浅谈TD-SCDMA智能天线基本原理和测试方法

图4 典型的定向智能天线阵

3 主要测试参数和典型测试方法

由于智能天线测试比普通天线要复杂得多，对智能天线的测试也比较复杂。以图4给出的智能天线阵为例，我们可以将该天线的测量分为2类：电路参数测量和辐射参数测量。

电路参数包括：各端口输入阻抗、相邻天线单元端口隔离度、各天线端口有源反射系数、校准口到各天线单元的幅度相位一致性。

辐射参数测试包括：各天线单元的方向图和增益、典型业务波束的方向图和增益；广播波束的方向图和增益。

由于电路参数指标为智能天线出厂必测指标，下面我们重点探讨一下智能天线的电路参数测试项目和测试方法。一个8单元单极化智能天线阵的电路参数测试包括：

（1）相邻端口的隔离度，即S12、 S23、 S34、 S45 、 … S78 的特性(不包括校准口)；

（2）校准口到各天线单元的幅相一致性，即S01、 S02、… 、S07 、S08 的幅度相位特性（Mag|S01|、| Mag|S02| 、Mag|S03| 、Mag|S04|、 Mag|S05|、Mag|S06|、Mag|S07| 、Mag|S08|；Pha|S01| 、Pha|S02|、 Pha|S03|、 Pha差模电感|S04|、 Pha|S05|、 Pha|S06|、Pha|S07 |、Pha|S08|）；

（3）各天线端口的无源反射系数（或无源回波损耗），即S00、S11、S22、… 、S33 、 S88 的特性；

（4）各天线端口的有源反射系数（或有源回波损耗），考虑单元之间的互耦和各单元的幅相激励问题。

根据下面的S参数激励矩阵模型

（2.1）

可以推出各端口的有源反射系数为

（ 2.2）

进行波束扫描的时候，对源进行相位加权。测试的典型值给出一组：

（2.3）

一般的天线测试可以使用2端口矢量网络分析仪。而智能天线有8个天线端口和一个校准端口，且其测试项目和测试复杂度比普通天线要高很多，因此一般的2端口或4端口矢网很难满足其测试要求。但是为了确保智能天线的性能，上面提到的测试项往往是天线研发和生产时必测的项目，因此我们需要寻求一种快速、全面的测量解决方案。

罗德与施瓦茨(R&S)的 ZVT 是业界唯一的8端口矢量网络分析仪。它内置4个独立的源，16个独立接收通道，有着极快的测量速度，因此是针对智电感器封装能天线和相控阵天线测试的最佳选择（见图5）。它可以一次完成一个S88全矩阵测试，这对2端口和4端口矢网是不可能实现的。

图5 用R&S的8端口矢网ZVT电感生产厂家测试智能天线

（2.4）

针对第1、2项测试，R&S ZVT可一次性完成。

针对第3项测试（共需要9个端口），R&S ZVT只需要两步就可完成（如图6和图7所示），同时结合Trace Math（轨迹计算，对多个轨迹进行任意的计算，以扩展测量功能）功能，可以实时的计算并显示各通道幅度/相电感生产厂家位一致性（如图8所示）。

图6 R&S ZVT 针对智能天线幅度相位一致性的测试（第1步）

图7 R&S ZVT 针对智能天线幅度相位一致性的测试（第2步）

图8 典型的幅度一致性测试结果（校准口到各天线端口）

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