提高射频讯号稳定性的天线辐射量测系统

摘要

本发明涉及一种提高射频讯号稳定性的天线辐射量测系统，包括量测臂单元、标准天线单元、讯号产生器、多条第一射频传输线、讯号分析仪、固定不动的承载基座及多数条第二射频传输线。量测臂单元包括固定座、第一旋转臂及第二旋转臂。第一旋转臂与固定座连接，第二旋转臂与第一旋转臂相连接。标准天线单元与讯号产生器共同设置在第二旋转臂上。每一条第一射频传输线电连接于讯号产生器与标准天线单元之间。承载基座用以放置包括多个待测天线的待测装置。每一条第二射频传输线电连接于其中一个待测天线与讯号分析仪之间。本发明将标准天线单元与讯号产生器共同设置在第二旋转臂上，实现多条第一射频传输线彼此不绞线以提高射频讯号稳定性的特点。

说明书

技术领域

本发明涉及一种系统，具体地，涉及一种提高射频讯号稳定性的天线辐射量测系统。

后台技术

参阅图1，传统技术的天线场型量测系统用以设置在电波暗室﹙图未示出﹚中，并包括自转基座11、多数条第一射频传输线12、量测臂单元13、双极化标准天线14、两条第二射频传输线15，及一台网络分析仪16。

自转基座11具有绕着Z轴自转的功能，并具有平台111，平台111上用以放置待测装置2，待测装置2包括多个待测天线21。

量测臂单元13包括固定臂131及旋转臂132。旋转臂132与固定臂131连接并可绕着X轴转动。

双极化标准天线14设置在旋转臂132上并电连接两条第二射频传输线15。网络分析仪16电连接两条第一射频传输线12及两条第二射频传输线15。

这种量测方法的缺点在于：当自转基座11具有绕着Z轴自转时这些第一射频传输线12会被连动彼此绞绕在一起，此外，当旋转臂132转动时，这些第二射频传输线15也会被连动彼此绞绕在一起。

绞线的缺点在新一代5G的MIMO通讯应用就会越显严重，因为5G采用MIMO通讯甚至会使用到4×4或8×8的数组天线波束成形技术，多达4条或8条的第一射频传输线12或第二射频传输线15在转动时几乎无法避免被扭转绞绕在一起，再者，5G通讯使用到超高频的毫米波频段，而射频同轴传输线﹙第一射频传输线12及第二射频传输线15﹚的特性就是频率越高线径就会越细小，线径越小轻微的凹折扭转都会造成射频同轴传输线发生讯号传输衰减恶化及阻抗偏移，且越高频的射频同轴传输线也越昂贵，若轻易就损坏就代表每次量测的成本非常昂贵。

为了解决传统技术的绞线问题，本发明提出了一种量测时不会扭转到这些第一射频传输线12及这些第二射频传输线15的系统，以提高射频讯号的稳定性。

发明内容

本发明提高射频讯号稳定性的天线辐射量测系统包括量测臂单元、标准天线单元、讯号产生器、多条第一射频传输线、讯号分析仪、承载基座及多数条第二射频传输线。

量测臂单元包括固定座、第一旋转臂及第二旋转臂。固定座不动地设置在一个底板。第一旋转臂与固定座连接，且第一旋转臂具有相对于固定座绕着轴线方向Z旋转的功能。第二旋转臂与第一旋转臂相连接，第二旋转臂具有相对第一旋转臂旋转的功能，且第二旋转臂是绕着一轴线方向X旋转，轴线方向X与轴线方向Z互相垂直。

标准天线单元与讯号产生器共同设置在第二旋转臂上。

每一条第一射频传输线电连接于讯号产生器与标准天线单元之间。

承载基座固定不动并包括一个平台，平台上用以放置待测装置，待测装置包括多个待测天线。

每一条第二射频传输线电连接于这些待测天线的其中一个与讯号分析仪之间。

优选地，提高射频讯号稳定性的天线辐射量测系统更包括第一开关模块及波导管。第一开关模块电连接于讯号产生器与每一条第一射频传输线之间，第一开关模块受控制决定讯号产生器与每一条第一射频传输线之间电导通或不导通，第二旋转臂屏蔽于标准天线单元与讯号产生器之间并包括一个通孔，波导管设置在通孔中，且电连接于第一开关模块与讯号产生器之间。

优选地，提高射频讯号稳定性的天线辐射量测系统更包括第二开关模块。第二开关模块电连接于讯号分析仪与每一条第二射频传输线之间，第二开关模块受控制决定讯号分析仪与每一条第二射频传输线之间电导通或不导通。

优选地，第二旋转臂屏蔽于标准天线单元与讯号产生器之间并包括一个通孔，每一条第一射频传输线穿伸过通孔并电连接于讯号产生器与标准天线单元之间。

优选地，这些第一射频传输线的数量是两条，标准天线单元是一个双极化标准天线，双极化标准天线包括水平极化埠及垂直极化埠，水平极化埠及垂直极化埠分别电连接两条第一射频传输线。

本发明提高射频讯号稳定性的天线辐射量测系统包括讯号产生器、承载基座、多数条第一射频传输线、量测臂单元、标准天线单元、讯号分析仪及多条第二射频传输线。

讯号产生器包括多数个讯号发射端口。

承载基座固定不动并包括一个平台，平台上用以放置待测装置，待测装置包括多个待测天线。

这些第一射频传输线分别电连接于这些待测天线与该讯号产生器的这些讯号发射端口之间。

量测臂单元包括固定座、第一旋转臂及第二旋转臂。固定座不动地设置在一底板。第一旋转臂与固定座连接，且第一旋转臂具有相对于固定座绕着一轴线方向Z旋转的功能。该第二旋转臂与该第一旋转臂相连接，该第二旋转臂具有相对该第一旋转臂旋转的功能，且该第二旋转臂是绕着一轴线方向X旋转，轴线方向X与轴线方向Z互相垂直。

标准天线单元设置在第二旋转臂上。

讯号分析仪设置在第二旋转臂上并包括多数个讯号接收端口。

这些第二射频传输线分别电连接于标准天线单元与讯号分析仪的这些讯号接收端口之间。

优选地，提高射频讯号稳定性的天线辐射量测系统更包括第一开关模块及第二开关模块。第一开关模块电连接于讯号产生器与每一条第一射频传输线之间，第一开关模块受控制决定讯号产生器与每一条第一射频传输线之间电导通或不导通。第二开关模块电连接于讯号分析仪与每一条第二射频传输线之间，第二开关模块受控制决定讯号分析仪与每一条第二射频传输线之间电导通或不导通。

优选地，提高射频讯号稳定性的天线辐射量测系统更包括波导管，且第二旋转臂屏蔽于标准天线单元与讯号分析仪之间并包括一个通孔，波导管设置在通孔中，且电连接于第二开关模块与讯号分析仪之间。

优选地，第二旋转臂屏蔽于标准天线单元与讯号分析仪之间并包括一个通孔，每一条第二射频传输线穿伸过第二旋转臂的通孔电连接于讯号分析仪与标准天线单元之间。

优选地，这些第二射频传输线的数量是两条，标准天线单元是一个双极化标准天线，双极化标准天线包括水平极化埠及垂直极化埠，水平极化埠及垂直极化埠分别电连接这些第二射频传输线。

本发明之效果在于：

﹙1﹚当标准天线单元发射讯号且待测天线对应地接收讯号时，讯号产生器与标准天线单元是共同位于第二旋转臂上，所以电连接于讯号产生器与标准天线单元之间的这些第一射频传输线就不会被扭转到；并且，承载基座是固定不动的，讯号分析仪也固定不动，所以电连接于待测天线﹙待测天线设置于承载基座上的待测装置﹚与讯号分析仪之间的这些第二射频传输线也不会被扭转到。

﹙2﹚当待测天线发射讯号且标准天线单元对应地接收讯号时，承载基座是固定不动的，讯号产生器也固定不动，所以量测时电连接于这些待测天线与讯号产生器之间的这些第一射频传输线就不会被扭转到；并且，标准天线单元与讯号分析仪与是共同位于第二旋转臂上，所以无论第二旋转臂如何旋转，电连接于标准天线单元与讯号分析仪之间的这些第二射频传输线也不会被扭转到。

基于前述，本发明确实能解决传统技术量测时发生绞线的问题，以提高射频讯号的稳定性。

附图说明

图1是一种传统技术的天线场型量测系统的示意图。

图2是本发明提高射频讯号稳定性的天线辐射量测系统的第一较佳实施例的示意图。

图3是本发明第二较佳实施例的局部示意图，说明第一射频传输线穿伸过通孔电连接于讯号产生器与标准天线单元之间的实施方式。

图4是本发明提高射频讯号稳定性的天线辐射量测系统的第三较佳实施例的示意图。

图5是本发明第四较佳实施例的局部示意图，说明第三射频传输线穿伸过通孔电连接于讯号产生器与标准天线单元之间的实施方式。

图6是本发明第五较佳实施例的局部示意图，说明第五较佳实施例相较第四较佳实施例更包括波导管。

图7是本发明第六较佳实施例的示意图。

图8是本发明第七较佳实施例的局部示意图。

图9是本发明第八较佳实施例的示意图。

图10是本发明第九较佳实施例的局部示意图。

具体实施方式

参阅图2，是本发明一种提高射频讯号稳定性的天线辐射量测系统的第一较佳实施例，包括量测臂单元3、反射镜4、标准天线单元5、讯号产生器6、多条第一射频传输线7、讯号分析仪8、承载基座9及多数条第二射频传输线10。

于本较佳实施例，标准天线单元5朝反射镜4发射电磁讯号，待测天线21对应地接收反射镜4反射出的电磁讯号。

量测臂单元3包括固定座31、第一旋转臂32及第二旋转臂33。

固定座31不动地设置在一底板﹙图未示出﹚。第一旋转臂32与固定座31连接，且第一旋转臂32具有相对于固定座31绕着轴线方向Z旋转的功能。第二旋转臂33与第一旋转臂32相连接，第二旋转臂33具有相对第一旋转臂32旋转的功能，且第二旋转臂33是绕着轴线方向X旋转，轴线方向X与轴线方向Z互相垂直。标准天线单元5设置在第二旋转臂33上，于本较佳实施例，标准天线5是一个双极化标准天线，并包括水平极化埠及垂直极化埠。

讯号产生器6设置在第二旋转臂33上，第二旋转臂33屏蔽于标准天线单元5与讯号产生器6之间。于本较佳实施例中，讯号产生器6是包括两个输出端口的RF模拟讯号产生器﹙Signal Generator,SG﹚。这些第一射频传输线7的数目是2条，其中一条第一射频传输线7电连接于讯号产生器6的其中一个输出端口与标准天线单元5的水平极化埠之间，另一条第一射频传输线7则电连接于讯号产生器6的另一个输出端口与标准天线单元5的垂直极化埠之间。

承载基座9量测时仍保持固定不动，并包括一个平台，此平台上用以放置待测装置2，待测装置2包括多个待测天线21。这些第二射频传输线10分别电连接于这些待测天线21与讯号分析仪8之间。举例说明，待测天线21的数目是4，讯号分析仪8﹙Signal Analyzer,SA﹚的接收埠﹙port﹚的数目也是4，这些第二射频传输线10的数目就是4，讯号分析仪8可以切换从这4个接收埠中的任意一个或任意多个接收来自这些待测天线21的讯号。

第一较佳的运作步骤举例说明如下：

步骤﹙1﹚、量测臂单元3的第一旋转臂32位置归零，此时第一旋转臂32所对应的水平角度ψ＝0°，第二旋转臂33位置归零，此时第二旋转臂33所对应的垂直角度θ＝0°。

步骤﹙2﹚、量测臂单元3的第一旋转臂32绕着轴线方向Z旋转5°后静止不动，此时第一旋转臂32所对应的水平角度ψ＝5°，第二旋转臂33绕着轴线方向X旋转，每5°停顿量测，此步骤第二旋转臂33所对应的垂直角度θ＝0°、5°、10°、15°、20°、25°…165°、170°、175°、180°。

步骤﹙3﹚、量测臂单元3的第一旋转臂32绕着轴线方向Z再旋转5°后静止不动，此时第一旋转臂32所对应的水平角度ψ＝10°，第二旋转臂33绕着轴线方向X旋转，每5°停顿量测，此步骤第二旋转臂33所对应的垂直角度θ＝180°、175°、170°、165°、…、20°、15°、10°、5°、0°。

步骤﹙4﹚、量测臂单元3的第一旋转臂32绕着轴线方向Z再旋转5°后静止不动，此时第一旋转臂32所对应的水平角度ψ＝15°，第二旋转臂33如步骤﹙2﹚绕着轴线方向X旋转，每5°停顿量测，此步骤第二旋转臂33所对应的垂直角度θ＝0°、5°、10°、15°、20°、…、165°、170°、175°、180°。

步骤﹙5﹚、依照前述步骤﹙1﹚～﹙4﹚的说明方式，重复完成ψ＝0°～360°及θ＝0°～180°的半球面辐射场型的量测。

参阅图3，图3是本发明第二较佳实施例的局部示意图，其与第一较佳实施例近似，差异在于：第二较佳实施例的第二旋转臂33更包括通孔331，每一条第一射频传输线7穿伸过通孔331电连接于讯号产生器6与标准天线单元5之间。

参阅图4，图4是本发明的第三较佳实施例，其与第一较佳实施例近似，差异在于：第三较佳实施例的讯号产生器6只具有单一输出端口，讯号分析仪8也只具有单一接收埠，提高射频讯号稳定性的天线辐射量测系统更包括第一开关模块17及第二开关模块18。

提高射频讯号稳定性的天线辐射量测系统更包括第一开关模块17及第二开关模块18。第一开关模块17电连接于讯号产生器6与每一条第一射频传输线7之间，第一开关模块17受控制决定讯号产生器6与每一条第一射频传输线7之间电导通或不导通。第二开关模块18电连接于讯号分析仪8与每一条第二射频传输线10之间，第二开关模块18受控制决定讯号分析仪8与每一条第二射频传输线10之间电导通或不导通。

举例说明，第一开关模块17决定其中一条第一射频传输线7与讯号产生器6导通，且另一条第一射频传输线7’与讯号产生器6不导通，则标准天线单元5辐射出的是垂直极化的电磁波讯号，相反的，第一开关模块17决定第一射频传输线7与讯号产生器6不导通，而另一条第一射频传输线7’与讯号产生器6导通，则标准天线单元5辐射出的是水平极化的电磁波讯号。通过第一开关模块17的切换，本较佳实施例也可以利用单一输出端口的讯号产生器6对待测天线21进行双极化的场型量测。近似地，第二开关模块18可以选择四条第二射频传输线10的任意一个或者是选择任意多个的组合与讯号分析仪8导通，这就等同在这四个待测天线21中任意选择一个或多个的组合接收电磁波讯号，进而达到量测波束成形﹙beamforming﹚的功效。

参阅图5，图5是本发明第四较佳实施例的局部示意图，第四较佳实施例与第三较佳实施例近似，差异在于：第四较佳实施例的第二旋转臂33更包括通孔331及第三射频传输线71，第三射频传输线71穿伸过通孔331电连接于讯号产生器6与第一开关模块17之间。

参阅图6，图6是本发明第五较佳实施例的局部示意图，第五较佳实施例与第四较佳实施例近似，差异在于：第五较佳实施例更包括波导管19，波导管19设置在通孔331中且电连接于第一开关模块17与讯号产生器6之间。

参阅图7，图7是本发明的第六较佳实施例，第六较佳实施例与第一较佳实施例近似，差异在于：讯号产生器6与讯号分析仪8的位置互换，所以这些待测天线21用以发射电磁波讯号，标准天线单元5用以接收电磁波讯号；这些第一射频传输线7分别电连接于这些待测天线21与讯号产生器6的这些讯号发射端口之间；这些第二射频传输线10分别电连接于标准天线单元5与讯号分析仪8的这些讯号接收端口之间。

参阅图8，图8是本发明的第七较佳实施例的一局部示意图，第七较佳实施例与第六较佳实施例近似，差异在于：第二旋转臂33屏蔽于标准天线单元5与讯号分析仪8之间并包括通孔331，每一条第二射频传输线10穿伸过通孔331电连接于讯号分析仪8与标准天线单元5之间。

参阅图9，图9是本发明的第八较佳实施例，第八较佳实施例与第六较佳实施例近似，差异在于：第八较佳实施例更包括第一开关模块17及第二开关模块18。第一开关模块17电连接于讯号产生器6与每一条第一射频传输线7之间，第一开关模块17受控制决定讯号产生器6与每一条第一射频传输线7之间电导通或不导通。第二开关模块18电连接于讯号分析仪8与每一条第二射频传输线10之间，第二开关模块18受控制决定讯号分析仪8与每一条第二射频传输线10之间电导通或不导通。

参阅图10，图10是本发明的第九较佳实施例的局部示意图，第九较佳实施例与第八较佳实施例近似，差异在于：第九较佳实施例更包括波导管13，且第二旋转臂33更包括通孔331，波导管13设置在通孔331中并电连接于第二开关模块18与讯号分析仪8之间。

本发明之效果在于：

﹙1﹚参见图2，当标准天线单元5发射讯号且待测天线21对应地接收讯号时，讯号产生器6与标准天线单元5是共同位于第二旋转臂33上，所以电连接于讯号产生器6与标准天线单元5之间的这些第一射频传输线7就不会被扭转到；并且，承载基座9是固定不动的，讯号分析仪8也固定不动，所以量测时电连接于这些待测天线21﹙设置于承载基座9上的待测装置2﹚与讯号分析仪8之间的这些第二射频传输线10也不会被扭转到。

﹙2﹚参见图7，当待测天线21发射讯号且标准天线单元5对应地接收讯号时，承载基座9是固定不动的，讯号产生器6也固定不动，所以量测时电连接于这些待测天线21﹙设置于承载基座9上的待测装置2﹚与讯号产生器6之间的这些第一射频传输线7就不会被扭转到；并且，标准天线单元5与讯号分析仪8与是共同位于第二旋转臂33上，所以无论第二旋转臂33如何旋转，电连接于标准天线单元5与讯号分析仪8之间的这些第二射频传输线10也不会被扭转到。

基于前述，本发明确实能解决传统技术量测时发生绞线的问题，以提高射频讯号的稳定性。

以上所述仅为本发明的实施例，其并非用以局限本发明的专利范围。

附图标记

2：待测装置

21：待测天线

3：量测臂单元

31：固定座

32：第一旋转臂

33：第二旋转臂

331：通孔

4：反射镜

5：标准天线单元

6：讯号产生器

7、7’：第一射频传输线

71：第三射频传输线

8：讯号分析仪

9：承载基座

10：第二射频传输线

11：自转基座

12：第一射频传输线

13：量测臂单元

131：固定臂

132：旋转臂

14：双极化标准天线

15：第二射频传输线

16：网络分析仪

17：第一开关模块

18：第二开关模块

19：波导管