CN110572191B - 有源天线系统收发器近场测试系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本申请及涉及一种用于在近场中测试被测装置(DUT)的系统，该DUT具有带本地振荡器(LO)的有源天线系统(AAS)收发器。本申请还涉及用于在近场中测试被测装置(DUT)的方法。

Description

有源天线系统收发器近场测试系统和方法
技术领域
本申请涉及一种用于在近场中测试被测装置(DUT)的系统以及方法。
背景技术
天线阵列越来越多地用于电子通信，例如包括用于航空航天和无线电信。天线阵列测试和校准解决方案用于表征天线阵列。常规的解决方案主要依赖于矢量网络分析仪，该矢量分析仪要求包括天线阵列的被测装置(DUT)或被测天线(AUT)具有射频(RF)连接器，诸如同轴连接器，以便执行测试和校准。然而，随着无线通信技术的发展，与DUT的RF收发器直接连接(即，集成)并且没有RF连接器的天线阵列变得越来越普遍。目前这种DUT的整体性能必须“空中”测试，因为没有地方可以将同轴电缆从DUT和/或天线阵列连接到测试设备。
天线表征过程通常在室外测试范围或室内测试范围内进行。室外测试范围用于具有非常长的远场(例如，大于5m)的天线，使得使用腔室是不切实际的。腔室用于足够短的远场测量和/或近场测量。腔室可以是例如电波暗室，该电波暗室是屏蔽室，其壁被吸收材料覆盖，该吸收材料最小化内部反射，通常会减小几十分贝。进行近场测量和变换以获得远场可以在较小的腔室中提供远场辐射图。
包括手机和相应基础设施(例如，基站和骨干网)的下一代无线通信系统被称为第五代或“5G”。5G通信系统涉及毫米波频率使用、紧凑型相控阵天线以及高度的电子集成。不仅DUT的发射器和接收器集成到收发器中，而且收发器还与贴片阵列集成，该贴片阵列没有从无线电电子设备(例如，手机或基站)到发射/接收(T/R)天线的传统外部连接器。相反，包括天线或天线阵列的整个无线电是单个不可分割的单元，称为有源天线系统(AAS)。当然，AAS仍然需要测试通常的特性，诸如没有干扰存在和有干扰存在时的接收器灵敏度、总发射功率、调制格式的误差矢量幅度(EVM)以及天线辐射方向图。在产品设计阶段，必须对这些参数进行详细测量和研究，并且可以在制造阶段对特性进行筛选。然而，测试的速度、准确性以及效率对于降低成本和保持竞争力非常重要。
AAS的集成(不可分离)特性使得传统的收发器测试方法变得不可行。传统上，天线是断开的，并且所有接收器和发射器测试都是通过将测试设备连接到无线电的外部连接器来执行的。然而，如上所述，现在AAS上没有这样的连接器。此外，5G天线的集成特性给测试天线本身带来了新的挑战。常规的远场测试腔室既大又昂贵，因此需要紧凑的天线测试解决方案，诸如近场测试。然而，为了应用傅里叶变换方法将近场测量数据转换成远场辐射方向图，在近场采样中需要振幅和相位信息。当天线如在常规系统中那样可以断开时，这很容易实现。即，可以简单地使用2端口网络分析仪，其中AUT作为端口1，而校准天线或喇叭作为端口2。然而，当AUT与收发器不可分离时，相位信息可能不可靠，因为DUT的本地振荡器(LO)的相位可能相对于测试设备的LO的相位漂移。
测试速度也可能成为问题，所提议的空中(OTA)测试解决方案并未充分解决这个问题，例如，其中许多测试解决方案涉及在两个或更多个旋转自由度上进行机械扫描。例如，在非AAS DUT的常规近场测试中，探头在X和Y自由度上被光栅扫描，这已经是一个缓慢的过程了。当DUT是AAS时，由于上面提到的LO相位漂移，该方法本身不产生可靠的相位信息。可以通过在平行偏移XY平面中进行光栅扫描、然后使用迭代算法(诸如Gerchberg-Saxton算法)分别处理来自这两个平面的振幅信息并推断相位来尝试所谓的无相位测量。然而，该过程使测量时间增加一倍以上，因为探头必须Z平移到新的偏移XY平面，并且该算法本身的性能可能需要很长时间才能收敛。
在常规的远场测试中，DUT仍必须在方位角和仰角自由度上进行万向连接，而不在X和Y平移自由度上进行。该旋转运动及其控制是复杂的，并且可能比XY平面平移更慢。此外，通过使用多个探头喇叭进行并行采集加速可能并不简单。例如，如果N个喇叭同时采集信号，则当扫描平面或圆柱时，加速因子为N。但是，当扫描球体(这是期望的远场几何形状)时，会遇到冗余方位角-仰角坐标访问。因此，加速因子小于N。
随着DUT贴片阵列中每个天线元件的5位到6位振幅和相位控制的出现，5G设计的各种可能的辐射方向图是巨大的。将此乘以用于测试的载波频率的数量、再乘以2倍(因要测试两种极化)，就要获取大量数据来测试DUT。因此，目前使用常规手段测试单个DUT阵列可能需要8小时或更长时间。
因此，需要一个大的加速因子来获得具有集成天线阵列的DUT的远场测量，包括相位校正。
发明内容
本申请涉及如下方面的技术方案：
1.一种用于在近场中测试被测装置(DUT)的系统，该DUT具有带本地振荡器(LO)的有源天线系统(AAS)收发器，该系统包括：
扫描阵列，其包括多个探头天线，该扫描阵列被划分为包括该多个探头天线中的第一探头天线的第一部分扫描阵列和包括该多个探头天线中的第二探头天线的第二部分扫描阵列，其中该第一部分扫描阵列用于确定该DUT的近场方向图的第一部分，并且该第二部分扫描阵列用于确定该DUT的该近场方向图的第二部分；
至少一个测试收发器，其被配置为在测试接收模式中的该DUT时经由该扫描阵列将发射射频(RF)信号发射到该DUT和/或在测试发射模式中的该DUT时经由该扫描阵列接收来自该DUT的接收RF信号；和
处理单元，其被编程为：
从该第一部分扫描阵列中的该第一探头天线中选择第一参考探头天线并且从该第二部分扫描阵列中的该第二探头天线中选择第二参考探头天线，该第一参考探头天线提供第一参考信号，并且该第二参考探头天线提供第二参考信号，
在(i)连续扫描来自该第一部分扫描阵列中的该第一探头天线的第一信号并将所扫描的第一信号分别与该第二参考信号进行比较与(ii)连续扫描来自该第二部分扫描阵列中的该第二探头天线的第二信号并将所扫描的第二信号分别与该第一参考信号进行比较之间交替，并且
基于所扫描的第一信号与该第二参考信号的比较以及所扫描的第二信号与该第一参考信号的比较来确定该DUT LO的相位漂移。
2.上述项1的系统，其进一步包括：
至少一个信号调制器，其被配置为在来自该第一探头天线的该第一信号被连续扫描时调制该第二参考信号，并且在来自该第二探头天线的该第二信号被连续扫描时调制该第一参考信号。
权利要求1的系统，其中该处理单元被进一步编程为对所扫描的第一信号和所扫描的第二信号进行相位校正，提供与经相位校正的第一和第二信号分别对应的经相位校正的第一和第二数据，该第一和第二数据考虑了所确定的该DUT LO的漂移。
3.上述项3的系统，其中该处理单元被进一步编程为使用该第一参考探头天线或该第二参考探头天线中的一者作为相位被设定为零的拼接点来拼接该经相位校正的第一和第二数据。
4.上述项1的系统，其中该至少一个测试收发器包括：
第一测试收发器，其被配置为在测试该接收模式中的该DUT期间经由该第一部分扫描阵列将该发射RF信号发射到该DUT和/或在测试该发射模式中的该DUT期间经由该第一部分扫描阵列从该DUT接收该接收RF信号；和
第二测试收发器，其被配置为在测试该接收模式中的该DUT期间经由该第二部分扫描阵列将该发射RF信号发射到该DUT和/或在测试该发射模式中的该DUT期间经由该第二部分扫描阵列从该DUT接收该接收RF信号。
5.上述项2的系统，其中该至少一个测试收发器包括单个测试收发器，并且其中该至少一个信号调制器包括第一信号调制器和第二信号调制器，该第一信号调制器被配置为在该第二信号被连续扫描时调制该第一参考信号，该第二信号调制器被配置为在该第一信号被连续扫描时调制该第二参考信号，该系统进一步包括：
6.组合器，其被配置为将来自该第一探头天线的所扫描的第一信号中的每一者与所调制的第二参考信号组合，并将来自该第二探头天线的所扫描的第二信号中的每一者与所调制的第一参考信号组合。
7.上述项6的系统，其中该第一和第二信号调制器中的每一者包括单刀单掷开关。
8.上述项6的系统，其中该至少一个信号调制器使用AM调制来调制该第一和第二参考信号，该系统进一步包括：
双工滤波器，其被配置为从该单个测试收发器接收组合信号以测试该发射模式中的该DUT，并将该组合信号滤波为原始频带和至少一个边带，
其中该原始频带包括所扫描的第一信号或所扫描的第二信号以及该第二参考信号或该第一参考信号，并且该至少一个边带对应地包括该第二参考信号或该第一参考信号，
其中该原始频带的基带信号与该至少一个边带的基带信号之间的差异在没有该第一或第二参考信号的情况下提供与所扫描的第一信号或所扫描的第二信号相对应的裸基带信号，并且
其中通过将该裸基带信号与该第一或第二参考信号中的一者进行比较来校正相位。
9.上述项6的系统，其中该至少一个信号调制器使用AM调制来调制该第一和第二参考信号，该系统进一步包括：
双工滤波器，其被配置为从该DUT的IF输出接收作为降频转换RF信号产生的组合信号以测试该接收模式中的该DUT，并将该组合信号滤波为原始频带和至少一个边带，
其中该原始频带包括所扫描的第一信号或所扫描的第二信号以及该第二参考信号或该第一参考信号，并且该至少一个边带对应地包括该第二参考信号或该第一参考信号，
其中该原始频带的基带信号与该至少一个边带的基带信号之间的差异在没有该第一或第二参考信号的情况下提供与所扫描的第一信号或所扫描的第二信号相对应的裸基带信号，并且
其中通过将该裸基带信号与该第一参考信号或该第二参考信号中的一者进行比较来校正相位。
10.上述项1的系统，其中该处理单元通过对该第一部分扫描阵列执行预扫描并将该第一探头天线中的一者识别为与其他第一探头天线相比具有强信号来选择该第一参考探头天线，并且
其中该处理单元通过对该第二部分扫描阵列执行预扫描并将该第二探头天线中的一者识别为与其他第二探头天线相比具有强信号来选择该第二参考探头天线。
11.上述项10的系统，其中该强信号的信噪比(SNR)大于1。
12.上述项1的系统，其中该第二部分扫描阵列与该第一部分扫描阵列相邻，并且该第一部分扫描阵列和该第二部分扫描阵列中的每一者大约是该系统的扫描阵列的一半。
13.上述项1的系统，其中该多个探头天线是密集的，在两个平面方向上布置为彼此分开该发射RF信号或该接收RF信号的波长的一半左右。
14.上述项1的系统，其中该处理单元包括数字信号处理器(DSP)。
15.上述项2的系统，其中该至少一个信号调制器使用AM调制来调制该第一和第二参考信号，该AM的调制率大于该发射RF信号和该接收RF信号中的每一者的带宽。
16.上述项2的系统，其中该至少一个信号调制器使用二进制相移键控(BPSK)调制来调制该第一和第二参考信号。
17.上述项1的系统，其中该处理单元被进一步配置为对该近场方向图的该第一部分和该近场方向图的该第二部分执行快速傅里叶变换以确定该DUT的远场方向图。
18.一种用于在近场中测试被测装置(DUT)的方法，该DUT具有带本地振荡器(LO)的有源天线系统(AAS)收发器，该方法包括：
从位于该DUT的该近场中的测试系统扫描阵列的第一部分扫描阵列中的多个第一探头天线中选择第一参考探头天线，该第一参考探头天线提供第一参考信号；
从位于该DUT的该近场中的该测试系统扫描阵列的第二部分扫描阵列中的多个第二探头天线中选择第二参考探头天线，该第二参考探头天线提供第二参考信号；
连续扫描来自该第二部分扫描阵列中的该多个第二探头天线的第二信号，并将所扫描的第二信号中的每一者与该第一参考信号进行比较以确定第一相应相位差；
连续扫描来自该第一部分扫描阵列中的该多个第一探头天线的第一信号，并将所扫描的第一信号中的每一者与该第二参考信号进行比较以确定第二相应相位差；以及
基于所确定的第一和第二相应相位差来确定该DUT LO的相位漂移。
19.一种用于在近场中测试被测装置(DUT)的系统，该DUT具有带本地振荡器(LO)的有源天线系统(AAS)收发器，该系统包括：
扫描阵列，其包括多个探头天线，该扫描阵列被划分为包括该多个探头天线中的第一探头天线的第一部分扫描阵列和包括该多个探头天线中的第二探头天线的第二部分扫描阵列，其中该第一部分扫描阵列用于确定该DUT的近场方向图的第一部分，并且该第二部分扫描阵列用于确定该DUT的该近场方向图的第二部分；
收发器，其被配置为在测试接收模式中的该DUT时经由该扫描阵列将发射射频(RF)信号发射到该DUT和/或在测试发射模式中的该DUT时经由该扫描阵列接收来自该DUT的接收RF信号；
第一信号调制器，其被配置为在该第二部分扫描阵列中的该第二探头天线的第二信号被连续扫描时调制该第一部分扫描阵列的第一参考信号；
第二信号调制器，其被配置为在该第一部分扫描阵列中的该第一探头天线的第一信号被连续扫描时调制该第二部分扫描阵列的第二参考信号；
组合器，其被配置为将所扫描的第一信号中的每一者与经调制的第二参考信号组合，并将所扫描的第二信号中的每一者与经调制的第一参考信号组合；和
开关，其被配置为交替地选择该第一调制器和该第二调制器中的一者以分别调制该第一参考信号和该第二参考信号。
20.上述项19的系统，其进一步包括：
处理单元，其被编程为：
从该第一部分扫描阵列中的该第一探头天线中选择第一参考探头天线并且从该第二部分扫描阵列中的该第二探头天线中选择第二参考探头天线，该第一参考探头天线提供该第一参考信号，并且该第二参考探头天线提供该第二参考信号；
在(i)连续扫描该第一信号并将所扫描的第一信号分别与该第二参考信号进行比较与(ii)在连续扫描该第二信号并将所扫描的第二信号分别与该第一参考信号进行比较之间交替，并且
基于所扫描的第一信号与该第二参考信号的比较以及所扫描的第二信号与该第一参考信号的比较来确定该DUT LO的相位漂移。
附图说明
当结合附图阅读时，从下面的详细描述中可以最好地理解说明性实施方案。要强调的是，各种特征不一定按比例绘制。事实上，为了讨论清楚起见，尺寸可以任意增大或减小。在适用和实际的情况下，相同的附图标记在整个附图和书面描述中指代相同的元件。
图1是根据代表性实施方案的用于使用多个收发器测试包括集成天线阵列的被测装置(DUT)的测试系统的简化框图。
图2是根据代表性实施方案的用于使用单个收发器测试包括集成天线阵列的DUT的测试系统的简化框图。
图3A是根据代表性实施方案的简化功能框图，示出了在使用单个收发器的DUT发射测试中对参考和扫描信号进行分类和应用相位校正的信号处理。
图3B是根据代表性实施方案的简化功能框图，示出了在使用单个收发器的DUT接收测试中对参考和扫描信号进行分类和应用相位校正的信号处理。
图4是根据代表性实施方案的用于使用多个收发器测试包括集成天线阵列的DUT的方法的简化流程图。
图5是根据代表性实施方案的用于使用单个测试收发器测试包括集成天线阵列的DUT的方法的简化流程图。
具体实施方式
在以下具体实施方式部分中，为了解释而非限制的目的，阐述了公开具体细节的示例性实施方案，以便提供对根据本教导的透彻理解。然而，对于受益于本公开文本的本领域普通技术人员来说，显而易见的是，根据本教导的偏离本文公开的具体细节的其他实施方案仍在所附权利要求的范围内。此外，可以省略对众所周知的设备和方法的描述，以免模糊对示例性实施方案的描述。这种方法和设备显然在本教导的范围内。
本文使用的术语仅用于描述特定实施方案的目的，而不旨在限制。定义的术语是在相关上下文中通常理解和接受的定义术语的技术、科学或普通含义的补充。
除非上下文另有明确规定，否则术语“一”、“一个”和“该”包括单数和复数指示物。因此，例如，“一个装置”包括一个装置和多个装置。术语“基本”或“基本上”意味着在本领域普通技术人员可接受的极限或程度内。术语“大约”意味着在本领域普通技术人员可接受的极限或量内。如附图中所示，诸如“上方”、“下方”、“顶部”、“底部”、“上面”以及“下面”等相对术语可以用于描述各种元件彼此之间的关系。除了附图中描述的取向之外，这些关系术语还应包括装置和/或元件的不同取向。例如，如果装置相对于附图中的视图倒置，则例如被描述为在另一元素“上方”的元素现在将在该元素下方。在第一装置被称为连接或联接到第二装置的情况下，这包括其中可以采用一个或多个中间装置来将两个装置彼此连接的例子。相反，在其中第一装置被称为直接连接或直接联接到第二装置的情况下，这包括其中两个装置连接在一起而没有除电连接器(例如，电线、接合材料等)之外的任何中间装置的例子。
概括而言，根据各种实施方案，可以例如使用腔室(电波暗室)快速且有效地对具有被称为被测天线(AUT)的集成天线阵列(例如，包括发射和接收链)的被测装置(DUT)进行完整的远场表征。带集成AUT的DUT可以被称为如上面所讨论的有源天线系统(AAS)，并且可以在本文中互换地引用。更具体地，该实施方案包括使用测试系统的全电子方法以便快速测试AAS DUT。测试系统可以包括放置在AAS DUT的近场中的探头天线的二维(2D)扫描阵列。AUT的探头天线在电磁意义上是密集的，这意味着它们在两个平面方向上间隔开大约半个波长。
根据各种实施方案，2D扫描阵列被划分为两个部分，包括左侧部分和右侧部分。可以理解的是，左右侧部分的划分是概念性的(而不是实际的物理分离)，意味着例如基于2D扫描阵列内探头天线的相应位置，探头天线中的每一者将与2D扫描阵列的左侧部分或右侧部分相关联。出于讨论的目的，将假设两个部分是扫描阵列的平分的一半，因此具有相等数量的探头天线。分别地，左侧部分阵列将映射DUT近场的左侧部分，而右侧部分阵列将映射DUT近场的右侧部分。
如上所述，当AUT与DUT的相关收发器部分不可分离时，由于DUT的本地振荡器(LO)与测试系统的LO之间不可避免的相位漂移，由测试系统的单个通道收集的相位信息可能变得无意义。当DUT LO相干时间短时，即使在从一个探头天线切换到相邻探头天线时，探头到探头的相对相位也是不可靠的。因此，根据各种实施方案，在扫描阵列中同时选择两个探头天线，它们分别称为参考探头天线和主动扫描探头天线。在拾取和固定左半部分中的参考元件时扫描右侧部分与在从右侧部分拾取和固定参考元件时扫描左侧部分交替进行。主动扫描信号和参考信号可以分别由两个测试收发器处理，或者在替代实施方案中，主动扫描信号和参考信号可以通过公共路径彼此叠加，使得可以使用单个测试收发器(节省成本，因为适合处理5G协议的收发器非常昂贵)。
因此，根据代表性实施方案，提供了一种用于在近场中测试DUT的系统，该DUT具有带LO的AAS收发器。该系统包括扫描阵列，该扫描阵列具有多个探头天线，该扫描阵列被划分为具有该多个探头天线中的第一探头天线的第一部分扫描阵列和具有该多个探头天线中的第二探头天线的第二部分扫描阵列，其中该第一部分扫描阵列用于确定该DUT的近场方向图的第一部分，并且该第二部分扫描阵列用于确定该DUT的该近场方向图的第二部分。该系统进一步包括：至少一个测试收发器，其被配置为在测试接收模式中的该DUT时经由该扫描阵列将发射RF信号发射到该DUT和/或在测试发射模式中的该DUT时经由该扫描阵列接收来自该DUT的接收RF信号；和处理单元。该处理单元被编程为：从该第一部分扫描阵列中的该第一探头天线中选择第一参考探头天线并且从该第二部分扫描阵列中的该第二探头天线中选择第二参考探头天线，该第一参考探头天线提供第一参考信号，并且该第二参考探头天线提供第二参考信号，在(i)连续扫描来自该第一部分扫描阵列中的该第一探头天线的第一信号并将所扫描的第一信号分别与该第二参考信号进行比较与(ii)连续扫描来自该第二部分扫描阵列中的该第二探头天线的第二信号并将所扫描的第二信号分别与该第一参考信号进行比较之间交替，并且基于所扫描的第一信号与该第二参考信号的比较以及所扫描的第二信号与该第一参考信号的比较来确定该DUT LO的相位漂移。
根据另一个代表性实施方案，提供了一种用于在近场中测试DUT的方法，该DUT具有带LO的AAS收发器。该方法包括：从位于该DUT的该近场中的测试系统扫描阵列的第一部分扫描阵列中的多个第一探头天线中选择第一参考探头天线，该第一参考探头天线提供第一参考信号；从位于该DUT的该近场中的该测试系统扫描阵列的第二部分扫描阵列中的多个第二探头天线中选择第二参考探头天线，该第二参考探头天线提供第二参考信号；连续扫描来自该第二部分扫描阵列中的该第二探头天线的第二信号，并将所扫描的第二信号中的每一者与该第一参考信号进行比较以确定第一相应相位差；连续扫描来自该第一部分扫描阵列中的该第一探头天线的第一信号，并将所扫描的第一信号中的每一者与该第二参考信号进行比较以确定第二相应相位差；以及基于所确定的第一和第二相应相位差来确定该DUT LO的相位漂移。
图1是根据代表性实施方案的用于测试包括集成天线阵列的被测装置(DUT)的测试系统的简化框图。
参考图1，测试系统100被配置为测试DUT 180，该DUT包括例如集成天线阵列，该集成天线阵列在本文称为AUT 185。如上面所讨论的，AUT 185与DUT 180集成在一起，因为DUT180的发射和接收链(未示出)直接与AUT 185组合，而AUT 185是独立且可独立测量的天线系统。即，AUT 185与DUT 180的相关收发器部分不可分离。因此，DUT 180是AAS收发器。因为AUT 185与DUT 180集成，所以不能单独测试AUT 185，因此同时执行对DUT 180和AUT 185的表征。测试系统100和DUT 180中的每一者包括相应的LO(未示出)。在测试过程中，DUT 180的LO(DUT LO)的相位相对于测试系统100的LO(测试系统LO)的相位漂移。DUT LO相位的漂移由测试系统100校正以便提供准确结果。
在所描绘的实施方案中，测试系统100包括扫描阵列105，该扫描阵列包括下面讨论的多个探头天线，这些探头天线用于接收在DUT发射测试期间(其中DUT处于发射模式)从DUT 180发射的射频(RF)信号并且用于在DUT接收测试期间(其中DUT处于接收模式)将RF信号发射到DUT 180。扫描阵列105被划分为彼此相邻的第一(左侧)部分扫描阵列110和第二(右侧)部分扫描阵列120。在所描绘的实施方案中，第一部分扫描阵列110包括以矩阵型阵列格式排列的第一探头天线L11至Lmn，并且第二部分扫描阵列120包括也以矩阵型阵列格式排列的第二探头天线R11至Rmn，其中m和n是可以彼此相等或不相等的正整数。出于说明目的，第一部分扫描阵列110和第二部分扫描阵列120各自包括扫描阵列的一半的探头天线(分别为L11至Lmn和R11至Rmn)，尽管第一部分扫描阵列110和第二部分扫描阵列120可以在不脱离本教导的范围的情况下包括不同数量的探头天线。即，第一部分扫描阵列110和第二部分扫描阵列120可以包括各种数量和排列形式的探头天线，以便为任何特定情况提供独特的益处或者满足各种实施方式的应用特定设计要求，这对于本领域技术人员来说是显而易见的。
扫描阵列105位于DUT 180的近场中。而且，扫描阵列105和DUT 180都可以在测试腔室(未示出)内部，诸如在电波暗室内部，以更好地控制测试条件。第一探头天线L11至Lmn分组在扫描阵列105的左侧，而第二探头天线R11至Rmn分组在扫描阵列105的右侧。因此，第一部分扫描阵列110用于确定AUT 185的近场方向图的第一(左侧)部分，而第二部分扫描阵列120用于确定AUT 185的近场方向图的第二(右侧)部分。
在所描绘的实施方案中，测试系统100进一步包括第一测试收发器141和第二测试收发器142。在DUT发射测试期间测试DUT 180时，第一测试收发器141被配置为经由第一部分扫描阵列110从DUT 180接收RF信号，而第二测试收发器142被配置为经由第二部分扫描阵列120从DUT 180接收RF信号。另外，在DUT接收测试期间测试DUT 180时，第一测试收发器141被配置为经由第一部分扫描阵列110将RF信号发射到DUT 180，而第二测试收发器142被配置为经由第二部分扫描阵列120将RF信号发射到DUT 180。由第一测试收发器141和第二测试收发器142发射的RF信号基本上相同，使得在整个扫描阵列105上获得一致的测量结果。
测试系统100还包括处理单元150，该处理单元可以是例如控制整体操作的数字信号处理器(DSP)。虚线指示处理单元150与第一测试收发器141和第二测试收发器142中的每一者之间的通信链路。在不脱离本教导的范围的情况下，通信链路可以是有线的或无线的。
在所描绘的实施方案中，处理单元150被编程为从第一部分扫描阵列110中的第一探头天线L11至Lmn中选择第一参考探头天线，并且从第二部分扫描阵列120中的第二探头天线R11至Rmn中选择第二参考探头天线。出于说明目的，第一参考探头天线是第一探头天线L33，而第二参考探头天线是第二探头天线R2n，但是例如取决于相应的信号特性，可以选择第一探头天线L11至Lmn中的任一者作为第一参考探头天线并且可以选择第二探头天线R11至Rmn中的任一者作为第二参考探头天线，这不脱离本教导的范围。而且，可以选择不同的第一和第二参考探头天线来测试不同的DUT。同样地，当以不同振幅分布驱动同一DUT时，可以选择不同的第一和第二参考探头天线。
选定的第一参考探头天线L33提供第一参考信号，而选定的第二参考探头天线R2n提供用于在测试DUT 180的过程期间与如下面所讨论的扫描信号进行比较的第二参考信号。第一参考信号和/或第二参考信号可以与扫描信号同时提供。例如，第一和第二参考信号可以是导频音。例如，扫描信号可以是连续波(CW)信号，例如用于确定远场方向图与频率的关系，或者是复合调制信号，例如用于实际的5G系统测试。
分别针对第一和第二参考信号确定可靠的第一和第二参考探头天线位置可以基于信号强度和/或信噪比(SNR)。例如，在光栅扫描第一部分扫描阵列110或第二部分扫描阵列120中的活动扫描阵列之前，执行预扫描以从由第一部分扫描阵列110或第二部分扫描阵列120中的闲置(扫描部分之外)扫描阵列中的探头天线提供的信号中找到强信号(例如，最高信号强度和/或SNR)。例如，处理单元150可以通过对第一部分扫描阵列110执行预扫描并且将第一探头天线中的一者识别为与其他第一探头天线相比具有强信号来选择第一参考探头天线，并且可以通过对第二部分扫描阵列120执行预扫描并且将第二探头天线中的一者识别为与其他第二探头天线相比具有强信号来选择第二参考探头天线。当只搜索最强信号时，相位在该阶段是不相干的。该预备步骤保证第一或第二参考信号的参考SNR大于1，确保从该第一或第二参考信号中提取的相位是有意义的，而不仅仅是随机噪声。
处理单元150被进一步编程为在连续扫描来自第一部分扫描阵列110和第二部分扫描阵列120的信号与将来自第一部分扫描阵列110的扫描信号中的每一者与第二参考信号进行比较并将来自第二部分扫描阵列120的扫描信号中的每一者与第一参考信号进行比较之间交替，以收集相对相位信息。更具体地，处理单元150使第一测试收发器141连续扫描来自第一探头天线L11至Lmn(包括第一参考探头天线L33)的第一信号，并且使第二测试收发器142从第二参考探头天线R2n连续接收第二参考信号。扫描阵列105还包括已知的RF多掷开关(未示出)，它们被控制为连续地选择第一探头天线L11至Lmn中的一者进行扫描，并且连续地选择第二探头天线R11至Rmn中的一者进行扫描，以及根据第一部分扫描阵列110或第二部分扫描阵列120中的哪一个被扫描来选择第一参考探头天线L33或第二参考探头天线R2n。
处理单元150在从第一部分扫描阵列110和第二部分扫描阵列120接收扫描信号数据之间交替至少一次。例如，处理单元150可以在第一部分扫描阵列110与第二部分扫描阵列120之间交替预定次数(一次或多次)，或者在它们之间交替直到满足关于确定和校正相位误差的预定阈值。
处理单元150从第一测试收发器141接收与所连续扫描的第一信号相对应的第一扫描信号数据并从第二测试收发器142接收与第二参考信号相对应的第二参考数据，并且将与经连续扫描的第一信号中的每一者相对应的第一扫描信号数据与第二参考数据单独地进行比较以例如收集相对相位信息。处理单元150然后从第二测试收发器142接收与所连续扫描的第二信号相对应的第二扫描信号数据并从第一测试收发器141接收与第一参考信号相对应的第一参考数据，并且将与所连续扫描的第二信号中的每一者相对应的第二扫描信号数据与第一参考数据单独地进行比较以例如收集相对相位信息。第一和第二参考数据有效地提供LO漂移的模板，因此相对相位(扫描相位与参考相位)保持忠实于AUT 185的近场xy相位分布。
基于所收集的相对相位信息，处理单元150能够确定在测试过程期间发生的DUTLO的相位漂移。一旦确定了DUT LO的相位漂移，处理单元150就能够利用相对相位信息来自动校正相对于第一和第二扫描信号数据的相位漂移。在校正相位漂移之后，处理单元150使用由处理单元150选择的第一参考探头天线L33或第二参考探头天线R2n中的一者作为下面所讨论的拼接点来拼接第一和第二扫描信号数据。
在各种实施方案中，计算机处理器、DSP、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或其组合可以使用软件、固件、硬连线逻辑电路或其组合来实现处理单元150。具体地，计算机处理器可以由硬件、固件或软件架构的任何组合构成，并且可以包括其自己的存储器(例如，非易失性存储器)以存储允许其执行各种功能的可执行软件/固件可执行代码。在一个实施方案中，计算机处理器可以包括例如执行操作系统的中央处理单元(CPU)。
与处理单元150通信的存储器和/或存储装置(未示出)可以由例如任何数量、类型以及组合的随机存取存储器(RAM)和只读存储器(ROM)来实施。存储器和/或存储装置可以存储各种类型的信息，诸如可由处理单元150(和/或其他部件)执行的计算机程序和软件算法，以及原始数据和/或测量数据存储，诸如第一和第二扫描信号数据以及参考数据。各种类型的ROM和RAM可以包括任何数量、类型以及组合的计算机可读存储介质，诸如磁盘驱动器、电可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、CD、DVD、通用串行总线(USB)驱动器等，它们是非暂时性的(例如，与暂时性传播信号相比)。
图2是根据代表性实施方案的用于使用单个收发器测试包括集成天线阵列的DUT的测试系统的简化框图。
参考图2，测试系统200被配置为测试DUT 180，该DUT包括例如AUT 185。如上面所讨论的，AUT 185与DUT 180集成在一起，因为DUT 180的发射和接收链(未示出)直接与AUT185组合，而AUT 185是独立且可独立测量的天线系统。因此，DUT 180是AAS收发器。测试系统200和DUT 180中的每一者包括相应的LO(未示出)。在测试过程中，DUT LO的相位相对于测试系统LO的相位漂移，并且测试系统200确定漂移量并校正对测试AUT 185的相应影响。
在所描绘的实施方案中，测试系统200包括扫描阵列105，如上面所讨论的，该扫描阵列被划分为彼此相邻的第一(左侧)部分扫描阵列110和第二(右侧)部分扫描阵列120。第一部分扫描阵列110包括以矩阵型阵列格式布置的第一探头天线L11至Lmn，并且第二部分扫描阵列120包括也以矩阵型阵列格式布置的第二探头天线R11至Rmn，其中m和n是可以彼此相等或不相等的正整数。出于说明目的，第一部分扫描阵列110和第二部分扫描阵列120各自包括扫描阵列的一半的探头天线(分别为L11至Lmn和R11至Rmn)，尽管第一部分扫描阵列110和第二部分扫描阵列120可以在不脱离本教导的范围的情况下包括不同数量的探头天线。扫描阵列105和DUT 180都可以在测试腔室(未示出)内部，诸如在电波暗室内部，以更好地控制测试条件。
在所描绘的实施方案中，测试系统200进一步包括单个测试收发器240，该收发器被配置为在DUT传输测试期间测试DUT 180时经由第一部分扫描阵列110和第二部分扫描阵列120交替地从DUT 180接收RF信号。另外，测试收发器240被配置为在DUT接收测试期间测试DUT 180时经由第一部分扫描阵列110和第二部分扫描阵列120交替地将RF信号发射到DUT 180。处理单元150通过开关245的操作来控制对接收和发射模式中的第一部分扫描阵列110和第二部分扫描阵列120的选择。
如上面所讨论的，处理单元150被编程为从第一部分扫描阵列110中的第一探头天线L11至Lmn中选择第一参考探头天线，并且从第二部分扫描阵列120中的第二探头天线R11至Rmn中选择第二参考探头天线。再次出于说明目的，第一参考探头天线是第一探头天线L33，而第二参考探头天线是第二探头天线R2n，但是可以选择第一探头天线L11至Lmn中的任一者作为第一参考探头天线并且可以选择第二探头天线R11至Rmn中的任一者作为第二参考探头天线，这不脱离本教导的范围。第一参考探头天线L33提供第一参考信号，而第二参考探头天线R2n提供用于在测试DUT 180的过程期间与扫描信号进行比较的第二参考信号。第一参考信号与第二部分扫描阵列120的扫描信号同时发射，而第二参考信号与第一部分扫描阵列110的扫描信号同时发射。
处理单元150被进一步编程为在连续扫描来自第一部分扫描阵列110和第二部分扫描阵列120的信号与将来自第一部分扫描阵列110的扫描信号中的每一者与第二参考信号进行比较并将来自第二部分扫描阵列120的扫描信号中的每一者与第一参考信号进行比较之间交替，以收集相对相位信息。然而，单个测试收发器240必须用于分别从不同的第一部分扫描阵列110和第二部分扫描阵列120接收扫描信号和参考信号。
因此，测试系统200进一步包括第一调制器231、第二调制器232和组合器233、以及上述开关245。第一调制器231连接到第一部分扫描阵列110，而第二调制器232连接到第二部分扫描阵列120。第一调制器231和第二调制器232中的每一者可以包括单刀单掷开关，例如，以在调制状态与“通过”状态之间切换，如下面所讨论的。组合器233连接到第一调制器231和第二调制器232这两者以及测试收发器240。因此，组合器233能够组合来自第一部分扫描阵列110和第二部分扫描阵列120的输入RF信号以在测试收发器240用作接收器时输入到该测试收发器，并且在测试收发器240用作第一调制器231与第二调制器232之间的发射器时将输出RF信号与该测试收发器分离。
即，在DUT发射测试期间，测试收发器240用作接收器，并且组合器230组合来自第一部分扫描阵列110或第二部分扫描阵列120中的一者的参考信号和来自第一部分扫描阵列110或第二部分扫描阵列120中的另一者的扫描信号。在DUT接收测试期间，测试收发器240用作发射器，并且组合器230将RF信号发射分成分别从第一部分扫描阵列110和第二部分扫描阵列120发射的两个部分。因此，测试收发器240连续地通过探头天线L11至Lmn或R11至Rmn发送RF信号，并且将RF信号连续地发送至参考探头天线L33或R2n中的相对者。发送到参考探头天线L33和R2n的RF信号由相应的第一调制器231和第二调制器232调制以产生导频音。
与主动扫描的RF信号相反，第一调制器231或第二调制器232仅在RF信号是参考信号时切换到调制状态以调制RF信号。当未切换到调制状态时，第一调制器231或第二调制器232处于直通状态，分别用作进入和流出第一部分扫描阵列110或第二部分扫描阵列120的相应RF信号的“直通”。在所描绘的实施方案中，开关245控制第一调制器231或第二调制器232中的哪一个处于调制状态。例如，处理单元150可以操作开关245以将控制信号发送到第一调制器231或第二调制器232中的选定者，使第一调制器231或第二调制器232中的选定者切换到调制状态，而第一调制器231或第二调制器232中的未选定者切换到(或保持在)直通状态。在替代实施方案中，可以不存在开关245，并且处理单元150可以将控制信号直接发送到第一调制器231和/或第二调制器232，以使它们切换到调制状态或直通状态中的一者。
例如，当连续扫描来自第一部分扫描阵列110的信号时，第一调制器231可以切换到直通状态(例如，通过开关245的操作)，使得来自第一探头天线L11到Lmn的主动扫描信号传递到组合器233，而第二调制器232可以切换到调制状态(例如，通过开关245的操作)使得来自第二参考探头天线R2n的第二参考信号被调制。来自第一探头天线L11至Lmn的主动扫描信号中的每一者由组合器233叠加在经调制的第二参考信号上，并且通过公共路径提供给单个测试收发器240。同样地，当连续扫描来自第二部分扫描阵列120的信号时，第二调制器232切换到直通状态(例如，通过开关245的操作)，使得来自第二探头天线R11到Rmn的主动扫描信号传递到组合器233，而第一调制器231切换到调制状态(例如，通过开关245的操作)使得来自第一参考探头天线L33的第一参考信号被调制。来自第二探头天线R11至Rmn的主动扫描的第二信号中的每一者由组合器233叠加在经调制的第一参考信号上，并且通过公共路径提供给单个测试收发器240。如上面所讨论的，开关245可以在处理单元150的控制下在第一调制器231与第二调制器232之间切换，由此选择第一调制器231和第二调制器232中的一者处于调制状态而另一者处于直通状态。
处理单元150从测试收发器240接收与所连续扫描的第一信号相对应的组合扫描第一扫描信号数据和与第二参考信号相对应的第二参考数据，并且将与所连续扫描的第一信号中的每一者相对应的所扫描的第一信号数据与第二参考数据单独地进行比较以收集相对相位信息。处理单元150然后从测试收发器240接收与所连续扫描的第二信号相对应的所扫描的第二信号数据和与第一参考信号相对应的第一参考数据，并且将与所连续扫描的第二信号中的每一者相对应的所扫描的第二信号数据与第一参考数据单独地进行比较以收集相对相位信息。
基于这些确定的相位差(相对相位信息)，处理单元150确定在测试过程期间发生的DUT LO的相位漂移。一旦确定了DUT LO的相位漂移，处理单元150就能够校正相位漂移，如上面所讨论的。处理单元150在从第一部分扫描阵列110和第二部分扫描阵列接收扫描信号数据之间交替至少一次。例如，处理单元150可以在第一部分扫描阵列110与第二部分扫描阵列120之间交替预定次数，或者在它们之间交替直到满足关于确定和校正相位误差的预定阈值。
图3A是根据代表性实施方案的简化功能框图，示出了在使用单个收发器的DUT发射测试中对参考和扫描信号进行分类和应用相位校正的信号处理。
参考图3A，测试系统200正在执行DUT发射测试。在框311中，测试收发器240连续地从扫描阵列105接收经主动扫描的RF信号和参考信号。在一个实施方案中，第一调制器231和第二调制器232中的一者对参考信号进行AM调制。AM调制的调制率大于DUT 180的信号带宽(BW)，因此产生参考信号频谱的上边带和下边带副本。参考信号频谱的上边带和下边带副本不与主动扫描的RF信号的原始DUT频谱重叠。
在框312中，双工滤波由模拟或数字滤波器执行，例如，对由组合器233提供的叠加的主动扫描信号和参考信号进行双工滤波，其中叠加信号可以是主动扫描信号和经AM调制的参考信号的代数和。双工滤波器具有两个互补输出：带通和带阻。两个互补输出的相应滤波器响应基本上是彼此相反的副本。双工滤波由此产生两个新的输出信号，滤波扫描信号A和滤波参考信号B。滤波扫描信号A是原始DUT频谱足迹内的主动扫描信号和参考信号的合成叠加。滤波参考信号B是AM调制参考信号的仅边带内容。如果双工滤波器仅仅是对滤波扫描信号A进行带通的带通/带阻滤波器，则滤波参考信号B在双边带(DSB)中可用，尽管图3A中的技术也通过选择上边带或下边带使用滤波参考信号B的单边带(SSB)来工作。SSB版本搜索滤波参考信号B的调制音调的一个副本，而DSB版本搜索两个副本。因此，尽管总信息相同，但是DSB版本通常提供更好的信噪比(SNR)。
在一个实施方案中，参考信号可以进行二进制相移键控(BPSK)调制，其将滤波参考信号的在DUT RF信号的原始频谱之外的整个频谱移位到上边带和下边带中。在这种情况下，滤波扫描信号A仅包含扫描的RF信号而已经没有参考信号了，并且滤波参考信号B在上边带和/或下边带中可用。
例如通过与测试系统200的LO(未示出)混合，在框313中，滤波扫描信号A被降频转换到基带扫描信号(BBscan)，并且在框314中，滤波参考信号B被降频转换到基带参考信号(BBref)。在由第一调制器231和/或第二调制器232对参考信号进行AM参考调制的情况下，在参考信号的参考分量分别在框317和318中通过可变增益放大器(VGA)进行振幅均衡之后，如框315指示，从基带参考信号BBref中减去基带扫描信号BBscan。可以通过使用置零主动扫描信号(没有扫描数据)并且将减法框315中的参考信号置零来确定相对增益。所得差异表示裸基带扫描信号BBbare，其中“裸”意味着已去除了任何参考信号修整。值得注意的是，对于上面讨论的BPSK参考调制，因为滤波扫描信号A已经没有滤波参考信号B(因此是裸基带扫描信号)，所以由框315指示的减法是不必要的。因为DUT LO中的任何相位漂移都由基带参考信号BBref跟踪，所以基带参考信号BBref用于在框316中对裸基带扫描信号BBbare进行相位校正。例如，可以通过简单地比较裸基带扫描信号BBbare与基带参考信号BBref之间的时域过零点来完成相位校正，因为这些信号在这一点上基本上是时移副本。
图3B是根据代表性实施方案的简化功能框图，示出了在DUT接收测试中对参考和扫描信号进行分类和应用相位校正的信号处理。值得注意的是，在初始采集扫描和参考信号之后，图3B中所示的信号处理流程与图3A中所示的信号处理流程基本上相同。即，在DUT接收测试中，测试收发器240正在发射(图3B中未示出)并且DUT 180正在接收并在所描绘的例子中将其IF输出提供给测试系统200。RF信号作为扫描RF信号和参考信号的叠加对被发送到DUT 180。通常，参考信号处于相同的中心频率，但是更多的是导频音。例如，在直接的实现方式中，使用对参考信号的BPSK调制，参考信号在中心频率的任一侧具有两个音调。使用对参考信号的AM，参考信号具有三个音调：中心频率两侧的两个音调和中心频率本身的音调。
更具体地，参考图3B，在框321中，DUT 180通过其IF端口输出连续接收到的(并且被降频转换为IF)主动扫描的RF信号和来自扫描阵列105的参考信号。在一个实施方案中，参考信号由第一调制器231和第二调制器232中的一者以大于DUT 180的信号BW的调制率进行AM调制，因此产生参考信号频谱的不与原始DUT频谱重叠的上边带和下边带副本。
在框322中，对叠加的主动扫描信号和参考信号执行双工滤波。双工滤波由此产生两个新的输出信号，滤波扫描信号A和滤波参考信号B。滤波扫描信号A是原始DUT频谱足迹内的主动扫描信号和参考信号的合成叠加。滤波参考信号B是AM调制参考信号的仅边带内容。如果双工滤波器仅仅是对滤波扫描信号A进行带通的带通滤波器，则滤波参考信号B在DSB中可用，尽管图3B中的技术也通过选择上边带或下边带使用滤波参考信号B的SSB来工作。
如上面所讨论的，参考信号可以进行BPSK调制，其将滤波参考信号的在DUT信号的原始频谱之外的整个频谱移位到上边带和下边带中。在这种情况下，滤波扫描信号A仅包含扫描信号而已经没有参考信号了，并且滤波参考信号B在上边带和/或下边带中可用。
例如通过与测试系统200的LO(未示出)混合，在框323中，滤波扫描信号A从IF降频转换到基带扫描信号(BBscan)，并且在框324中，滤波参考信号B从IF降频转换到基带参考信号(BBref)。在由第一调制器231和/或第二调制器232对参考信号进行AM参考调制的情况下，在参考信号的参考分量分别通过由框327和328指示的VGA进行振幅均衡之后，由框325指示从基带参考信号BBref中减去基带扫描信号BBscan。可以通过使用置零主动扫描信号(没有扫描数据)并且将减法框325中的参考信号置零来确定相对增益。所得差异表示裸基带扫描信号BBbare。对于BPSK参考调制，因为滤波扫描信号A已经没有滤波参考信号B(因此是裸基带扫描信号)，所以由框325指示的减法是不必要的。如上面所讨论的，因为DUT LO中的任何相位漂移都由基带参考信号BBref跟踪，所以基带参考信号BBref用于在框326中对裸基带扫描信号BBbare进行相位校正。
值得注意的是，参考图1中所示的实施方案，图3A和3B中所示的整个信号处理流程不是必要的，因为来自第一部分扫描阵列110和第二部分扫描阵列120的扫描信号和参考信号分别由分开的第一测试收发器141和第二测试收发器142接收和/或发射。因此，参考信号不需要与扫描信号分离就能够执行相位校正了。然而，仍然需要将参考信号和扫描信号降频转换到相应的基带信号。
在校正相位漂移之后(根据例如图1至图3B中所示的代表性实施方案中的任一者)，处理单元150使用由处理单元150选择的第一参考探头天线L33或第二参考探头天线R2n中的一者作为拼接点来拼接所扫描的第一和第二信号数据。因为全局相位是任意的，所以第一参考探头天线L33或第二参考探头天线R2n中的一者可以简单地声明为全局相位的“零”，并且来自扫描阵列105中的其他探头天线的信号数据的相位在数学上相应地移位。
例如，可以假设，出于说明目的，来自第一参考探头天线L33的第一参考数据的相位被声明为全局相位的“零”
Figure BDA0002053191350000201
其中下标“ref”代表参考探头天线，下标“L”代表左侧，而下标“c”意味着校正DUT LO漂移。因此，相对于第一(左侧)部分扫描阵列110，来自第一探头天线L11至LMN的所扫描的第一信号数据的相位如下移位：
Figure BDA0002053191350000211
其中下标i和j分别表示相应的探头天线行和列索引。在第二(右侧)部分扫描阵列120中，来自第二参考探头天线R2n的第二参考数据的校正相位是
Figure BDA0002053191350000212
并且来自第二参考探头天线R11至Rmn(除了R2n)的所扫描的第二信号数据的校正相位是
Figure BDA0002053191350000214
所扫描的第二信号数据的未拼接(且经相位校正的)扫描相位
Figure BDA0002053191350000213
通过例如图3A和3B中所示的信号处理来输出。当第二部分扫描阵列120被扫描并且第一部分扫描阵列110中的第一参考探头天线L33提供固定参考时，第二参考数据的校正相位
Figure BDA0002053191350000215
同样是这样未拼接的输出相位。(同样地，当第一部分扫描阵列110被扫描并且第二部分扫描阵列120中的第二参考探头天线R2n提供固定参考时，第一参考数据的校正相位
Figure BDA0002053191350000216
是类似的未拼接输出相位)。因为在本例中第一参考数据的校正相位
Figure BDA0002053191350000217
已经被重置为零(这是可能的，因为上面提到的全局相位的不相干性)，所以一致性要求(i)以在来自第一部分扫描阵列110中的所扫描的第一探头天线L11至Lmn的所有扫描的第一信号数据中从校正的扫描相位
Figure BDA0002053191350000218
中减去重置为零的校正相位
Figure BDA0002053191350000219
以及(ii)来自第二参考探头天线R11至Rmn的所扫描的第二信号数据的校正相位
Figure BDA00020531913500002110
保持原样，因为它们已经相对于已经分配了全局相位零的第一参考天线L33进行了校正。值得注意的是，第二参考数据的校正相位
Figure BDA00020531913500002114
与第一参考数据的校正相位
Figure BDA00020531913500002111
之和等于零。因此，等效过程是将校正相位
Figure BDA00020531913500002112
加到校正相位
Figure BDA00020531913500002115
中的每一者以完成拼接。当然，如果第二参考探头天线R2n被声明为全局相位的“零”
Figure BDA00020531913500002113
时，将执行同一过程，反转来自第一部分扫描阵列110和第二部分扫描阵列120的扫描信号数据和参考数据的作用。
由测试系统100和200产生的近场数据是相干的且一致的，并且适用于连续波(CW)或调制的DUT信号。关于CW DUT信号，标准傅里叶变换技术可以用于产生远场辐射方向图。关于调制的DUT信号，测试系统100和200可以与预测误差矢量幅度(EVM)以及5G测试中感兴趣的其他度量结合使用，与如例如在Lee等人的美国专利号9,893,819(于2018年2月13日发布，其全部内容以引用方式结合于此)中所描述的度量结合使用。
图4是根据代表性实施方案的用于测试包括集成天线阵列的DUT的方法的简化流程图。
参考图4，提供了一种用于在近场中测试具有集成天线阵列(例如，AUT 185)的DUT(例如，DUT 180)的方法。DUT包括具有本地振荡器(LO)的AAS收发器。该方法使用测试系统执行，该测试系统具有：至少一个测试收发器；探头天线扫描阵列，其被划分成第一和第二部分扫描阵列；以及如上面所讨论的处理单元。测试系统的扫描阵列位于DUT的近场中。该方法可以在处理单元(例如，处理单元150)的控制下执行。
根据所描绘的实施方案，在框S411中，从测试系统扫描阵列的第一部分扫描阵列中的多个第一探头天线中选择第一参考探头天线。选定的第一参考探头天线被配置为提供第一参考信号。在框S412中，从第二部分扫描阵列中的多个第二探头天线中选择第二参考探头天线。第二参考探头天线被配置为提供第二参考信号。
在框S413中，连续扫描来自第二部分扫描阵列中的第二探头天线的第二信号，并且将连续扫描的第二信号中的每一者与由选定的第一参考探头天线提供的第一参考信号进行比较以确定第一相应相位差。在框S414中，连续扫描来自第一部分扫描阵列中的第一探头天线的第一信号，并且将连续扫描的第一信号中的每一者与由选定的第二参考探头天线提供的第二参考信号进行比较以确定第二相应相位差。
在框S415中基于所确定的第一和第二相应相位差来确定DUT LO的相位漂移，并且在框S416中校正所确定的相位漂移。在框S417中，拼接来自第一部分阵列的校正扫描数据和来自第二部分阵列的校正扫描数据，以提供整个扫描阵列的经相位校正的扫描数据。可以通过选择要用作拼接点的第一或第二参考探头天线中的一者来执行拼接。相应的第一或第二参考信号的相位被声明为全局相位的零点，并且第一和第二扫描信号的相位根据选定的第一或第二参考探头天线在数学上移位，如上面所讨论的。
图5是根据代表性实施方案的用于使用单个测试收发器测试包括集成天线阵列的DUT的方法的简化流程图。
参考图5，提供了一种用于在近场中使用单个测试收发器来对具有集成天线阵列(例如，AUT 185)的DUT(例如，DUT 180)进行发射测试的方法，其中开关(例如，开关245)控制到测试收发器的输入和/或来自测试收发器的输出。DUT包括具有LO的AAS收发器。该测试系统进一步包括：探头天线的扫描阵列，其被划分成第一和第二部分扫描阵列；第一和第二调制器，其分别连接到第一和第二部分扫描阵列；组合器，其将第一和第二调制器连接到所述单个测试收发器；以及如上面所讨论的处理单元。测试系统的扫描阵列位于DUT的近场中。该方法可以在处理单元(例如，处理单元150)的控制下执行。
根据所描绘的实施方案，在框S511中，从测试系统扫描阵列的第一部分扫描阵列中的多个第一探头天线中选择第一参考探头天线。选定的第一参考探头天线被配置为提供第一参考信号(例如，导频音)。在框S512中，从第二部分扫描阵列中的多个第二探头天线中选择第二参考探头天线。第二参考探头天线被配置为提供第二参考信号(例如，导频音)。
在框S513中，第一调制器调制来自第一部分扫描阵列中的选定的第一参考探头天线的第一参考信号。在框S514中，连续扫描来自第二部分扫描阵列中的第二探头天线的第二信号，并且将连续扫描的第二信号中的每一者与经调制的第一参考信号进行组合。在被收发器接收之后，例如，在框S515中，第一参考信号与所扫描的第二信号中的每一者分离，并且第一参考信号和所扫描的第二信号分别被解调为基带。在框S516中，将经连续扫描的第二信号中的每一者与由选定的第一参考探头天线提供的第一参考信号进行比较以确定相应的第一相位差。
然后使用第二参考信号和经连续扫描的第一信号来基本上重复该过程。即，在框S517中，第二调制器调制来自第二部分扫描阵列中的选定的第二参考探头天线的第二参考信号。在框S518中，连续扫描来自第一部分扫描阵列中的第一探头天线的第一信号，并且将连续扫描的第一信号中的每一者与经调制的第二参考信号进行组合。在被收发器接收之后，例如，在框S519中，第二参考信号与所扫描的第一信号中的每一者分离，并且第二参考信号和所扫描的第一信号分别被解调为基带。在框S520中，将经连续扫描的第一信号中的每一者与由选定的第二参考探头天线提供的第二参考信号进行比较以确定相应的第二相位差。
在框S521中基于所确定的第一和第二相应相位差来确定DUT LO的相位漂移，并且在框S522中校正所确定的相位漂移。如上面所讨论的，在框S523中，拼接来自第一部分阵列的校正扫描数据和来自第二部分阵列的校正扫描数据，以提供整个扫描阵列的经相位校正的扫描数据。
各种部件、结构、参数以及方法仅作为说明和例子而不是任何限制意义包括在内。根据本公开，本领域技术人员可以在确定他们自己的应用以及实现这些应用所需的部件、材料、结构和设备时实施本教导，同时保持在所附权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种用于在近场中测试被测装置(DUT)的系统，该DUT具有带本地振荡器(LO)的有源天线系统(AAS)收发器，该系统包括：
扫描阵列，其包括多个探头天线，该扫描阵列被划分为包括该多个探头天线中的第一探头天线的第一部分扫描阵列和包括该多个探头天线中的第二探头天线的第二部分扫描阵列，其中该第一部分扫描阵列用于确定该DUT的近场方向图的第一部分，并且该第二部分扫描阵列用于确定该DUT的该近场方向图的第二部分；
至少一个测试收发器，其被配置为在测试接收模式中的该DUT时经由该扫描阵列将发射射频(RF)信号发射到该DUT和/或在测试发射模式中的该DUT时经由该扫描阵列接收来自该DUT的接收RF信号；和
处理单元，其被编程为：
从该第一部分扫描阵列中的该第一探头天线中选择第一参考探头天线并且从该第二部分扫描阵列中的该第二探头天线中选择第二参考探头天线，该第一参考探头天线提供第一参考信号，并且该第二参考探头天线提供第二参考信号，
在(i)连续扫描来自该第一部分扫描阵列中的该第一探头天线的第一信号并将所扫描的第一信号分别与该第二参考信号进行比较与(ii)连续扫描来自该第二部分扫描阵列中的该第二探头天线的第二信号并将所扫描的第二信号分别与该第一参考信号进行比较之间交替，并且
基于所扫描的第一信号与该第二参考信号的比较以及所扫描的第二信号与该第一参考信号的比较来确定该DUT LO的相位漂移。
2.权利要求1的系统，其进一步包括：
至少一个信号调制器，其被配置为在来自该第一探头天线的该第一信号被连续扫描时调制该第二参考信号，并且在来自该第二探头天线的该第二信号被连续扫描时调制该第一参考信号。
3.权利要求1的系统，其中该处理单元被进一步编程为对所扫描的第一信号和所扫描的第二信号进行相位校正，提供与经相位校正的第一和第二信号分别对应的经相位校正的第一和第二数据，该第一和第二数据考虑了所确定的该DUT LO的漂移；以及
使用该第一参考探头天线或该第二参考探头天线中的一者作为相位被设定为零的拼接点来拼接该经相位校正的第一和第二数据。
4.权利要求1的系统，其中该至少一个测试收发器包括：
第一测试收发器，其被配置为在测试该接收模式中的该DUT期间经由该第一部分扫描阵列将该发射RF信号发射到该DUT和/或在测试该发射模式中的该DUT期间经由该第一部分扫描阵列从该DUT接收该接收RF信号；和
第二测试收发器，其被配置为在测试该接收模式中的该DUT期间经由该第二部分扫描阵列将该发射RF信号发射到该DUT和/或在测试该发射模式中的该DUT期间经由该第二部分扫描阵列从该DUT接收该接收RF信号。
5.权利要求2的系统，其中该至少一个测试收发器包括单个测试收发器，并且其中该至少一个信号调制器包括第一信号调制器和第二信号调制器，该第一信号调制器被配置为在该第二信号被连续扫描时调制该第一参考信号，该第二信号调制器被配置为在该第一信号被连续扫描时调制该第二参考信号，该系统进一步包括：
组合器，其被配置为将来自该第一探头天线的所扫描的第一信号中的每一者与所调制的第二参考信号组合，并将来自该第二探头天线的所扫描的第二信号中的每一者与所调制的第一参考信号组合。
6.权利要求5的系统，其中该至少一个信号调制器使用AM调制来调制该第一和第二参考信号，该系统进一步包括：
双工滤波器，其被配置为从该单个测试收发器接收组合信号以测试该发射模式中的该DUT，并将该组合信号滤波为原始频带和至少一个边带，其中该原始频带包括所扫描的第一信号或所扫描的第二信号以及该第二参考信号或该第一参考信号，并且该至少一个边带对应地包括该第二参考信号或该第一参考信号，
其中该原始频带的基带信号与该至少一个边带的基带信号之间的差异在没有该第一或第二参考信号的情况下提供与所扫描的第一信号或所扫描的第二信号相对应的裸基带信号，并且
其中通过将该裸基带信号与该第一或第二参考信号中的一者进行比较来校正相位。
7.权利要求1的系统，其中该处理单元通过对该第一部分扫描阵列执行预扫描并将该第一探头天线中的一者识别为与其他第一探头天线相比具有强信号来选择该第一参考探头天线，
其中该处理单元通过对该第二部分扫描阵列执行预扫描并将该第二探头天线中的一者识别为与其他第二探头天线相比具有强信号来选择该第二参考探头天线，以及
其中该强信号的信噪比(SNR)大于1。
8.权利要求2的系统，其中该至少一个信号调制器使用AM调制来调制该第一和第二参考信号，该AM的调制率大于该发射RF信号和该接收RF信号中的每一者的带宽以及使用二进制相移键控(BPSK)调制来调制该第一和第二参考信号。
9.一种用于在近场中测试被测装置(DUT)的方法，该DUT具有带本地振荡器(LO)的有源天线系统(AAS)收发器，该方法包括：
从位于该DUT的该近场中的测试系统扫描阵列的第一部分扫描阵列中的多个第一探头天线中选择第一参考探头天线，该第一参考探头天线提供第一参考信号；
从位于该DUT的该近场中的该测试系统扫描阵列的第二部分扫描阵列中的多个第二探头天线中选择第二参考探头天线，该第二参考探头天线提供第二参考信号；
连续扫描来自该第二部分扫描阵列中的该多个第二探头天线的第二信号，并将所扫描的第二信号中的每一者与该第一参考信号进行比较以确定第一相应相位差；
连续扫描来自该第一部分扫描阵列中的该多个第一探头天线的第一信号，并将所扫描的第一信号中的每一者与该第二参考信号进行比较以确定第二相应相位差；以及
基于所确定的第一和第二相应相位差来确定该DUT LO的相位漂移。
10.一种用于在近场中测试被测装置(DUT)的系统，该DUT具有带本地振荡器(LO)的有源天线系统(AAS)收发器，该系统包括：
扫描阵列，其包括多个探头天线，该扫描阵列被划分为包括该多个探头天线中的第一探头天线的第一部分扫描阵列和包括该多个探头天线中的第二探头天线的第二部分扫描阵列，其中该第一部分扫描阵列用于确定该DUT的近场方向图的第一部分，并且该第二部分扫描阵列用于确定该DUT的该近场方向图的第二部分；
收发器，其被配置为在测试接收模式中的该DUT时经由该扫描阵列将发射射频(RF)信号发射到该DUT和/或在测试发射模式中的该DUT时经由该扫描阵列接收来自该DUT的接收RF信号；
第一信号调制器，其被配置为在该第二部分扫描阵列中的该第二探头天线的第二信号被连续扫描时调制该第一部分扫描阵列的第一参考信号；
第二信号调制器，其被配置为在该第一部分扫描阵列中的该第一探头天线的第一信号被连续扫描时调制该第二部分扫描阵列的第二参考信号；
组合器，其被配置为将所扫描的第一信号中的每一者与经调制的第二参考信号组合，并将所扫描的第二信号中的每一者与经调制的第一参考信号组合；和
开关，其被配置为交替地选择该第一信号调制器和该第二信号调制器中的一者以分别调制该第一参考信号和该第二参考信号。
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