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Hintergrund
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft das Testen von Radiofrequenzvorrichtungen (RF-Vorrichtungen) und genauer das Testen von RF-Vorrichtungen unter Verwendung eines Lokaloszillatorsignals (LO-Signals) für Mischer.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Complementary metal oxide semiconductor (CMOS) -Transistorvorrichtungen werden üblicherweise in Mikrowellen- und Radiofrequenz-Sende- und Empfängervorrichtungen verwendet (diese Empfänger/Sender werden hier manchmal einfach als „RF-Vorrichtungen“ bezeichnet, um die Nomenklatur zu erleichtern). Solche RF-Vorrichtungen müssen gründlich getestet werden, was schwierig sein kann, da diese RF-Vorrichtungen so ausgelegt werden können, dass sie mit Millimeterwellenlängen arbeiten, die bei sehr hohen Frequenzen arbeiten (z. B. 1 GHz bis 100 GHz).
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Üblicherweise haben solche RF-Geräte die Fähigkeit, bei verschiedenen Phasen eines gegebenen Frequenzsignals und/oder durch verschiedene Anschlüsse der RF-Geräte zu arbeiten, um die Anzahl der Geräte zu erhöhen, die gleichzeitig mit den RF-Geräten kommunizieren können. Die Testausrüstung muss daher in der Lage sein, den Empfänger/Sender in verschiedenen Signalphasen zu testen.
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Derartige Anforderungen machen die Testausrüstung für solche hochentwickelten RF-Vorrichtungen groß, langsam und sehr teuer. Darüber hinaus kann es an solchen Testvorrichtungen an Genauigkeit mangeln, da sie unter unerwünschtem Rauschen oder anderen Interferenzen leiden können.
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Zusammenfassung
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Im Allgemeinen verwenden die hierin beschriebenen Vorrichtungen einen gemeinsam genutzten Lokaloszillator für den Aufwärtswandler und den Abwärtswandler. Insbesondere umfassen beispielhafte Vorrichtungen hierin eine Radiofrequenz-Testvorrichtung, die einen Referenzsignalgenerator, der ein Referenzsignal erzeugt, und einen mit dem Referenzsignalgenerator verbundenen Lokaloszillator umfasst, der das Referenzsignal von dem Referenzsignalgenerator empfängt. Der Lokaloszillator gibt unter Verwendung des Referenzsignals ein Lokaloszillatorsignal aus. Außerdem ist ein Splitter mit dem Lokaloszillator verbunden und empfängt das Lokaloszillatorsignal vom Lokaloszillator.
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Mit dem Referenzsignalgenerator ist auch ein Quelloszillator verbunden und dieser empfängt das Referenzsignal von dem Referenzsignalgenerator. Der Quelloszillator gibt unter Verwendung des Referenzsignals ein Zwischenfrequenztestsignal aus. Ein Aufwärtswandler, der mit dem Splitter verbunden ist, empfängt das Lokaloszillatorsignal vom Splitter. Der Aufwärtswandler verwendet das Lokaloszillatorsignal, um das Zwischenfrequenztestsignal in ein Radiofrequenztestsignal umzuwandeln. Der Aufwärtswandler weist eine erste Testverbindung auf, die das Radiofrequenztestsignal für ein zu testendes Gerät bereitstellt.
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Zusätzlich ist ein Abwärtswandler mit dem Splitter verbunden und empfängt das Lokaloszillatorsignal von dem Splitter. Der Abwärtswandler umfasst eine zweite Testverbindung, die ein Ausgangsfrequenzsignal von dem zu testenden Gerät empfängt. Der Abwärtswandler verwendet auch das Lokaloszillatorsignal, um das Radiofrequenzausgangssignal in ein Zwischenfrequenzausgangssignal umzuwandeln.
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Zu diesen Strukturen gehört ferner ein synchronisierter Digitalisierer, der mit dem Abwärtswandler verbunden ist und der das Zwischenfrequenzausgangssignal von dem Abwärtswandler empfängt. Der synchronisierte Digitalisierer ist mit dem Referenzsignalgenerator verbunden und empfängt auch das Referenzsignal vom Referenzsignalgenerator. Der synchronisierte Digitalisierer verwendet das Referenzsignal, um das Zwischenfrequenzausgangssignal in ein digitales Ausgangssignal umzuwandeln. Der synchronisierte Digitalisierer (möglicherweise mit dem Betrieb einer separaten Logikvorrichtung) hält unterschiedliche Phasensignale des Zwischenfrequenzausgangssignals vom Abwärtswandler aufrecht, wenn die getestete Vorrichtung während eines Testzyklus betrieben wird. Der synchronisierte Digitalisierer wandelt das Zwischenfrequenzausgangssignal von einem Frequenzbereich in einen Zeitbereich um oder verwendet die schnelle Fourier-Transformation (FFT) usw. Das an den lokalen Oszillator, den Quelloszillator und den Digitalisierer gelieferte Referenzsignal ist das gleiche (z. B. ein einzelnes Signal).
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Die vorgenannte Logikvorrichtung kann auch mit der zu testenden Vorrichtung und dem synchronisierten Digitalisierer verbunden sein (oder solche Logikfunktionen können in den synchronisierten Digitalisierer integriert sein). Die Logikvorrichtung steuert die zu testende Vorrichtung, um das Radiofrequenztestsignal bei verschiedenen Phasen/Port-Schritten zu verschiedenen Zeitpunkten des Testzyklus zu verarbeiten. Jeder der verschiedenen Phasen/Port-Schritte bewirkt, dass das getestete Gerät mit einer anderen Phase und/oder einem anderen Eingang/Ausgang-Anschluss arbeitet.
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Der synchronisierte Digitalisierer empfängt kontinuierlich das Zwischenfrequenzausgangssignal von dem Abwärtswandler während des gesamten Testzyklus, um alle unterschiedlichen Phasensignale des Zwischenfrequenzausgangssignals von dem Abwärtswandler aufrechtzuerhalten, während die geprüfte Vorrichtung im vollen Testzyklus betrieben wird. Die Logikvorrichtung steuert den synchronisierten Digitalisierer, um ganzzahlige Frequenzperioden zwischen dem Erfassen der unterschiedlichen Phasensignale in Bezug auf verschiedene Phasen/Port-Schritte des Testzyklus abzuwarten. Der synchronisierte Digitalisierer (möglicherweise mit dem Betrieb der Logikvorrichtung) kombiniert die verschiedenen Phasensignale, die sich auf verschiedene miteinander synchronisierte Phasen/Port-Schritte des Testzyklus beziehen, miteinander und überlagert sie. Die Logikvorrichtung wertet den Versatz der verschiedenen Phasen aus, die vom synchronisierten Digitalisierer kombiniert und überlagert werden, um zu bestimmen, ob die Phasen der digitalen Ausgangssignale, die sich auf die verschiedenen Phasen/Port-Schritte des zu testenden Geräts beziehen, innerhalb der Grenzen liegen, um zu bestimmen, ob das zu testende Gerät den Testzyklus bestanden hat.
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Verschiedene Verfahren hierin geben ein Lokaloszillatorsignal von einem Lokaloszillator unter Verwendung eines Referenzsignals aus, das von einem Referenzsignalgenerator erzeugt wird. In ähnlicher Weise geben solche Verfahren ein Zwischenfrequenztestsignal von einem Quelloszillator unter Verwendung des Referenzsignals aus. Diese Verfahren wandeln das Zwischenfrequenztestsignal in ein Radiofrequenztestsignal um, wobei ein Aufwärtswandler das Lokaloszillatorsignal verwendet.
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Das Radiofrequenztestsignal wird einem zu testenden Gerät zugeführt und ein Radiofrequenzausgangssignal wird von dem zu testenden Gerät zurück empfangen. Insbesondere kann eine Logikvorrichtung verwendet werden, um das zu testende Gerät zu steuern, um das Radiofrequenztestsignal bei verschiedenen Phasen/Port-Schritten zu verschiedenen Zeitpunkten des Testzyklus zu verarbeiten.
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Derartige Verfahren wandeln das Radiofrequenzausgangssignal in ein Zwischenfrequenzausgangssignal um, wobei ein Abwärtswandler das Lokaloszillatorsignal verwendet. Dann wandeln die Verfahren das Zwischenfrequenzausgangssignal mit einem synchronisierten Digitalisierer unter Verwendung des Referenzsignals in ein digitales Ausgangssignal um. Wieder ist das Referenzsignal, das dem Lokaloszillator, dem Quelloszillator und dem Digitalisierer zugeführt wird, das gleiche Signal (z. B. ein einzelnes Signal).
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Dies ermöglicht es diesen Verfahren, unterschiedliche Phasensignale des Zwischenfrequenzausgangssignals unter Verwendung des synchronisierten Digitalisierers zu erfassen, während das zu testende Gerät in einem Testzyklus betrieben wird. Somit erfassen die Verfahren kontinuierlich die unterschiedlichen Phasensignale (unter Verwendung des synchronisierten Digitalisierers), die sich auf unterschiedliche Phasen/Port-Schritte des Testzyklus beziehen und die miteinander kombiniert werden, wenn sie kombiniert und durch den synchronisierten Digitalisierer überlagert werden. Diese Verfahren erfassen solche unterschiedlichen Phasensignale, indem der synchronisierte Digitalisierer während des gesamten (ganzen) Testzyklus kontinuierlich das Zwischenfrequenzausgangssignal vom Abwärtswandler empfängt und die Logikeinrichtung den synchronisierten Digitalisierer so steuert, dass er ganze ganzzahlige Frequenzperioden zwischen dem Erfassen der verschiedenen Phasensignale abwartet, die sich auf verschiedene Phasen/Port-Schritte des Testzyklus beziehen.
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Die Logikvorrichtung wird von solchen Verfahren verwendet, um den Versatz der verschiedenen Phasen zu bewerten, die von dem synchronisierten Digitalisierer kombiniert und überlagert werden, um zu bestimmen, ob die Phasen der digitalen Ausgangssignale, die sich auf die verschiedenen Phasen/Port-Schritte der getesteten Vorrichtung beziehen, innerhalb der Grenzen liegen, um zu bestimmen, ob das zu testende Gerät den Testzyklus besteht.
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Figurenliste
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Die hier beschriebenen Ausführungsformen werden anhand der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen, die nicht notwendigerweise maßstabsgerecht gezeichnet sind, besser verstanden.
- 1 ist ein schematisches Diagramm, das eine Testvorrichtung gemäß hierin beschriebenen Ausführungsformen darstellt;
- 2 ist eine Grafik, die Phasensignale veranschaulicht, die durch hier beschriebene Ausführungsformen erzeugt werden;
- 3 ist eine Darstellung von Diagrammen, die das Anhalten zwischen Phasen/Port-Schritten zeigen, die von den hier beschriebenen Ausführungsformen durchgeführt werden;
- 4 ist ein Flussdiagramm, das hier Ausführungsformen darstellt; und
- 5 und 6 sind schematische Diagramme von Hardwaresystemen, die von den hier beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden.
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Detaillierte Beschreibung
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Wie oben erwähnt, können Testvorrichtungen für derart hoch entwickelte Radiofrequenz (RF) -Sender/Empfänger sehr langsam, groß und teuer sein und solchen Testvorrichtungen kann es an Genauigkeit mangeln, da sie unter unerwünschtem Rauschen oder anderen Interferenzen leiden. Zum Beispiel sollte bei phasengesteuerten 5G-Geräten die Phasenmessung zwischen Antennenelementen erfolgen. Des Weiteren kann die zu testende Vorrichtung oder der Prüfling (DUT) eine variable Phasenanpassungsschaltung aufweisen, die für Fertigungsprozesse sehr empfindlich ist, sodass jedes produzierte Gerät getestet werden muss. Kein Gerät zum automatischen Testen (automatic test equipment, ATE) für die Produktion von Millimeterwellen bietet jedoch eine Möglichkeit zur Phasenmessung. Während einige Tischgeräte die Phase messen können, ist dies aufgrund der Größe, der Kosten und der langsamen Geschwindigkeit derartiger Tischgeräte nicht ausreichend, um das Testen großer Stückzahlen aller hergestellten Geräte zu unterstützen.
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Beim Testen von RF-Geräten müssen die RF-Geräte mit sehr kleinen Wellenlängen- und sehr hochfrequenten Signalen versorgt werden; und die RF-Vorrichtungen geben als Reaktion auf die Testsignale ähnliche Signale mit kleiner Wellenlänge/hoher Frequenz aus. Es kann jedoch schwierig oder teuer sein, solche Wellenlängen- und Hochfrequenzsignale zu analysieren, so dass Abwärtswandler zur Verringerung der Frequenz verwendet werden, wobei solche Abwärtswandler RF-Signale auf Zwischenfrequenzsignale (IF-Signale) reduzieren, die leichter (und manchmal auch genauer) sind und von möglicherweise weniger kostspieligen Analysegeräten verarbeitet werden. In einem Beispiel kann die Testeinrichtung einen oder mehrere RF-Testsignalgeneratoren, die ein RF-Signal für eine zu testende Vorrichtung bereitstellen, und einen Abwärtswandler (der möglicherweise nicht genau mit den RF-Testsignalgeneratoren synchronisiert ist) verwenden, um die Frequenz der Ausgangssignale der zu testenden Vorrichtung zu reduzieren. Durch diese Frequenzverringerung können wiederum kleinere, kostengünstigere und zuverlässigere Testanalysegeräte verwendet werden.
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Um Probleme mit RF-Testgeräten zu beheben, verwenden die hierin beschriebenen Verfahren und Vorrichtungen einen Aufwärtswandler und einen Abwärtswandler, die aufeinander abgestimmt/synchronisiert sind und daher einen gemeinsamen Lokaloszillator für den Aufwärtswandler und den Abwärtswandler verwenden. Insbesondere können der Aufwärtswandler und der Abwärtswandler, die hier beschrieben werden, einfache Mischer (single-ended oder differentiell) oder komplexe Blöcke mit vielen Elementen wie Filtern, Verstärkern, Dämpfern usw. sein.
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In einem Beispiel werden identische Mischer mit drei Anschlüssen als Aufwärts- und Abwärtswandler verwendet, um die Frequenz von RF-Signalen in RF-Testeinrichtungen zu erhöhen/verringern. Abhängig davon, wie diese drei Anschlüsse mit dem IF-Signal verbunden sind, ändert das RF-Signal und ein Lokaloszillatorsignal (LO-Signal) den Mischer von einem Aufwärtswandler zu einem Abwärtswandler. In solchen Mischern wird das LO-Signal verwendet, um die Frequenz eines IF-Eingangssignals (wenn es an einen Eingangsanschluss des Mischers angelegt wird) auf ein RF-Ausgangssignal zu erhöhen, und das LO-Signal wird auf ähnliche Weise verwendet, um die Frequenz eines RF-Eingangssignals (wenn für einen Eingangsanschluss des Mischers bereitgestellt) auf ein IF-Ausgangssignal zu verringern. Das Ausmaß der Frequenzerhöhung/-abnahme hängt vom LO-Signal ab, wodurch die Mischer sehr kleine Unterschiede zwischen den RF- und IF-Frequenzen (einige Prozent) oder sehr große Unterschiede (tausende Male höhere/niedrigere Frequenzen) basierend auf dem LO-Signal erzeugen können.
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Die hierin beschriebenen Vorrichtungen und Verfahren stellen für sowohl den Aufwärtswandler als auch den Abwärtswandler das gleiche LO-Signal bereit (sie verwenden einen gemeinsamen Lokaloszillator für den Aufwärtswandler und den Abwärtswandler), um so Phasenfehler durch Auslöschen des Phasenrauscheneffekts zwischen Aufwärtswandler und Abwärtswandler zu beseitigen, wodurch die Genauigkeit weiter erhöht wird. Diese Vorrichtungen/Verfahren liefern auch ein gemeinsames Referenzfrequenzsignal, um alle Testvorrichtungen und das zu testende Gerät zu synchronisieren, so dass Phasenfehler weiter reduziert werden. Darüber hinaus verwenden diese Geräte und Verfahren einen synchronisierten Digitalisierer, um das abwärtskonvertierte IF-Signal zu digitalisieren, wobei der synchronisierte Digitalisierer „synchronisiert“ wird, da er während verschiedener Phasen/Port-Schritte eingeschaltet bleibt, um konsistent verschiedene Phasensignale zu erfassen, die dadurch synchronisiert (wenn sie kombiniert werden) und übereinander gelegt werden. Dadurch entfällt auch die Kalibrierung der Wege, da nur relative (nicht absolute) Phasen mit solchen Geräten und Methoden gemessen werden, bei denen die relative Phase eines Phasenaufbaus zu einem anderen Phasenaufbau erfolgt.
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1 zeigt eine beispielhafte Radiofrequenz-Testeinrichtung 100, die einen Referenzsignalgenerator 102 umfasst, der ein Referenzsignal erzeugt, das eine beliebige Frequenz sein kann, beispielsweise 0,001-1000 MHz (und bei einer Implementierung 10 MHz). Ein Lokaloszillator 122 ist mit dem Referenzsignalgenerator 102 verbunden. Gemäß der Darstellung in 1 empfängt der Lokaloszillator 122 das Referenzsignal von dem Referenzsignalgenerator 102. Der Lokaloszillator 122 gibt ein Lokaloszillatorsignal (LO-Signal) unter Verwendung des Referenzsignals aus. Außerdem ist ein Splitter 120 (der zur Verstärkung mit Strom versorgt werden kann oder nicht) mit dem Lokaloszillator 122 verbunden und empfängt das Lokaloszillatorsignal LO vom Lokaloszillator 122. Der Splitter 120 liefert den verschiedenen Geräten das gleiche LO-Signal (möglicherweise verstärkt).
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Ein Quelloszillator 110 ist auch mit dem Referenzsignalgenerator 102 verbunden und empfängt das Referenzsignal von dem Referenzsignalgenerator 102. Der Quelloszillator 110 gibt ein Testsignal mit einer Zwischenfrequenz, die eine niedrigere Frequenz als die Radiofrequenz aufweist (wird der Einfachheit halber hierin manchmal als „Zwischenfrequenztestsignal“ bezeichnet), unter Verwendung des Referenzsignals aus.
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Ein Aufwärtswandler 112, der mit dem Splitter 120 verbunden ist, empfängt das Lokaloszillatorsignal von dem Splitter 120. Der Aufwärtswandler 112 wandelt mit dem Lokaloszillatorsignal LO das Zwischenfrequenztestsignal (IF) aus dem Quelloszillator in ein Radiofrequenztestsignal (RF-Testsignal) durch Erhöhen der Frequenz des Zwischenfrequenztestsignals (ohne jedoch das Zwischenfrequenztestsignal anderweitig zu verändern) um. Es sei angemerkt, dass der Quelloszillator 110 und der Aufwärtswandler 112 die sogenannte „Quelle“ 104 bilden, die die Quelle des RF-Signals ist, das der geprüften Vorrichtung 106 zugeführt wird. Genauer gesagt, der Aufwärtswandler 112 weist eine erste Testverbindung auf, die das Radiofrequenztestsignal für eine zu testenden Gerät (DUT) 106 bereitstellt.
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Zusätzlich ist ein Abwärtswandler 114 mit dem Splitter 120 verbunden und empfängt das Lokaloszillatorsignal vom Splitter 120. Der Abwärtswandler 114 kann mit dem Aufwärtswandler 112 identisch sein (oder verschieden sein) und kann dies zu dem Aufwärtswandler 112 identisch (oder anders) ausführen, wenn er mit den gleichen Eingaben versorgt wird, und es können Verbindungen zu dem Abwärtswandler 114 hergestellt werden, um zu bewirken, dass der Abwärtswandler 114 die Frequenz des Eingangssignals reduziert. Somit umfasst der Abwärtswandler 114 eine zweite Testverbindung, die ein Radiofrequenzausgangssignal (RF-Ausgangssignal) von der geprüften Vorrichtung 106 empfängt. Der Abwärtswandler 114 verwendet auch das Lokaloszillatorsignal LO, um das Radiofrequenzausgangssignal (RF-Ausgangssignal) in ein Zwischenfrequenzausgangssignal (IF-Ausgangssignal) durch Verringern der Frequenz des Radiofrequenzausgangssignals (ohne jedoch das Radiofrequenzausgangssignal anderweitig zu verändern) umzuwandeln. Daher teilen sowohl der Aufwärtswandler 112 als auch der Abwärtswandler 114 das gleiche LO.
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Solche Strukturen umfassen ferner einen synchronisierten Digitalisierer 116, der mit dem Abwärtswandler 114 verbunden ist und das Zwischenfrequenzausgangssignal vom Abwärtswandler 114 empfängt. Der synchronisierte Digitalisierer 116 ist mit dem Referenzsignalgenerator 102 verbunden und empfängt auch das Referenzsignal von dem Referenzsignalgenerator 102. Der synchronisierte Digitalisierer 116 verwendet das Referenzsignal, um das Zwischenfrequenzausgangssignal in ein digitales Ausgangssignal umzuwandeln. Der synchronisierte Digitalisierer 116 (möglicherweise mit dem Betrieb einer separaten Logikvorrichtung 118) behält unterschiedliche Phasen-Signale des Zwischenfrequenzausgangssignals vom Abwärtswandler 114 bei, während die geprüfte Vorrichtung 106 während eines Testzyklus betrieben wird. Man beachte, dass der Abwärtswandler 114, der synchronisierte Digitalisierer 116 und die Logikvorrichtung 118 den sogenannten „Empfänger“ 108 bilden, der das RF-Signal von der geprüften Vorrichtung 106 empfängt.
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Die Logikvorrichtung 118 kann eine feldprogrammierbare Gitteranordnung (FPGA), ein separater Prozessor 124 oder eine ähnliche Vorrichtung sein. Die Logikvorrichtung 118 kann separat oder als eine Komponente des synchronisierten Digitalisierers 116 integriert sein. Die Logikvorrichtung 118 konvertiert das digitalisierte Signal vom Frequenzbereich in den Zeitbereich oder verwendet die schnelle Fourier-Transformation (FFT) usw. Das Referenzsignal, das für den Lokaloszillator 122, den Quelloszillator 110, den Digitalisierer 116 und die Logikvorrichtung 118 bereitgestellt wird, ist das gleiche (z. B. ein einzelnes) Signal, um Phasenfehler durch Auslöschen des Phasenrauscheneffekts zwischen verschiedenen Vorrichtungen zu beseitigen und um die Genauigkeit weiter zu erhöhen.
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Wie in 1 gezeigt ist, kann der Prozessor 124 auch mit der getesteten Vorrichtung 106 und dem synchronisierten Digitalisierer 116 verbunden sein. Der Prozessor 124 kann die getestete Vorrichtung 106 so steuern, dass das Radiofrequenztestsignal bei unterschiedlichen Phasen/Port-Schritten zu unterschiedlichen Zeitpunkten des Testzyklus verarbeitet wird. Der Prozessor 124 kann den Quelloszillator 110 steuern, um unterschiedliche Testsignale zu erzeugen. Der synchronisierte Digitalisierer 116 empfängt kontinuierlich das Zwischenfrequenzausgangssignal von dem Abwärtswandler 114 während des gesamten (gesamten) Testzyklus. Der volle Testzyklus kann verschiedene Testsignale für das zu testende Gerät 106 bereitstellen, bewirken, dass das zu testende Gerät 106 bei verschiedenen Phasenversätzen arbeitet, bewirken, dass das zu testende Gerät 106 unter Verwendung verschiedener Anschlüsse arbeitet, usw. Es wird angemerkt, dass ein Betreiben des zu testenden Geräts 106 bei unterschiedlichen Phasenversätzen oder zur Verwendung verschiedener Ports hier aus Gründen der Kurzbezeichnung manchmal als „unterschiedliche Phasen/Port-Schritte des Testzyklus“ bezeichnet wird.
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2 zeigt zwei unterschiedliche Phasensignale, die sich auf unterschiedliche Phasen/Port-Schritte eines solchen Testzyklus beziehen, die durch den synchronisierten Digitalisierer 116 kombiniert werden und einander überlagert werden (möglicherweise in Abstimmung mit der Logikvorrichtung 118). Der synchronisierte Digitalisierer 116 kombiniert und überlagert solche unterschiedlichen Phasen/Port-Signale, die sich auf verschiedene Phasen/Port-Schritte des Testzyklus beziehen, die miteinander synchronisiert sind. Dies ist zum Beispiel in 2 gezeigt, wo ein Sinuswellensignal einen Nullphasenschritt aufweist (ist bei einem Nullphasenversatz), während das andere Sinuswellensignal versetzt ist und einen Phasenschritt aufweist, wobei die Phasendifferenz in den Zeichnungen als ϕ dargestellt ist.
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Gemäß der Darstellung in 3 steuert der Prozessor 124 den synchronisierten Digitalisierer 116 so, dass er ganze ganzzahlige Frequenzperioden (z. B. 5 Perioden, 10 Perioden, 25 Perioden usw.) zwischen dem Erfassen der verschiedenen Phasensignale, die sich auf unterschiedliche Phasen/Port-Schritte des Testzyklus beziehen, abwartet. Genauer gesagt, veranschaulicht Gegenstand 130 in 3 das Zeitdomänensignal, das von der Logikvorrichtung 118 während eines ersten Phasen-Schritts erzeugt wird, während Elemente 132 und 134 andere Zeitbereichssignale darstellen, die für andere Phasen/Port-Schritte erzeugt werden. Man beachte, dass, wie in 3 gezeigt, der synchronisierte Digitalisierer 116 keine Signale erfasst und die Logikvorrichtung 118 diese Signale nicht während ganzzahliger Frequenzperioden konvertiert, die übersprungen werden, nachdem der Prozessor 124 die geprüfte Vorrichtung 106 in einen Betrieb unter einer anderen Phase (oder anderen Port) bewegt hat. Diese Wartezeit ist lang genug gewählt, um die Zwischenfrequenzausgangssignale des Abwärtswandlers 114 stabilisieren zu können; da jedoch der synchronisierte Digitalisierer 116 solche Signale kontinuierlich empfängt, sind die Signale, die sich auf die verschiedenen Phasen/Port-Schritte beziehen, alle miteinander synchronisiert (was nicht der Fall wäre, wenn der Digitalisierer zwischen Phasen/Port-Schritten deaktiviert wäre, oder wenn verschiedene Digitalisierer für verschiedene Phasen/Port-Schritte verwendet wurden). Dies ermöglicht, dass solche Signale genau kombiniert und miteinander überlagert werden, und dadurch eine Phasendifferenz (Φ) zwischen solchen überlagerten Signalen genau bereitgestellt wird.
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Der Prozessor 124 wertet den Versatz der verschiedenen Phasen aus, die von dem synchronisierten Digitalisierer 116 kombiniert und überlagert werden (z. B. wie in 2 gezeigt), um zu bestimmen, ob die Phasen der digitalen Ausgangssignale, die sich auf die verschiedenen Phasen/Port-Schritte der zu testenden Vorrichtung 106 beziehen, innerhalb von Grenzen sind, um zu bestimmen, ob die geprüfte Vorrichtung 106 den Testzyklus besteht. Wie für den Durchschnittsfachmann verständlich ist, können die verschiedenen „Grenzen“, die getestet werden, Grenzen (Bereiche) oder Schwellenwerte sein, die sich auf Phasenversätze, Frequenzänderungen, Amplitudenänderungen, Wellenformänderungen, Wellenregelmäßigkeiten usw. oder ähnlicher Maßnahmen beziehen.
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Gemäß der Darstellung in 4 in Form eines Flussdiagramms beginnen verschiedene Verfahren hierin mit dem Einrichten einer anfänglichen Referenzphase der zu testenden Vorrichtung oder des Prüflings (DUT) in Punkt 200, die der Quelloszillator verwendet, um das Zwischenfrequenztestsignal zu erzeugen. In Punkt 202 erzeugen diese Verfahren ein Referenzsignal unter Verwendung eines Referenzsignalgenerators. An Position 204 erzeugen solche Verfahren dann ein Lokaloszillatorsignal (LO-Signal) von einem Lokaloszillator und geben dieses unter Verwendung des von dem Referenzsignalgenerator in Element 202 erzeugten Referenzsignals aus. In ähnlicher Weise erzeugen solche Verfahren in Punkt 206 eine Zwischenfrequenztestsignal (IF-Testsignal) von dem Quelloszillator unter Verwendung des in Punkt 202 erzeugten Referenzsignals.
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In Punkt 208 wandeln diese Verfahren das Zwischenfrequenztestsignal in ein Radiofrequenztestsignal (RF-Testsignal) um, wobei ein Aufwärtswandler das in Punkt 204 erzeugte Lokaloszillatorsignal verwendet. Das Radiofrequenztestsignal wird einer zu testenden Vorrichtung in Punkt 210 zugeführt. In Punkt 212 steuert eine logische Vorrichtung die zu testende Vorrichtung, um das Radiofrequenztestsignal in verschiedenen Phasen/Port-Schritten zu verschiedenen Zeiten des Testzyklus zu verarbeiten. Ein Radiofrequenzausgangssignal wird von der zu testenden Vorrichtung in Punkt 214 zurück empfangen.
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Solche Verfahren wandeln das Radiofrequenzausgangssignal in ein Zwischenfrequenzausgangssignal in Punkt 216 um, wobei ein Abwärtswandler das gleiche Lokaloszillatorsignal verwendet, das in Punkt 204 erzeugt wird. Anschließend wandeln die Verfahren in Punkt 218 das Zwischenfrequenzausgangssignal in ein digitales Ausgangssignal um, wobei ein synchronisierter Digitalisierer das gleiche Referenzsignal verwendet, das in Punkt 202 erzeugt wurde. Auch hier ist das Referenzsignal, das dem Lokaloszillator, dem Quelloszillator und dem Digitalisierer zugeführt wird, das gleiche (z.B. ein einzelnes) Signal, das in Punkt 202 erzeugt wird.
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Wenn die Phase oder der Port des Prüflings vor dem Testen des Prüflings in Punkt 212 geändert wurde (in Punkt 224, siehe unten), wartet diese Verarbeitung (in Punkt 220) eine bestimmte ganze Anzahl von Frequenzperioden ab, bevor sie das digitale Ausgangssignal in Punkt 222 erfasst. Nach dem Warten in Punkt 220 erfassen und überlagern diese Verfahren also das digitale Ausgangssignal in Punkt 222, was zu den in 2 dargestellten überlagerten Wellenformen führt, wodurch die Phasendifferenz des Versatzes (ϕ) zwischen solchen überlagerten Signalen berechnet werden kann (in Punkt 226 unten erläutert). Die Phase des zu testenden Geräts oder des Geräts unter Test-Port wird in Punkt 224 geändert und die Verarbeitung kehrt zu Punkt 212 zurück, um das zu testende Gerät an der neuen Phase oder dem neuen Port zu betreiben.
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Diese Verfahren zum Erfassen verschiedener Phasensignale des Zwischenfrequenzausgangssignals unter Verwendung des synchronisierten Digitalisierers als der zu testenden Vorrichtung werden während eines Testzyklus 222 durchgeführt. Mit anderen Worten, die hierin enthaltenen Verfahren erfassen kontinuierlich die verschiedenen Phasensignale (unter Verwendung des synchronisierten Digitalisierers), die sich auf verschiedene Phasen/Port-Schritte des Testzyklus beziehen, und diese werden miteinander synchronisiert, wenn sie kombiniert und vom synchronisierten Digitalisierer in Punkt 222 überlagert werden. Diese Verfahren erfassen so unterschiedliche Phasensignale in Punkt 222, indem der synchronisierte Digitalisierer das Zwischenfrequenzausgangssignal vom Abwärtswandler in Punkt 218 während des gesamten (ganzen) Testzyklus kontinuierlich empfängt, aber die Logikvorrichtung steuert den synchronisierten Digitalisierer, um ganze ganzzahlige Frequenzperioden (Punkt 220) zwischen dem Erfassen der verschiedenen Phasensignale, die sich auf verschiedene Phasen/Port-Schritte des Testzyklus in Element 222 beziehen, abzuwarten, um das Erfassen von Signalen vom Abwärtswandler 114 zu vermeiden, die nicht stabilisiert sind, aber dennoch alle erfassten Signale mit den anderen erfassten Signalen synchron zu halten.
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In Punkt 224, solange es zusätzliche Phasenversätze und Ports zum Testen gibt, werden Schleifen zurück zu Artikel 212 verarbeitet, um das Messobjekt mit dem geänderten Phasenversatz oder dem geänderten Port zu betreiben. Nachdem alle Phasen/Ports des Prüflings getestet wurden, wird in Punkt 226 die logische Vorrichtung durch solche Verfahren verwendet, um den Versatz der verschiedenen Phasen zu bewerten, die vom synchronisierten Digitalisierer kombiniert und überlagert werden (in Punkt 222), um zu bestimmen, ob sich die Phasen digitaler Ausgangssignale, die sich auf die verschiedenen Phasen/Port-Schritte des Prüflings beziehen, innerhalb der Grenzen befinden, um zu bestimmen, ob der Prüfling den Testzyklus besteht (Punkt 228). Genauer gesagt, können die Phasenversätze in bestimmten Schritten (z.B. 5 Grad, 10 Grad, 30 Grad, etc.) erfolgen, und wenn der Prüfling einen Phasenversatz erzeugt, der sich von dem erwarteten Phasenversatz unterscheidet (z.B. 1%, 5%, 10%, etc.), wird der Prüfling den Test nicht bestehen. Einige (z.B. 2, 4, 10, etc.) Phasenversätze können überlagert und in Gruppen verglichen werden oder alle Phasenversätze können überlagert und als eine Gruppe verglichen werden. In anderen Implementierungen kann eine Gruppe von Offsets (oder alle einzelnen Offsets, die zusammen überlagert sind) eines Prüflings gemittelt werden, um zu bestimmen, ob der Prüfling besteht oder versagt. Ähnliche Bewertungen können in Punkt 228 in Bezug auf die zu erwartenden Ausgänge durchgeführt werden, wenn verschiedene Ports des Prüflings ausgewählt werden.
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5 veranschaulicht konzeptionell eine Hardwarekonfiguration zur Herstellung und zum Testen solcher RF-Vorrichtungen. Genauer gesagt, wird ein Design in Punkt 300 erstellt oder aufgerufen und die Erstfertigung kann in einer Fertigungseinheit A (302) durchgeführt werden, um teilweise gebildete RF-Vorrichtungen oder Komponenten davon entsprechend dem Design herzustellen. Diese teilweise gebildeneten RF-Vorrichtungen können optional mit einer Prüfeinheit A (304) getestet werden, die die in 1 dargestellte Testeinrichtung 100 umfasst, die vorstehend erläutert wurde.
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In einer Fertigungseinheit B (306) kann eine zusätzliche Fertigung durchgeführt werden, um vollständig gebildete oder fertigen RF-Vorrichtungen herzustellen. Diese fertigen RF-Vorrichtungen können optional mit einer anderen (oder dergleichen) Prüfeinheit B (308) getestet werden, die die in 1 dargestellte Testeinrichtung 100 umfasst, die vorstehend erläutert wurde. Nach diesen Tests können verschiedene Montageprozesse durchgeführt werden, um die fertigen RF-Vorrichtungen mit anderen Vorrichtungen (in der Montageeinheit 310) zu verpacken, so dass ein fertiges Produkt hergestellt wird. Ein entsprechendes fertiges Produkt kann auch mit einer weiteren Prüfeinheit C (312) getestet werden, die die in 1 dargestellte Testeinrichtung 100 umfasst, die vorstehend erläutert wurde. Nach einer solchen abschließenden optionalen Prüfung mit der Prüfeinheit C (312) kann das fertige Produkt im Feld 314 für eine volle Lebensdauer in Betrieb genommen werden.
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Es wird angemerkt, dass die Prüfeinheiten A-C (304, 308, 312) alle die gleiche Einheit (wobei teilweise oder vollständig gebildete Teile zur Prüfung zur selben einzelnen Prüfeinheit zurückkehren) oder separate Einheiten sein können. Darüber hinaus stellen solche Prüfeinheiten A-C (304, 308, 312) keine Prüfstandtestgeräte dar, sondern stehen im Einklang mit den Fertigungseinheiten (302, 306) und Montageeinheiten 310. Daher ist die vorstehend diskutierte Prüfeinrichtung 100 in der Lage, jede einzelne teilweise oder vollständig gebildete Komponente oder Vorrichtung zu testen, ohne die Produktion wesentlich zu verlangsamen oder die Kosten zu erhöhen, da die Testeinrichtung 100 relativ kleiner, schneller und kostengünstiger ist als Prüfstsandtestgeräte. Dies ermöglicht es potenziell, dass jedes RF-Gerät vor dem Gebrauch getestet werden kann, was nützlich ist, wenn solche RF-Geräte so konzipiert sind, dass sie mit Millimeterwellenlängen arbeiten, die bei sehr hohen Frequenzen arbeiten, und die in der Lage sind, in verschiedenen Phasen eines gegebenen Frequenzsignals und/oder durch verschiedene Anschlüsse der RF-Geräte zu arbeiten.
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6 stellt eine schematische Zeichnung dar, die eine Hardwarekonfiguration veranschaulicht, die eine der oben beschriebenen Logik- oder Steuerfunktionen ausführen kann. Das System umfasst mindestens einen Prozessor oder eine zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) 400. Die CPUs 400 sind über einen Systembus 402 mit verschiedenen Vorrichtungen wie einem Direktzugriffsspeicher (RAM) 404, einem Nur-Lese-Speicher (ROM) 406 und einem Ein-/Ausgangs (I/O) -Adapter 408 verbunden. Der I/O-Adapter 408 kann mit Peripheriegeräten wie Festplatteneinheiten 410 und Bandlaufwerken 412 oder anderen Programmspeichergeräten verbunden werden, die durch das System lesbar sind. Das System kann die erfinderischen Anweisungen auf den Programmspeichern lesen und diesen Anweisungen folgen, um die Methodik der Ausführungsformen hierin auszuführen. Das System umfasst ferner einen Benutzeroberflächenadapter 418, der eine Tastatur 414, Maus 416, Lautsprecher 420, Mikrofon 422 und/oder andere Benutzeroberflächenvorrichtungen wie eine Touchscreen-Vorrichtung (nicht dargestellt) mit dem Bus 402 verbindet, um Benutzereingaben zu sammeln. Zusätzlich verbindet ein Kommunikationsadapter 424 den Bus 402 mit einem Datenverarbeitungsnetzwerk 426 und ein Anzeigeadapter 428 den Bus 402 mit einer Anzeigevorrichtung 430, die als Ausgabevorrichtung, wie beispielsweise ein Monitor, Drucker oder Sender, ausgeführt sein kann.
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Das Flussdiagramm und die Blockdiagramme in den Figuren veranschaulichen die Architektur, Funktionalität und Bedienung möglicher Implementierungen von Vorrichtungen und Verfahren nach verschiedenen Ausführungsformen. In diesem Zusammenhang kann jeder Block im Flussdiagramm oder in den Blockdiagrammen ein Modul, ein Segment oder einen Teil der Anweisungen darstellen, das eine oder mehrere ausführbare Anweisungen zur Implementierung der angegebenen logischen Funktion(en) umfasst. In einigen alternativen Implementierungen können die im Block angegebenen Funktionen außerhalb der in den Figuren angegebenen Reihenfolge auftreten. So können beispielsweise zwei aufeinanderfolgende Sätze im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden oder die Sätze können je nach Funktionalität manchmal in umgekehrter Reihenfolge ausgeführt werden. Es wird auch darauf hingewiesen, dass jeder Block der Blockdiagramme und/oder der Flussdiagrammdarstellung und Kombinationen von Blöcken in den Blockdiagrammen und/oder der Flussdiagrammdarstellung durch spezielle hardwarebasierte Systeme implementiert werden kann, die die angegebenen Funktionen oder Handlungen ausführen oder Kombinationen von spezieller Hardware und Computeranweisungen ausführen.
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Jede einzelne Figur veranschaulicht nicht nur Methoden und Funktionalität der vorliegenden Ausführungsformen in verschiedenen Phasen, sondern auch die Logik des Verfahrens, wie es ganz oder teilweise durch eine oder mehrere Vorrichtungen und Strukturen implementiert ist. Solche Vorrichtungen und Strukturen sind konfiguriert, um (d.h. sie beinhalten eine oder mehrere Komponenten, wie Widerstände, Kondensatoren, Transistoren und dergleichen, die verbunden sind, um die Durchführung eines Prozesses zu ermöglichen) das vorstehend beschriebene Verfahren zu implementieren. Mit anderen Worten, es können eine oder mehrere Computer-Hardware-Vorrichtungen erstellt werden, die konfiguriert sind, um die hierin beschriebenen Verfahren und Prozesse mit Bezug auf die Figuren und deren entsprechende Beschreibungen zu implementieren.
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Ausführungsformen können hierin in einer Vielzahl von elektronischen Anwendungen verwendet werden, einschließlich, aber nicht beschränkt auf fortschrittliche Sensoren, Speicher/Datenspeicher, Halbleiter, Mikroprozessoren und andere Anwendungen. Eine resultierende Vorrichtung und Struktur, wie beispielsweise ein Chip mit integrierter Schaltung (IC), kann vom Hersteller in Form von rohen Wafern (d.h. als einzelner Wafer, der mehrere unverpackte Chips aufweist), als Bare-Die oder in verpackter Form vertrieben werden. Im letzteren Fall wird der Chip in einem einzigen Chipgehäuse (z.B. einem Kunststoffträger, mit Leitungen, die an einer Hauptplatine oder einem anderen höherwertigen Träger befestigt sind) oder in einem Multichipgehäuse (z.B. einem Keramikträger mit Oberflächenverbindungen und/oder vergrabenen Verbindungen) montiert. In jedem Fall wird der Chip dann mit anderen Chips, diskreten Schaltungselementen und/oder anderen Signalverarbeitungsvorrichtungen als Teil entweder (a) eines Zwischenprodukts, wie beispielsweise einer Hauptplatine, oder (b) eines Endprodukts integriert. Das Endprodukt kann jedes Produkt sein, das integrierte Schaltungschips beinhaltet, von Spielzeug und anderen Low-End-Anwendungen bis hin zu fortschrittlichen Computerprodukten mit einem Display, einer Tastatur oder einem anderen Eingabegerät und einem zentralen Prozessor.
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Die entsprechenden Strukturen, Materialien, Handlungen und Äquivalente aller Mittel oder Schritte-plus-Funktions-Elemente in den folgenden Ansprüchen sollen alle Strukturen, Materialien oder Handlungen zur Erfüllung der Funktion in Kombination mit anderen beanspruchten Elementen, wie ausdrücklich beansprucht, umfassen. Die Beschreibung der vorliegenden Ausführungsformen wurde zur Veranschaulichung und Beschreibung vorgelegt, soll aber nicht vollständig oder auf die Ausführungsformen in der angegebenen Form beschränkt sein. Viele Modifikationen und Variationen werden für die gewöhnlichen Fertigkeiten in der Kunst offensichtlich sein, ohne vom Umfang und Geist der hierin enthaltenen Ausführungsformen abzuweichen. Die Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um die Prinzipien und die praktische Anwendung am besten zu erklären und es anderen mit gewöhnlichen Kenntnissen in der Kunst zu ermöglichen, die verschiedenen Ausführungsformen mit verschiedenen Modifikationen zu verstehen, die für die jeweilige beabsichtigte Verwendung geeignet sind.
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Obwohl das Vorstehende im Zusammenhang mit nur einer begrenzten Anzahl von Ausführungsformen ausführlich beschrieben wurde, sollte leicht verständlich sein, dass die Ausführungsformen hierin nicht auf eine solche Offenlegung beschränkt sind. Vielmehr können die hierin enthaltenen Elemente so modifiziert werden, dass sie eine beliebige Anzahl von Variationen, Änderungen, Substitutionen oder gleichwertigen Anordnungen beinhalten, die bisher nicht beschrieben wurden, die aber dem Wesen und dem Umfang hierin angemessen sind. Auch wenn verschiedene Ausführungsformen beschrieben wurden, ist zu verstehen, dass die hierin enthaltenen Aspekte nur von einigen der beschriebenen Ausführungsformen berücksichtigt werden können. Dementsprechend sind die nachfolgenden Ansprüche durch die vorstehende Beschreibung nicht als eingeschränkt anzusehen. Eine Bezugnahme auf ein Element im Singular soll nicht „eins und nur eins“ bedeuten, es sei denn, es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, sondern „eins oder mehrere“. Alle strukturellen und funktionalen Äquivalente zu den Elementen der verschiedenen Ausführungsformen, die in dieser Offenbarung beschrieben sind und die bekannt sind oder später bekannt werden, werden hierin ausdrücklich durch Bezugnahme aufgenommen und sollen von dieser Offenbarung erfasst werden. Es ist daher zu verstehen, dass Änderungen an den einzelnen offenbarten Ausführungsformen vorgenommen werden können, die im Rahmen des Vorstehenden liegen, wie in den beigefügten Ansprüchen beschrieben.
