[发明专利]一种5G天线接口板端口隔离度测量系统

说明书

本发明公开了一种5G天线接口板端口隔离度测量系统，其包括PCB板和开关矩阵，开关矩阵与接口板上的天线端口连接，PCB板上集成有多个固态开关、多个匹配负载、控制总线，固态开关与匹配负载一一对应设置，每个固态开关均与控制总线连接，当测量两个天线端口的隔离度时，可通过控制总线控制与待测端口相对应的固态开关，使得待测端口与开关矩阵断开连接并接入对应的匹配负载。本发明的5G天线接口板端口隔离度测量系统可以对端口隔离度进行有效测量，并且可以有效提升测量效率，同时提升测量精度，具有结构简单，操作方便的优点。

技术领域

本发明涉及天线技术领域，特别涉及一种5G天线接口板端口隔离度测量系统。

背景技术

从4G开始，基站的天线已不是传统意义上的单个天线组成的天线体，而是由多个天线单元组成的MIMO天线阵列，天线测试的指标不再是传统单体天线的简单的驻波测量，还需要测量不同天线单元之间的幅相关系，以及校准口(Cal)与每个单元之间的幅度和相位参数，该参数是通过矢量网络分析仪测量S参数表征出来的。

由于5G基站天线单元数量很多，如当前常见的有32个，每16个天线单元通过一个接口板连接天线振子单元和基站收发单元，一般情况下，每个接口板配一个校准端口。

除了通常测量天线振子单元的S参数(天线驻波、天线之间幅相关系)，天线接口板也需要测量端口之间的幅相关系。

16振子单元的对应的接口板端口有16对天线端口(进口和出口各一个)及一个校准端口(Cal)，研发和生产时，需要要测量16对端口+Cal端口的S参数，含驻波和隔离度。普通单台网络分析仪只有两个(最多4个)端口，无法胜任的，所以必须利用射频36端口全矩阵，将网络分析仪的两端口通过36端口矩阵内部开关的切换，分时分配到16对天线单元及2个Cal端口，测量任意基站天线上的任意端口驻波及任意两个端口之间的幅相关系(及天线单元与Cal端口之间的隔离度)，其连接方式如图1所示，接口板端口与开关矩阵之间的连线为射频同轴电缆，标称阻抗为50Ω。

5G基站天线接口板连接基站天线振子单元与基站信号收发单元，同时也用来校准各天线单元的幅度和相位。对接口板本身的端口(包含Cal端口与天线接口端口)之间隔离度要求很高，否则会对测试及天线阵校准带来额外的不确定度。

端口匹配度对隔离度测量结果影响很大，所以测量接口板端口之间隔离度时，必须将天线接口板上的被测量端口接上一个50Ω匹配负载。过去的做法是，要求开关矩阵内部的开关带匹配负载，某一端口断开时，端口接上50Ω负载。被测端口的匹配就是通过射频同轴电缆接到开关矩阵内部的负载而实现的。理论上讲，这种方案可行，但实际测量发现，连上开关矩阵测量时，隔离度测量的结果达不到接口板标称的指标要求。而且实际测试中发现，如果直接在天线接口板被测端口上端接50欧姆负载，测试的隔离度结果符合产品指标。问题的根源在于：天线接口板上的射频端口没有真正匹配，射频端口到开关矩阵内部的匹配负载不是理想的连接，中间有射频连接线，包括接口板天线端口到开关矩阵端口连接线，开关矩阵内部连接线，内部切换开关通道等。这些连接部件在射频微波电路上等效一系列阻容感(电阻、电容、电感)网络，导致天线接口板上的端口没有真正接到50欧姆负载上。

为了避免由于天线端口阻抗不匹配带来的偏差，测量端口之间的隔离度时，传统方法是将与待测端口连接的开关矩阵端口Myy(如M08)对应内部的开关置于断开状态。由于开关矩阵端口为断开状态时，会通过50Ω负载接到信号地，这样断开的端口相当于50Ω的匹配负载，理论上达到将被测天线端口接入理想的50欧姆匹配负载，但实际上，基站接口板上的天线端口到开关矩阵内部断开负载之间物理连接及等效电路示意图如图2所示。

由此可见，传统这种利用开关矩阵的开路负载来进行50欧姆匹配是达不到目的的，接线板天线端口端接的实际上50欧姆串联一些列阻容感网络，不等于50欧姆，而且大部分叠加的等效阻容感网络在开关矩阵内部，不可校准，所以传统方法隔离度是无法准确测量的。