CN110024223A

CN110024223A - 传导式ota测试夹具

Info

Publication number: CN110024223A
Application number: CN201680082993.9A
Authority: CN
Inventors: E.斯恩基伊维茨; A.科梅奥; H.哈伦伯格
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 2016-10-18
Filing date: 2016-10-18
Publication date: 2019-07-16
Anticipated expiration: 2036-10-18
Also published as: US20180183150A1; AU2016426597A1; CN110024223B; AU2016426597B2; JP2019519944A; JP6623293B2; WO2018073622A1; US20200168999A1; EP3365942A1; US10910729B2; US10622724B2; EP3365942B1

Abstract

公开了涉及对在衬底集成天线阵列（SIAA）上实现的天线阵列中的每个天线元件执行单独的传送和/或接收测量的系统和方法。在一些实施例中，SIAA包括衬底、位于衬底的表面的一个或多个天线元件、以及具有电耦合到衬底内的接地的第一侧和位于衬底的表面的第二侧的导电通路栅栏，导电通路栅栏分开地圈起衬底内的所述一个或多个天线元件中的每个天线元件。SIAA使得能够实现使用相应的测试结构来执行每天线元件测量。

Description

传导式OTA测试夹具

技术领域

本公开涉及衬底集成天线阵列，并且更特定地，涉及获得针对此类阵列中的各个天线元件的测量。

背景技术

在毫米频率上操作的未来几代（例如，第五代（5G））蜂窝通信网络将利用大量天线，尤其是在基站，而且潜在地还在无线装置。由具体无线电节点（例如，基站或无线装置）使用的天线作为天线阵列被实现。预期此类天线阵列中的天线元件的数量将为128或甚至更多。此外，在毫米频率，天线阵列有可能在单个衬底（例如，单个印刷电路板（PCB））上与射频（RF）部件集成。上面集成有天线阵列并且在一些实现中集成有RF部件的衬底在本文中称为衬底集成天线阵列（SIAA）。

对于没有连接器可用来执行遗留测试的集成天线系统将产生的一个问题是，诸如例如输出功率、误差向量幅值（EVM）和相邻信道泄露比（ACLR）的测试要求利用传统测试方案（即，利用到每个收发器链的连接器或电缆的传导测试）将并非总是可行的。传导测试方案在本文中又称为基于连接器的测试方案。一个备选测试方案是辐射测试方案，诸如利用无回声测试腔的测试方案。但是，辐射测试（诸如利用无回声测试腔的辐射测试）需要长测试时间，因为必须分开地测试每个天线元件。另外，辐射测试方案不能隔离特定天线元件或收发器链以便调查坏掉或降级的天线元件或收发器链。

尽管可利用传导测试方案来分开地测试收发器链，但是这些测试方案需要到每个收发器链的分开的物理连接器。然而，传导测试方案对于具有大量收发器链和相关联的物理小型天线元件的SIAA更具挑战性，因为到每个单独收发器链的物理连接器将具挑战性。此外，传导测试方案通常需要将天线元件与无线电模拟部分断开连接。尽管这种测试使得能够观察各个无线电部分，但是它引入不合乎期望的、有损耗且复杂的电路。并且，由于天线元件被断开连接，所以传导测试方案不包括天线元件作为测试的一部分并且，因此不提供天线元件的测试覆盖。

即使基于连接器的测试机制有可能，它们可能也不是对于SIAA或其它天线集成的无线电的最佳解决方案。在更高频率（毫米波），基于连接器的测试机制难以实现。此外，连接器提供不必要的损耗，并且这种损耗在高频率具有更大的影响。更进一步，有时，被用于基于连接器的测试机制的连接器在尺寸上能比天线元件本身还要大；因此，基于连接器的测试机制会是庞大的解决方案。在一些实现（例如，mmWave）中，所需的连接器类型或尺寸可能不存在，或者可能对于制造是具有挑战性的。

因此，期望无连接器测试机制在例如设计和制造期间来测试SIAA。但是，如上所述，常规的空中测试机制不太理想，因为例如它们需要更长的测试时间，随着天线元件的数量增加，这尤其成问题，因为系统将必须独自地重复循环测试每个天线元件。因此，存在对于无连接器测试机制的需要，所述无连接器测试机制使得对于SIAA并且特别地，对于包括天线阵列（其包括大量的天线元件，诸如用于毫米波频率的那些天线元件）的SIAA能够实现各个天线元件和/或无线电信号路径的测试。

发明内容

在一些实施例中，所述一个或多个天线元件包括多个天线元件。在一些实施例中，天线元件是位于衬底的表面上的结构。在其它实施例中，天线元件是形成在衬底的表面上的金属接地平面中的槽天线元件。

在一些实施例中，导电通路栅栏包括各自具有耦合到衬底内的接地的第一端和位于衬底的表面的第二端的多个导电通路。所述多个导电通路定位在衬底中以使得所述一个或多个天线元件中的每个天线元件被所述多个导电通路的相应子集分开地圈起。

在一些实施例中，导电通路栅栏是连续结构。

在一些实施例中，所述衬底包括机械对准特征。此外，在一些实施例，机械对准特征包括由以下项组成的群组中的至少一项：位于衬底的表面中环绕衬底的外围的凹槽；位于衬底的表面上环绕衬底的外围的凸脊；位于衬底的表面上的多个销；以及进入到衬底的表面中的多个孔。

在一些实施例中，衬底是印刷电路板（PCB）。

在一些实施例中，SIAA还包括位于与衬底相对的所述一个或多个天线元件的表面上的电介质。在一些实施例中，电介质的厚度小于λ/4，其中λ是要通过SIAA传送或接收的载波频率的波长。

还公开一种包括SIAA和测试夹具组件的系统的实施例。在一些实施例中，SIAA包括衬底和位于衬底的表面的一个或多个天线元件。测试夹具组件包括在所述多个天线元件之间提供隔离的一种或多种材料所形成的一个或多个腔。所述一种或多种材料可包括导电材料、具有足以在所述多个天线元件之间提供隔离的趋肤深度（例如，对流涂层的厚度）的对流涂覆非导电材料、经掺杂以便提供导电性的一种或多种非导电材料等。测试夹具组件定位在SIAA的衬底的表面上，以使得对于所述一个或多个腔中的每个腔，腔的侧壁圈起所述多个天线元件中的相应天线元件，从而使得所述一个或多个腔电隔离所述一个或多个天线元件。

在一些实施例中，所述一个或多个天线元件包括多个天线元件，并且所述一个或多个腔包括多个腔。在一些实施例中，天线元件是位于衬底的表面上的结构。在其它实施例中，天线元件是形成在衬底的表面上的金属接地平面中的槽天线元件。

在一些实施例中，SIAA还包括具有电耦合到衬底内的接地的第一侧和位于衬底的表面的第二侧的导电通路栅栏。导电通路栅栏分开地圈起衬底内的所述一个或多个天线元件中的每个天线元件。测试夹具组件定位在SIAA的衬底的表面上，以使得对于所述一个或多个腔中的每个腔，腔的侧壁与圈起所述多个天线元件中的相应天线元件的导电通路栅栏的区段对准并电耦合，从而使得通路栅栏和所述一个或多个腔电隔离所述一个或多个天线元件。

在一些实施例中，腔的侧壁与圈起所述一个或多个天线元件中的相应天线元件的导电通路栅栏的区段物理接触。

在一些实施例中，导电通路栅栏包括各自具有耦合到衬底内的接地的第一端和位于衬底的表面的第二端的多个导电通路。所述多个导电通路定位在衬底中以使得通过所述多个导电通路的相应子集分开地圈起所述一个或多个天线元件中的每个天线元件。测试夹具组件定位在SIAA的衬底的表面上，以使得对于所述一个或多个腔中的每个腔，腔的侧壁与圈起所述一个或多个天线元件中的相应天线元件的所述多个导电通路的子集对准并电耦合，从而使得通路栅栏和所述一个或多个腔电隔离所述一个或多个天线元件。在一些实施例中，腔的侧壁与圈起所述一个或多个天线元件中的相应天线元件的所述多个导电通路的子集物理接触。

在一些实施例中，系统还包括机械对准机构，所述机械对准机构将测试夹具组件与SIAA对准，以使得测试夹具组件中的所述一个或多个腔分别与所述一个或多个天线元件对准。在一些实施例中，机械对准机构包括：环绕SIAA和测试夹具组件之一的外围的凹槽；以及环绕SIAA和测试夹具组件中的另一个的外围的凸脊。

在一些实施例中，测试夹具组件还包括分别位于所述一个或多个腔中的一个或多个传感器。在一些实施例中，系统还包括控制器，所述控制器处理在从所述一个或多个天线元件传送信号期间由所述一个或多个传感器输出的信号以便对所述一个或多个天线元件中的每个天线元件执行一个或多个测量。在一些实施例中，所述一个或多个测量包括以下中的至少一项：振幅误差，相位误差，输出功率，误差向量幅值，以及相邻信道泄露比。

在一些实施例中，系统还包括控制器，所述控制器生成通过所述一个或多个传感器注入到所述一个或多个腔中的信号，并处理在从所述一个或多个传送器接收信号期间由所述一个或多个天线元件输出的一个或多个接收信号，以便对所述一个或多个天线元件中的每个天线元件执行一个或多个接收测量。在一些实施例中，所述一个或多个接收测量包括由以下项组成的群组中的至少一项：噪声指数和接收灵敏度。

在一些实施例中，一种方法包括利用测试夹具组件来对SIAA上的一个或多个天线元件中的每个天线元件执行一个或多个测量，其中测试夹具组件包括在所述多个天线元件之间提供隔离的一种或多种材料所形成的一个或多个腔。所述一种或多种材料可包括导电材料、具有足以在所述多个天线元件之间提供隔离的趋肤深度（例如，对流涂层的厚度）的对流涂覆非导电材料、经掺杂以便提供导电性的一种或多种非导电材料等。测试夹具组件定位在SIAA的表面上，以使得对于所述一个或多个腔中的每个腔，腔的侧壁圈起所述一个或多个天线元件中的相应天线元件，从而使得所述一个或多个腔电隔离所述一个或多个天线元件。该方法还包括利用所述一个或多个测量。

在一些实施例中，利用所述一个或多个测量包括利用所述一个或多个测量来校准所述一个或多个天线元件。

在一些实施例中，利用所述一个或多个测量包括将与所述一个或多个测量有关的信息与SIAA一起提供给另一个实体，其中该信息包括由以下项组成的群组中的至少一项：所述一个或多个测量；以及从所述一个或多个测量导出的信息。

在一些实施例中，一种方法包括：获得SIAA以及与针对SIAA上的一个或多个天线元件中的每个天线元件的一个或多个测量有关的信息；以及利用该信息。

在一些实施例中，利用测试夹具组件来执行针对SIAA上的所述一个或多个天线元件中的每个天线元件的所述一个或多个测量，其中测试夹具组件包括在所述多个天线元件之间提供隔离的一种或多种材料所形成的一个或多个腔。所述一种或多种材料可包括导电材料、具有足以在所述多个天线元件之间提供隔离的趋肤深度（例如，对流涂层的厚度）的对流涂覆非导电材料、经掺杂以便提供导电性的一种或多种非导电材料等。在执行针对所述一个或多个天线元件中的每个天线元件的所述一个或多个测量时，测试夹具组件定位在SIAA的表面上，以使得对于所述一个或多个腔中的每个腔，腔的侧壁圈起所述一个或多个天线元件中的相应天线元件，从而使得所述一个或多个腔电隔离所述一个或多个天线元件。

在一些实施例中，SIAA包括衬底、位于衬底的表面的一个或多个天线元件、以及具有电耦合到衬底内的接地的第一侧和位于衬底的表面的第二侧的导电通路栅栏。导电通路栅栏分开地圈起衬底内的所述一个或多个天线元件中的每个天线元件。

在一些实施例中，衬底包括机械对准特征。

在结合附图阅读以下对实施例的详细描述之后，本领域技术人员将明白本公开的范围并认识到其另外方面。

附图说明

并入到本说明书中并形成本说明书的一部分的附图示出本公开的若干个方面，并且与本描述一起用于解释本公开的原理。

图1示出根据本公开的一些实施例包括衬底集成天线阵列（SIAA）和用于获得每天线元件测量的测试夹具组件的系统；

图2示出图1的系统的一个示例变型，其中在SIAA上在天线元件上方包括电介质结构。

图3A至3C示出根据本公开的一些实施例、图1的SIAA的剖视图和两个示例实施例的两个自上而下视图；

图4A和4B示出根据本公开的一些实施例、图1的测试夹具组件的剖视图和自下而上视图；

图5示出根据一些其它实施例的SIAA，其中天线阵列是槽式天线阵列；

图6示出根据本公开的一些实施例的包括图5的SIAA和用于获得每天线元件测量的测试夹具组件的系统；

图7示出根据本公开的一些实施例的与SIAA和测试夹具组件的使用有关的过程；以及

图8示出根据本公开的一些其它实施例的与SIAA和测试夹具组件的使用有关的过程。

具体实施方式

下文阐述的实施例表示使得本领域技术人员能够实践实施例并示出实践实施例的最佳模式的信息。在依据附图阅读以下描述之后，本领域技术人员将了解本公开的概念，并将意识到本文中没有特别提到的这些概念的应用。应了解，这些概念和应用落在本公开和随附权利要求的范围内。

对于衬底集成天线阵列（SIAA）系统，当前可能不需要全辐射图来满足第三代合作伙伴计划（3GPP）一致性要求。对于等效各向同性辐射的功率（EIRP）/有效各向同性灵敏度（EIS）的测试要求是针对主波束上在各种转向角的一个点且不是全360度辐射图。这意味着，如今的天线测试范围不是用于测试SIAA基站以便满足最低要求的唯一解决方案。

公开了涉及对于在AAS上实现的天线阵列中的每个天线元件执行单独的传送和/或接收测量的系统和方法。如本文中使用时，AASSIAA是在其上实现天线阵列的多个天线元件的衬底（例如，印刷电路板（PCB））。在一些实施例中，还在SIAA上实现射频（RF）部件（例如，RF传送器和/或RF接收器的部件）。

在这个方面中，图1示出根据本公开的一些实施例的系统10，其中利用测试夹具组件12来对SIAA 16的各个天线元件14执行传送和/或接收测量。如图所示，SIAA 16包括衬底18。衬底18可以是例如PCB，但不限于此。可使用其它类型的衬底18。在该实施例中，天线元件14是位于SIAA 16的表面上的结构。为了简单和便于论述，在所示示例中，有三个天线元件14，它们被引用为天线元件14-1、14-2和14-3。但是，应注意，SIAA 16可包括许多天线元件14（例如，128个或更多）。天线元件14由诸如例如导电材料（例如，金属）的任何合适的材料形成。尽管金属是一个示例，但是可使用其它材料。例如，可使用适合电介质辐射天线的材料。如下文关于图5和图6所论述的，在一些其它实施例中，天线元件14是形成相应槽天线元件的槽。

SIAA 16还包括导电通路栅栏20。导电通路栅栏20的第一侧面耦合到（例如，物理连接到）衬底18内的接地。在该具体示例中，导电通路栅栏20的第一侧耦合到衬底18内的接地板22。导电通路栅栏20的第二侧位于衬底18的表面。在一些实施例中，导电通路栅栏20的第二侧暴露在衬底18的表面，或电且物理连接到衬底18的表面上的接点。但是，在一些实施例中，导电通路栅栏20的第二侧没有暴露在衬底18的表面，而是足够靠近衬底18的表面，以便与测试夹具组件12一起使得能够实现电隔离天线元件14。

在一些实施例中，导电通路栅栏20由衬底18中的许多通路或孔形成，它们用导电材料（例如，金属）填充。在一些其它实施例中，导电通路栅栏20由形成到衬底18的表面中的沟槽形成，它们用导电材料填充，以使得导电通路栅栏20是连续结构。此外，在一些实施例中，SIAA 16包括位于衬底18的表面上在导电通路栅栏20上方的接点（一个或多个），以使得在导电通路栅栏20和测试夹具组件12之间能够实现电接触并且在该示例中能够物理接触，如下文所述。

导电通路栅栏20分开地圈起衬底18内的每个天线元件14。换句话说，导电通路栅栏20包括圈起天线元件14-1的第一区段、圈起天线元件14-2的第二区段以及圈起天线元件14-3的第三区段。如下文详细论述的，与测试夹具组件12一起，导电通路栅栏20形成多腔结构，其电隔离每个单独天线元件14，以使得能够在天线元件14上单独地执行测量。

测试夹具组件12包括夹具24或支撑结构、以及在所述多个天线元件之间提供隔离的位于夹具24内的一种或多种材料28所形成的多个腔26。所述一种或多种材料28可包括导电材料（例如，金属）、具有足以在所述多个天线元件之间提供隔离的趋肤深度（例如，对流涂层的厚度）的对流涂覆非导电材料、经掺杂以便提供导电性的一种或多种非导电材料、或具有低介电常数或合适趋肤深度的类似材料（一种或多种）。在该示例中，有三个腔26，它们被引用为腔26-1、26-2和26-3。

测试夹具组件12定位在SIAA 16上，以使得腔26-1、26-2和26-3分别与天线元件14-1、14-2和14-3对准。更具体地说，测试夹具组件12定位在SIAA 16上，以使得腔26-1、26-2和26-3的侧壁30与圈起相应天线元件14-1、14-2和14-3的导电通路栅栏20的区段对准并电耦合。如上文所论述，导电通路栅栏20的一个侧（例如，在所示示例中为顶侧）在SIAA 16的衬底18的表面，从而使得能够实现在导电通路栅栏20和腔26的侧壁30之间电接触并且在该示例中为物理接触。腔26相对于导电通路栅栏20具有合适的几何，以使得腔26能够与导电通路栅栏20一起电隔离天线元件14。具体来说，腔26-1和圈起天线元件14-1的导电通路栅栏20的区段电隔离天线元件14-1。以相同方式，腔26-2和26-3与圈起天线元件14-2和14-3的导电通路栅栏20的相应区段一起分别电隔离天线元件14-2和14-3。

测试夹具组件12还包括位于腔26内的传感器32。由于它们在腔26内，所以传感器32就像天线元件14一样彼此电隔离，从而使得能够实现每天线元件14或每传送或接收链测量。在一些实施例中，传感器32检测从相应天线元件14传送的信号。因此，传感器32-1检测从天线元件14-1传送的信号，传感器32-2检测从天线元件14-2传送的信号，并且传感器32-3检测从天线元件14-3传送的信号。由传感器32检测的信号输出到控制器34。注意，在通过控制器34进行处理之前，可在传感器中或通过连接在传感器32和控制器34之间的电路对所述信号进行预处理（例如，进行向下转化和模拟-到-数字（A/D）转化）。控制器34对所述信号进行处理以便对每个天线元件14单独地执行一个或多个测量。测量可例如包括以下测量中的一个或多个测量：振幅误差，相位误差，输出功率，误差向量幅值（EVM），以及相邻信道泄露比（ACLR）。但是，这些测量只是示例。可执行额外或备选测量。

另外或备选地，在一些实施例中，执行接收测量（例如，噪声指数测量）。例如，在一些实施例中，传感器32传送或注入由例如控制器34生成的信号。通过相应天线元件14接收注入信号，并通过包含在SIAA 16内或位于SIAA外部的相应接收链处理注入信号。将经过处理的信号提供给控制器34并进行处理以便对每个天线元件14单独地执行一个或多个接收测量。作为另一个示例，当例如传感器32没有在天线元件14处注入信号时，可对由天线元件14输出的信号进行处理以便执行测量。

控制器34可作为硬件或硬件和软件的组合实现。例如，控制器34可作为一个或多个处理器（例如，专用集成电路（ASIC）（一个或多个）、现场可编程门阵列（FPGA）（一个或多个）、数字信号处理器（DSP）（一个或多个）、中央处理单元（CPU）（一个或多个）、和/或类似处理器）以及存储软件指令的存储器实现，软件指令在由处理器（一个或多个）执行时使得控制器34如本文中所描述地那样操作。

测试夹具组件12和SIAA 16还包括用于在腔26的侧壁30和导电通路栅栏20之间提供恰当且精确的对准的机械对准特征。在该示例中，机械特征包括位于衬底18的表面中环绕SIAA 16的外围的凹槽36和环绕测试夹具组件12的外围的相应凸脊38。但是，可使用其它机械对准机构（例如，销和孔）。

图2是根据本公开的一些实施例的系统10的变型，其中电介质40或电介质结构包含在SIAA 16的表面上，并且在天线元件14上方延伸。在一些实施例中，电介质40是不可移除或可移除的电介质雷达天线罩（raydome）。如果电介质40不可移除，那么在一些实施例中，电介质40可覆盖通路栅栏20，在这种情况下，电介质40可在通路栅栏20上方的区域中被掺杂以便在那些区域中变成导电。电介质40包括一个或多个电介质材料层。电介质40保护SIAA 16，并且具体来说，保护天线元件14。通常，电介质40的厚度将是相对大的。此类厚电介质将阻碍测试夹具组件12如本文中所描述地那样起作用。因此，在该实施例中，电介质40足够薄和/或经掺杂以使得能够实现在期望的操作频率处在腔26的侧壁30与导电通路栅栏20之间足够良好的电容耦合。换句话说，至少在腔26的侧壁30与导电通路栅栏20对准的位置，电介质40足够薄和/或经掺杂，以便导电。在一些实施例中，电介质40的厚度小于λ/4，其中λ是要通过SIAA 16传送或接收的载波频率的波长。在一些备选实施例中，电介质40是可移除的，以使得在将测试夹具组件12附连到SIAA 16的表面以便测试天线元件14之前能够移除电介质40。一旦测试完成，便能够从SIAA 16移除测试夹具组件12，并且能够将电介质40放回到SIAA 16上以便例如进行正常操作。备选地，电介质40可以是可移除的或者可以不是可移除的，并且直到在利用测试夹具组件12的测试完成之后才集成到SIAA 16上。

图3A与图3B和图3C分别示出根据本公开的一些示例实施例、图1的SIAA 16的剖视图和自上而下视图。除了示出电介质40之外，本论述同样适用于图2的实施例。如图3A中所示且如上文所描述，SIAA 16包括衬底18、位于衬底18的表面上的天线元件14以及导电通路栅栏20。在该示例中，SIAA 16还包括位于衬底18内的接地板22，导电通路栅栏20耦合到接地板22。另外，在该示例中，SIAA 16包括提供机械对准机构的凹槽36，通过该机械对准机构，测试夹具组件12（未示出）的腔26的侧壁30与导电通路栅栏20恰当地对准。

如图3B中所示，在该示例中，导电通路栅栏20由从衬底18的表面延伸到接地板22的多个通路42形成。换句话说，每个通路42的一端优选暴露在衬底18的表面，并且每个通路42的另一端优选（电并且潜在地物理）耦合到接地板22。每个通路42是用合适材料填充的衬底18中的孔，在该示例中，合适材料是诸如例如金属的导电材料。注意，尽管在该示例中通路42具有正方形横截面，但是通路42可具有任何期望形状的横截面，诸如例如正方形、矩形、圆形、或诸如此类。此外，通路42的尺寸、通路42的数量以及通路42之间的间距可根据特定的实现而变化。更进一步，尽管没有示出，但是可在衬底18的表面上在通路42上方提供接触垫（一个或多个）以使得能够实现在测试夹具组件12的腔26的侧壁30与导电通路栅栏20之间电和物理接触或改善它们之间的电和物理接触。如在图3B中能够看到的，导电通路栅栏20的第一部分圈起天线元件14-1，第二部分圈起天线元件14-2，并且第三部分圈起天线元件14-3。

应注意，图3B中示出的导电通路栅栏20的示例只是示例。作为另一个示例，导电通路栅栏20可由进入到衬底18的表面中的沟槽形成，其中用诸如例如导电材料（例如，金属）的合适材料填充沟槽，如图3C中所示。并且，应注意，图3B中示出的天线元件14的形状只是示例。天线元件14的形状可根据具体的实现而变化。

在图3B和3C中还能够看到，在该示例中，凹槽36环绕衬底18的外围延伸。同样地，凹槽36只是机械对准机构的一个示例。本领域技术人员在阅读本公开之后将明白，可使用其它机械对准机构。

图4A和4B分别示出根据本公开的一些实施例的图1的测试夹具组件12的剖视图和自下而上视图。如图4A中所示且如上文所描述，测试夹具组件12包括夹具24和位于夹具24内形成腔26的所述一种或多种材料28。另外，测试夹具组件12包括位于相应腔26中的传感器32。在该示例中，测试夹具组件12还包括与SIAA 16的表面中的凹槽36一起操作以便在腔26的侧壁30和导电通路栅栏20之间提供恰当机械对准的凸脊38。

如图4B中所示，在该示例中，利用材料28（一种或多种）来形成腔26。具体来说，腔26-1具有由材料28（一种或多种）形成的侧壁30-1、30-2、30-3和30-4以及上表面44-1。在该示例中，传感器32-1位于腔26-1的上表面44-1上或腔26-1的上表面44-1附近。腔26-2具有由材料28（一种或多种）形成的侧壁30-3、30-5、30-6和30-7以及上表面44-2。注意，在该示例中，腔26-1和26-2共享共同侧壁30-3。在该示例中，传感器32-2位于腔26-2的上表面44-2上或腔26-2的上表面44-2附近。腔26-3具有由材料28（一种或多种）形成的侧壁30-6、30-8、30-9和30-10以及上表面44-3。注意，在该示例中，腔26-2和26-3共享共同侧壁30-6。在该示例中，传感器32-3位于腔26-3的上表面44-3上或腔26-3的上表面44-3附近。

尽管本文中公开的概念更适合于对于毫米波应用的设计，但是本文中公开的概念不是依赖于毫米波的频率。能够实现测试夹具组件12的连接的任何设计（诸如在天线板上的天线元件14或子阵列之间包括导电通路栅栏20或壁的设计）都可利用本文中公开的概念。

注意，每个腔26的耦合传递功能可衍生且能够被表征，并且因此能够从相应测量移除。此外，每个传感器32提供对传导信号的隔离测量。这使得能够实现对于每个天线元件14的活动驱动电路的隔离的传送性能测量（例如，线性度等），使得能够实现对于噪声指数的隔离的接收性能测量，并且通过使得能够实现对于所有天线元件14的同时测量而使得能够实现节省时间成本。更进一步地，测试夹具组件12使得能够实现无需连接器的测量，这降低了成本和复杂度。此外，用于制造SIAA 16的额外成本极低，因为只需增加导电通路栅栏20和可选的机械对准机构。

在以上示例实施例中，将天线元件14示为是形成在衬底18的表面上的天线元件14。但是，在一些备选实施例中，天线元件14是形成槽式天线的槽。在这个方面中，图5示出SIAA 16的一个示例，其中天线阵列是槽式天线阵列，在该槽式天线阵列中，天线元件14是形成在衬底18的表面上的接地平面46中的槽。注意，尽管在图5的示例中将槽示为具有矩形形状，但是槽的形状将根据特定的实现而变化（即，槽能够具有任何形状）。至少在一些实施例中，接地平面46是连接到衬底18内的接地的金属层。槽被称为槽式天线元件14。如本领域技术人员将明白的是，衬底18内的微带或类似结构进行操作以便驱动或激励槽式天线元件14和/或从槽式天线元件14接收信号。尽管图5中没有示出，但是SIAA 16还包括用于将测试夹具组件12与SIAA 16进行对准的机械对准特征，如上所述。并且，在该实施例中，导电通路栅栏20是可选的。因此，它没有被示出。但是，在一些实施例中，利用槽式天线阵列的SIAA16也包括导电通路栅栏20，如上所述。

图6是根据本公开的一些实施例的、测试夹具组件12和图5的SIAA 16的剖视图。在该示例中，SIAA 16包括导电通路栅栏20，其中腔26的侧壁30与导电通路栅栏20对准，如上所述。同样地，注意，在该实施例中，导电通路栅栏20是可选的。更具体地，由于接地平面46已经接地，所以当侧壁30开始与接地平面46接触时，测试夹具24便接地。因此，在一些实施例中，SIAA 16不包括通路栅栏20，因为测试夹具24的侧壁30已经接地。

如上文所论述，测试夹具组件12与SIAA 16的导电通路栅栏20一起使得能够实现每天线元件测量。通过知道这些每天线元件测量，能够采取许多纠正措施中的一种纠正措施。例如，在制造期间，如果每天线元件测量指示任何天线元件14或任何相应的传送或接收链未能满足一些预定义要求(以SIAA 16和花费的时间为代价)，那么可拒绝SIAA 16。但是，作为另一个示例，通过由利用测试夹具组件12获得的每天线元件测量提供的了解，能将SIAA 16与指示在部署SIAA 16时不应被使用的天线元件14（一个或多个）和相关的电路的信息一起装运。这能是合适的，因为在具有大量天线元件14的天线系统中，每个天线元件对天线阵列的整体性能的贡献被减小了。纠正性措施的其它示例能够是包括相对增益图或相位误差图。系统能够利用该误差信息来补偿SIAA 16的制造质量。

在这个方面中，图7和图8是示出根据本公开的一些实施例利用通过使用测试夹具组件12获得的测量的过程的流程图。在图7的过程中，利用测试夹具组件12执行测量（步骤100）。测量是每天线元件测量，诸如例如用于每个天线元件14的振幅和/或相位误差测量。但是，可执行任何期望类型的每天线元件测量。例如，对于传送场景，经由天线元件14传送信号（一个或多个）。在传输期间，传感器32感测由天线元件14输出的相应信号，并将相应信号提供给例如控制器34。控制器34然后对感测的信号进行处理以便提供期望的测量（一个或多个）。例如，可通过将感测的信号与输入到驱动天线元件14的传送链的相应信号（一个或多个）进行比较（例如，在基带进行比较）来获得振幅和/或相位误差测量。作为另一个示例，对于接收场景，控制器34可生成测试信号，并通过传感器32将测试信号注入到腔26中，并获得相应天线元件14的接收链的所得输出信号。基于所得输出信号，控制器34可基于输出信号来计算例如噪声指数测量和/或接收灵敏度。注意，以上示例是非限制性的。本领域技术人员在阅读本公开之后将明白，可以用类似方式获得其它类型的测量。

接着，利用所述测量（步骤102）。例如，控制器（例如，控制器34）可执行步骤100中的测量，或从执行步骤100中的测量的测量系统获得测量。然后，控制器可利用所述测量，以便例如通过例如校准无线电或收发器链中的活动部件来补偿在SIAA 16上实现的天线阵列。例如，控制器可利用相应测量来校准针对每个天线元件14或相应传送或接收链的振幅和/或相位误差。作为另一个示例，可通过将测量或从测量导出的信息提供给另一个实体（例如，将在系统中利用SIAA 16的客户）来利用测量。该信息可包括例如测量或指示哪些天线元件14或哪个传送或接收链不满足某个预定义性能要求的信息。可由例如制造商将该信息提供给例如SIAA 16的客户或购买者。

图8是示出根据本公开的一些实施例用于获得和利用与在SIAA 16的天线元件14上执行的测量有关的信息的过程的流程图。可由例如客户和/或由从制造商购买或以其它方式获取SIAA 16的客户所实现的系统来执行该过程。如图所示，获得SIAA 16以及与在天线元件14上执行的测量有关的信息（步骤200）。测量是利用例如如上所述的测试夹具组件12执行的每天线元件测量。如上所述，信息可以是测量或从测量导出的信息。接着，利用该信息（步骤202）。例如，可通过例如其中集成SIAA 16的系统中的控制器来利用该信息以便例如避免使用不满足预定义性能要求的任何天线元件14和/或执行补偿或校准过程，通过补偿或校准过程来缓解如该信息所指示的SIAA 16的非理想特性。例如，该信息可指示针对每个天线元件14的振幅和/或相位误差，并且系统可进行操作以便补偿至少一些天线元件14的振幅和/或相位误差。

本公开通篇中使用以下首字母缩略词：

本领域技术人员将意识到对本公开的实施例的改进和修改。所有此类改进和修改被视为在本文中公开的概念的范围内。

Claims

1.一种衬底集成天线阵列衬底SIAA（16），包括：

衬底（18）；

一个或多个天线元件（14），所述一个或多个天线元件（14）位于所述衬底（18）的表面；以及

导电通路栅栏（20），所述导电通路栅栏（20）具有电耦合到所述衬底（18）内的接地的第一侧和位于所述衬底（18）的所述表面的第二侧，所述导电通路栅栏（20）分开地圈起所述衬底（18）内的所述一个或多个天线元件（14）中的每个天线元件（14）。

2.如权利要求1所述的SIAA（16），其中所述一个或多个天线元件（14）包括多个天线元件（14）。

3.如权利要求1或2所述的SIAA（16），其中所述一个或多个天线元件（14）是位于所述衬底（18）的所述表面上的天线元件（14）。

4.如权利要求1或2所述的SIAA（16），其中所述一个或多个天线元件（14）是形成在所述衬底（18）的所述表面上的接地平面（46）中的槽式天线元件（14）。

5.如权利要求1至4中任一权利要求所述的SIAA（16），其中所述导电通路栅栏（20）包括各自具有耦合到所述衬底（18）内的接地的第一端和位于所述衬底（18）的所述表面的第二端的多个导电通路（42），所述多个导电通路（42）定位在所述衬底（18）中以使得所述一个或多个天线元件（14）中的每个天线元件（14）被所述多个导电通路（42）的相应子集分开地圈起。

6.如权利要求1至4中任一权利要求所述的SIAA（16），其中所述导电通路栅栏（20）是连续结构。

7.如权利要求1至6中任一权利要求所述的SIAA（16），其中所述衬底（18）包括机械对准特征。

8.如权利要求7所述的SIAA（16），其中所述机械对准特征包括由以下特征组成的群组中的至少一项：

在所述衬底（18）的所述表面中环绕所述衬底（18）的外围的凹槽（36）；

在所述衬底（18）的所述表面上环绕所述衬底（18）的外围的凸脊（38）；

在所述衬底（18）的所述表面上的多个销；以及

进入到所述衬底（18）的所述表面中的多个孔。

9.如权利要求1至8中任一权利要求所述的SIAA（16），其中所述衬底（18）是印刷电路板。

10.如权利要求1至9中任一权利要求所述的SIAA（16），还包括位于与所述衬底（18）相对的所述一个或多个天线元件（14）的表面上的电介质（40）。

11.如权利要求10所述的SIAA（16），其中所述电介质（40）的厚度小于λ/4，其中λ是要通过所述SIAA（16）传送或接收的载波频率的波长。

12.一种系统（10），包括：

• 衬底集成天线阵列衬底SIAA（16），所述衬底集成天线阵列衬底SIAA（16）包括：

▪ 衬底（18）；以及

▪ 位于所述衬底（18）的表面的一个或多个天线元件（14）；以及

• 测试夹具组件（12），所述测试夹具组件（12）包括提供电隔离的一种或多种材料（40）所形成的一个或多个腔（26），其中所述测试夹具组件（12）定位在所述SIAA（16）的所述衬底（18）的所述表面上，以使得对于所述一个或多个腔（26）中的每个腔（26），所述腔（26）的侧壁（30）圈起所述一个或多个天线元件（14）中的相应天线元件（14），从而使得所述一个或多个腔（26）电隔离所述一个或多个天线元件（14）。

13.如权利要求12所述的系统（10），其中所述一个或多个天线元件（14）包括多个天线元件（14），并且所述一个或多个腔（26）包括多个腔（26）。

14.如权利要求12或13所述的系统（10），其中所述一个或多个天线元件（14）是位于所述衬底（18）的所述表面上的天线元件（14）。

15.如权利要求12或13所述的系统（10），其中所述一个或多个天线元件（14）是形成在所述衬底（18）的所述表面上的接地平面（46）中的槽式天线元件（14）。

16. 如权利要求12或13中任一权利要求所述的系统（10），其中：

所述SIAA（16）还包括具有电耦合到所述衬底（18）内的接地的第一侧和位于所述衬底（18）的所述表面的第二侧的导电通路栅栏（20），所述导电通路栅栏（20）分开地圈起所述衬底（18）内的所述一个或多个天线元件（14）中的每个天线元件（14）；并且

所述测试夹具组件（12）定位在所述SIAA（16）的所述衬底（18）的所述表面上，以使得对于所述一个或多个腔（26）中的每个腔（26），所述腔（26）的所述侧壁（30）与圈起所述多个天线元件（14）中的相应天线元件的所述导电通路栅栏（20）的区段对准并电耦合，从而使得所述通路栅栏（20）和所述一个或多个腔（26）电隔离所述一个或多个天线元件（14）。

17.如权利要求12至16中任一权利要求所述的系统（10），其中所述腔（26）的所述侧壁（30）与圈起所述一个或多个天线元件（14）中的所述相应天线元件的所述导电通路栅栏（20）的所述区段物理接触。

18. 如权利要求16所述的系统（10），其中：

所述导电通路栅栏（20）包括各自具有耦合到所述衬底（18）内的接地的第一端和位于所述衬底（18）的所述表面的第二端的多个导电通路（42），所述多个导电通路（42）定位在所述衬底（18）中，以使得所述一个或多个天线元件（14）中的每个天线元件（14）被所述多个导电通路（42）的相应子集分开地圈起；以及

所述测试夹具组件（12）定位在所述SIAA（16）的所述衬底（18）的所述表面上，以使得对于所述一个或多个腔（26）中的每个腔（26），所述腔（26）的所述侧壁（30）与圈起所述一个或多个天线元件（14）中的相应天线元件的所述多个导电通路（42）的所述子集对准并电耦合，从而使得所述导电通路栅栏（20）和所述一个或多个腔（26）电隔离所述一个或多个天线元件（14）。

19.如权利要求18所述的系统（10），其中所述腔（26）的所述侧壁（30）与圈起所述一个或多个天线元件（14）中的所述相应天线元件的所述多个导电通路（42）的所述子集物理接触。

20.如权利要求12至19中任一权利要求所述的系统（10），其中所述SIAA（16）还包括位于与所述衬底（18）相对的所述一个或多个天线元件（14）的表面上的电介质（40）。

21.如权利要求20所述的系统（10），其中所述电介质（40）的厚度小于λ/4，其中λ是要通过所述SIAA（16）传送或接收的载波频率的波长。

22.如权利要求12至21中任一权利要求所述的系统（10），还包括机械对准机构，所述机械对准机构将所述测试夹具组件（12）与所述SIAA（16）对准，以使得所述测试夹具组件（12）中的所述一个或多个腔（26）分别与所述一个或多个天线元件（14）对准。

23. 如权利要求22所述的系统（10），其中所述机械对准机构包括：

环绕所述SIAA（16）和所述测试夹具组件（12）之一的外围的凹槽（36）；以及

环绕所述SIAA（16）和所述测试夹具组件（12）中的另一个的外围的凸脊（38）。

24.如权利要求12至23中任一权利要求所述的系统（10），其中所述测试夹具组件（12）还包括分别位于所述一个或多个腔（26）中的一个或多个传感器（32）。

25.如权利要求24所述的系统（10），还包括控制器（34），所述控制器（34）处理在从所述一个或多个天线元件（14）传送信号期间由所述一个或多个传感器（32）输出的信号以便针对所述一个或多个天线元件（14）中的每个天线元件（14）执行一个或多个测量。

26.如权利要求25所述的系统（10），其中所述一个或多个测量包括由以下项组成的群组中的至少一项：振幅误差，相位误差，输出功率，误差向量幅值，以及相邻信道泄露比。

27.如权利要求24所述的系统（10），还包括控制器（34），所述控制器（34）生成由所述一个或多个传感器（32）注入到所述一个或多个腔（26）中的信号，并处理由所述一个或多个天线元件（14）或一个或多个相应接收链输出的一个或多个所得信号，以便针对所述一个或多个天线元件（14）中的每个天线元件（14）执行一个或多个接收测量。

28.如权利要求27所述的系统（10），其中所述一个或多个接收测量包括由以下项组成的群组中的至少一项：噪声指数和接收灵敏度。

29. 一种方法，包括：

利用包括提供隔离的一种或多种材料所形成的一个或多个腔（26）的测试夹具组件（12）对衬底集成天线阵列SIAA（16）上的一个或多个天线元件（14）中的每个天线元件（14）执行（100）一个或多个测量，所述测试夹具组件（12）定位在所述SIAA（16）的表面上，以使得对于所述一个或多个腔（26）中的每个腔（26），所述腔（26）的侧壁（30）圈起所述一个或多个天线元件（14）中的相应天线元件，从而使得所述一个或多个腔（26）电隔离所述一个或多个天线元件（14）；以及

利用（102）所述一个或多个测量。

30.如权利要求29所述的方法，其中利用（102）所述一个或多个测量包括利用所述一个或多个测量来校准所述一个或多个天线元件（14）。

31.如权利要求29所述的方法，其中利用（102）所述一个或多个测量包括将与所述一个或多个测量有关的信息连同所述SIAA（16）一起提供给另一个实体，其中所述信息包括由以下项组成的群组中的至少一项：所述一个或多个测量；以及从所述一个或多个测量导出的信息。

32. 一种方法，包括：

获得（200）衬底集成天线阵列衬底SIAA（16）以及与针对所述SIAA（16）上的一个或多个天线元件（14）中的每个天线元件（14）的一个或多个测量有关的信息；以及

利用（202）所述信息。

33.如权利要求32所述的方法，其中利用包括提供隔离的一种或多种材料所形成的一个或多个腔（26）的测试夹具组件（12）来执行针对所述SIAA（16）上的所述一个或多个天线元件（14）中的每个天线元件（14）的所述一个或多个测量，所述测试夹具组件（12）定位在所述SIAA（16）的表面上，以使得对于所述一个或多个腔（26）中的每个腔（26），所述腔（26）的侧壁（30）圈起所述一个或多个天线元件（14）中的相应天线元件，从而使得所述一个或多个腔（26）电隔离所述一个或多个天线元件（14）。

34.如权利要求32或33所述的方法，其中所述SIAA（16）包括衬底（18）、位于所述衬底（18）的表面的一个或多个天线元件（14）、以及具有电耦合到所述衬底（18）内的接地的第一侧和位于所述衬底（18）的所述表面的第二侧的导电通路栅栏（20），所述导电通路栅栏（20）分开地圈起所述衬底（18）内的所述一个或多个天线元件（14）中的每个天线元件（14）。

35.如权利要求34所述的方法，其中所述衬底（18）包括机械对准特征。

36.如权利要求34或35所述的方法，其中所述SIAA（16）还包括位于与所述衬底（18）相对的所述一个或多个天线元件（14）的表面上的电介质（40）。

37.如权利要求36所述的方法，其中所述电介质（40）的厚度小于λ/4，其中λ是要通过所述SIAA（16）传送或接收的载波频率的波长。