智能天線的測(cè)試項(xiàng)目及測(cè)試方法

1、引言

智能天線技術(shù)的研究起始于20世紀(jì)60年代，最初的研究對(duì)象是雷達(dá)天線陣，主要目的是提高雷達(dá)的性能和電子對(duì)抗的能力。隨著移動(dòng)通信的發(fā)展及對(duì)移動(dòng)通信電波傳播、組網(wǎng)技術(shù)、天線理論等方面研究的逐漸深入，數(shù)字信號(hào)處理芯片處理能力不斷提高，利用數(shù)字技術(shù)在基帶形成天線波束成為可能。到了20世紀(jì)90年代，陣列處理技術(shù)引入移動(dòng)通信領(lǐng)域，很快形成了一個(gè)新的研究熱點(diǎn)——智能天線。其中，我國(guó)在享有獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的TD-SCDMA技術(shù)中，就已經(jīng)成功地引進(jìn)了智能天線技術(shù)。從某種程度上可以說，智能天線是3G區(qū)別于2G系統(tǒng)的關(guān)鍵標(biāo)志之一。

智能天線是利用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)產(chǎn)生空間定向波束，使天線的主波束跟蹤用戶信號(hào)到達(dá)方向，旁瓣或零陷對(duì)準(zhǔn)干擾信號(hào)到達(dá)方向，利用多個(gè)天線單元空間的正交性和信號(hào)在傳輸方向上的差別，將同頻率或同時(shí)隙、同碼道的信號(hào)區(qū)分開來，最大限度地利用有限的信道資源。它在提高系統(tǒng)通信質(zhì)量、緩解無線通信業(yè)務(wù)日益發(fā)展與頻譜資源不足的矛盾以及降低系統(tǒng)整體造價(jià)和改善系統(tǒng)管理等方面，都具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)。

既然智能天線有如此多的好處，那么隨著TD-SCDMA系統(tǒng)商用化的腳步越來越近，作為T D-SCDMA系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一的智能天線技術(shù)也越來越得到大家的重視，因此智能天線的測(cè)試方法也就顯得至關(guān)重要。

2、智能天線的分類

智能天線按照類型可以分為全向智能天線陣和定向智能天線陣。

對(duì)于定向智能天線陣來說，包括以下三類測(cè)試參數(shù)。

（1）電路參數(shù)。包括垂直面電下傾角預(yù)設(shè)置值、垂直面電下傾角精度、垂直面機(jī)械下傾范圍；輸入阻抗、各單元端口駐波比、相鄰單元端口隔離度、每端口連續(xù)波功率容量。

（2）校準(zhǔn)參數(shù)。包括校準(zhǔn)端口至各單元端口的耦合度、校準(zhǔn)端口至各單元端口幅度最大偏差、校準(zhǔn)端口至各單元端口相位最大偏差、校準(zhǔn)端口駐波比、校準(zhǔn)通道耦合方向性。

（3）性能參數(shù)。包括各單元端口有源輸入回波損耗、垂直面半功率波束寬度、垂直面上部第一旁瓣抑制和下部第一零點(diǎn)填充；單元波束水平面半功率波束寬度、增益、前后比交叉極化比（軸向）和交叉極化比（±60°范圍內(nèi)）；業(yè)務(wù)波束水平面半功率波束寬度、視軸增益、水平面旁瓣電平和前后比、廣播波束水平面半功率波束寬度、視軸增益、視軸增益Φ=±60°處電平下降、半功率波束寬度內(nèi)的電平波動(dòng)。

對(duì)于全向智能天線陣來說，也可以分為三類測(cè)試參數(shù)。

（1）電路參數(shù)。包括垂直面電下傾角預(yù)設(shè)置值、垂直面電下傾角精度；輸入阻抗、各單元端口駐波比、相鄰單元端口隔離度、每端口連續(xù)波功率容量。

（2）校準(zhǔn)參數(shù)。包括校準(zhǔn)端口至各單元端口的耦合度、校準(zhǔn)端口至各單元端口幅度最大偏差、校準(zhǔn)端口至各單元端口相位最大偏差、校準(zhǔn)端口駐波比、校準(zhǔn)通道耦合方向性。

（3）性能參數(shù)。包括各單元端口有源輸入回波損耗、垂直面半功率波束寬度、垂直面上部第一旁瓣抑制和下部第一零點(diǎn)填充；單元波束水平面半功率波束寬度、增益、前后比交叉極化比（軸向）和交叉極化比（±60°范圍內(nèi)）；業(yè)務(wù)波束水平面半功率波束寬度、視軸增益、水平面旁瓣電平、廣播波束視軸增益、方向圖圓度。

3、智能天線的測(cè)試項(xiàng)目及測(cè)試方法

下面針對(duì)智能天線不同于普通天線的測(cè)試項(xiàng)目進(jìn)行介紹。

首先，智能天線比普通天線增加了校準(zhǔn)端口，主要是為了動(dòng)態(tài)地校準(zhǔn)各個(gè)單元端口的幅度和相位的一致性，校準(zhǔn)的準(zhǔn)確與否直接決定了智能天線的應(yīng)用效果，因此，對(duì)校準(zhǔn)端口至各單元端口幅度最大偏差和校準(zhǔn)端口至各單元端口相位最大偏差提出了相應(yīng)的要求。在測(cè)試的過程中，校準(zhǔn)端口與每個(gè)饋電端口形成一個(gè)校準(zhǔn)通道，對(duì)任意端口進(jìn)行測(cè)量得到相位/幅度誤差，在相同頻點(diǎn)上取所有測(cè)量值之間的最大偏差即得到本指標(biāo)。

校準(zhǔn)電路參數(shù)的測(cè)量示意如圖1所示。

圖1

測(cè)量步驟如下：

（1）將被測(cè)天線安裝在符合測(cè)量條件的自由空間或模擬自由空間；

（2）按測(cè)量系統(tǒng)要求進(jìn)行系統(tǒng)校準(zhǔn)；

（3）將測(cè)量系統(tǒng)與被測(cè)天線的校準(zhǔn)端口和第i個(gè)饋電端口相連接，被測(cè)天線的其余端口一律接匹配負(fù)載，在工作頻率范圍內(nèi)進(jìn)行傳輸系數(shù)S（i，CAL）的測(cè)量；

（4）重復(fù)步驟（3），測(cè)試所有端口的S（i，CAL）值。