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专利名称：天线测量系统和方法
技术领域：
本申请涉及一种用于测量天线传输系统的传输函数的参数和/或测量所述天线传输系统的天线的参数的天线测量系统，该天线测量系统包括发送天线、接收天线以及发送天线和接收天线之间的传输信道。此外，本发明还涉及相应的天线测量方法。
背景技术：
在天线测量中，利用选通技术降低回声环境对获得的天线方向图的影响，这例如被记载在以下文章中:J. Ε. Hansen, Spherical Near-field Antenna Measuements，London，United Kingdom : Institution of Engineering and Techno logy/PeterPeregrinus Ltd.，1988 禾口 Μ· Μ· Leibfritz et al.，“A Comparision of Software-andHardware-Gating Techniques Applied to Near-field Antenna Measurements”，Advances in Radio Science, Volume 5，pp. 43-48，2007。在理想条件下发送(TX)和接收(RX)天线位于自由空间中或者吸收箱中，并且只有视线路径有助于接收信号。在实际测量中天线周围的环境从来不是理想的并且多径传播会劣化测量信号。由于较长的传播距离，非视线(NLOS)信号分量相比视线(LOS)信号被延迟，并且因此能够在时域中去除。M. D. Blech Et al.，“Time-Domain Spherical Near-field Antenna MeasuementSystem Employing a Switched Continuous-Wave Hardware Gating Tehcnique，，，IEEETransactions on Instrumentation and Measurement，vol.59，no. 2，pp. 387—395，Feb. 2010公开了一种能够去除错误信号分量的时域球型近场天线测量系统，错误信号分量是由于非理想消声室中的多径传播而产生的。成熟的硬件(HW)选通技术计算转换的正弦信号，该正弦信号通过专用脉冲发生器同步并且通过实时数字示波器或者等效采样示波器获取。上面提到的M. D. Blech等的文章中给出的测量系统对获取速度，动态范围和分辨率进行了优化。其操作频率范围覆盖1. 5-8GHz，并且能够用于典型3-dB带宽超过400MHz的天线。在毫米波天线测量中，不能使用利用RF开关的所谓硬件选通的传统选通技术，因为它们的切换速度低、绝缘低并且衰减高。使用以上引用的M. D. Blech等人的文章中所介绍的概念的专用脉冲发生器不能被实现，因为数字构建�？椴豢捎糜谠诤撩撞ㄓτ弥兴�使用的高频范围，特别是高于IGHz的频率，优选的高于100GHz。在 K. Shibuya et al. , "Compact and Inexpensive Continuous-WaveSubterahertz Imaging System with a Fiber-coupled Multimode Laser Diode，，,AppliedPhysical Letter, Appl. Phys. Lett. 90 (16)，161127，2007 中所记载的替代矢量网络分析器(VNA)的准时域测量非�：氖保�因为需要针对较宽的频带上的数百个离散频率测量系统的传递函数并且对于这些频率中的每个，都需要可变的延迟，这通常通过精确的线性阶梯(linear stage)实现，并且必须逐步经过所有要求的位置。因此，总共需要执行2η次测量，其中η是频率数量，其必须在频域被测量以实现特定时间分辨率，Μ. Scheller andΜ.Koch,"Terahertz Quasi Time Domain Spectroscopy”，Optics Express,vol. 17,no. 20,PP- 17723-17733,2009描述了一种使用多模激光二极管的方法，但这种技术仍然要通过线性阶梯执行大量步骤。

发明内容
本发明的一个目标在于提供一种天线测量系统及相应的方法，其使得能够针对毫米波应用中的高频(具体而言高于100GHz)处的单个离散频率来测量天线传输系统的天线的参数和/或传输系统的传递函数(和/或瞬态响应)的参数，该传输系统包括发送天线、非完美信道和接收天线。根据本发明的一个方面，提供一种天线测量系统，用于测量天线传输系统的传递函数的参数和/或用于测量所述天线传输系统的天线的参数，所述天线传输系统包括发送天线、接收天线和所述发送天线与所述接收天线之间的传输信道，所述天线测量系统包括辐射源，辐射源提供具有在不同频率处的两条谱线的电磁辐射信号，第一混合器，第一混合器接收来自所述辐射源的所述电磁辐射信号，生成第一混合信号，其中第一混合信号具有在所述电磁辐射信号的所述谱线的和和差处的谱线，并且第一混合器向发送天线输出具有所述差的谱线而不具有所述和的谱线的第一输出信号，所述发送天线将发送信号通过传输信道发送给接收天线，脉冲发生器，脉冲发生器生成脉冲信号并将其提供给第一混合器以用于对第一输出信号进行偏置和幅度调制，第二混合器，第二混合器接收来自辐射源的所述电磁辐射信号以及由接收天线接收的接收信号，生成与第一混合信号对应的第二混合信号并输出第二输出信号，以及测量电路，测量电路测量所述第二输出信号的电流，并且，在与视线信号分量相对应的第二输出信号的包络已经稳定并且在其实质上发生改变之前的时段内，评估所述电流以获得所述天线传输系统的传递函数的至少一个参数和/或所述天线传输系统的天线的至少一个参数。根据本发明的另一个方面，提供一种对应的天线测量方法。在从属权利要求中限定了本发明的优选实施例。应当理解，所要求保护的天线测量方法与所要求保护的天线测量系统具有类似的和/或相同的优选实施例，这些优选实施例被限定在从属权利要求中。为了针对单个离散频率来测量传输系统的传递函数(和/或瞬态响应)的参数和/或测量所述天线传输系统的天线的参数，或者执行耗费时间的准时域测量(这里未提议)，或者，如这里提议的，利用以上引用的M. D. Blech的文章中描述的切换连续波(switched continuous wave，CW)技术。因此，优选将切换正弦波信号应用到发送天线。然而，以上引用的M. D. Blech的文章中给出的内容并不适用，因为数字逻辑电路无法用于高频，特别是超过IOOGHz的高频。因此，根据本发明，提议采用混合器(优选地，如在优选实施例中提议的光混合器)，用于发送侧的频率转换和接收侧的检测，两个混合器都是通过一个或两个辐射源单元(例如，辐射源单元包括一个或多个子单元)驱动的，辐射源单元(例如，发出两条谱线的激光二极管)提供具有在不同频率处的两条谱线的电磁辐射信号。用这种方式，可以产生连续波(CW)毫米波信号。如实施例中提出的，将切换的DC信号用于在TX侧以超快上升时间对混合器进行偏置，从而可以在RX侧使用例如采样示波器在时域中直接测量时域信号的包络。在对应于视线信号分量的第二输出信号的包络已经稳定并且在其再次实质地再次变化之前的时段内，具体地评估由接收天线接收的时域信号的包络，所述包络的实质性改变一般因为第一非视线分量影响所述第二输出信号从而影响所述包络而引起。由于所有信号分量，即LOS和多个NLOS信号被叠加，所以稳定状态信号劣化。通过在此时段内对包络进行测量，能够获得所述天线传输系统的传递函数的至少一个参数和/或所述天线传输系统的天线的至少一个参数。因此，利用根据本发明的系统和方法，可以获得天线传输系统的各种参数。这些参数包括天线传输系统的传递函数(和/或瞬态响应)的参数和被测天线即所述天线传输系统的天线的天线方向图和/或增益的参数。在用于获得天线方向图的实施例中，例如，传递函数是通过测量被测天线的各种对准时的传递函数的参数并将获得的传递函数的值组合到所述天线方向图中而逐步获得的。可以类似地获得被测天线的增益。优选地，使用光混合器作为所述第一和第二混合器，所述电磁辐射信号(优选地其是可见光频率范围的信号)的谱线的所述差的谱线在IGHz到IOOTHz的频率范围中，特别是在30GHz到IOTHz之间，即通常是毫米波信号。所述测量电路QO)可操作用于测量低频分量。优选地，所述第二输出信号的电流的低频分量，具体而言是所述第二输出信号的DC电流，被测量电路测量和评估，其中低频分量缓慢变化。


参考这里描述的实施例，本发明的这些和其他方面是显而易见的并且在其中进行详细阐述。在后面的附图中，图1示出具有发送天线和接收天线的传输系统以演示多径传播；图2示出根据本发明的天线测量系统的总体布置的示意图；图3示出根据本发明的天线测量系统的第一实施例的示意图；图4示出提议的天线测量系统的输出信号的示意图；图5示出根据本发明的天线测量系统的第二实施例的示意图；图6示出根据本发明的天线测量系统的第三实施例的示意图。
具体实施例方式图1 一般性地示出具有传输(TX)天线2和接收(RX)天线3的传输系统1。进一步，描述了视线(LOS)信号4和一个示例的非视线(NLOS)信号5的传播。发送天线2和接收天线3之间的路径通常被认为是传输信道，该传输信道具有用于在所述传输信道上传输信号的传递函数。通常，在天线测量中，利用选通技术降低拟声(反射)环境6对获得的天线方向图的影响。在理想条件下，发送天线2和接收天线3置于自由空间或可吸收盒中，并且只有LOS路径4对接收信号作出贡献。在实际测量中，天线周围的环境从来不是理想的，并且多径传播劣化测量信号。由于较长的传播距离，NLOS信号分量相比LOS信号被延迟，并且因此能够在时域被去除。然而，在毫米波应用中，特别是使用高于IOOGHz的高频时，硬件选通不能使用，因为特别是数字逻辑电路中所需要的硬件不能用在这么高的频率。准时域测量可被应用，但是需要进行大量测量，这消耗大量获取和处理时间。为了测量天线方向图，对于单个离散频率的传输系统1的传递函数(的参数)和/或(可选地，次优选实施例)瞬态响应(时域中)，提出一种天线测量系统10，如图2所示。天线测量系统10包括辐射源12，其提供具有在IOTHz到1017Hz频率范围特别是可见光频率范围中的不同频率处的两条谱线的电磁辐射信号S。辐射信号S被提供给第一混合器14，第一混合器14生成第一混合信号，第一混合信号具有在所述电磁辐射信号的所述谱线的和处以及差处的谱线，其中差的谱线优选地在IGHz到IOOTHz的频率范围之间，特别是在IOGHz到30THz之间。第一混合器14向发送天线2输出第一输出信号01，第一输出信号01具有差的谱线而不具有和的谱线。发送天线然后在传输信道上将传输信号T发送到接收天线3。脉冲发生器16被设置以产生脉冲信号P并将其提供给第一混合器14以对第一输出信号01进行偏置和幅度调制。从辐射源12发射的辐射信号S还提供给第二混合器18。第二混合器18还接收由所述接收天线3接收的接收信号R，生成与第一混合信号对应的第二混合信号并输出第二输出信号02。测量电路20被设置来测量所述第二输出信号02的电流(优选地，低频分量或DC电流)，并在第二输出信号包络已经稳定且在其发生实质变化(这通常由于第一非视线分量影响所述第二输出信号进而影响所述包络导致的)之前的时间段内评估所述电流以获得所述天线传输系统1的传递函数的至少一个参数。优选地，混合器14和18是相同的，但它们不是必须相同。它们的频率响应可以不同，但需要覆盖相同的频率范围。在天线测量系统IOa的优选实施例中，如图3所示，两个混合器14、18是光混合器。混合器分别由两个单色激光器12a、12b (如图3所示)或单个双模激光器(例如，仅激光器1 作为双模激光，而没有第二激光器12b ；未示出)照亮。此外，提供耦合元件13，具体而言是分束器或半透明镜，用于将激光器12a、12b发出的所述激光信号Li，L2耦合到所述电磁辐射信号S中。第一混合器14生成两个光频率(之前称为第一混合信号)的和频率和差频率(f\+f2和frf2)。差频率位于毫米波范围(优选地在30GHz到IOTHz范围中)并且作为第一输出信号01输出到发送天线2，而和频率则通过第一混合器14自己的低频特性被直接滤除。为了恰当地偏置第一混合器14，优选地应用DC电压信号。通过该偏置，能够执行毫米波信号(即，第一输出信号01)的幅度调制。为了产生已知选通技术要求的切换连续波(CW)信号，切换偏置优选地具有数百皮秒数量级的上升时间。取决于到最近障碍物的距离，非视线(NLOS)信号分量相比视线(LOS)信号具有时间延迟。在图4中描绘接收侧可能的毫米波信号，即接收信号R。无失真信号必须在时间段Z内测量，时间段Z指的是当切换CW信号的包络已经稳定(对应于LOS信号)并且在第一多径(NL0Q分量影响信号之前，即在包络相比于之前的稳定状态发生实质变化前。在一个实施例中，时间段Z的开始时间根据设置的几何情况被粗略地计算。LOS路径长度加上一些保护间隔提供评估信号用的时间延迟。通过取比最短NLOS路径延迟短的值来计算停止时间。然而，也存在确定时间段Z特别是确定其开始时间的其他实施例。例如，可以例如通过数字信号处理的方式对第一稳定状态进行监视，或者可以根据之前的测量来估计开始时间。为了产生皮秒数量级的上升时间，优选使用方波发生器22和随后的非线性传输线(NLTL) 24。非线性传输线24增强脉冲发生器22的方波信号W的边缘的上升时间。在接收侧，使用例如数字示波器沈来测量第二混合器18中通过的电流，特别是DC电流。之前，第二混合器18的输出信号02，即输出电流，通过使用电流转电压转换器观被转换成输出电压信号02’。例如，可以在电阻上测量DC电压，DC电压与电流以及接收的毫米波信号R的包络的幅度成正比。在一个实施例中，在多个时间段上执行测量信号、混合器18的输出电压02或输出电流02’的数字化并将其平均。这增强了信噪比(SNI )。混合器14、18(例如，低温砷化镓(LT-GaAs)制造的光混合器)通常具有低通特性。因此，通常能够滤除两个(光)频率的和。剩下的差在毫米波范围中并且命名*f_。与发送侧相同，在接收侧生成该信号，但其与接收混合(零差混合)并且混合输出信号包括DC分量和2f_的分量(参见cos (ω_t) = l/2+l/2*cos(2 mmt))0这意味着需要额外低频滤波以去除分量。这通常由测量单元(例如，示波器沈或AD转换器)自动完成，因为其不具有这么高的输入频带。在无工具可用于处理￡_的情况下，或者在第二混合器18的输出使用模拟低频滤波器或者通过对工具记录的数据进行数字信号处理来去除该信号分量。为了获得接收信号R的幅度，应当正确地解析毫米波信号的幅度和相位。因此，在实施例中，提供延迟单元30’(特别是可变光延迟单元)。将λ/4或λ/8相位差(其中λ是自由空间中毫米波信号的波长)包括到两个混合器14、18的(光)输入中的一个中(在图3示出的实施例中，对混合器18的辐射信号S的输入的λ /8相位差导致延迟辐射信号S’ )使得可以确定传输系统1的取决于频率的传递函数H(f)的幅度，\H(f)\~^I20(f) + I^f) (1)和相位arg{if(/)}~arctani^^l (2)
\h\f) J在公式(1)和(2)中I0 (f)和I1 (f)是通过具有不同延迟dQ和Cl1的、经过第二混合器18的DC电流的测得幅度，其中Cl1-Clci分别等于λ /8或λ /4。对于可变延迟，应当注意原则上聚焦到第二混合器18的两个激光信号Ll和L2中仅有一个应当被偏移λ /4，这需要额外的分束器；因此，更实际的是将两个激光信号Ll和L2都仅移动λ /8 (即两个激光器1 和12b的输出信号组合成辐射信号幻，如图3所示。可变延迟单元30’在仅幅度测量中是不需要的(特别是天线远场测量)，如果且只要可以保证测试天线绕其相位中心旋转即可。在许多情况中，这种情形无法保证，因此，实际幅度优选通过零差IQ混合方式来获得，其中需要可变延迟单元30’以将第二混合器18的输入信号偏移90度(具体地，如上所述，将两个信号偏移λ/8或将两个信号中的一个偏移 λ /4)。在天线近场测量的情况中，需要延迟单元以通过零差混合方式(零差混合提供接收信号R的I和Q分量)获得幅度和相位，如果如上所述输入到第二混合器18的信号被偏移90度的话。更一般地，在一个实施例中，提供延迟单元18，其耦合在辐射源12和第一混合器14之间或辐射源12和第二混合器18之间，用于将所述电磁辐射信号S延迟第一延迟值(具体地，延迟为零)以用于电流的第一测量并且将电磁辐射信号S延迟第二延迟值以用于电流的第二测量，第二延迟值比第一延迟值小λ/4或者大λ/4。在该实施例中，测量电路20可操作地对所述第二输出信号的所述电流执行所述第一测量和所述第二测量并从所述第一和第二测量获得所述天线传输系统1的传递函数的至少一个参数。在另一实施例中，为了确定测试天线(AUT)的增益，首先使用已知天线完成校准。在用AUT替换标准增益天线后，可以根据IEEE Standard 149-1979，IEEE Standard TestProcedure fot Antennas,New York, NY,USA Institute ofElectrical and ElectronicsEngineers, 1979中描述的公知的2天线方法来确定AUT的方向图和增益。可替换地，能够测量三个未知天线。这一过程称为3天线方法，也在这篇文献中进行了描述。以引用的方式将这篇文献中提供的这些方法的描述结合于此。利用2天线方法，根据包含标准增益天线的系统的测得传递函数H城JJhJ、其增益Gref, dB(f)和在主光束方向使用AUT的系统的±A AUT,dB (/,^fli ， 能够计算AUT的增益G皿,dB (f)
^AUT,dB (/) = ^ref,dB(/) + ^AUT,dB ( f，^main , fPmain ) ~ ^ref,dB (/，^main，fPmain ) ^ ^通过测量AUT在不同方向中的频率响应获得AUT的取决于角度的方向图
C Am，JJ Λφ) = Gref，dB(J> H 腿，JJ Λφ)- H ref Jf,&賺iti,<pmain) (4)为了将切换CW选通技术应用到近场测量，例如如J. E. Hansen, SphericalNear-field Antenna Measuements, London, United Kingdom : Institution ofEngineering and Technology/Peter Peregrinus Ltd.，1988 中所述，才目位 arg {H(f)}也被评估。一旦在表面(例如，平面、圆柱或球面)上知晓接收信号的幅度和相位，测得的场能够被转换为近场区域内或远场中的任意距离。使用近场到远场转换技术，发送天线和天线之间的距离能够被保持为比传统远场测量小得多。此外，可以例如在多径环境中直接在芯片上对天线进行测量(不需要消声室)。相比远场测量，RX信号电平更高，这保证测量的高动态范围。在传统远程测量中，在天线较远的距离处仅测量幅度。测量值仅用于大距离中并且不能进行对天线附近的场是什么样子做出估计。测量围绕天线的表面上的幅度和相位是公知技术。根据该数据，能够计算任意距离(比测量距离更近或更远)处的场。传统近场测量和远场测量之间的主要区别在于在远场测量中，仅需测量幅度，而在近场测量中，通常需要测量幅度和相位两者，但是同时也存在可用的无相近场测量技术。在本发明的实施例中，通过使用延迟电路应用零差IQ混合，能够计算幅度和相位。理论上，在远场测量中，这种方案能够简化，然而因为实际中沿相位中心旋转测试天线是困难的，因此在远场测量中也优选地执行具有延迟的两个测量。图5示出根据本发明的天线测量系统IOb的第二实施例的示意图。在很大程度上， 本实施例与图3中示出的天线测量系统IOa的实施例类似或相等。因此，为相似元件提供相似的参考标号。此外，为了阐述的目的，在系统的各个位置描述了典型信号。然而，在辐射信号S产生并分发到混合器14和18时存在差异。与图3中示出的实施例类似，使用两个单色激光器或激光二极管12a，12b。生成的激光信号Ll和L2通过分束器13a、分束器或半透明镜i;3b、13c、i;3e和镜子13d耦合到一起，如图5所示。在耦合元件13d和耦合元件13c之间设置延迟电路30”(具体地，可变光延迟电路)以在被延迟的信号L2’与未被延迟的第一激光器12a的激光信号Ll组合成提供给第二混合器的延迟辐射信号S’之前，将第二激光器12b的激光信号L2延迟λ /4。因此，在第一混合器14的输入处，提供激光信号Ll和L2的组合并且在第二混合器18的输入处，提供激光信号Ll和延迟激光信号L2’的组合。图6示出根据本发明的天线测量系统IOc的第三实施例的示意图。相比前面描述的实施例，根据本实施例，提供额外的天线移动装置32，用于改变天线传输系统1的一个天线(这里指应当被认为是测试天线的发送天线2)的位置(具体地，方向)。这些天线移动装置32可以包括可翻转的或其他机械移动装置，通过这些装置可以根据扫描外形(平面的、圆柱的或球面的)来改变发送和/或接收天线的位置和/或朝向。在移动或翻转其中一个天线的情况下，可能需要利用光纤以将光波引导到对应的光混合器。为了通过本实施例获得发送天线2的天线方向图，针对发送天线2的各个方向多次执行上面描述的传递函数测量。然后通过已知方式(例如，如上简述的方式)组合针对所述各朝向获得的天线传输系统的传递函数的值，以最终获得发送天线的天线方向图。为此目的，提供处理单元34。在远场测量中，在离散位置处测量球面的(或者具体地测试天线周围的极点)上的幅度值并在后面的处理步骤中将其组合成曲线。在近场测量中，围绕测试天线的平面、圆柱或球面上的网格上的幅度和相位被测量并被用于计算天线远场方向图(或者在不同距离处的另一个近场方向图)。通过使用本发明能够在回声/多径环境中执行天线测量，因为，例如片天线的特性直接在波形转换器上，波形转换器位于探测站的卡盘上。这意味着片上天线不需要组装成一个�？椋�然后运到消声天线测量测试点。这节省了大量时间和费用，特别是在大量生产中，如果每个天线都需要最后测试测量的话。相比准时域方式，切换连续波建立极大降低了测量时间，因为仅需要具有以λ/4 分离的两个不同光延迟的两次测量。相对比地，在准时域测量建立中，需要2η次测量，其中 η表示将要测量的离散测量频率的数量。此外，相比准时域测量，不需要昂贵的可调激光。 对于特定毫米波测量频率，在建立中可以使用两个发射固定谱线的激光二极管。使用光混合器，相比传统切换CW天线测量，能够覆盖亚太赫兹频谱中的更宽的频率范围，其限制在大约200GHz。此外，相比传统的VNA测量的T/R模块，能够更方便、便宜地生成毫米波信号。在附图和前述说明书中已经详细阐明和描述了本发明，但是这种阐明和描述被认为是阐述或示范性的，而不是限制性的。本发明不限于公开的实施例。本领域技术人员在实施所要求保护的发明时，根据对附图、公开和所附权利要求的研究，可以理解和实行公开实施例的其他变形。在权利要求中，词语“包括”并不排除其他元件或步骤，不定冠词“一个(a) ”或“一个(an)”不排除复数。单个元件或其他单元能够完成权利要求中列举的数个元件的功能。 事实是被记载在相互不同的独立权利要求中的某些措施并不表示这些措施的组合不能被用来获益。权利要求中的任何参考标记不应理解为对范围的限制。
权利要求
1.一种天线测量系统(10、10a、10b、10c)，用于测量天线传输系统⑴的传递函数的参数和/或用于测量所述天线传输系统的天线的参数，所述天线传输系统包括发送天线(2)、接收天线(3)和所述发送天线与所述接收天线之间的传输信道，所述天线测量系统包括辐射源(12)，辐射源(1 提供具有在不同频率处的两条谱线的电磁辐射信号(S)，第一混合器(14)，第一混合器(14)接收来自所述辐射源的所述电磁辐射信号，生成第一混合信号，其中所述第一混合信号具有在所述电磁辐射信号的所述谱线的和和差处的谱线，并且第一混合器(14)向发送天线(2)输出具有所述差的谱线而不具有所述和的谱线的第一输出信号(01)，所述发送天线( 将发送信号(T)通过所述传输信道发送给接收天线⑶，脉冲发生器(16)，脉冲发生器(16)生成脉冲信号(P)并将其提供给第一混合器(14)以用于对第一输出信号(01)进行偏置和幅度调制，第二混合器(18)，第二混合器(18)接收来自所述辐射源(1 的所述电磁辐射信号(S)以及由所述接收天线C3)接收的接收信号(R)，生成与第一混合信号对应的第二混合信号并输出第二输出信号(02)，以及测量电路(20)，测量电路00)测量所述第二输出信号(0 的电流，并且，在与视线信号分量相对应的第二输出信号的包络已经稳定并且在其实质上发生改变之前的时段内，评估所述电流以获得所述天线传输系统(1)的传递函数的至少一个参数和/或所述天线传输系统的天线的至少一个参数。
2.如权利要求1所述的天线测量系统，其中所述测量电路00)可操作用于获得所述传递函数的幅度或相位和/或所述发送天线( 或所述接收天线(3)的增益。
3.如之前任一权利要求所述的天线测量系统，还包括电流转电压转换器(观)，电流转电压转换器08)用于将所述第二输出信号(02)的电流转换为电压信号(02’)以用于评估和获得所述传递函数的一个或多个参数，所述第二输出信号(02’ )具体是DC电压信号。
4.如之前任一权利要求所述的天线测量系统，还包括延迟电路(30’，30”)，其耦合在辐射源(1 与第一混合器(14)之间和/或辐射源(12)与第二混合器(18)之间，以用于将所述电磁辐射信号( 延迟第一延迟值以用于对所述电流的第一测量，并且将所述电磁辐射信号( 延迟第二延迟值以用于对所述电流的第二测量，其中λ是自由空间中光信号的波长，第一延迟值具体为零，第二延迟值比第一延迟值小λ /4或λ /8或者大λ /4或λ /8，其中所述测量电路00)可操作用于对所述第二输出信号的所述电流执行所述第一测量和所述第二测量并从所述第一测量和所述第二测量获得所述天线传输系统(1)的传递函数的至少一个参数。
5.如权利要求4所述的天线测量系统，其中所述测量电路00)可操作用于通过
6.如之前任一权利要求所述的天线测量系统，其中所述测量电路00)可操作用于通过已知的两天线方法确定所述发送天线(2)和/或所述接收天线(3)的增益，其中使用具有已知参数的校准天线来执行第一校准测量并且其中将所述校准天线替换为增益待测的天线来执行第二增益测量。
7.如权利要求1-5中任一项所述的天线测量系统，其中所述测量电路00)可操作用于通过已知的3天线方法来确定所述发送天线⑵和/或所述接收天线(3)的增益，其中使用具有未知参数的三个天线进行三次校准测量。
8.如之前任一权利要求所述的天线测量系统，其中所述辐射源(12)可操作用于提供具有在IOTHz到IO17Hz频率范围中的不同频率处的两个谱线的电磁辐射信号⑶，IOTHz到IO17Hz频率范围具体是可见光频率范围。
9.如之前任一权利要求所述的天线测量系统，其中所述辐射源(12)包括两个单色激光单元(12a，12b)和耦合元件(13)，单色激光单元(12a，12b)各自提供具有实质上在不同频率处的单个谱线的激光信号(L1，L2)，耦合元件(1 用于将所述激光信号一起耦合成所述电磁辐射信号(S’)，耦合元件(1 具体是分束器或半透明镜。
10.如权利要求1-8之一所述的天线测量系统，其中所述辐射源(12)包括单个双模激光单元，该双模激光单元提供所述电磁辐射信号(S)。
11.如之前任一权利要求所述的天线测量系统，其中所述第一混合器(14)和所述第二混合器(18)是分别产生第一混合信号和第二混合信号的光混合器，其中所述电磁辐射信号⑶的谱线的所述差的谱线在IGHz到IOOTHz频率范围之间，具体是在30GHz到IOTHz之间。
12.如之前任一权利要求所述的天线测量系统，其中所述脉冲发生器包括方波发生器(22)和非线性传输线(M)，非线性传输线04)产生所述脉冲信号，具体地，所述脉冲信号示出皮秒数量级的上升时间。
13.如权利要求12所述的天线测量系统，其中所述方波发生器02)耦合到所述测量电路00)以用于向测量电路00)提供其方波信号以用于所述脉冲发生器(16)和所述测量电路00)之间的时间同步。
14.如之前任一权利要求所述的天线测量系统，其中所述测量电路OO)可操作用于测量所述第二输出信号(0 的电流的低频分量，并评估所述低频分量，所述第二输出信号(02)的电流具体是所述第二输出信号(0 的DC电流，所述低频分量具体是所述DC电流。
15.如之前任一权利要求所述的天线测量系统，其中所述第一混合器(14)可操作用于生成第一混合信号，其中所述谱线的差处的谱线在IGHz到IOOTHz的频率范围之间，具体在IOGHz 到 30THz 之间。
16.如之前任一权利要求所述的天线测量系统，还包括天线移动装置(32)和处理单元(34)，天线移动装置(32)用于改变天线传输系统(1)的一个天线O)的位置，所述位置具体是朝向，处理单元(34)处理针对所述天线( 的不同位置所获得的传递函数的参数以获得所述天线O)的天线方向图和/或增益，所述不同的位置具体是不同的朝向。
17.一种天线测量方法，用于测量天线传输系统(1)的传递函数的参数和/或用于测量所述天线传输系统的天线的参数，所述天线传输系统包括发送天线O)、接收天线(3)以及所述发送天线与所述接收天线之间的传输信道，所述天线测量方法包括以下步骤提供具有在不同频率处的两条谱线的电磁辐射信号(S)，生成第一混合信号，所述第一混合信号具有在所述电磁辐射信号(S)的所述谱线的和与差处的谱线，向发送天线(2)输出第一输出信号(01)，第一输出信号(01)具有所述差的谱线而不具有所述和的谱线，由所述发送天线( 将发送信号(T)通过所述传输信道发送给接收天线(3)，生成用于对第一输出信号(01)进行偏置和幅度调制的脉冲信号(P)，利用所述电磁辐射信号( 和由所述接收天线( 接收的接收信号生成与第一混合信号对应的第二混合信号，输出第二输出信号(02)，测量所述第二输出信号(0 的电流，以及在与视线信号分量的第二输出信号的包络已经稳定并在它将要实质上发生改变之前的时段内，评估所述电流以获得所述天线传输系统(1)的传递函数的至少一个参数和/或所述天线传输系统的天线的至少一个参数。
全文摘要
本发明公开了天线测量系统和方法。本发明涉及一种天线测量系统和相应的测量方法，用于测量天线传输系统的传递函数的参数和/或用于测量天线传输系统的天线的参数，天线传输系统包括发送天线、接收天线和发送天线与接收天线之间的传输信道。为了使得这种针对高频的单个离散频率的测量能够用于毫米波应用，优选地在高于1GHz频率，具体高于100GHz，提议一种天线测量系统，其包括用于在发送侧进行频率转换和接收侧进行检测的混合器，具体是光混合器，二者都被来自例如发出两条谱线的激光二极管的电磁辐射信号驱动而生成连续波毫米波信号。将用于偏置混合器的具有超快上升时间的切换DC信号应用到发送侧，能够在接收侧直接在时域中测量时域信号的包络。
文档编号G01R29/10GK102565549SQ20111038325
公开日2012年7月11日 申请日期2011年9月30日 优先权日2010年10月5日
发明者马塞尔·丹尼尔·布勒希 申请人:索尼公司