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【发明授权】测试仪器、天线测量系统及测试方法_刘科宏_201710703844.6 

申请/专利权人:刘科宏

申请日:2017-08-16

公开(公告)日:2023-05-26

公开(公告)号:CN109413684B

主分类号:H04W24/08

分类号:H04W24/08;G01R29/10;G01R29/08

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2023.05.26#授权;2019.03.26#实质审查的生效;2019.03.01#公开

摘要:本发明公开了一种测试仪器、天线测量系统及测试方法,测试仪器包括主控制板;至少两块支持双向通讯的ZigBee模块,所述ZigBee模块与主控制板电连接;至少两个射频接口,与所述ZigBee模块一一对应,以供对应的ZigBee模块发射或接收射频信号;以及,上位机接口,用于供主控制板与上位机进行通信;其中,所述主控制板用于对ZigBee模块进行配置,以控制其进行发射或接收数据;以及将ZigBee模块接收到数据通过上位机接口模块发送至上位机。本发明旨在精确地对ZigBee产品进行辐射性能测试。

主权项:1.一种天线测量系统,其特征是,包括:设置于屏蔽暗室1内的环形支架2;设置于环形支架2上的多个天线探头3;设置于环形支架2底部的转台4,所述转台4的顶部通过抱杆5安装有载物架6;转台4控制装置,用于根据接收到的控制指令控制所述转台4转动;测试仪器;所述测试仪器包括:主控制板;至少两块支持双向通讯的ZigBee模块,所述ZigBee模块与主控制板电连接;至少两个射频接口,与所述ZigBee模块一一对应,以供对应的ZigBee模块发射或接收射频信号;以及,上位机接口,用于供主控制板与上位机进行通信;其中,所述主控制板用于对ZigBee模块进行配置,以控制其进行发射或接收数据;以及将ZigBee模块接收到数据通过上位机接口模块发送至上位机;其中,在进行全向辐射功率测试时,系统控制ZigBee产品7发射数据,通过ZigBee模块连接的探头接收数据,其中,接收到的数据为RSSI数据,利用公式RSSI=offset+Power计算接收功率Power的值,将所述值作为采样数据;其中,offset表示前端增益,其为预设值;还包括:频谱仪,用于对ZigBee产品7进行数据采样,得到每组接收功率的数值;主控制板获取ZigBee模块得到的数据计算出的接收功率数值,然后将频谱仪采样数值与ZigBee模块接收功率数值进行比较,并根据比较差值对offset进行调整;在进行全向灵敏度测试时:系统控制作为发射端的ZigBee模块通过所连接的探头以一初始设定功率向ZigBee产品7发射数据;若ZigBee产品接收到数据,则返回一段确认数据,并被作为发射端的ZigBee模块接收;主控制板根据ZigBee模块接收到的数据判断信号的误码率是否达到上限值,若未达到,则降低ZigBee模块的发射功率,直到满足条件或者两者之间的自组网断开;其中,发射功率则记录为一组采样数据;以及探头切换控制装置,与所述测试仪器电连接,用于根据接收到的控制指令对所述探头进行选择切换,并在所选择的探头与测试仪器的射频接口之间建立连接通路。

全文数据:测试仪器、天线测量系统及测试方法技术领域本发明涉及一种天线测试技术领域,更具体地说,它涉及一种测试仪器、天线测量系统及测试方法。背景技术ZigBee技术是一种近距离、低复杂度、低功耗、低速率、低成本的双向无线通讯技术,适合用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备。在物联网高速发展的今天,出现了各式各样的ZigBee产品,如何区分产品的优劣,性能强弱是现今人们的关注热点。ZigBee产品的整机辐射性能需要通过球面近场天线测量系统来进行测试,目前的球面近场测试需要借助测试仪采集数据和处理,但是如今并没有哪种仪器可以针对性的测试ZigBee产品的参数和性能,只能勉强的利用网络分析仪、频谱仪、综测仪等大型仪器对ZigBee产品进行数据分析;采用这种测量方式,一方面由于ZigBee产品的通信协议并不像WiFi、蓝牙等模块属于通用型,导致这些大型仪器与ZigBee产品并不匹配,进而造成测量数据的不全面、不准确;另一方面,也导致整个测量系统的成本过高。发明内容针对现有技术存在的不足,本发明的目的在于提供一种测试仪器天线测量系统及测试方法,旨在精确地对ZigBee产品进行辐射性能测试。为实现上述目的,本发明提供了如下技术方案:方案一:一种测试仪器,包括主控制板;至少两块支持双向通讯的ZigBee模块,所述ZigBee模块与主控制板电连接;至少两个射频接口,与所述ZigBee模块一一对应,以供对应的ZigBee模块发射或接收射频信号;以及,上位机接口,用于供主控制板与上位机进行通信;其中,所述主控制板用于对ZigBee模块进行配置,以控制其进行发射或接收数据;以及将ZigBee模块接收到数据通过上位机接口模块发送至上位机。通过以上技术方案:ZigBee模块与ZigBee产品具有相同的协议栈,进而相互之间可进行自组网,组网后,测试仪器能够根据从ZigBee产品接收到的数据获取相应的接收功率,并上传至上位机。优选地,所述ZigBee模块与主控制板采用可插拔的方式连接。通过以上技术方案:增强了测试仪器的可扩展性和兼容性,可根据不同厂商的需求,在当前的测试仪器上,接入具有相同协议栈的ZigBee模块,以对不同厂商生产的ZigBee产品进行测试。优选地,所述上位机接口至少为串口、网口中的一种。通过以上技术方案:测试仪器能够与上位机进行通信,一方面可方便工作人员通过上位机对测试仪器进行控制;另一方面,测试仪器可将分析数据传输至上位机,方便工作人员在上位机进行查看。优选地,所述接口面板还配置有USB接口。通过以上技术方案:测试仪器可通过USB接口与U盘、PC等进行连接,方便工作人员拷贝数据。优选地,所述测试仪器还包括按键面板和显示面板,所述按键面板和显示面板均与主控制板电连接。通过以上技术方案:工作人员可通过按键面板对测试仪器进行现场控制和参数设定,同时,测试仪器获得的数据可通过显示面板进行显示。方案二:一种天线测量系统,包括:设置于屏蔽暗室内的环形支架;设置于环形支架上的多个天线探头;设置于环形支架底部的转台,所述转台的顶部通过抱杆安装有载物架;转台控制装置,用于根据接收到的控制指令控制所述转台转动;如上述方案所述的测试仪器;以及,探头切换控制装置,与所述测试仪器电连接,用于根据接收到的控制指令对所述探头进行选择切换,并在所选择的探头与测试仪器的射频接口之间建立连接通路。通过以上技术方案:测试仪器中的ZigBee模块通过天线探头与ZigBee产品进行数据交互;只需要通过转台控制装置控制转台转动,以及通过探头切换控制装置对探头进行切换选择,即可完成对ZigBee产品的球面数据采样;采得的数据由测试仪器进行分析计算,得出发射和接收性能评价数据。方案三:一种用于测量ZigBee产品辐射性能的方法,包括:根据对待测的ZigBee产品所要测试的项目,分别将所述ZigBee模块配置为发射端或接收端,并分别将探头切换控制装置连接至对应的射频接口;在进行项目测试时,将ZigBee产品置于载物架上,并与所连接的射频接口对应的ZigBee模块进行组网;控制ZigBee模块与ZigBee产品进行数据交互,以在交互过程中获得采样数据;控制所述转台转动和探头切换,并重复进行测试,以获取球面采样数据;对获取到的球面采样数据进行分析计算,以获取ZigBee产品的TRP和TIS评估数据。综上所述,本发明的优点是:能够在屏蔽暗室中,对ZigBee产品进行整体性能的测试,通过TRP,TIS的数据对产品性能做出合理的评估。利用ZigBee自组网性,在ZigBee产品与ZigBee接收端、发射端之间实现数据传输,通过接收数据时的信号强度计算出相应的接收功率。它的优点在于完全抛弃网络分析仪、频谱仪、综测仪等大型测试仪器,仅通过ZigBee之间的数据传输就实现全向辐射功率(TRS)和全向灵敏度(TIS)的测试。附图说明图1为实施例一中测试仪器的模块原理图;图2为实施例二中天线测量系统的结构示意图。附图标记:1、屏蔽暗室;2、环形支架;3、天线探头;4、转台;5、抱杆;6、载物架;7、ZigBee产品。具体实施方式下面结合实施例及附图,对本发明作进一步的详细说明,但本发明的实施方式不仅限于此。实施例一:本实施例提供一种测试仪器,如图1所示,其包括主控制板;以及与主控制板电连接的至少两块支持双向通讯的ZigBee模块、显示面板、按键面板及接口面板。其中,ZigBee模块包括模块载板和ZigBee芯片,ZigBee芯片的参数和性能均为已知,其焊接于模块载板上;在具体实施时,ZigBee模块与主控制板采用可插拔的方式连接,以PCIE接口作为例子:模块载板和主控制板上分别配置有PCIE接口(分别为公口和母口),进而,模块载板可通过PCIE接口与主控制板进行插接安装,进而,用户可根据需要在主控制板上接入具有不同协议栈的ZigBee模块。可插拔连接的方式还可以采用排针接口等类似的接口连接,本实施例不再赘述。接口面板可通过接线插排与主控制板进行连接,本实施例中,在接口面板上至少配置有:电源接口、至少两个射频接口、上位机接口以及USB接口。其中:电源接口用于接收外部直流电源,以对整个测试仪器供电。射频接口则分别与各个ZigBee模块一对一地电连接,ZigBee模块通过对应的射频接口发射或接收射频信号。上位机接口用于供主控制板与上位机进行通信,进而,用户可通过上位机远程地对整个测试仪器进行参数配置和控制。该上位机接口至少为串口、网口中的一种。USB接口用于供U盘、PC等设备进行连接,以将测试仪器中的数据进行拷贝。一般来说,为了方便用户观察各个接口的状态,在接口面板上还集成有各类指示灯,各类指示灯与各个接口一一对应,以显示各个接口的连接状态。按键面板用于供用户进行各项数据输入及控制操作,以对整个测试食品进行现场控制和参数配置。显示面板则用于显示测试仪器的各项当前参数。在测试前进行参数配置,测试仪器初始化并读取主控制板的系统配置,相应的控制显示面板的初始化和各类指示灯的亮灭状态,同时判断上位机接口的使能情况。其中,在上位机接口未使能的情况下,用户可通过按键面板的IO控制对组阵模板进行仪器参数配置,进而改变显示面板的界面参数数据;在上位机接口使能的情况下,外部控制信号通过上位机接口传输到测试仪器上的主控制板,修改仪器参数配置,同时也改变显示面板的界面参数数据。在配置完参数后则进行测试,ZigBee模块通过射频接口发射或接收信号,主控制板将ZigBee模块接收到的数据发送至上位机。实施例二:本实施例提供一种天线测量系统,参照图2,其包括:设置于屏蔽暗室1内的环形支架2;设置于环形支架2上的多个天线探头3;设置于环形支架2底部的转台4,转台4的顶部通过抱杆5安装有载物架6;转台4控制装置,用于根据接收到的控制指令控制转台4转动;如实施例一所述的测试仪器;以及,探头切换控制装置,与测试仪器电连接,用于根据接收到的控制指令对探头进行选择切换,并在所选择的探头与测试仪器的射频接口之间建立连接通路。其中,载物架6位于环形支架2的中心,使得ZigBee产品7置于载物架6上时,与各个天线探头3的距离基本相等。转台4控制装置、测试仪器以及探头切换控制装置均与上位机进行通信,在测试时,用户可通过上位机对测试仪器转台4控制装置、测试仪器以及探头切换控制装置分别进行配置和控制;通过对转台4及各个探头的控制,实现对ZigBee产品7各个空间点的接收功率进行数据采样,以获得球面采样数据。实施例三:一种用于测量ZigBee产品辐射性能的方法,本方法基于实施例二所述的天线测量系统实施,参照图,该方法包括:配置步骤:根据对待测的ZigBee产品7所要测试的项目,分别将所述ZigBee模块配置为发射端或接收端,并分别将探头切换控制装置连接至对应的射频接口。组网步骤:在进行项目测试时,将ZigBee产品7置于载物架6上,并与所连接的射频接口对应的ZigBee模块进行组网;交互步骤:控制ZigBee模块与ZigBee产品7进行数据交互,以在交互过程中获得采样数据。具体的,在进行全向辐射功率(TRP)测试时:控制ZigBee产品7发射数据,该数据被作为接收端的ZigBee模块通过所连接的探头所接收,接收到的数据为RSSI数据,利用公式RSSI=offset+Power可以计算出接收功率Power的值,该值则作为采样数据;其中,offset表示前端增益,其为预设值,一般为-45。在具体实施时,可对offset进行校准,具体方法是:在实际操作时,可以使用频谱仪代替ZigBee模块对ZigBee产品7进行数据采样,得到每组接收功率的数值与ZigBee模块得到的数据计算出的接收功率数值进行比较,在合理误差的范围内对offset进行调整,达到实际最优值,同时要将传输电缆的损耗计算在内。在进行全向灵敏度(TIS)测试时:控制作为发射端的ZigBee模块通过所连接的探头,并以一初始设定功率向ZigBee产品7发射数据;若ZigBee产品7接收到数据,则返回一段确认数据,并被作为发射端的ZigBee模块接收;主控制板根据ZigBee模块接收到的数据判断信号的误码率是否达到上限值,若未达到,则降低ZigBee模块的发射功率,直到满足条件或者两者之间的自组网断开;此时的发射功率则记录为一组采样数据。球面采样步骤:控制转台4转动和探头切换,并重复进行测试,以获取球面采样数据。数据分析步骤:对获取到的球面采样数据进行分析计算,以获取ZigBee产品7的TRP和TIS评估数据。获得的采样数据均由主控制板发送至上位机,由上位机内置的测试软件进行计算。

权利要求:1.一种测试仪器,其特征是,包括主控制板;至少两块支持双向通讯的ZigBee模块,所述ZigBee模块与主控制板电连接;至少两个射频接口,与所述ZigBee模块一一对应,以供对应的ZigBee模块发射或接收射频信号;以及,上位机接口,用于供主控制板与上位机进行通信;其中,所述主控制板用于对ZigBee模块进行配置,以控制其进行发射或接收数据;以及将ZigBee模块接收到数据通过上位机接口模块发送至上位机。2.根据权利要求1所述的测试仪器,其特征是,所述ZigBee模块与主控制板采用可插拔的方式连接。3.根据权利要求1所述的测试仪器,其特征是,所述上位机接口至少为串口、网口中的一种。4.根据权利要求1所述的测试仪器,其特征是,所述接口面板还配置有USB接口。5.根据权利要求1所述的测试仪器,其特征是,所述测试仪器还包括按键面板和显示面板,所述按键面板和显示面板均与主控制板电连接。6.一种天线测量系统,其特征是,包括:设置于屏蔽暗室1内的环形支架2;设置于环形支架2上的多个天线探头3;设置于环形支架2底部的转台4,所述转台4的顶部通过抱杆5安装有载物架6;转台4控制装置,用于根据接收到的控制指令控制所述转台4转动;如权利要求1-5任一所述的测试仪器;以及,探头切换控制装置,与所述测试仪器电连接,用于根据接收到的控制指令对所述探头进行选择切换,并在所选择的探头与测试仪器的射频接口之间建立连接通路。7.一种用于测量ZigBee产品辐射性能的方法,其特征是,包括:根据对待测的ZigBee产品7所要测试的项目,分别将所述ZigBee模块配置为发射端或接收端,并分别将探头切换控制装置连接至对应的射频接口;在进行项目测试时,将ZigBee产品7置于载物架6上,并与所连接的射频接口对应的ZigBee模块进行组网;控制ZigBee模块与ZigBee产品7进行数据交互,以在交互过程中获得采样数据;控制所述转台4转动和探头切换,并重复进行测试,以获取球面采样数据;对获取到的球面采样数据进行分析计算,以获取ZigBee产品7的TRP和TIS评估数据。

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