52。
54.所述智能超表面透镜设置在第二天线和测试区域之间，用于将第二天线发射向测试区域的近场球面波转化为远场平面波。
55.本技术所述系统作为紧缩场微波暗室时，利用智能超表面替代传统超宽带反射面，在测试区域内形成远场测试条件，通过更换智能超表面组件，支持不同频段的带内射频指标测试。该智能超表面可为吸波型，也可为透射型。
56.图3为本技术实施例第二测试组件工作原理图。
57.所述第二测试组件为馈源(即第二天线)与智能超表面透镜组成的结构。智能超表面透镜与测试区域中心的距离属于近场距离，利用智能超表面透镜以及近远场转换算法，可在馈源与被测终端之间形成近似远场条件，进而支持带内射频指标测试。由于智能超表面透镜的工作频率有限，可通过更换不同频率的智能超表面透镜来支持不同频段的带内射频指标测试。
58.图4为本技术实施例第三测试组件结构图。
59.进一步地，还包含设置在第一室的第三测试组件6。所述第三测试组件包含扇形多探头结构61。所述扇形多探头结构包含若干第三天线611分散于弧面结构上612，各个第三天线与转台上测试区域中心等距。
60.进一步地，所述第三测试组件还包含第四天线62。所述第四天线设置在扇形多探头结构旁边，与转台上测试区域中心的距离与扇形多探头结构上探头相同。
61.例如，所述扇形多探头结构。6个探头(即第三天线)分散于弧面上，各个探头与测试区域中心等距。
62.再例如，离散探头(即第四天线)发出的衰落信号在测试区域合成具有特定衰落特征的测试环境，进而支持不同场景的性能测试。
63.在混响室测试系统中，测试天线与被测设备之间用挡板隔绝直射路径。混响室内壁为利于信号反射的材质，测试信号经过内壁的多次反射以及搅拌器搅拌之后，在被测设备周围形成各向均匀分布的信号场。
64.例如，所述第二测试组件和第三测试组件并排设置在第一室内远离第二室一侧。
65.图5为本技术实施例呼吸墙结构示意图。
66.所述搅拌结构可以采用传统的搅拌器，也可以采用呼吸墙结构。
67.而相对传统的桨叶搅拌器，呼吸墙结构具有控制简单、运行稳定可靠、维护量少、美观整洁、可用区域大等特点。因此优选地，所述第二室远离第一室一侧的侧壁设置为呼吸墙7，作为所述搅拌结构。
68.如图1所示，所述第二室远离第一室一侧的侧壁设置为呼吸墙结构。所述呼吸墙做靠近远离第一室的往返运动。
69.呼吸墙为现有技术，其用于扰动信号，使得电磁信号在测试系统内部均匀分布。其基本原理是：
70.呼吸墙是混响室的一种机械搅拌技术，在它运动的时候，是整面墙上安装金属叶片，摆动的时候好像呼吸。天线将信号打在呼吸墙上，信号会在不规则的呼吸墙运动下散射到暗室的各个地方形成混响室。经过多次统计平均，可在混响室内形成“统计均匀”的电磁场。注意是统计均匀，不是物理上某一时刻的均匀电磁场。是多次测量求平均下的稳定的均匀的电磁场。
71.进一步地，所述第三测试组件还包含第四天线。所述第四天线设置在扇形多探头结构旁边，与转台上测试区域中心的距离与扇形多探头结构上探头相同。
72.由于扇形多探头结构需要通过支架613完成多个探头的安装，所述支架会影响暗室的效果，因此需要采用吸波材料支架，但定制吸波材料支架成本较高，因此将扇形多探头结构的弧面结构部分采用吸波材料，弧面结构位于探头和支架之间，可以有效地避免非吸波材料制成的支架影响暗室效果。因此优选地，所述扇形多探头结构的弧面结构为吸波材料。
73.本技术实施例还提供一种多功能无线设备测试方法，用于上述任意一项实施例所述多功能无线设备测试系统，包含步骤：
74.步骤101、使用第二测试组件和第三测试组件时，第一室侧壁和挡板调节至吸波状态。
75.紧缩场测试模式：
76.当频选材料工作于吸波状态时，挡板右侧为无反射吸波暗室，挡板左侧被隔绝，对右侧紧缩场测试系统无影响。
77.馈源发出的近场信号经过智能超表面形成远场平面波。
78.多探头测试模式：
79.当频选材料工作于吸波状态时，挡板右侧为无反射吸波暗室，挡板左侧被隔绝，对右侧多探头测试系统无影响。
80.此时探头墙上离散分布的探头从不同的角度将信号发射至转台上的测试设备，模拟外界的多径信号。
81.步骤102、使用第一测试组件时，第一室侧壁调节至全反射状态，挡板调节至透射状态。
82.混响室测试模式：
83.当挡板处于透射波状态、其他频选材料处于反射波状态时，整个系统工作于混响室状态。
84.此时呼吸墙和挡板之间的天线发射的测试信号经过呼吸墙的扰动之后，在整个测试系统内部均匀分布。
85.本发明实现了混响室、紧缩场暗室、多探头暗室一体化的测试系统，具有带外、带内射频指标以及业务性能指标的完备测试能力，为新一代5g设备的空口测试提供一个更为便利，性价比更高的无线设备测试环境。
86.以上所述仅为本技术的实施例而已，并不用于限制本技术。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原理之内所作的任何修改、等同
替换、改进等，均应包含在本技术的权利要求范围之内。

技术特征：
1.一种多功能无线设备测试系统，其特征在于，包含舱室和挡板；所述舱室被挡板隔断成第一室与第二室；所述挡板采用透射和吸波状态切换的选择性材料；所述第一室内壁覆盖全反射吸波状态切换的选择性材料；所述第二室内壁覆盖全反射材料。2.根据权利要求1所述多功能无线设备测试系统，其特征在于，还包含设置在第二室内的第一测试组件；所述第一测试组件包含第一天线和搅拌结构；所述第一天线位于第二室内；所述搅拌结构用于搅拌舱室内信号场分布。3.根据权利要求1所述多功能无线设备测试系统，其特征在于，还包含设置在第一室内的第二测试组件；所述第二测试组件包含第二天线和智能超表面透镜；所述智能超表面透镜用于将第二天线发射向测试区域的近场球面波转化为远场平面波。4.根据权利要求1所述多功能无线设备测试系统，其特征在于，还包含设置在第一室内的第三测试组件；所述第三测试组件包含扇形多探头结构；所述扇形多探头结构包含若干第三天线分散于弧面结构上。5.根据权利要求2所述多功能无线设备测试系统，其特征在于，所述第二室远离第一室一侧的侧壁设置为呼吸墙，作为所述搅拌结构。6.根据权利要求2所述多功能无线设备测试系统，其特征在于，所述第一天线与测试区域之间不存在直射径。7.根据权利要求4所述多功能无线设备测试系统，其特征在于，所述第三测试组件还包含第四天线；所述第四天线设置在扇形多探头结构旁边。8.根据权利要求4所述多功能无线设备测试系统，其特征在于，所述扇形多探头结构的弧面结构为吸波材料。9.根据权利要求1-8任意一项所述多功能无线设备测试系统，其特征在于，还包含转台结构；所述转台结构位于第一室内靠近第二室一侧，用于放置待测设备。10.一种多功能无线设备测试方法，用于权利要求1-9任意一项所述多功能无线设备测试系统，其特征在于，包含步骤：使用第二测试组件和第三测试组件时，第一室侧壁和挡板调节至吸波状态；使用第一测试组件时，第一室侧壁调节至全反射状态，挡板调节至透射状态。

技术总结
本申请公开了一种多功能无线设备测试系统和方法，解决了现有技术测试系统测试能力不完备的问题。多功能无线设备测试系统，包含舱室和挡板。所述舱室被挡板隔断成第一室与第二室。所述挡板采用透射和吸波状态切换的选择性材料。所述第一室内壁覆盖全反射吸波状态切换的选择性材料。所述第二室内壁覆盖全反射材料。本申请利用一套系统，实现了带内、带外射频指标以及业务性能指标的全面测量，避免测量不同类型指标时需操作不同测试系统的繁琐。同类型指标时需操作不同测试系统的繁琐。同类型指标时需操作不同测试系统的繁琐。


技术研发人员：王志勤 乔尚兵 任宇鑫 张宇 王飞龙 杨晓航 孙浩 张翔
受保护的技术使用者：中国信息通信研究院
技术研发日：2023.03.13
技术公布日：2023/7/11