CN105264390B - 使用无线测试信号测试射频无线信号收发器的系统和方法 - Google Patents

Abstract

一种促进多个射频(RF)信号收发器受测装置(DUT)进行无线测试的方法。使用包括该受测装置(DUT)的屏蔽外壳内的多根天线，经由控制辐射到该受测装置(DUT)的多个无线射频(RF)测试信号的相应信号相位，可最大化辐射到其相应目标受测装置(DUT)的该直接‑耦合信号，同时最小化该交叉‑耦合信号。此外，经由控制辐射到该受测装置(DUT)的该无线射频(RF)测试信号的相应信号大小，可标准化辐射到其相应目标受测装置(DUT)的该直接‑耦合信号，同时仍足以降低该交叉‑耦合信号。因此，提供该屏蔽外壳内该多路径信号环境的补偿，由此于该受测装置(DUT)的无线测试中仿真有线的测试信号路径。

Description

使用无线测试信号测试射频无线信号收发器的系统和方法

相关申请

本专利申请为2013年3月15日提交的且名称为“使用无线测试信号测试射频无线信号收发器的系统和方法(System and Method for Testing Radio Frequency WirelessSignal Transceivers Using Wireless Test Signals)”的美国专利申请13/839,162的部分延续案，以及2013年3月15日提交的且名称为“使用无线测试信号测试射频无线信号收发器的系统和方法(System and Method for Testing Radio Frequency Wireless SignalTransceivers Using Wireless Test Signals)”的美国专利申请13/839,583的部分延续案，该二申请的内容以引用方式并入本文。

背景技术

本发明涉及测试射频(RF)无线信号收发器，且特别涉及测试此类装置而无需使用传输射频(RF)测试信号的射频(RF)信号缆线。

许多现今的电子装置使用无线技术用于连接和通信这两种目的。因为无线装置发送以及接收电磁能量，且因为两个或多个无线装置可能因其信号频率和功率频谱密度而干扰彼此的运作，这些装置及其无线技术必须遵循各种无线技术标准规格。

当设计此类装置时，工程师必须额外留意以确保此类装置符合或优于其包括的无线技术指定遵守的基于标准的规格中的每一个。此外，当这些装置未来大量生产时，其会接受测试以确保生产缺陷不会导致不适当的运作，包括其是否遵循该包括的无线技术基于标准的规格。

为了在这些装置生产和组装后对其进行测试，当前的无线装置测试系统(“测试器”)利用子系统来分析接收自各装置的信号。此类子系统通常至少包括向量信号产生器(VSG)，其用于提供待传输至该装置的来源信号，以及向量信号分析器(VSA)，其用于分析由该装置所产生的信号。由VSG产生的测试信号以及由VSA执行的信号分析通常是可程序设计的，如此可使用不同频率范围、带宽以及信号调变特性的各信号来测试各种装置是否遵循各种无线技术标准。

受测装置(DUT)的校准和性能检定测试通常使用导电信号路径(诸如RF缆线)来进行，而非使用受测装置(DUT)与测试器从而经由电磁辐射通信的无线信号路径。因此，在测试器与受测装置(DUT)之间的信号经由该导电信号路径传输，而非透过周遭的空间向外辐射。使用此类导电信号路径有助于确保测量的可重复性和一致性，并且排除信号传输(传输和接收)中需要考虑受测装置(DUT)的定位与定向。

对于多输入多输出(MIMO)受测装置(DUT)，该受测装置(DUT)的各输入/输出连接必须提供某种型式的信号路径。例如，对于意在使用三根天线操作的MIMO装置，必须提供三个导电信号路径，例如，缆线和连接用于测试。

但是，由于需要物理地连接和断开该受测装置(DUT)和测试器之间的缆线，所以使用导电信号路径显著地影响测试各受测装置(DUT)所需的时间。而且，对于MIMO受测装置(DUT)，在开始测试和终止测试时皆需要进行多次这类连接和断开动作。而且，由于在测试期间被传输的信号不是经由周遭的空间辐射(该信号在正常所欲用途所应采用的方式)，并且在此类测试期间未使用该受测装置(DUT)的天线总成，所以此类测试未模拟真实世界的操作，并且该测试结果未反映任何属于天线的性能特性。

一替代方案为使用经由电磁辐射而非经由缆线电传导所传输的测试信号进行测试。该方式具有不需要连接和断开测试缆线的优点，从而缩短相关于连接和断开的测试时间。但是，由于源自于其他地方及散布于周遭空间的电磁信号，所以辐射信号和接收器天线存在的“频道”(即，从而辐射以及接收测试信号的周遭空间)原本就易受到信号干扰和错误。此类信号将被该受测装置(DUT)天线接收，可包括因信号反射而来自各干扰信号源的多路径信号。因此，相较于各天线连接使用个别导电信号路径(例如，缆线)，该“频道”的“条件”通常不佳。

一种防止或至少显著地减小来自此类外来信号的干扰的方法为使用屏蔽外壳来隔离该受测装置(DUT)和测试器的辐射信号接口。但是，此类外壳通常无法产生可相比的测量准确度和可重复性。特别是小于最小无回波室的外壳。此外，此类外壳通常对该受测装置(DUT)的定位与定向敏感，并且也对在此类外壳内所产生的多路径信号的建设性干扰和破坏性干扰敏感。

因此，希望具有用于测试无线信号收发器(特别是无线MIMO信号收发器)的系统和方法，其中可使用辐射电磁测试信号，由此仿真真实世界系统操作并且避免连接和断开测试缆线所需的测试时间，同时通过避免归因于外部产生的信号和多路径信号效应所致的干扰信号而维持测试的可重复性和准确度。

发明内容

根据本申请发明，提供一种促进多个射频(RF)信号收发器受测装置(DUT)进行无线测试的方法。使用包括该受测装置(DUT)的屏蔽外壳内的多根天线，经由控制辐射到该受测装置(DUT)的多个无线射频(RF)测试信号的相应信号相位，可最大化辐射到其相应目标受测装置(DUT)的该直接-耦合信号，同时最小化该交叉-耦合信号。此外，经由控制辐射到该受测装置(DUT)的该无线射频(RF)测试信号的相应信号大小(signal magnitude)，可标准化辐射到其相应目标受测装置(DUT)的该直接-耦合信号，同时仍足以降低该交叉-耦合信号。因此，提供该屏蔽外壳内该多路径信号环境的补偿，由此于该受测装置(DUT)的无线测试中仿真有线的测试信号路径。

根据本申请发明的实施例，一种促进多个射频(RF)信号收发器受测装置(DUT)进行无线测试的方法包括：

提供具有对应的至少第一有线射频(RF)测试信号相位和第二有线射频(RF)测试信号相位的至少第一有线射频(RF)测试信号和第二有线射频(RF)测试信号；

控制该至少第一有线射频(RF)测试信号相位和第二有线射频(RF)测试信号相位，以提供对应的至少第一受控射频(RF)信号和第二受控射频(RF)信号；

经由至少部分地设置于结构的内部区域内的多根天线，发送分别由设置于该内部区域内的至少第一受测装置(DUT)和第二受测装置(DUT)所接收的该至少第一受控射频(RF)信号和第二受控射频(RF)信号，其中该结构定义该内部区域和外部区域，并被配置成使该内部区域实质上与源自该外部区域的电磁辐射隔离；

接收来自该至少第一受测装置(DUT)和第二受测装置(DUT)的对应的至少第一信号和第二信号，此类信号分别至少指示：

如该第一受测装置(DUT)所接收的与该第一受控射频(RF)信号相关的一个或多个信号的第一功率电平以及不与该第一受控射频(RF)信号相关的一个或多个信号的第二功率电平，以及

如该第二受测装置(DUT)所接收的与该第二受控射频(RF)信号相关的一个或多个信号的第三功率电平以及不与该第二受控射频(RF)信号相关的一个或多个信号的第四功率电平；以及

重复对该至少第一有线射频(RF)测试信号相位和第二有线射频(RF)测试信号相位的该控制，直到该第一功率电平和第三功率电平超出该第三功率电平和第四功率电平达最低量。

根据本申请发明的另一实施例，一种促进多个射频(RF)信号收发器受测装置(DUT)进行无线测试的方法包括：

提供具有对应的至少第一有线射频(RF)测试信号相位和第二有线射频(RF)测试信号相位的至少第一有线射频(RF)测试信号和第二有线射频(RF)测试信号；

控制该至少第一有线射频(RF)测试信号相位和第二有线射频(RF)测试信号相位，以提供对应的至少第一受控射频(RF)信号和第二受控射频(RF)信号；

经由至少部分地设置于结构的内部区域内的多根天线，发送分别由设置于该内部区域内的至少第一受测装置(DUT)和第二受测装置(DUT)所接收的该至少第一受控射频(RF)信号和第二受控射频(RF)信号，其中

该结构定义该内部区域和外部区域，并被配置成使该内部区域实质上与源自该外部区域的电磁辐射隔离，并且

该多根天线与该内部区域的至少一部分共同定义无线通信频道的至少一部分，分别与该至少第一受控射频(RF)信号和第二受控射频(RF)信号相关的至少第一多个受控射频(RF)信号分量和第二多个受控射频(RF)信号分量经由该无线通信频道传播，以分别供该至少第一受测装置(DUT)和第二受测装置(DUT)接收；

接收来自该至少第一受测装置(DUT)和第二受测装置(DUT)的对应的至少第一信号和第二信号，此类信号分别至少指示：

如该第一受测装置(DUT)所接收的该第一多个受控射频(RF)信号分量的第一功率电平与不同于该第一多个受控射频(RF)信号分量的多个受控射频(RF)信号分量的第二功率电平，以及

如该第二受测装置(DUT)所接收的该第二多个受控射频(RF)信号分量的第三功率电平与不同于该第二多个受控射频(RF)信号分量的另一多个受控射频(RF)信号分量的第四功率电平；以及

重复对该至少第一有线射频(RF)测试信号相位和第二有线射频(RF)测试信号相位的该控制，直到该第一功率电平和第三功率电平超出该第三功率电平和第四功率电平达最低量。

根据本申请发明的另一实施例，一种促进多个射频(RF)信号收发器受测装置(DUT)进行无线测试的方法包括：

提供具有对应的至少第一有线的射频(RF)测试信号相位和第二有线的射频(RF)测试信号相位的至少第一有线射频(RF)测试信号和第二有线射频(RF)测试信号；

控制该至少第一有线射频(RF)测试信号相位和第二有线射频(RF)测试信号相位，以提供对应的至少第一受控射频(RF)信号和第二受控射频(RF)信号；

经由至少部分地设置于结构的内部区域内的多根天线，发送由设置于该内部区域内的至少第一受测装置(DUT)和第二受测装置(DUT)所接收的该至少第一受控射频(RF)信号和第二受控射频(RF)信号，其中

该结构定义该内部区域和外部区域，并被配置成使该内部区域实质上与源自该外部区域的电磁辐射隔离，并且

该多根天线与该内部区域的至少一部分共同定义无线通信频道的至少一部分，其特征在于具有多个无线通信频道系数hij的无线通信频道矩阵H，此类系数包括直接-耦合系数(其中i＝j)和交叉-耦合系数(其中i≠j)；

接收来自该至少第一受测装置(DUT)和第二受测装置(DUT)的对应的至少第一信号和第二信号，此类信号指示对应由该至少第一受测装置与第二受测装置(DUT)所接收且相关于该多个无线通信频道系数的该至少第一受控射频(RF)信号和第二受控射频(RF)信号的至少第一功率电平和第二功率电平；以及

重复对该至少第一有线射频(RF)测试信号相位和第二有线射频(RF)测试信号相位的该控制，直到该直接-耦合系数高于该交叉-耦合系数达最低量。

附图说明

图1描绘无线信号收发器的典型操作和可能的测试环境。

图2描绘使用导电测试信号路径的无线信号收发器测试环境。

图3描绘使用导电信号路径的MIMO无线信号收发器测试环境和此类测试环境的频道模型。

图4描绘使用辐射电磁信号的MIMO无线信号收发器测试环境和此类测试环境的频道模型。

图5描绘根据示例性实施例的测试环境，于该测试环境中可使用辐射电磁测试信号测试MIMO受测装置(DUT)。

图6描绘测试环境，于此在屏蔽外壳内使用辐射电磁测试信号测试受测装置(DUT)。

图7和图8描绘测试环境的示例性实施例，在此于减小多路径信号效应的屏蔽外壳内使用辐射电磁测试信号测试无线受测装置(DUT)。

图9描绘于图7和图8的测试环境中使用的根据示例性实施例的屏蔽外壳的物理表示。

图10描绘根据示例性实施例的测试环境，其中可使用辐射电磁测试信号测试受测装置(DUT)。

图11描绘根据示例性实施例的另一测试环境，其中可使用辐射电磁测试信号测试的受测装置(DUT)。

图12描绘使用图11的该测试环境，用于测试受测装置(DUT)的示例性算法。

图13描绘根据示例性实施例的另一测试环境，其中可使用辐射电磁测试信号测试受测装置(DUT)。

图14描绘使用图13的该测试环境，用于测试受测装置(DUT)的示例性算法。

图15描绘根据示例性实施例的另一测试环境，其中可使用辐射电磁测试信号测试受测装置(DUT)。

图16描绘使用图15的该测试环境，用于测试受测装置(DUT)的示例性算法。

图17描绘根据示例性实施例由受测装置(DUT)于补偿前传送的在经定义频率范围内的测试信号。

图18描绘根据示例性实施例于补偿前与补偿后图17中的该扫瞄测试信号，以及图10、11、13与15中的该测试环境的示例性相位位移值。

图19描绘进行如图18中所描述的补偿的示例性算法。

图20描绘根据示例性实施例用于测试使用多个测试信号相位位移进行补偿的无线受测装置(DUT)的另一测试环境。

图21描绘根据附加示例性实施例图20中具有用于补偿的附加测试信号增益调整的该测试环境。

具体实施方式

下列是本发明的示例性实施例于参照附图下的详细说明。这些说明意在为说明性的而非限制本发明的范围。此类实施例以足够细节说明使得本领域普通技术人员得以因此实施本发明，但应理解，在不脱离本发明的实质和范围的情况下，可以某些改变来实施其他实施例。

在本公开各处，如无相反于本文的明确指示，可理解所描述的个别电路组件在数目上可为单一的或是复数的。例如，“电路”和“电路系统”一词可包括单个组件或多个组件，其可为有源的和/或无源的，且连接的或以其他方式耦接在一起(例如，如一个或多个集成电路芯片)来提供描述的功能。另外，“信号”可参照一个或多个电流、一个或多个电压或数据信号。在说明书附图中，类似的或相关的组件会有类似的或相关的字母、数字或文数字标志符。此外，虽然已经讨论使用离散电子电路系统(优选地以一个或多个集成电路芯片的形式)的情况下实施本发明，惟取决于欲处理的信号频率或数据率，可另外地使用一个或多个经适当编程的处理器实施此类电路系统的任一部分的功能。此外，于图形图解各种实施例的功能区块图的情况，该功能区块不必然地标示硬件电路系统之间的区块。

参考图1，无线信号收发器的典型操作环境和理想测试环境(至少就模拟真实世界操作而论)具有无线通信的测试器100和受测装置(DUT)200。通常，也将使用某种形式的测试控制器10(例如，个人计算机)，以经由有线信号接口11a、11b来与测试器100和受测装置(DUT)200交换测试命令和数据。测试器100和受测装置(DUT)200各具有一个(对于MIMO装置，有多个)相应天线102、202，此类天线通过导电信号连接器104、204连接(例如，同轴缆线连接，其许多类型是于本领域中所熟知的)。测试信号(来源和响应)于测试器100与受测装置(DUT)200之间经由天线102、202无线地传输。例如，在受测装置(DUT)200的传输(TX)测试期间，受测装置(DUT)天线202会辐射电磁信号203。取决于天线发射场型的方向性，此信号203会朝向许多的方向辐射，导致测试器天线102接收到入射信号分量203i和反射信号分量203r。如上文所述，这些反射信号分量203r，通常为多路径信号效应以及源自其他地方的电磁信号(图中未示出)的产物，导致建设性和破坏性信号干扰，因而妨碍可靠的和可重复的信号接收和测试结果。

参考图2，为避免此类不可靠测试结果，使用导电信号路径(诸如射频(RF)同轴缆线106来连接测试器100和受测装置(DUT)200的天线连接器104、204，以在测试器100与受测装置(DUT)200之间提供一致的、可靠及可重复的导电信号路径来传输测试信号。然而，如上文所述，在测试之前与之后连接和断开缆线106所需的时间会延长整体的测试时间。

参考图3，当测试MIMO受测装置(DUT)200a的时候，用于连接和断开测试缆线的附加测试时间甚至变得更长。在此类情况中，需要多个测试缆线106来连接相对应的测试器连接器104和受测装置(DUT)连接器204，使得能够传输来自测试器100a内的射频(RF)信号源110(例如，VSG)的射频(RF)测试信号，以由受测装置(DUT)200a内的射频(RF)信号接收器210接收。例如，在典型测试环境中，用于测试MIMO装置的测试器将具有一个或多个VSG110a、110b、…、110n，用于提供相对应的一个或多个射频(RF)测试信号111a、111b、…、111n(例如，具有可变信号功率、包内容和数据速率的包数据信号)。它们的经由相应测试器连接器104a、104b、…、104n和受测装置(DUT)连接器204a、204b、…、204n连接的此类相对应的测试缆线106a、106b、…、106n传输这些信号，以提供经接收的射频(RF)测试信号211a、211b、…、211n给受测装置(DUT)200a内的相对应的射频(RF)信号接收器210a、210b、…、210n。因此，连接和断开这些测试缆线106所需的附加测试时间可增加n倍，此n倍对应于测试缆线106的数目。

如上文所述，使用测试缆线连接测试器100a和受测装置(DUT)200a，确实具有提供一致、可靠和可重复测试连接的优点。如本领域所熟知，这些测试连接107可仿真为信号频道H，其特征在于对角矩阵20，其中该对角矩阵元素22对应于针对该相应信号频道特性(例如，该相应测试缆线106的信号路径传导性或损耗)的直接-耦合系数h₁₁，h₂₂，…，h_nn(h_ij，其中i＝j)。

参考图4，根据一项或多项示例性实施例，由测试器100a与受测装置(DUT)200a之间对应于无线信号接口106a的无线频道107a取代导电(或有线的)频道107(图3)。如上文所述，测试器100a和受测装置(DUT)200a经由相应天线102、202阵列传达测试信号111、211。此类型测试环境中，不使用对角矩阵20代表该信号频道107a，而使用具有一个或多个非零交叉-耦合系数24a、24b(h_ij，其中i≠j)除去该对角22的矩阵20a来代表该信号频道107a。本领域中的技术人员将易于明白，这归因于频道107a中有多个可用的无线信号路径。例如，不同于缆线信号环境，于此理想上各受测装置(DUT)连接器204仅接收来自其相对应的测试器连接器104的信号。在此无线频道107a中，第一受测装置(DUT)天线202a接收由所有测试器天线102a、102b、…、102n辐射的测试信号，例如，对应于频道矩阵H系数h₁₁、h₁₂、…、和h_1n。

根据熟知的原理，频道矩阵H的系数h对应于频道107a的特性，该特性影响射频(RF)测试信号的传输和接收。这些系数h联合地限定频道条件数k(H)，其为H矩阵的范数与H的反矩阵的范数的乘积，如以下方程序所表示：

k(H)＝││H││*││H^-1││

影响这些系数的因素会改变频道条件数，从而造成测量误差。例如，在条件不佳的频道中，小误差可在测试结果中造成大误差。在频道数低的情况中，该频道中的小误差可在接收(RX)天线产生小测量误差。但是，在频道数高的情况中，该频道中的小误差可在接收天线产生大测量误差。此频道条件数k(H)也对物理受测装置(DUT)在其测试环境(例如，屏蔽外壳)内的定位与定向及其各种天线204的定向敏感。因此，即使没有源自其他地方或经由反射再入射接收天线204的外来干扰信号，可重复精确测试结果的可能性仍然很低。

参考图5，根据一项或多项示例性实施例，测试器100a与受测装置(DUT)200a之间的测试信号接口可为无线。受测装置(DUT)200a被设置在屏蔽外壳300的内部301内。此类屏蔽外壳300可实作为金属外壳，例如，其构造或至少效应方面类似于法拉第笼。这使受测装置(DUT)200a与源自于外壳300的外部区域302的辐射信号隔离。根据示例性实施例，外壳300的几何形状使得其作用为封闭式波导。

在别处，例如，在外壳300的对面内部表面302内或其上设置多个(n)天线阵列102a、102b、…、102n，该天线阵列的相应辐射源自于测试器100a内的测试信号源110a、110b、…、110n的多个相位控制的射频(RF)测试信号103a、103b、…、103n(于下文中更详细论述)。各天线阵列包括多个(M)天线元件。例如，第一天线阵列102a包括m个天线元件102aa、102ab、…、102am。由相应射频(RF)信号控制电路130a提供的相应相位控制的射频(RF)测试信号131aa、131ab、…、131am驱动这些天线元件102aa、102ab、…、102am中的每一个。

如第一射频(RF)信号控制电路130a的实例中所描述，来自第一射频(RF)测试信号源110a的射频(RF)测试信号111a的大小通过信号大小控制电路132增加(例如，放大)或减小(例如，衰减)。该形成的经大小控制的测试信号133通过信号复制电路134(例如，信号除法器)复制。该形成的经大小控制、经复制的射频(RF)测试信号135a、135b、…、135m的相应信号相位由相应相位控制电路136a、136b、…、136m控制(例如，移位)，以产生大小及相位受控的信号131aa、131ab、…、131am来驱动天线阵列102a的天线元件102aa、102ab、…、102am。

其余天线阵列102b、…、102n及其相应天线元件以类似方式通过相对应的射频(RF)信号控制电路130b、…、130m驱动。这根据如上文所述的频道矩阵H产生相对应数目的复合辐射信号103a、103b、…、103n，用于传输至受测装置(DUT)200a的天线202a、202b、…、202n且由它们接收。受测装置(DUT)200a处理其相对应的接收测试信号211a、211b、…、211m并且提供指示这些经接收信号的特性(例如，大小、相对相位等)的一个或多个反馈信号201a。这些反馈信号201a被提供至射频(RF)信号控制电路130内的控制电路138。此控制电路138提供控制信号137、139a、139b、…、139m给大小控制电路132和相位控制电路136。因此，提供闭路控制路径，从而得以增益以及相位控制来自测试器100a用于受测装置(DUT)200a接收的该个别辐射信号。(替代地，此控制电路130可被包括为测试器100a的部件)。

根据熟知的频道优化技术，控制电路138使用来自受测装置(DUT)200a的反馈数据201a，以类似于最小化频道条件数k(H)的方式改变辐射信号的大小和相位，达成最佳频道条件并且产生如各受测装置(DUT)天线202处测得的具有约相等大小的经接收信号。此将建立通信频道，透过此通信频道，辐射信号产生的测试结果实质上匹敌使用导电信号路径(例如，射频(RF)信号缆线)产生的测试结果。

在相继的传输和频道条件反馈事件后，通过射频(RF)信号控制电路130的控制电路138的此操作将改变各天线阵列102a、102b、…、102n的信号大小和相位，以反复达成优化的频道条件数k(H)。一旦已达成该优化的频道条件数k(H)，可保留相对应的大小和相位设定，并且测试器100a和受测装置(DUT)200a可继续进行之后的测试序列，如同在缆线测试环境进行一样。

实际上，参考受测装置(DUT)可被设置在屏蔽外壳300内的测试夹具，以用于透过上文所述的反复程序优化频道条件。之后，具有相同设计的其他受测装置(DUT)可相继测试，而不需要每次都执行频道优化，这是因为在外壳300的受控的频道环境中所经历的路径损失差异应在正常测试容限内。

仍参考图5，例如，模型化最初传输，以产生频道条件数13.8db，并且h₁₁和h₂₂系数的大小分别为-28db和-28.5db。频道H的大小矩阵将表示为如下：

如上文所述反复重设大小和相位后，频道条件数k(H)减小至2.27db，并且h₁₁和h₂₂系数的大小分别为-0.12db和-0.18db，而产生如下频道大小矩阵：

k(H)＝2.27dB

这些结果可匹敌于使用缆线测试环境的结果，从而指示此无线测试环境可提供可相匹敌的准确度。剔除连接和断开缆线信号路径的时间，以及将增益和相位调整的缩短时间列入因素，整体接收信号测试时间显著地缩短。

参考图6，可更优选了解多路径信号效应对频道条件的影响。如上文所述，一旦将受测装置(DUT)200a设置在外壳300的内部301内，受测装置(DUT)200a会于传输测试期间自各天线202a辐射电磁信号203a。此信号203a包括外向且远离测试器100a的天线102a辐射的分量203b、203c。但是，这些信号分量203b、203c反射离开外壳300的内部表面304、306，并且作为反射信号分量203br、203cr入射，而根据多路径信号条件来与主入射信号分量203ai进行建设性或破坏性的组合。如上文所述，取决于干扰的建设性和破坏性本质，测试结果通常无法可靠且准确地用在适当校准和性能检定中。

参考图7，根据一示例性实施例，射频(RF)吸收剂材料320a、320b设置在反射表面304、306处。结果，反射信号分量203br、203cr显著衰减，从而对主入射信号分量203ai产生较少的建设性或破坏性干扰。

附加射频(RF)信号控制电路150可被包括以在天线阵列102a与测试器100a之间使用，该天线阵列102a安装在外壳300a的内部301内或内部表面302上。(替代地，此附加控制电路150可被包括作为测试器100a的部件)。入射至天线元件102aa、102ab、...、102am的辐射信号产生经接收的信号103aa、103ab、...、103am，其中由相位控制电路152控制(例如，移位)相应信号相位，该相位控制电路152根据控制系统156提供的一个或多个相位控制信号157a、157b、...、157m控制相位控制组件152a、152b、...、152m。于信号组合器154中将所得相位控制的信号153组合，以便将接收的信号155a提供给测试器100a且将反馈信号155b提供给控制系统156。控制系统156，其为闭路控制网络的一部分，处理此反馈信号155b，以便视需要调整复合接收信号103aa、103ab、...、103am的相应相位来最小化相关于外壳300a内部区域301的表观信号路径损失。在外壳300a内变更受测装置(DUT)200a的定位与定向情况中，此闭路控制网络也允许系统重新构型由这些天线102a和相位控制电路152启用的相位式阵列。结果，使用此反馈回路最小化路径损失后，可达成在外壳300a内使用辐射信号环境准确且可重复地传输受测装置(DUT)信号203a至测试器100a。

参考图8，可针对受测装置(DUT)接收信号测试达成产生准确且可重复测试结果的类似控制和改进。在此情况中，由测试器100a提供的测试信号111a通过信号组合器/分离器154复制，该经复制的测试信号153的相应相位视需要由相位控制电路152调整，然后由天线元件102aa、102ab、...、102am辐射。如同前述情况中，反射信号分量103br、103cr显著衰减，从而对主入射信号分量103ai产生较少的建设性或破坏性干扰。来自受测装置(DUT)200a的一个或多个反馈信号203a提供用于控制复制的测试信号153的相位所需的信息给控制系统156，以最小化与外壳300a内部301有关的表观信号路径损失，从而建立一致且可重复信号路径损失的条件。

参考图9，根据一项或多项示例性实施例，可实质上如所示实作屏蔽外壳300b。如上文所述，受测装置(DUT)可定位在外壳300b的内部301的一端面301d、其为内部区域301b的对面，该内部区域301b包括或面对测试器天线阵列102a、102b、...、102n所在的内部表面302(图5)。位于其间的为内部区域301a，其形成由射频(RF)吸收剂材料320环绕的波导腔。

如上所述与下述细节，根据本发明系统与方法的示例性实施例可实现无线受测装置(DUT)的无缆线测试同时进行多路径效果补偿与优化信号路径损耗控制。多根天线，以及天线阵列，配合控制系统可用于调整提供给该天线元件的该测试信号的该相位，该方式模仿(emulate)普遍与传导信号路径环境相关的该稳定与可重复的信号路径损耗环境，同时使用屏蔽外壳内的辐射信号环境。同时该用于调整该移相器的所需时间属于该整体所有测试时间的一部分，此调整时间显著小于用于连接与拆卸测试缆线所需时间，以及可提供包括该天线元件的真实世界测试的附加利益。

进一步地，如上所述与下述进一步细节，本发明示例性实施例提供使用具有宽频带宽度的信号(例如电机电子工程学(IEEE)标准802.11ac中所述的160兆赫(MHz)宽信号)的无线受测装置(DUT)的无缆线测试，同时可达成与使用传导信号路径(例如测试缆线)测试等量的测试准确性与测量可重复性。通过调整提供给该天线元件的该测试信号的相位，该屏蔽测试外壳内所接收的该宽带信号可产生实质平坦的信号响应。一旦驱动该个别天线元件的个别测试信号相位被调整以产生该平坦信号响应环境，使用该宽带信号的该测试可直接进行无需经过进一步调整，如同在有缆线的测试环境中进行一般。虽然该屏蔽外壳内的该受测装置(DUT)的位置可影响该频道响应的平坦性，此位置敏感性介于信号标准(例如，IEEE 802.11ac)中所述的该测量允许误差以内。

更进一步地，根据示例性实施例，该同一屏蔽外壳内的多个受测装置(DUT)可同时进行此无缆线测试。通过适当控制与调整驱动该多个天线元件的测试信号的相位与大小，可使用屏蔽外壳内的辐射测试信号环境以模仿传导信号路径的低串音干扰信号环境。一旦驱动该天线元件的该测试信号的相位与增益(或衰减)根据该示例性实施例被调整，该多个受测装置(DUT)的天线所接收的信号将与使用缆线信号路径所接收的信号等量。例如，此可通过最大化该频道矩阵的直接-耦合系数同时最小化该频道矩阵的交叉-耦合系数(例如，产生该直接-与交叉-耦合系数之间至少10分贝的差值)达成。

参考图10，根据示例性实施例，受测装置(DUT)200a位于该屏蔽外壳300内用于传送信号测试。经由该受测装置(DUT)的天线202a所传送的测试信号203a由多个天线元件102a，102b，…，102n接收。所产生的接收信号105a、105b、…、105n的相应信号相位由相应相位控制电路236a，236b，…，236n控制与调整。

根据一些示例性实施例，所产生的相位受控测试信号237a、237b、…、237n被送达到控制系统242(进一步详述于以下)与信号结合电路234。该控制系统242提供相位控制信号243a、243b、…、243n给相位控制电路236a、236b、…、236n。该结合(例如，加总)的相位受控测试信号237a、237b、…、237n产生用于下游分析例如，VSA(未示出)的复合测试信号235。

根据其他实施例，相位受控测试信号237a、237b、…、237n于信号结合器234中结合以产生复合测试信号235。该复合测试信号235被送达到替代控制系统244(进一步详述于以下)，其随后提供相位控制信号245a、245b、…、245n给相位控制电路236a、236b、…、236n。

参考图11，根据一示例性实施例，在线控制系统242包括用于测量相位受控测试信号237a、237b、…、237n的相应功率电平的功率测量电路242aa、242ab、…、242an。所产生的指示相应测试信号功率电平的功率测量信号243aa、243ab、…、243an提供给控制电路242b(例如为数字信号处理器(DSP)形式)，其随后提供适当相位控制信号243ba、243bb、…、243bn给相位控制电路236a、236b、…、236n。

参考图12，根据一示例性实施例，图11中该测试环境的操作方式410可如显示进行。第一，于步骤411中初始化该移相器236a、236b、…、236n，例如设定所有相位位移值为相同参考相位值或个别参考相位值。接着，于步骤412中测量相位受控信号237a、237b、…、237n的功率电平。接着，于步骤413中加总该测量功率值，于步骤414中比较该累计测量信号功率与先前累计测量信号功率。于步骤415中，如果该当前累计测量功率高于该先前累计测量功率，则储存该当前相位位移值与累计测量功率，而后，于步骤416中比较这些储存值与该期望准则(例如，一最大化累计测量功率)。于步骤417中，如果满足此准则，则停止调整该测试信号相位。如果否，则继续调整该测试信号相位。

同样地，在步骤414中，如果该当前累计测量功率不高于该先前累计测量功率，则继续调整该测试信号。因此，于步骤418中，移相器236a、236b、…、236n根据例如基因算法(GA)或粒子群聚算法(PSA)调整，以给予接收测试信号105a、105b、…、105n另一个相位位移值的组合或排列。该步骤后，重复功率的测量412、加总413与比较414，直到满足该期望准则。

参考图13，根据另一示例性实施例，该替代下游控制系统244(图10)包括功率测量电路244a(例如，VSA)与控制电路244b(例如，数字信号处理器(DSP))。复合信号235的功率电平由功率测量电路244a测量，以提供功率测量数据245a给控制电路244b。随后，控制电路244b提供适当相位控制信号245ba、245bb、…、245bn给移相器236a、236b、…、236n。

参考图14，如图13中的该测试环境的操作方式420可如显示进行。第一，于步骤421中，通过预先设定一个或多个相应相位位移值以初始化移相器236a、236b、…、236n。接着，于步骤422中，测量复合信号235的功率电平，而后于步骤423中，比较该当前测量功率与先前测量功率电平。于步骤424中，如果该当前测量功率电平高于该先前测量功率电平，则储存该当前相位位移值与测量功率，并于步骤425中用于决定是否已满足该期望准则(例如，一最大化测量功率电平)。于步骤426中，如果满足该期望准则，则停止调整相位。如果不满足该期望准则，则继续调整相位。

同样地，如果该当前测量功率不高于该先前测量功率，则继续调整相位。因此，移相器236a、236b、…、236n根据优化算法(例如，GA或PSA)调整，以给予接收测试信号105a、105b、…、105n另一组相位位移值。

参考图15，根据另一个示例性实施例，该在线(in-line)系统242(图10)包括相位检测电路242ca、242cb、…、242cn与控制电路242d(例如，DSP)。相位检测器242ca、242cb、…、242cn可检测相位受控信号237a、237b、…、237n的相应信号相位，并提供对应的相位数据243ca、243cb、…、243cn给控制电路242d。基于此数据，控制电路242d提供适当相位控制信号243da、243db、…、243dn给移相器236a、236b、…、236n。

参考图16，如图15中的该测试环境的操作方式430可如显示进行。第一，于步骤431中，通过给予一个或多个相应相位位移值初始化移相器236a、236b…、236n。接着，于步骤432中，测量相位受控信号237a、237b、…237n的相应相位(例如，相对于相同或参考信号相位)。

接着，根据该测量的测试信号相位，于步骤433中根据优化相位位移值，配置移相器236a、236b…、236n的相位调整。该步骤后，于步骤434中，测量复合信号235的功率电平，以确认达到该期望复合信号功率电平，而后于步骤435中停止相位调整。

参考图17，从恒定功率的受测装置(DUT)200a的宽带天线202a辐射发出的示例性接收信号203，于屏蔽外壳300内(例如，图6)具有介于700到6000MHz频率范围的良好响应，其实质如该图所示。可清楚理解到，基于屏蔽外壳300内富有多路径信号环境，其功率分布图并不平坦。以根据IEEE标准802.11ac进行通信的包数据信号为例，特别重点为介于5000到5160MHz之间的160MHz的宽带率频带。如图所示，在此频率频带511内(如信号203分布图的扩大部分510所示)，该接收信号显示出大约25分贝(dB)的功率变异。根据示例性实施例，使用如上所述的测试环境，并使用多个移相器控制用于驱动该多个天线元件的测试信号相位，本分布图可经由补偿以使该重点频率频带511呈现实质平坦。

参考图18，根据一示例性实施例，此目标可通过使用多个(例如，16)天线元件102与对应的移相器236来达成。例如，通过使用优化算法(进一步详述于以下)，并仅使用0、90、180与270度的正交相位调整，如此则可能达成优化平坦响应条件523。如示，于补偿前，响应分布图522在本示例性测试信号的160MHz频带宽度511之间有高于5分贝的变异。进一步地，即使该天线阵列已在频率中点5080MHz达成功率电平的优化，如该上部分布图521所示，接收信号的变异仍为大约5分贝。但是当多个相位调整器236a、236b、…、236p经过适当调整时，即使限制仅使用正交相位调整，还是可能可以达成变异不高于0.5分贝的响应分布图523。

参考图19，于图18中所示的该补偿可通过使用所示流程440加以达成。第一，于步骤441中，定义该期望信号频带宽度内的多个频率数值，而后于步骤442中，定义用于移相器的一组初始相位位移值。于步骤443中，使用此定义相位值设定该移相器，并于步骤444中，测量每一频率的功率。接着，于步骤445中，运算多对定义频率的测量功率的差值，并于步骤446中，加总用于评估函数F，其等于定义最大功率差值与运算功率加总差值之间的差值。

如果该当前运算函数F_当前大于先前运算函数F_以前，则于步骤448中保留该移相器值，与并于步骤449中决定是否满足期望条件(例如，达成一最大化运算函数F)。如果满足，则于步骤450停止相位调整。如果不满足该期望准则，则继续调整相位。同样地，如果该当前运算函数F_当前不大于先前运算函数F_以前，则继续调整相位。于步骤451中，通过定义移相器值的另一组值继续调整该些相位，并重复调整相位的步骤443、测量功率步骤444、运算功率差值步骤445与评估该运算函数F步骤446。重复本流程直到于步骤449中满足该条件。

参考图20，根据示例性实施例，当进行多个无线受测装置(DUT)的无缆线测试时，于屏蔽外壳300内使用交叉-耦合信号的情况下，可达成类似补偿。(为了本实例的目的，使用二天线阵列235a、235b进行二受测装置(DUT)200a、200b的测试。然而，在此可清楚了解也可以使用其他数量的受测装置(DUT)与天线阵列。进一步地，应可清楚了解在此所描述的分别的“受测装置(DUT)”200a、200b可为单一MIMO受测装置(DUT)200内的相应接收器。)如上所述，信号源(例如，VSG)110可提供测试信号111，并以信号分配器234进行复制以提供测试信号235的复本，其用于通过多个移相器231进行相位位移以驱动该天线阵列235的该天线元件102。该些天线阵列235a、235b提供辐射信号分量103aa、103ab、103ba、103bb，其对应于该频道矩阵H(例如，如上所述)的直接-耦合和交叉-耦合系数。这些信号分量103aa、103ab、103ba、103bb被受测装置(DUT)200a、200b的天线202a、202b接收。接收信号数据201a、201b由受测装置(DUT)200a、200b提供给控制系统206(例如，一DSP)，其随后提供适当相位控制信号207ap、207bp给移相器236aa、…、236am、236ba，…、236bm，以用于控制由天线阵列235a、235b的天线元件102aa、…、102am、102ba、…102bm辐射发出的信号的相位。

通过反复调整该辐射信号的相位，如上所述，可最大化该直接-耦合频道矩阵H系数103aa、103ba并最小化该交叉-耦合系数103ab、103bb(例如，通过使最终的该交叉-耦合系数理想地变成低于该直接-耦合系数至少10分贝)。

参考图21，根据另一示例性实施例，控制系统206可进一步被配置成提供增益控制信号207ag、207bg，以控制经复制的该测试信号111a、111b的大小，用于传送到该受测装置(DUT)200a、200b。控制信号增益级(例如，变异增益扩大器或信号衰减器)232a、232b可控制该些信号大小。其可利于进一步优化该频道矩阵H的直接-耦合系数103aa、103ba与交叉-耦合系数103ab、103bb的该相对大小。例如，可标准化直接-耦合系数103aa、103ba的该大小，同时仍可保留足够的交叉-耦合系数103ab、103bb衰减(例如，10分贝或更高)。

本发明结构与操作方法的各种其他修改或变更，在不脱离本发明的实质和范围的情况下，对本领域普通技术人员而言是显而易见的。尽管已通过特定优选实施例说明本发明，应理解本发明如所申请的不应不当地受限于该优选实施例。我们意在以下列的权利要求书限定本发明的范围以及该权利要求书内的结构与方法从而涵盖此类结构与方法的等同物。

Claims (6)

1.一种促进多个射频RF信号收发器受测装置DUT进行无线测试的方法，包括：

提供具有对应的至少第一有线RF测试信号相位和第二有线RF测试信号相位的至少第一有线RF测试信号和第二有线RF测试信号；

控制所述至少第一有线RF测试信号相位和第二有线RF测试信号相位，以提供对应的至少第一受控RF信号和第二受控RF信号；

经由至少部分地设置于结构的内部区域内的多根天线，发送分别由设置于所述内部区域内的至少第一DUT和第二DUT所接收的所述至少第一受控RF信号和第二受控RF信号，其中所述结构定义所述内部区域和外部区域，并被配置成使所述内部区域实质上与源自所述外部区域的电磁辐射隔离；

接收来自所述至少第一DUT和第二DUT的对应的至少第一信号和第二信号，所述信号分别至少指示：

如所述第一DUT所接收的与所述第一受控RF信号相关的一个或多个信号的第一功率电平以及不与所述第一受控RF信号相关的一个或多个信号的第二功率电平，以及

如所述第二DUT所接收的与所述第二受控RF信号相关的一个或多个信号的第三功率电平以及不与所述第二受控RF信号相关的一个或多个信号的第四功率电平；以及

重复对所述至少第一有线RF测试信号相位和第二有线RF测试信号相位的所述控制，直到所述第一功率电平和第三功率电平超出所述第三功率电平和第四功率电平达最低量。

2.根据权利要求1所述的方法，其中：

所述至少第一有线RF测试信号和第二有线RF测试信号进一步具有对应的至少第一有线RF测试信号大小和第二有线RF测试信号大小；并且

所述方法进一步包括

控制所述至少第一有线RF测试信号大小和第二有线RF测试信号大小，以提供所述对应的至少第一受控RF信号和第二受控RF信号，以及

重复对所述至少第一有线RF测试信号大小和第二有线RF测试信号大小的所述控制，直到所述第一功率电平和第三功率电平相等。

3.一种促进多个射频RF信号收发器受测装置DUT进行无线测试的方法，包括：

提供具有对应的至少第一有线RF测试信号相位和第二有线RF测试信号相位的至少第一有线RF测试信号和第二有线RF测试信号；

控制所述至少第一有线RF测试信号相位和第二有线RF测试信号相位，以提供对应的至少第一受控RF信号和第二受控RF信号；

经由至少部分地设置于结构的内部区域内的多根天线，发送分别由设置于所述内部区域内的至少第一DUT和第二DUT所接收的所述至少第一受控RF信号和第二受控RF信号，其中

所述结构定义所述内部区域和外部区域，并被配置成使所述内部区域实质上与源自所述外部区域的电磁辐射隔离，并且

所述多根天线和所述内部区域的至少一部分共同定义无线通信频道的至少一部分，分别与所述至少第一受控RF信号和第二受控RF信号相关的至少第一多个受控RF信号分量和第二多个受控RF信号分量经由所述无线通信频道传播，以分别供所述至少第一DUT和第二DUT接收；

接收来自所述至少第一DUT和第二DUT的对应的至少第一信号和第二信号，所述信号分别至少指示：

如所述第一DUT所接收的所述第一多个受控RF信号分量的第一功率电平与不同于所述第一多个受控RF信号分量的多个受控RF信号分量的第二功率电平，以及

如所述第二DUT所接收的所述第二多个受控RF信号分量的第三功率电平与不同于所述第二多个受控RF信号分量的另一多个受控RF信号分量的第四功率电平；以及

重复对所述至少第一有线RF测试信号相位和第二有线RF测试信号相位的所述控制，直到所述第一功率电平和第三功率电平超出所述第三功率电平和第四功率电平达最低量。

4.根据权利要求3所述的方法，其中：

所述至少第一有线RF测试信号和第二有线RF测试信号进一步具有对应的至少第一有线RF测试信号大小和第二有线RF测试信号大小；并且

所述方法进一步包括

控制所述至少第一有线RF测试信号大小和第二有线RF测试信号大小，以提供所述对应的至少第一受控RF信号和第二受控RF信号，以及

重复对所述至少第一有线RF测试信号大小和第二有线RF测试信号大小的所述控制，直到所述第一功率电平和第三功率电平相等。

5.一种促进多个射频RF信号收发器受测装置DUT进行无线测试的方法，包括：

提供具有对应的至少第一有线RF测试信号相位和第二有线RF测试信号相位的至少第一有线RF测试信号和第二有线RF测试信号；

控制所述至少第一有线RF测试信号相位和第二有线RF测试信号相位，以提供对应的至少第一受控RF信号和第二受控RF信号；

经由至少部分地设置于结构的内部区域内的多根天线，发送由设置于所述内部区域内的至少第一DUT和第二DUT所接收的所述至少第一受控RF信号和第二受控RF信号，其中

所述结构定义所述内部区域和外部区域，并被配置成使所述内部区域实质上与源自所述外部区域的电磁辐射隔离，并且

所述多根天线和所述内部区域的至少一部分共同定义无线通信频道的至少一部分，其特征在于具有多个无线通信频道系数h_ij的无线通信频道矩阵H，所述系数包括其中i＝j的直接-耦合系数和其中i≠j的交叉-耦合系数；

接收来自所述至少第一DUT和第二DUT的对应的至少第一信号和第二信号，所述信号指示由所述至少第一DUT和第二DUT所接收且与所述多个无线通信频道系数相关的所述至少第一受控RF信号和第二受控RF信号的对应的至少第一功率电平和第二功率电平；以及

重复对所述至少第一有线RF测试信号相位和第二有线RF测试信号相位的所述控制，直到所述直接-耦合系数高于所述交叉-耦合系数达最低量。

6.根据权利要求5所述的方法，其中：

所述至少第一有线RF测试信号和第二有线RF测试信号进一步具有对应的至少第一有线RF测试信号大小和第二有线RF测试信号大小；并且

所述方法进一步包括

控制所述至少第一有线RF测试信号大小和第二有线RF测试信号大小，以提供所述对应的至少第一受控RF信号和第二受控RF信号，以及

重复对所述至少第一有线RF测试信号大小和第二有线RF测试信号大小的所述控制，直到所述直接-耦合系数相等。