测试布置、自动化测试设备、以及用于测试包括电路和耦合到该电路的天线的被测装置的方法制造方法及图纸

根据本发明专利技术的一个实施例是一种用于测试包括有源电路和耦合到该电路的天线的DUT的测试布置。所述测试布置包括DUT位置和探针。此外，所述测试布置包括接地区域，其被配置为用作DUT的天线的天线接地区域。探针可以定位在接地区域附近。接地区域包括微小开口，使得天线馈电阻抗不受影响或不受显著影响。DUT位置处于接地区域的第一侧，而探针布置在接地区域的第二侧。探针适于经由开口弱耦合到DUT的天线，以便探测当DUT的电路对DUT的天线馈电时的信号，和/或以便将由天线馈送到DUT的电路的信号耦合到天线。号耦合到天线。号耦合到天线。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】测试布置、自动化测试设备、以及用于测试包括电路和耦合到该电路的天线的被测装置的方法


[0001]本专利技术的实施例涉及一种用于测试包括电路和耦合到该电路的天线的被测装置的测试布置。根据本专利技术的其他实施例涉及一种具有用于测试包括电路和耦合到该电路的天线的被测装置的单个或多个位点(site)的自动化测试设备。根据本专利技术的其他实施例涉及一种用于测试包括电路和耦合到该电路的天线的被测装置的方法。根据本专利技术的实施例涉及一种用于具有嵌入式天线阵列的集成电路或合并了集成电路的模块的空中(over
‑
the
‑
air)电子测试的系统和方法。

技术介绍

[0002]随着对集成、小型化和无线连接的不断推动，正在开发新一代用于无线应用(例如5G或WiGig)的装置，其将通信天线包括在集成电路晶片或封装中而不是像前几代那样是分开的。这些天线通常被实现为具有多个元件的阵列天线。
[0003]毫米波频率的无线移动或游牧通信保证了每用户每秒千兆比特的数据速率。因此，基于WLAN和/或蜂窝的5G标准均设想例如高达28GHz、39GHz、60GHz或更高的频率的用户接入。为了实现相关的链路距离，尽管毫米波频率处的自由空间衰减很高，例如，可以在链路两端、在基站侧以及在用户装置侧采用高指向性天线。为了支持移动性和/或灵活性，例如，可以在用户装置侧采用使用例如相控阵原理的电子波束操控。
[0004]毫米波频谱提供了频率带宽资源，例如用于高吞吐量或高数据速率的无线传输。因此，例如5G无线通信以及例如先进的WiFi系统都设想使用毫米波。根据弗里斯传输方程
[0005][0006]其中
[0007]·
P
rec
和P
t
为接收功率和发送功率，
[0008]·
G
rec
和G
t
为天线增益，
[0009]·
r为距离，
[0010]·
并且λ0代表信号在空气中的波长，
[0011]毫米波频率下的高自由空间损耗或单位距离的高衰减可以通过例如无线链路一端或两端的高增益天线来补偿。高增益天线具有窄波束宽度。例如，对于移动或游牧应用，天线的波束方向可以被适当地调节并指向链路的相对端。这包括调整极化。
[0012]为了收发器电子器件与空中接口之间的紧凑性、低成本和低损耗，封装集成天线阵列模块受到青睐，其包括一个或几个多收发器集成电路连同多层平面天线阵列。天线阵列的形状因数起着重要的作用，因此具有垂直于阵列的优选为双线性极化的波束的二维平面阵列可以与源自具有端射、优选为侧向辐射的线性阵列的波束一起使用。
[0013]例如，大多数应用依赖于电子波束操控和/或波束切换，不依赖于机械装置来改变波束方向，而是通过使用天线阵列来实现。尽管并非严格要求，但许多天线阵列仍将阵列的
辐射元件彼此靠近放置，以便例如避免在不需要的方向上的辐射或阵列的辐射器的相应贡献的相长干扰。对于平面阵列，阵列的元件之间的典型距离或中心到中心距离例如约为0.6倍的波长λ0(其为自由空间波长)。
[0014]因此，通用天线阵列由平面上的多个辐射器元件组成，每个辐射器元件允许在垂直于平面的方向上和以该垂直轴为中心的空间扇区中的两个正交、隔离的极化中的辐射。该阵列布置在平面中的两个方向上可以是周期性的，周期性为0.6
×
λ0。
[0015]这种天线阵列的标准操作例如涉及来自阵列元件的所有辐射贡献在给定空间方向上的可预测相长干扰。这要求每个辐射器元件在幅度和相位方面的明确定义的(优选地对于包括发送和/或接收电子设备的两个极化的)操作。
[0016]相当复杂的集成电路可以在芯片上组合例如多达32个收发器通道和/或内置自测功能。完整的辐射模块合并了一个或几个集成收发器芯片以及具有信号分布和天线阵列的多层板，表现出显著的封装复杂性，因此需要在生产中进行测试。
[0017]此外，例如，用户装置可以在装置的不同的、空间分离的位置处包括几个辐射模块，并且它可以在多波束或MIMO模式下操作。尤其牵涉到在空中(OTA)测试中对这种用户装置的全套能力的测试。
[0018]过去，天线不包括在被测装置(DUT)中，使用标准射频(RF)测量技术通过电气连接来测试这些装置。在晶片中或封装中具有集成天线阵列的无线DUT可以在其任务模式下通过互易天线或天线阵列来测试，该互易天线或天线阵列测量来自DUT的无线信号和/或还可以向DUT提供激励信号。换言之，具有集成天线阵列的DUT不仅可以在DUT的发送模式下测试，还可以或者在某些情况下需要在DUT的接收模式下测试。用于测试这些类型的装置的自动化测试设备(ATE)或系统需要一种方法和探针和/或天线来无线地接收和激发DUT，也称为空中(OTA)测试。
[0019]利用集成天线阵列测量DUT的标准措施是在适当屏蔽的测量外壳上在远场测量区域中(这表明远离DUT)使用标准的现成的天线，如喇叭天线。
[0020]可以通过利用探针以某个明确定义的距离来测量周围空间以便使用球坐标θ和在所有空间方向上绘制辐射强度以用于测量发送(而测量接收类似)，来测试阵列的操作。这个构思通常在具有球面扫描能力的天线电波测量暗室中实现。
[0021]除了精密球面扫描的机械复杂性外，阵列与探针天线之间的距离可能相当大，测量可能在阵列天线的远场区域中进行。远场的最小距离在大约几个约束条件下大约为2
×
D2/λ0，其中D代表天线阵列的最大尺寸，通常为阵列孔径的对角线长度。在中高增益毫米波阵列中，这个远场距离可能有几米。
[0022]由于要在电波暗室中安装大量连接了测试收发器的天线探针，将传统电波暗室措施调整来用于远场测量成为一项非常昂贵的投资。由于每个装置的测量时间过长，这种措施对于生产测试也不实用。
[0023]这种措施虽然非常适合实验室类型的测量设置，但由于所需的尺寸，可能无法集成到用于集成电路大批量测试的标准测试单元中。此外，通过利用单个天线在远场区域中工作，其将DUT天线阵列测量为单个波束，这表明所有天线元件都在辐射并且它们的信号组合成单个波束，而不是DUT天线阵列上的每个元件分开。如果将探测天线靠近DUT上的天线阵列的每个单独天线元件，测量或探测天线本身将干扰DUT天线阵列元件并使测量无效。
[0024]替代地，探针优选地可以在所谓的辐射近场中以较短的距离围绕天线阵列进行球面扫描。可以通过使用傅立叶变换以数学方式将这些包括幅度和/或相位的测量数据变换到远场。在某种程度上，这些数据也可以向天线阵列变换，直到获得或近似获得跨越辐射孔径的局部场分布为止。然后，可以定位单个故障天线阵列辐射器元件。
[0025]回归传统的近场测量，即，通过在大型辐射结构的辐射近场中探测它们并随后进行数学变换来对它们进行电气表征是没有帮助的，因为DUT的测量时间变得很大，因为例如需要扫描所有空间方向。
[0026]对于生产测试或对于本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种测试布置(100、200、300、850)，用于测试被测装置DUT(110、210、310、410、860)，所述被测装置包括电路(120、320、420、520)和耦合到所述电路的天线(130、270、330、430、530、870)，其中所述测试布置包括DUT位置(140、340、820)和探针(180、250、380、810)，其中所述测试布置包括接地区域(160、230、360、460、830)，所述接地区域被配置为用作所述DUT的所述天线的天线接地区域，其中所述接地区域包括开口(170、240、370)，其中所述DUT位置处于所述接地区域的第一侧，以及其中所述探针被布置在所述接地区域的第二侧并适于经由所述开口耦合到所述DUT的所述天线，以便探测当所述DUT的所述电路对所述DUT的所述天线馈电时的信号(890)和/或以便将由所述天线馈送到所述DUT的所述电路的信号耦合到所述天线。2.根据权利要求1所述的测试布置，其中所述探针是导电的。3.根据权利要求1或2所述的测试布置，其中所述探针形成传输线或者为传输线的一部分。4.根据权利要求1至3中的一项所述的测试布置，其中所述探针处于所述天线的电抗近场区域中。5.根据权利要求1至4中的一项所述的测试布置，其中所述接地区域和/或所述探针集成到所述DUT位置中。6.根据权利要求1至5中的一项所述的测试布置，其中所述探针被布置为耦合到通过所述接地区域中的所述开口泄漏的场，以探测由所述DUT的所述天线在所述接地区域的所述第一侧的方向上辐射的信号。7.根据权利要求1至6中的一项所述的测试布置，其中所述开口和所述探针定位在所述接地区域的中心区域中，所述接地区域用作所述DUT的贴片天线的接地区域。8.根据权利要求1至7中的一项所述的测试布置，其中所述DUT位置包括至少一个接触区域(150a、150b、220、222a
‑
222d、350a、350b、450a、450b、480、510)，其中布置了用于接触所述DUT的接触装置(150a、150b、220、222a
‑
222d、350a、350b、450a、450b、480、510)，以及其中在其后面布置了所述探针的所述接地区域位于所述接触区域旁边，使得当所述DUT放置在所述DUT位置中时所述DUT的触点接触所述接触装置，并且使得当所述DUT放置在所述DUT位置中时所述DUT的集成天线在所述接地区域附近。9.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：简，
申请(专利权)人：爱德万测试公司，
类型：发明
国别省市：