CN113661396B 测试布置、自动化测试设备、和用于测试包括天线的被测装置的方法 （爱德万测试公司）

2021.10.08PCT/EP2019/0730232019.08.28WO2021/037363EN2021.03.04US2014370821A1,2014.12.18根据本发明的一个实施例是一种用于测试包括天线的DUT的测试布置。所述测试布置包括试布置被配置为将所述探针定位在所述DUT位置的附近，使得当所述DUT放置在所述DUT位置中(例如在DUT插口中)或者放置在其中DUT被探针接触到的区域中时，所述探针处于所述DUT的天2其中所述测试布置被配置为将所述探针定位在所述使得当所述DUT放置在所述测试夹具中时，所述探针处于所述DUT2.根据权利要求1所述的测试布置，其中所述探针被配置为接收由所述DUT经由所述DUT的天线阵列发送的信号；或者被配置为发送要由所述DUT使用所述DUT的天线阵列接收3.根据权利要求1或2所述的测试布置，其中所述探5.根据权利要求4所述的测试布置，其中所述探针的所述两个导体在天线侧端部形成6.根据权利要求3所述的测试布置，其中所述探针的所7.根据权利要求1所述的测试布置，其中所述探针的所述两个导体形成转换到微带线8.根据权利要求1所述的测试布置，其中所述探针的所述两个导体形成转换到同轴线9.根据权利要求1所述的测试布置，其中使用巴伦电路10.根据权利要求1所述的测试布置，其中所述探针的所述两个导体由介电间隔件分12.根据权利要求1所述的测试布置，其中所述探针和所述DUT的天线阵列由介电间隔述DUT的天线阵列的附近和/或电抗近场中，其中所述探针与所述DUT的天线阵列之间的距314.根据权利要求1所述的测试布置，其中所述探针的所述两个导体为印刷电路板17.根据权利要求16所述的测试布置，其中所述两个端部开口的导体被配置为探测所18.根据权利要求16所述的测试布置，其中所述探针的所述两个端部开口的导体被布置为使得从第一开口端部到第二开口端部的方向在+/_10度或+/_20度的容差之内平行于使得所述两个导体中的第一导体在所述第一开口端部的区域中的方向在+/_10度的容使得所述两个导体中的第二导体在所述第二开口端部的区域中的方向在+/_10度的容差之内或在+/_20度的容差之内垂直于所述DUT的天线20.根据权利要求16所述的测试布置，其中所述测试布置被配置为将所述探针的所述两个端部开口的导体定位在所述DUT的贴片天线阵列的第一辐射边缘的附近或所述DUT的其中所述第二探针包括第一导体和第二导体，其中所述第二探针的两个导体为分离其中所述测试布置被配置为将所述第二探针的两个所述DUT的所述贴片天线阵列的第二辐射边缘的附近，所述DUT的所所述DUT的所述缝隙天线阵列的第二辐射缝隙或缝隙部分的天线阵列的第二辐射缝隙或缝隙部分与所述DUT的所述缝隙天线阵列的第一辐射缝隙或缝22.根据权利要求21所述的测试布置，其中所述测试布置被配置为将所述第一探针和其中所述第三探针包括第一导体和第二导体，其中所述第三探针的两个导体为分离其中所述测试布置被配置为将所述第三探针的两个所述DUT的所述贴片天线阵列的第三辐射边缘的附近，所述DUT的所第三辐射边缘在+/_10度或+/_20度的容差之内垂直于所述DUT的所述贴片天线阵列的第一所述DUT的所述缝隙天线阵列的第三辐射缝隙或缝隙部分的4天线阵列的第三辐射缝隙或缝隙部分在+/_10度或+/_20度的容差之内垂直于所述DUT的所其中所述第四探针包括第一导体和第二导体，其中所述第四探针的两个导体为分离其中所述测试布置被配置为将所述第四探针的两个所述DUT的所述贴片天线阵列的第四辐射边缘的附近，所述DUT的所所述DUT的所述缝隙天线阵列的第四辐射缝隙或缝隙部分的天线阵列的第四辐射缝隙或缝隙部分与所述DUT的所述缝隙天线阵列的第三辐射缝隙或缝24.根据权利要求23所述的测试布置，其中所述测试布置被配置为将所述第一探针的25.根据权利要求1所述的测试布置，其中所26.根据权利要求25所述的测试布置，其中所述测试布置被配置为将连接来形成回路27.根据权利要求25或26所述的测试布置，其中所述测试布置被配置为将连接来形成28.根据权利要求25所述的测试布置，其中所述测试布置被配置为将连接来形成回路29.根据权利要求25所述的测试布置，其中所述测试布置被配置为将连接来形成回路30.根据权利要求25所述的测试布置，其中所述探针的所述两个导体的闭合回路或者短接端部的取向由平面来定义，所述平面通过双导体线及其短接端部定义，在+/_10度或+/_20度的容差之内垂直于在所述双导体线的所述短接端部附近的偶极天线阵列的磁场的31.根据权利要求30所述的测试布置，其中所10度或+/_20度的容差之内位于由在所述双导体线的所述短接端部附近的偶极天线阵列的33.根据权利要求1所述的测试布置，其中35.一种用于表征和校准探针及其馈电网络以用于使用根据权利要求1至34中的一项允许测量入射到所述探针及其馈电网络的馈电侧的信号537.根据权利要求36所述的ATE，其中所述D和/或毫米波频率下的平面天线阵列和/或贴片天线阵列和/或缝隙天线阵列和/或偶极天38.根据权利要求36所述的ATE，其中所述39.一种用于在根据权利要求36至38中的一项所述的ATE中测试包括天线阵列的DUT的位在所述DUT的所述多个天线元件的电抗40.一种用于在根据权利要求36至38中的一项所述的ATE中测试包括天线阵列的DUT的号，以获得测试结果，其中所述探针提供的信号是基于由所述DUT的天线阵列发送的信号41.一种用于在根据权利要求36至38中的一项所述的ATE中测试包括天线阵列的DUT的6[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[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[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一7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。[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[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[0018]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消声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8个地被选中。天线阵列与探针天线之间的距离为使得探针天线在阵列天线的辐射近场中，[0029]根据本发明的一个实施例是一种用于测试包括天线的DUT的测试布置。所述测试在其中DUT被探针接触到的区域中时，所述探针处于所述DUT的天线元件的电抗近场区域[0030]测试布置或测试布置的测量探针允许在非常近的范围内在所谓的电抗近场操作很容易地集成在当前的用于电子测试大量集成电路的自动化测9[0042]根据其他实施例，所述测试布置被配置为定位探针以使得探针的两个导体与DUT[0044]在一个优选实施例中，所述测试布置被配置为将所述探针定位在DUT的天线的附的自由空间波长。将探针定位在DUT天线的附近和/或电抗近场中允许探测DUT的天线阵列可选地也通过使用印刷电路板技术处在印刷电路板上。在电路板上印刷两个导体和/或探针和/或馈电电路系统允许两个导体和/或探针和/或馈电电路系统的快速和/或成本有效明导体之间存在小的物理间隔：间距。两个导体之间的小物理间隔允许测量DUT天线的电向基本上平行于平均电场矢量的方式定位探针使得由DUT的天线发送的接收信号最大化内垂直于DUT的天线的电场的平均方向。此外，第二导体在第二开口端部的区域中的方向场的平均方向的方式定位探针使得接收到的由DUT的天线发送的信号最大化和/或使得第一和/或第二导体对DUT的天线的发送信号的影响最小化。在DUT的贴片天线的第一辐射边缘的附近或在DUT的缝隙天线的第一辐射缝隙或缝隙部分的两个导体定位在DUT的贴片天线的第二辐射边缘的附近或DUT的缝隙天线的第二辐射缝或缝隙天线的第二辐射缝隙或缝隙部分与DUT的同一缝隙天线的第一辐射缝隙或缝隙部分号组合。可以通过使用所谓的巴伦或180度混合电路将所述探针上的平衡电流组合成不平括第一和第二导体，其中所述第三探针的两个导体和所述第四探针的两个导体是分离的、DUT的贴片天线的第一辐射边缘或缝隙天线的第一辐射缝隙或缝隙部分。所述第四探针的两个导体定位在DUT的贴片天线的第四辐射边缘附近和/或缝隙天线的第四辐射缝隙或缝隙部分附近。所述第四探针的位置与贴片天线的第三辐射边缘相对或与DUT的缝隙天线的探针的信号提供了由DUT天线发送的信号的例如在极化方面的更完[0057]根据另一实施例，所述测试布置被配置为在DUT的偶极天线的附近或电抗近场区域中定位被连接以形成回路的两个导体。将具有闭合回路的探针定位在DUT的偶极天线的电抗近场中提高了由DUT天线发送的待测量信[0058]根据其他实施例，所述测试布置被配置为在DUT的偶极天线的中心或馈电点附近[0059]根据其他实施例，所述测试布置被配置为在DUT的偶极天线的电对称平面中定位供了由DUT天线发送的待测量信号的更高的以通过其短接端部探测DUT的偶极天线的磁场。将探针的两个导体的端部短接允许测量偶[0061]根据其他实施例，探针的两个导体的闭合回路或短接端部的取向由一个平面定线的短接端部附近的偶极天线的平均磁场的方向。以双导体线跨越的区域垂直于DUT天线磁场的平均方向的方式定位探针使得DUT天线发送的接收信号最大化和/或使得探针对DUT的容差之内位于由在双导体线的短接端部附近的偶极天线的磁场回路近似形成的平面内。以双导体线近似处在由DUT的偶极天线的磁场回路形成的平面中的方式定位探针是有利的。所述定位使得DUT天线发送的接收信号最大化和/或使得探针对DUT天线的发送信号的成到包括其他探针或触点的探针头中允许与其他测试布置和/或测试方法并行地探测和/[0066]另一实施例包括一种用于表征和/或校准探针及其馈电网络以用于使用所述测试布置来在信号频率下对DUT进行后续测量的方法，其中在先前测量中在DUT的天线位置处，所述DUT被导电平面表面或被具有薄介电覆盖层的导电平面表面替代。这允许测量入射到侧的信号的反射允许校正由DUT的天线发送并由上述测试布置测量[0067]另一实施例包括具有单位点或多位点测试能力的自动测试设备（ATE包括上述[0068]在一个优选实施例中，DUT的天线包括在高频率和/或微波频率和/或毫米波频率下的平面天线和/或贴片天线和/或缝隙天线和/或偶极天线。所述ATE被配置为测试和/或[0088]图15a示出具有双极化贴片天线阵列和一个平行带状线探针的示例性仿真设置的[0089]图15b示出具有双极化贴片天线阵列和一个平行带状线探针的示例性仿真设置的[0090]图15c示出具有双极化贴片天线阵列和四个平行带状线探针的示例性仿真设置的[0091]图15d示出具有双极化贴片天线阵列和四个平行带状线探针的示例性仿真设置的[0092]图16a示出具有周期性2D双极化贴片天线阵列和平行带状线探针的示例性仿真设[0093]图16b示出具有周期性2D双极化贴片天线阵列和平行带状线探针的示例性仿真设[0095]图18a示出具有双极化贴片天线阵列和转换到同轴线的平行带状线探针的示例性[0098]图20a示出具有双极化贴片天线阵列和转换到微带线的平行带状线探针的示例性[0099]图20b示出具有双极化贴片天线阵列和转换到微带线的平行带状线探针的示例性[0103]图24a示出用于测试具有短接平行带状H场探针的偶极辐射器的示例性仿真设置[0104]图24b示出用于测试具有短接平行带状H场探针的偶极辐射器的示例性仿真设置[0105]图24c示出用于测试具有短接平行带状H场探针的偶极辐射器的示例性仿真设置描述的任何特征可以在测试布置的上下文中或在自动化测试设备的上下文中使用。本文公开的方法可以由关于设备描述的任何特征和功能试布置100被配置为将探针140定位在DUT位置130附近，使得当DUT110放置在DUT位置130针140的两个导体143和146位于DUT110的天线120的电抗近场区域中以测试D线120或天线阵列的DUT110，其中测量探针140定位为非常靠近在所谓的近场区域中工作DUT天线120或DUT天线阵列元件之间没有电流或电接触，这表明它们之间存在某种物理间[0125]图2示出天线阵列220的一些市售示例的图片。天线阵列220包括多个天线元件从辐射探针拾取信号。在晶片或封装中具有集成天线阵列的无线DUT仅可以在其任务模式并且还向DUT提供激励信号。测试这些类型的装置的自动化测试系统需要一种方法和探针[0136]为了在其无线发送模式下测试DUT天线阵列和天线，诸如图1中的探针140或图24[0137]为了在其无线接收模式下测试DUT天线阵列和天线，诸如图1中的探针140或图24[0140]图5示出传统测量措施500。测量措施500包括ATE510和连接到ATE510的测量天[0141]ATE510的测量系统570向DUT540的DUT天线阵列520发送电信号560。DUT天线阵列520根据测量系统570的电信号560发送信号580。DUT天线阵列520的发送信号580由测量[0142]用于利用集成天线阵列测量DUT的标准措施是在远离DUT的远场测量区域中在适的测量设置，但可能无法集成到标准测试单元中以对所需尺寸的集成电路进行大批量测这表明所有天线元件均在辐射并组合成单个波束，而不是DUT天线阵列上的每个元件。然量生产测试中可能不是一个可行的选择。如果将测量天线靠近DUT上的每个单独的天线阵[0144]图1的测试布置100提供了电子地测试具有嵌入式天线阵列的DUT的改进的OTA测试方案。该测试布置的测量探针通过在DUT的所谓电抗近场区域中工作来单独地测试天线施600包括天线阵列610和天线阵列的所谓辐射近场测量区域中的连接器结构630。连接器[0147]传统/商业阵列610的天线元件620的辐射640由有创造性的且差异化的手段来采示的矩形波导并最终到达标准测量RF设备。[0148]在所谓的辐射近场中围绕阵列或天线阵列610球面地扫描天线阵列610的天线元[0150]图1的测试布置100提供了用于电子地测试具有嵌入式天线阵列的DUT的改进的[0152]图7示出用于测试DUT的阵列天线710的传统措施700。传统措施700包括阵列天线[0153]探针天线730向天线阵列710的天线元件720发送探测信号750。探测信号750由天750探测单个天线阵列辐射器720连同相关联的发送或接收链的操作。如果天线阵列元件[0159]相比之下，图1的布置100提供了用于电子地测试具有嵌入式天线阵列的DUT的改测试布置850以及DUT860。测试布置850包括测量探针810和测试夹具820或DUT位置。DUT根据测试布置850的电信号880发送无线信号890。DUT天线阵列870的天线元件由探针天线[0162]ATE800中的与上述测试布置类似的测试布置850向DUT860的DUT天线阵列870发[0163]因为图1的测试布置100的探针可以非常靠近DUT放置，所以它可以被容易地集成在自动化测试单元中或在可以用于电子地测试大量集成电路的100类似的测试布置910以及DUT920。DUT920还包括具有天线元件930a_930c的阵列天线[0166]图9示出ATE900的构思或初始仿真。DUT920的天线阵列970的DUT天线阵列元件[0178]图10示出利用图9所示的仿真测试布置的仿真测量的结果。结果示出由针头对探1130的馈电侧之间使用吸收材料1140以减小回到辐射器或其他天线阵列元件1115的反射。[0182]下面列出设计策略考虑的探针的重要方面。这些是该探针/适配器措施的实施方[0189]通过使用仿真测量的有用见解和/或方面，为图1的测试布置100中的探针定义探置1210。第一探针对1270a耦合到第一巴伦1275a，并且第二探针对1270b耦合到第二巴伦在实施例中单独地或组合地实现的探针设计的重[0198]·介电间隔件1295或距离保持器由塑料和/或泡沫制成或使用塑料和/或泡沫制天线阵列1310包括贴片天线阵列元件或贴片辐个巴伦和/或分配器1350a_1350c连接到馈电结构1340。在贴片天线阵列1310与分配器和/量在贴片辐射器1320b的相对侧基本上相反，并且其中电场处的水平分量在第一探针对1330a的两个导体与第二探针对1330b的两个导体之间具有相[0208]图13示出由三个贴片辐射器1320a_1320c制成的天线阵列1310的概念图，其中居[0209]图13描绘或提出了利用一对平行带状探针以及三个混合组合器来测试贴片辐射器1320b在向上的方向上发送波前1380。该贴片有两个辐射边缘，其行为类似于缝隙辐射状，主要取决于线的两根导线之间的间隔以及线的开口端部与贴片辐射边缘之间的距离。[0213]图14示出与图1的测试布置100类似的多个测试布置1410a_1410c以及包括天线阵列元件1430的天线阵列1420的实施例。测试布置1410a_1410c伸入天线阵列1420的天线阵间的最大可能传输是有吸引力的，这也是电波暗室测试系统中传统天线辐射测试的情况。阵列1550包括双极化天线元件1540和一个或多个平行带状[0224]图15a示出从上方观察的具有单个平行带状探针1530的双极化贴片天线阵列1550。图15b示出被视为横截面图的具有单个平行带状探针1530的双极化贴片天线阵列1550。图15c示出从上方观察的具有用于测试两个天线元件的四个平行带状探针1530的双极化贴片天线阵列1550。图15d示出被视为横截面的具有用于测试两个天线元件的四个平行带状探针1530的双极化贴片天线阵列1[0228]图16a示出具有单个平行带状线探针1630的周期性2D双极化贴片天线阵列1610的[0229]图16b示出具有单个平行带状线探针1630的周期性2D双极化贴片天线阵列1610的[0235]图16示出用于6GHz原型天线阵列的类似图1的100的测试布置的测量值（尺寸数[0237]图17示出与图1的测试布置100类似的测试布置1700以及贴片天线阵列1710的实反的电场1790的方向，并且电场的水平分量在第一平行带状探针1730a的两个导体与第二平行带状探针1730b的两个导体之间具有相[0238]贴片天线阵列1710的贴片辐射器1720b发送信号1780，该信号1780被测试布置平行带状探针1730的导体的平衡电流以转换到不平[0240]图17提出了通过使用单个180度混合电路或信号组合所需的分配器1750利用一对第一条带平滑地转换到同轴线的外屏蔽层中，而平行条带的第二条带形成同轴线的内导[0241]利用平滑转换到同轴线的一对平行带状探针1730测试贴片辐射器1720的至少一[0242]图17示出图1使用转换到同轴线的不同类型的探针（平行带状探针）的测试布置阵列1850包括双极化天线元件1840和转换到同轴线的平行带状[0245]图18a示出具有转换到同轴线的单个平行带状线探针1830的双极化贴片天线阵列1850的透视图。图18b示出具有转换到同轴线和吸收层1860的单个平行带状线探针1830的[0247]图18中仿真了在图1的测试布置100中平滑转换到同轴线的平行带状探针的定图18示出了用于测试具有平滑转换到同轴线的平行带状探针的贴片辐射器1840的示例性何其他辐射器馈电件的最大耦合要小10天线阵列1910包括贴片天线阵列元件或贴片辐射器1920a_1920c。测试布置1900包括两个且电场的水平分量在第一平行带状探针1930a的两个导体与第二平行带状探针1930b的两[0252]图19提出了通过使用单个180度混合电路或信号组合所需的分配器1950利用平滑阵列2050包括双极化天线元件2040和转换到微带线的平行带状[0256]图20a示出具有转换到微带状线的单个平行带状线探针2030的双极化贴片天线阵列2050的顶视图。图20b示出具有转换到微带状线的单个平行带状线探针2030的双极化贴的膨胀部从变窄的接地导体延伸的方向略微偏离（例如5至20度所以接地导体和中心导[0258]图20示出用于测试具有平滑转换到微带线的平行带状探针的贴片辐射器的示例[0260]图21示出带状线电路中180度混合电路的示例，其覆盖的面积小于交叉偶极或双对于比如图13所示的探针系统，在每个双极化辐射器元件的区域安装六个分配器和/或巴[0264]图22示出与图1的测试布置100类似的测试布置2200以及介电谐振器天线2210的的开口2224定位在介电谐振器2213的中心与衬底2228之间并且也在介电谐振器2213的中[0269]图23示出与图1的测试布置100类似的测试布置2300以及偶极天线阵列2310的实行带状探针的闭合回路定位在偶极天线元件2320b附近，在偶极天线元件2320的对称平面[0270]偶极天线阵列2310的偶极天线元件2320b发送信号2380。偶极近场区域中产生的磁场穿过由平行带状探针2330和导电条带2335形成的闭合回路并感应出被导向馈电件式天线阵列元件2330的中心对称平面中的磁场[0272]图23示出由三个板上偶极辐射器2320a_2320c制成的天线阵列2310的概念图，其进入吸收器2360。诸如巴伦2350之类的信号组合电路可以放置在吸收器2360后面的板上。[0273]可以通过短接两个导体的端部来修改图1的测试布置100，以探测天线元件的磁[0275]图24示出示例性仿真设置2400，其用于测试具有短接平行带状H场探针2430的偶出在对最上面的偶极进行馈电和探测时仿真设置2400的E场幅度绘图，示出了与相邻偶极[0276]可以通过短接两个导体的端部来修改图1的测试布置100，以探测天线元件的磁场。图24示出了具有偶极天线阵列和感测磁场的短接平行带状探针2430的示例性仿真设[0278]图25示出概念验证的实验性检验。图25a示出[0279]图25a示出具有穿过接地平面的直接馈电件2520的四个双线性极化贴片天线2540[0287]图26示出图25中描述的实验的结果。四个双模贴片天线的8个馈电件的输入馈电馈电端口输入反射系数的幅度（在图26a、图26b中表示为S11）在天线工作频率约为5.85对使用平衡的双线传输线探针2930测试贴片天线阵列2950的构思进行实现以验证频率为[0292]图27a示出一对双线平衡传输线探针2930，测试贴片天线阵列元件2940的特定极[0293]图27a示出了这样的测量设置，其中利用一对双线传输线在一个极化中探测一个量完全在给定天线的带宽内。[0295]测量的结果表示在图27b的示图2920上。示图2920显示了从所有八个天线馈电件[0296]在图27c的插图2960中示出端口编号。例如，S213表示从天线3端口到探针的传[0297]图27a示出图1的测试布置100的实验性设置，其为通过一对双带线探针探测一个[0299]图27b示出了图1的测试布置100的实验性实施例的结果。示图2920示出从八个天磁探针测试比如主要指向电路板平面的辐射所需天线阵列的测试构思。天线电抗近场的干扰导致天线在辐射特性和馈电阻抗方面的失谐。[0304]可以从芯片到波导的耦合和板到波导的耦合的公知技术中推导出新措施的一个同近场探针探测的四个双极化贴片天线的天线阵列提供测量，从而证明整个构思的合理[0312]提出了使用插入单个辐射元件的电抗近场中的金属探针的毫米波天线和阵列的[0313]提出的针对毫米波天线阵列空中测试的测试构思允许对阵列元件及其极化进行单独和并行探测。可以采用相当简单的金属探针来测试诸如贴片或偶极之类的平面天线。用于毫米波收发器集成天线阵列模块的生产测试的所提