JP2007178422A - Ｒｆ信号自動試験装置のアーキテクチャ - Google Patents

Abstract

【課題】 ＲＦ信号自動試験装置のためのアーキテクチャを提供する。
【解決手段】 モジュール（２００）は、１つの受信機が、１つの試験位置からの入力信号と出力信号との両方を測定できるようにする、指向性素子（２２０）を含む。更に、モジュール（２００）によって、複数の入力信号が、相互変調試験のために組み合わされる。モジュール（２００）の複数のコピーを用いて、ＲＦテスタにおける複数のチャネル（２１０ａ、２１０ｂ）が構成される。少なくとも１つのＲＦ源と少なくとも１つのＲＦ受信機を各チャネルに接続できる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、広くは自動試験装置に関し、更に詳しくは、被試験デバイスに高周波信号を印加するアーキテクチャに関する。

自動試験装置（一般的には、テスタ）は、半導体デバイスの製造において用いられる。純粋にデジタル的なデバイスは、デジタル信号を駆動（ドライブ）し受信するテスタを用いて試験するのが通常である。デジタル信号だけではなくアナログ信号も処理する半導体デバイスは、アナログ及びデジタル信号を生じ受信し得るテスタを用いて試験されなければならない。これらの信号は、混合（ｍｉｘｅｄ）信号テスタと呼ばれる。

図１は、典型的な従来技術による混合信号テスタ１００のアーキテクチャを示す。テスタのメインフレーム１０２が、試験を制御し、試験信号を発生し応答を分析して、試験中のエラーを識別する。

テスタのメインフレーム１０２は、テスト・ヘッド１０４を介して、被試験デバイス（ＤＵＴ）１０６に接続される。自動試験の１つの目的は、製造作業の間のできるだけ早い段階で、欠陥のある素子を識別することであるから、素子は、まだ半導体ウエハの上にある間に試験される。よって、ＤＵＴ１０６は、非常に小さく、通常は、１平方インチの何分の１程度である。

テスト・ヘッド１０４は、ＤＵＴ１０６を試験するのに必要な種々の試験信号をこの小さな面積に導く。テスト・ヘッド１０４は、また、ＤＵＴ１０６に近接し信号を適切に印加しなければならない電子回路を含む。

テスタ１００は、テスタのメインフレーム１０２の内部にある制御電子装置１０８によって制御される。制御電子装置１０８は、高速コンピュータであり、テスタ１００が種々の半導体デバイスの上で多くの試験を実行できるようにプログラムされ得るメモリ（図示せず）を含む。

制御電子装置１０８は、１又は複数のバス１１０を介してテスタのサブシステムに接続される。テスタ１００は、ＲＦ信号を処理するサブシステムを含む。ＲＦ信号とは、約１０ＭＨｚから約６ＧＨｚまでの範囲内の周波数を有する信号と、大まかに定義される。テスタ１００は、また、時にはベースバンド信号と呼ばれるより低い周波数の交流信号を処理するサブシステムも含む。テスタ１００は、また、直流信号を処理するサブシステムと、デジタル信号を処理する別のサブシステムとを含む。

ＲＦサブシステムは、複数のＲＦ源及び受信機１１２から成る。各ＲＦ源は、試験信号を、制御電子装置１０８によって特定された周波数とレベルとで発生するようにプログラムされ得る。ＲＦ源のいくつか又はすべては、信号経路１３６を通して、低周波のサブシステムからのベースバンド信号を受信する。このベースバンド信号を用いて、ＲＦ源によって生じるＲＦ信号が変調される。

それぞれのＲＦ受信機は、ある範囲の周波数に亘る受信された信号のパワーを測定する。パワー・レベルや周波数範囲などの、ＲＦ源と受信機との動作パラメータは、制御電子装置１０８によって制御され得る。受信機のいくつか又はすべてが、ＲＦ信号をダウンコンバートして、低周波のサブシステムに送られるベースバンド信号にすることができる。

時には、ＲＦ源と受信機とのこの組み合わせが、ＤＵＴ１０６の種々のパラメータを決定するのに要求されるＲＦ測定をＤＵＴ１０６上で行うのに、十分でないことがある。そのような場合には、専用装置１２０が、ＲＦサブシステムに付加される。それぞれの専用装置１２０は、一般的に、ベクトル・ネットワーク分析などの、１つの機能を実行する。より最近では、２つの機能を実行する専用装置も、いくつかが入手可能になっている。これらの専用装置は、ＶＸＩ又はｇｐｉｂなどの標準的な制御インターフェースを有することが多く、テスタ１００への組み込みは容易である。

低周波（ベースバンド）のサブシステムは、低周波のアナログ源及び受信機１１４で構成される。これらのデバイスは、デジタル信号処理技術を用いて実現されている。典型的なシステムは、２００ＭＨｚで動作し、ほとんど任意の形状の波形を生じさせ、また、分析することが可能である。

直流のサブシステムは、直流源及びメータ１１６で構成される。これらのデバイスは、直流バイアス条件を生じさせたり、測定したりできる。
デジタル・サブシステムは、デジタル信号を発生・受信し、デジタル・ドライバ及び受信機１１８で構成される。

ＲＦ源及び受信機１１２と、低周波源及び受信機１１４と、直流源及び受信機１１６と、デジタル源及び受信機１１８と、専用装置１２０とは、すべてが、テスト・ヘッド１０４に接続される。多くの場合に、テスト・ヘッド１０４は、分散型の電子装置１２２を含むが、これは、精度を向上させる目的やその他の理由でＤＵＴ１０６に近接して配置されなければならない、ＲＦ、低周波、直流、及びデジタルの各サブシステムにおける源（ソース）又は受信機の一部を表す。

ＲＦ源及び受信機１１２と専用装置とへの接続は、ＲＦスイッチング回路１３４を介してなされる。ＤＵＴ１０６を完全に試験するには、複数の試験を行うことが必要である。ＲＦサブシステムは、各試験に対して、異なって構成されなければならない。構成は、ケーブルを移動させ、ＲＦスイッチング回路１３４の内部のスイッチを開閉することによって、構築される。これらのスイッチは、制御電子装置１０８の制御の下で、動作する。これらのスイッチは、典型的には、市販のマイクロ波スイッチを用いて、実現される。これらのスイッチを構成することによって、ＤＵＴ１０６の１つのリード線を試験するのに用いられるそれぞれの源又は受信機が、そのリード線に接続され得る。

低周波源及び受信機１１４、直流源及び受信機１１６、及びデジタル源及び受信機１１８によって発生される信号は、相互接続回路１３２を介して、ＤＵＴ１０６のリード線に至る。必要な場合には、相互接続回路１３２は、適切な接続を行うスイッチを含む。

相互接続回路１３２は、信号経路１３８を介して、ＲＦスイッチング回路に接続される。信号経路１３８によって、直流バイアス条件が、ＲＦサブシステムの中に導入される、又はその中で測定されることが可能になる。

ＤＵＴ１０６を試験するために、制御電子装置１０８は、プログラムを実行する。このプログラムは、テスタ１００に、装置１１２、１１４、１１６、１１８、１２０に対する設定と、ＲＦスイッチング回路１３４と相互接続回路１３２とにおけるスイッチの設定とを特定することによって、第１の測定を行わせる。測定が行われ、制御電子装置１０８に戻る。次に、テスタ１００が再び構成されて、次の測定を行う。このプロセスは、すべての必要な測定が行われるまで反復される。

ＲＦ回路を含むＤＵＴを試験するには、ｓパラメータ、グループ遅延、位相、ノイズ・フィギュア（雑音指数）、負荷プリング（ｐｕｌｌｉｎｇ）、相互変調歪み、インターセプト・ポイント、１ｄＢ圧縮ポイント、位相ノイズなどの多くのパラメータが測定される。

図１に示されているＲＦパラメータを測定するテスタのためのアーキテクチャは、各装置をＤＵＴ１０６にマニュアルで接続するよりは望ましいのだが、複数の短所を有する。カスタムのＲＦスイッチング１３４は、いくつかの理由で望ましくない。第１に、特定の半導体デバイスを試験するのに用いられる装置は、用いられるデバイスのタイプに依存する。結果的に、ＲＦスイッチング回路１３４は、試験されるデバイスのそれぞれのタイプに応じて、カスタムメードされなければならない。カスタムメードのハードウェアとそれを制御するのに必要になるソフトウェアとに付随するコストは相当なものである。

第２に、カスタムの較正ルーチンが、ＲＦ装置１１２、１２０のために書かれなければならない。ＲＦ試験装置は、通常は、ソフトウェア較正ルーチンを含む。これらのルーチンは、しかし、ＤＵＴがその装置に直接に接続される試験においてだけ、その装置を較正する。その装置とＤＵＴ１０６との間にスイッチング回路がある場合には、別の較正ルーチンが書かれなければならない。このスイッチング回路は試験されるデバイスの各タイプに対してカスタムで作成されているので、較正ルーチンもまた、カスタムで、試験されるデバイスのタイプに応じて書かれなければならない。

第３の短所は、ＲＦスイッチング回路１３４が多くのマイクロ波スイッチから構成されていることである。これらのスイッチは、一般的に大型であり、ＤＵＴ１０６に接近させて配置することが困難である。結果的に、分散型の電子装置１２２を、望ましい位置よりもはるかに離れた位置に、ＤＵＴ１０６から離間させて置かなければならない。更に、マイクロ波スイッチは、動作が遅く、そのために、１回の製造シフトにおいて試験できるデバイスの数が減少する。更に、マイクロ波スイッチは、高価であり、信頼性が低い。数百回程度の動作の後で、故障したり、性能が低下したりする傾向がある。

図１のアーキテクチャに伴う更なる短所は、専用装置１２０のコストである。ＲＦ源及び受信機１１２を用いて更に多くの測定を行えることが望まれる。

以上の点に鑑みて、本発明の目的は、ＲＦ源及び受信機を、多くのＲＦパラメータの測定を可能にする構成における試験位置に接続させ得るモジュールを提供することである。
また、本発明の更なる目的は、ＲＦ装置を試験位置に接続するためにテスタにおいて必要とされるマイクロ波スイッチ、カスタム回路、及びカスタム配線の数を減少させることである。

また、本発明の更なる目的は、ＲＦ回路を含むデバイスを完全に試験するのに必要な専用装置の数を減少させることである。

課題を解決するために手段

以上の及びそれ以外の目的は、ＲＦ源に接続された第１の入力と、第２のＲＦ源の接続を可能にする第２の入力とを有するモジュールによって達成される。このモジュールは、また、ＲＦ源からの信号経路において接続された指向性（方向性）素子を含む。この指向性素子の２つのポートは、スイッチを介して受信機に接続され、それによって、順方向の及び逆方向の信号の測定が可能になる。この指向性素子の別のポートは、バイアスＴ回路を介して、試験位置に接続され、これにより、直流バイアス条件の導入と測定とが可能になる。

本発明のある実施例では、複数のモジュールが、複数のＲＦチャネルを含む混合信号テスタにおいて用いられる。各チャネル又は少数のチャネルのグループが、モジュールに接続されたＲＦ源とＲＦ受信機とをそれに付随して有している。このアーキテクチャによれば、ＲＦ源と受信機とは１つのチャネル又はチャネル群に対して、異なる数だけ存在することができる。各モジュールは、更に、１つのチャネルからのＲＦ源が、別のチャネルにおける第２のＲＦ源として接続されることを可能にするスイッチング素子を含む。

本発明の別の実施例では、各モジュールは、ソリッドステート素子を用いて実現される。
本発明の更に別の実施例では、１又は複数のスイッチが信号経路において含まれており、それぞれのＲＦ源及び受信機を較正するのに用いられ得る。

本発明によれば、ＲＦスイッチング回路１３４が、１又は複数のチャネル・カードによって置き換えられる。それぞれのチャネル・カードは、チャネルと呼ばれ、ＲＦ信号を被試験デバイス（ＤＵＴ）１０６との間で送受信するように設計された１又は複数の回路を含む。それぞれのチャネル・カードは、ソースと受信機とを多数の方法でＤＵＴに接続することを可能にするアーキテクチャを有している。ソースと受信機とは、ＲＦ素子上で通常行われるすべての標準的な測定が専用の装置を付加しなくても行えるように、接続できる。よって、本発明によるチャネル・カードを用いることによって、専用装置１２０は、除去できる。

次に図２を参照すると、チャネル・カードの回路図が示されている。好ましくは、各チャネル・カード２００上には、少なくとも２つのチャネル２１０ａ、２１０ｂがあり、それにより、複数のチャネルの間の相互作用が可能になる。チャネルは、同一であり得る。しかし、好適実施例では、チャネル２１０ａは、ハイパワーの信号を受信するのに最適化されており、チャネル２１０ｂは、ローパワーの信号を受信するのに最適化されている。

各チャネル２１０は、ＲＦデバイスを試験するのに従来用いられているようなＲＦ源（ソース）に接続された入力を有するスイッチ２１２を含む。スイッチ２１２によって、このＲＦ源からの信号が、増幅器２１４、パッド２１６ａ、又はパッド２１６ｂに切り換えられることが可能になる。パッド２１６は、信号を減衰し、２１６ａと２１６ｂとは、異なる量の減衰を提供する。このようにして、ＲＦ源のダイナミックレンジを大きく拡張することができ、１つのＲＦ源が、ハイパワーの測定とローパワーの測定との両方を行うのに必要な信号を提供できるようになる。

増幅器２１４とパッド２１６との出力は、スイッチ２１８に至る。スイッチ２１８は、通常は、スイッチ２１２と同時に操作（連動）される（ｇａｎｇｅｄ）ように用いられ、増幅器２１４とパッド２１６とのどちらかを通過する経路を完成させる。しかし、スイッチ２１２、２１８は、独立に動作し、ＲＦ源を孤立させるように機能することもできる。

スイッチ２１８の出力は、指向性素子２２０の入力ポートに結合される。指向性素子は、少なくとも３つのポートを有するデバイスである。１つのポートが、入力として定義され、１つのポートが出力として定義される。これらのポートは、通過経路を定義するが、これは、入力に印加された信号を出力へ伝搬するからである。しかし、ポートを入力又は出力と称することは、単に便宜上のものに過ぎないことを理解すべきである。というのは、出力に印加された信号もまた入力に伝搬するからである。付加的なポートは、通常、方向を付して命名される。これらのポートは、「順方向」と「逆方向」とのどちらかとして称され得るが、順方向ポートを結合ポート、逆方向ポートを孤立ポートと呼ぶこともある。入力に印加された信号は、順方向ポートに結合されるが、逆方向ポートには結合されない。出力に印加された信号は、逆方向ポートに結合されるが、順方向ポートには結合されない。この逆もまた真であり、順方向ポートに印加された信号は入力に結合されるが、出力には結合されない。逆方向ポートに印加された信号は出力に結合されるが、入力には結合されない。

３つのポートを有する指向性素子は、市販されており、通常は、指向性カプラと呼ばれる。４ポートの指向性素子が入手できない場合には、２つの同じ指向性カプラを背面で接触させて、すなわち、指向性カプラの出力ポートを相互に接続し、一方の入力がその指向性素子の出力となるように構成することによって実現できる。

指向性素子２２０は、好ましくは４つのポートを有する。すなわち、入力、出力、順方向ポート、及び逆方向ポートである（参照番号なし）。指向性素子２２０の逆方向ポートは、ＩＭ_INで表され、隣接するチャネル２１０ｂのポートＩＭ_OUTからの信号を受け取る。よって、スイッチ２１８からの信号と隣接するチャネル２１６ｂからの信号とがあれば、両方ともが、指向性素子２２０の出力ポートに結合される。両方の信号が印加される場合には、指向性素子２２０の右のポートからの信号は、この２つの信号の和である。

指向性素子２２０の出力ポートは、スイッチ２２２に接続される。スイッチ２２２は、スイッチ２１８からの信号が、チャネル２１０ａの残りの素子を介して、チャネル２１０ａのポートＩＭ_outかＤＵＴ１０６かのどちらかに結合されることを可能にする位置を有している。

スイッチ２２２の１つの出力位置は、指向性素子２２４の入力ポートに接続される。指向性素子２２４の出力ポートは、スイッチ２３０に接続され、それによって、チャネル２１０ａに接続されたソース（ＲＦ源）からの信号は、それを介して結合されることが可能になる。

指向性素子２２４の順方向ポートは、スイッチ２２６に接続される。同様に、指向性素子２２４の逆方向ポートは、スイッチ２２６に接続される。スイッチ２２６は、これらの２つの入力の間で選択する。このようにして、スイッチ２２６は、チャネル２１０ａを介してＤＵＴ１０６に至る信号と、チャネル２１０ａを介してＤＵＴ１０６から戻る信号とのどちらかを選択する。スイッチ２２６の出力は、スイッチ２５４を介して、ＲＦ受信機に結合される。このように、ＤＵＴに印加される信号又はＤＵＴから受信される信号が、測定される。ＲＦ受信機は、従来入手できる受信機である。好ましくは、ｄｓｐベースの受信機が用いられる。

図２に示されているように、スイッチ２３０は、複数のバイアスＴ素子２３２、２３４に接続する。バイアスＴ素子２３２、２３４のそれぞれは、ＤＵＴ１０６の上の１つのリード線に接続される。よって、スイッチ２３０は、ＤＵＴ１０６上のどのリード線がチャネル２１０ａに接続されるかを選択する。ＤＵＴ１０６上のすべてのＲＦリード線が、ＤＵＴ１０６上でのすべての試験のためにソース又は受信機に同時に接続される必要はないことが多い。チャネルを多重化することによって、テスタ１００で提供されるソース又は受信機の全体の数は、ＤＵＴ１０６上のＲＦピンの全体の数よりも少なくなり得る。バイアスＴ素子からＤＵＴ１０６のリード線への接続は、従来の方法に従ってなされる。

バイアスＴ素子２３２、２３４のそれぞれは、相互接続回路１３２（図１）に接続されたＦ及びＳ端子を有する。これらの接続を介して、直流バイアス信号をＤＵＴ１０６に印加される信号に付加することができ、又は、ＤＵＴ１０６から出てくる信号への直流バイアスを測定することができる。直流バイアスを付加するために、直流信号がＦ（フォース）端子に印加される。直流バイアスのレベルは、Ｓ端子で測定される。導入される実際の直流バイアスのレベルは電流の量と直流電源とＤＵＴ１０６との間の抵抗値とによって影響されるので、直流バイアスの実際のレベルは、入力レベルが正確に測定され得るように、Ｓ端子において測定される。直流バイアスが加えられていないときの信号の直流レベルを測定するために、測定は、Ｆ又はＳのどちらかの端子において行われる。

バイアスＴ素子２３２、２３４のそれぞれは、実際には、Ｆ端子に１つ、Ｓ端子に１つの、２つのバイアスＴ回路によって実現される。しかし、Ｓ端子は、直流信号を印加する際の更に正確なフィードバック制御に必要なだけであり、よって、オプショナルである。

チャネル２１０ｂは、好ましくは、いくつかの例外を除いて、チャネル２１０ａと同一である。図２の実施例は、チャネル２１０ｂに加えられた、ローノイズの増幅器２５６とスイッチ２５８とを示している。これらの付加的な素子によって、チャネル２１０ｂは、より低いパワーの信号を測定できる。そのような信号を測定するためには、スイッチ２５８が付勢されローノイズ増幅器２５６の入力を、スイッチ２３０を介して、ＤＵＴ１０６に接続する。スイッチ２５４が付勢され、ローノイズ増幅器２５６の出力を、ＲＦ受信機に接続する。このようにして、信号は、ＲＦ受信機に印加されるのに先立って、指向性カプラを通過することなく増幅され、よって、指向性カプラに付随する信号損失を回避できる。

チャネル・カード２００は、また、ＲＦ源及び受信機の両方の較正を補助する回路を含む。複数の較正基準２５２が、含まれる。この較正基準は、スイッチ２５２を介して、ＲＦ源又は受信機のどちらかに接続され得る。マイクロ波デバイスの較正は、従来は、このデバイスを、ショート（ρ１）、オープン（ρ２）、スルー（レシプロカル）として知られている直列の基準標準（ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｓｔａｎｄａｒｄｓ）に接続することによって達成される。較正基準回路２５２は、これらの標準と、それらの中の任意の１つをスイッチ２３０に接続させるスイッチング回路とを含む。

温度ドリフトとして知られている現象のために、更なる較正が必要となることが多い。多くのマイクロ波素子は、温度の関数である減衰又は利得を有する。これにより、発生した又は測定された信号は、温度の変化と共に変化する。常に同じ信号を発生し、常に同じ結果を報告する試験ユニットを作成することが望ましい。温度ドリフトを較正するためには、チャネル・カードは、オプションであるが、較正回路２５０を含む。１つの較正回路２５０を、各チャネル２１０ａ、２１０ｂにおける次の指向性素子２２４に含ませ得る。また、１つの較正回路２５０を、スイッチ２５４の後に、ＲＦ受信機に至る経路に含ませることができる。この後者の構成によると、同じ較正回路を両方のチャネルに用いることが可能になる。

図３は、較正回路２５０を更に詳細に示している。較正回路２５０は、１対のスイッチ２８０、２８２を含む。端子２７６に印加された信号は、スイッチ２８０、２８２の付勢によって、直接に、端子２７８まで通過する。スイッチ２７８、２８０は、較正回路２５０が較正に用いられていないときには、これらの位置に設置されている。

端子２７８は、信号経路の受信機側に結合され、端子２７６は、ＲＦ源側に接続される。ＲＦ源を較正するには、スイッチ２８０、２８２が最初に付勢され、ＡＬＲＯ２８８をＤＥＴ２８６に接続する。

ＤＥＴ２８６は、温度とは無関係に、関心対象のすべての周波数において均一の応答を生じる検出器である。このような検出器は、周波数についてフラット（ｆｌａｔ ｏｖｅｒ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）であるといわれる。出力の実際の大きさは、温度の関数として変動し得る。よって、ＤＥＴ２８６は、関数Ｖ₀＝α（Ｔ）Ｖ_iによって記述される。ここで、Ｖ₀は出力レベルであり、α（Ｔ）は温度の関数として変動するある値であり、Ｖ_iは入力レベルである。ＲＦ源を較正するためには、α（Ｔ）を決定する必要がある。

α（Ｔ）を決定するために、ＡＬＲＯ２８８が、スイッチ２８０、２８２を介して、ＤＥＴ２８６に接続される。ＡＬＲＯ２８８は、ある周波数において、温度に亘って一定のパワーであるＲＦ源である（たとえば、発振器）。別言すれば、ＡＬＲＯ２８８は、温度とは関係なく、そのある周波数において既知の振幅の出力信号を生じる。ＲＦ源を較正するために、ＡＬＲＯ２８８の出力が、ＤＥＴ２８６によって測定される。この測定は、既知のＶ_iに対して、Ｖ₀の信頼できる測定を与え、よって、α（Ｔ）の計算が可能になる。

ソース信号は、次に、ＡＬＲＯ２８８と同じ周波数に設定され、スイッチ２８０、２８２を介して、ＤＥＴ２８６に接続される。次に、ＲＦ源のＶ_iが、ＤＥＴ２８６がＡＬＲＯ２８８の値を測定しているときと同じ出力を有するまで調整される。

α（Ｔ）は、ただ１つの周波数において測定されるが、すべての周波数について本質的に同じ値を有する。ＲＦ源の入力周波数は、その動作レンジに亘って変動する。各周波数において、ＲＦ源は、ＤＥＴ２８６がＡＬＲＯ２８８からの信号を測定しているときに生じるのと同じレベルを測定するまで調整される。市販のＲＦ源は、このタイプの調整を可能にする較正機構を含む。これらのステップは、制御電子装置１０８（図１）の制御の下に指示される。

受信機を較正するために、スイッチ２８２は、その中間の位置に設定される。スイッチ２８２は、付勢され、ＡＬＲＣ２９０に接続する。ＡＬＲＣ２９０は、サンプリング・コンパレータを用いて実現され得るような、絶対レベルの基準コンパレータである。入力信号が特定のレベルを有するときに、指示を出す。また、温度とは無関係に、１つの周波数において正確である。

スイッチ２８０は、付勢され、ＢＣＳ２８４に接続する。ＢＣＳ２８４は、ノイズ・ダイオードを用いて実現し得るような、完全にフラットな信号源である。ＢＣＳ２８４は、周波数上でフラットであり、しかし、その出力は温度と共に変動する。

ＡＬＲＣ２９０は、ＢＣＳ２８４によって生じる信号のレベルを測定する。この測定は、ＢＣＳ２８４のレベルに対する、正しい値を与える。
次に、スイッチ２８２は、付勢され、ポート２７８に接続する。ＢＣＳ２８４からの信号は、よって、受信機に接続される。信号は、種々の周波数で、受信機の動作範囲に亘って、測定される。それぞれの周波数で、受信機の出力は、ＢＣＳ２８４によって生じた信号の真の値と比較される。受信機は、受信された値がＢＣＳ２８４によって生じたレベルに対応すると指示するまで調整される。

較正に必要なスイッチングと制御とは、制御電子装置１０８（図１）によって制御される。市販の受信機は、コントローラ１０８によって生じるようなコマンドに応答し、較正のための内部調整をする。

周波数変化に対してパワー・レベルがフラットな受信機又はＲＦ源を作ることは非常に困難であることが理解できよう。ＲＦ源又は受信機を両者同時にではなくどちらか一方に関してフラットにする設計技術はあり、ＲＦ源と受信機とを較正のために作成する又は選択するのに用いられる。適切な素子の例は、既に述べたが、任意の数の別の設計を用いることができる。

図３に示された較正回路２５０のための実際の構成は、較正回路２５０がスイッチ２５４と受信機との間に接続されているときに、用いられるのに適する。較正回路２５０が指向性素子２２４とスイッチ２３０との間に接続されるときには、ＲＦ源と受信機とは、両方とも、ポート２７６に結合される（図３）。この構成において適切な接続を可能にするためには、ＢＣＳ２８４とＡＬＲＣ２９０との位置を逆にする必要がある。それ以外の動作は、同じである。

較正回路２５０は、ＲＦ源と受信機とを較正するのに、有用である。較正基準２５２もまた含まれており、モジュール２００が、ベクトル・ネットワーク分析（ＶＮＡ）測定のために較正されることを可能にする。ＶＮＡ分析のためになされる測定は、信号が、順方向及び逆方向の信号が別個に測定できるように、指向性素子を通過することを要求する。理想的には、入力に印加された信号は出力と順方向ポートとに結合され、逆方向ポートからは完全に分離される。しかし、完全な指向性素子を構成することは不可能である。不完全さを較正するために、較正基準が用いられる。

不完全な指向性素子は、数学的には、方程式の組によって記述される。たとえば、順方向ポートにおける信号は、入力信号と出力信号との線形（一次）結合として、記述される。逆方向ポートにおける信号は、同じ信号の別の線形結合として、記述できる。

較正基準２５２によって、異なるインピーダンスが指向性素子に印加されることが可能になる。次に、順方向及び逆方向のポートにおける信号が、測定され得る。これらの測定は、指向性素子を記述している方程式の組を解くのに十分なデータを与える。これらの方程式の解法は、種々のものが知られている。しかし、いったん解かれてしまえば、その指向性素子の不完全さを数学的に較正することが可能である。較正は、制御電子装置１０８をプログラムすることによって、実行される。

指向性素子の較正が信号経路におけるすべてのエラー源を考慮（修正）することが望ましい。この理由で、較正基準は、通常は、測定回路が被試験デバイスに接続された地点に設けられる。しかし、図２では、較正基準は、モジュール２００の内部にある。

較正基準２５２をモジュール２００の内部に設置することによって、基準をＤＵＴ１０６への接触に用いられるデリケートなリード線に接続する必要、又は、試験ヘッド１０４の内部の信号経路に接触させる必要がなくなる。しかし、外部的なインピーダンス標準と制御電子装置１０８のソフトウェア・プログラミングとを用いて、ＤＵＴ１０６への信号経路におけるすべてのエラー源を較正することが可能である。

この較正をするために、外部的な基準が信号経路の端部に可能な限り密着させて接続される。外部的な基準は、較正基準２５２において見いだされるのと同じ較正基準である。この接続は、一度だけ必要である。たとえば、テスタ１００が製造される工場においてなされ得る。

外部的な較正基準が接続されると、標準的なＶＮＡ較正ルーチンが実行される。次に、同じＶＮＡ較正測定が反復され、スイッチ２３０は、付勢され、較正基準２５２に接続される。外部較正基準を用いてなされた測定と内部較正基準によるものとを比較することによって、内部基準のための調整を計算することが可能になる。これらの調整は、任意の便宜的な不揮発性記憶媒体において、テスタに記憶される。

以後は、ＶＮＡ較正ルーチンが較正基準２５２を用いて行われる際には常に、測定値は、記憶された量によって調整される。このようにして、内部較正基準は、外部基準と同じように機能する。

スイッチ２１２、２１８、２２２、２２６、２２８、２３０、２５４、２５８は、すべて、制御入力を有するが、図示はされていない。これらの制御入力は、制御電子装置１０８（図１）に接続される。このようにして、チャネル２１０ａは、制御電子装置１０８上で動作する試験プログラムによって要求されるように、試験のために構成され得る。また、ＲＦ回路において、設計上の目的で通常組み入れられるものは、図２及び図３には、示されていない。通常の設計において含まれ得るそのような例としては、パワー接続、バイアス素子、シールディングなどがある。

図２及び図３に図解されている素子は、ＲＦ回路を構成するのに用いられる標準的な素子である。好ましくは、これらは、ＭＭＩＣ製造技術を用いてプリント回路板上に集積されたソリッドステート素子である。そのような回路に必要な回路素子は、市販されており、入手可能である。これらの構成要素の選択の際には、設計上の配慮もすべきである。たとえば、インピーダンスは、反射を減少させるために、整合されなければならない。

図２に示されているモジュールによれば、ＤＵＴ１０６上で、多くの種類の測定をすることができる。たとえば、デバイスのゲインは、チャネル２１０ａを、このチャネル２１０ａに接続されたＲＦ源からの信号を用いてＤＵＴの入力リード線を駆動するように構成することによって、測定できる。同時に、チャネル２１０ｂを、このデバイスの出力リード線における信号測定するように、構成し得る。

図２に示されたチャネル・カードの可撓性の別の例として、本発明によるテスタを用いて、Ｔ／Ｒスイッチ付きの２０９２電力増幅器／ローノイズ増幅器（２０９２ Ｐｏｗｅｒ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ／Ｌｏｗ Ｎｏｉｓｅ Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ Ｗｉｔｈ Ｔ／Ｒ Ｓｗｉｔｃｈ）として知られている部品を試験できる。この部品は、２つのＲＦ入力／出力と、デジタル制御入力とを有している。この部品は、デジタル制御装置が第１の値をとるときに、内部電力増幅器を介して、一方の入力／出力における信号を増幅するように設計されている。デジタル制御装置が別の値をとるときには、この部品は、他方の入力／出力における信号を、ローノイズ増幅器を介して増幅する。このような部品は、たとえば、セルラー電話の送受信部分において用いられる。

このような部品を試験するためには、２つのポートにおける入力及び出力インピーダンスを測定することが望ましい。これらの測定は、通常は、ベクトル・ネットワーク・分析装置（ＶＮＡ）をその部品に接続することによってなされる。ゲイン、高周波、及びインターセプト・ポイントを測定することが望ましい。これらの測定は、伝統的には、スペクトル分析装置と信号発生器とをその部品に接続することによって行われる。ノイズ・フィギュアを試験することもまた望ましい。これらの測定は、通常は、ノイズ・フィギュア・メータをそのデバイスに接続することによってなされる。

本発明では、これらの測定はすべて、チャネル２１０ａの１つをその部品のＲＦ入力の１つに接続し、チャネル２１０ｂを他方の入力に接続することによって行える。これらの測定はすべてが、カスタム・スイッチ・ネットワークの必要や、器具を手動で接続したり切断したりすることなく、テスタを用いてすることができる。

以上で、本発明の好適実施例を説明してきたが、種々の別の実施例も構成できる。たとえば、好適実施例では、本発明によるモジュールを混合信号テスタのＲＦチャネルの中に組み入れてあるが、本発明は、それほど限定される必要はなく、複数のＲＦ測定が同じ地点で行われなければならない場合であれば、どのような場合でも、用いられ得る。

更に、種々の素子が相互に接続されるように説明され、また、直接に相互に接続されているように図解されているが、本発明は、それには限定されない。たとえば、直接に相互に接続されているように示されている任意の素子は、スイッチ、増幅器、減衰器、指向性素子、又はそれ以外の回路素子を介しても、接続し得る。

上述の説明では、指向性素子は、受動素子を用いて実現されるように説明された。しかし、同様に、能動素子を用いることもできる。また、４ポートの指向性素子は、２つの背中合わせの指向性カプラから構成できるとした。同様の機能は、指向性カプラと直列のスプリッタによっても達成できる。この素子構成では、入力ポートは、スプリッタの入力となる。順方向のポートは、スプリッタの１つの脚部となる。スプリッタの第２の脚部は、指向性カプラの入力に接続される。指向性カプラの出力が、４ポート指向性素子の出力であり、指向性カプラの結合された出力は、４ポート指向性素子の逆向きのポートとなる。

また、好適実施例では、ソリッドステート素子を用いるとした。本発明のアーキテクチャでは素子の間の接続がカスタマイズされる必要がないためにソリッドステート素子を用いた構成に向いているが、ソリッドステート素子の使用は、本発明にとって本質的ではない。代わりに、伝統的な、マイクロ波スイッチング素子を用いてもよい。ハイパワーの部品を試験する際には、そのようになろう。

更に、好適実施例では、入力信号が、異なるゲインを有する３つの経路の間で切り換えられることを可能にするスイッチ２１２が組み込まれている。この経路の数は３に限定されない。試験が広範囲のパワー・レベルに亘って行われるのではない場合には、複数の経路は不要である。逆に、試験が広範囲のパワー・レベルに亘って行われる場合には、それぞれが異なるゲインや減衰を有する３よりも多くの複数の経路を用いることもある。

同様に、１つの増幅器が示されているが、複数の増幅器を用いて、ゲインに関して複数の選択肢を与えてもよい。また、増幅器又は減衰器を直列に接続して、ゲイン又は減衰の複数の段を提供してもよい。

同様にして、スイッチ２３０は、ＤＵＴ１０６上の２つだけのリード線の間で１つのチャネルを多重化している。多重化は、必要とされるＲＦ源及び受信機の数を減少させるという利点を有するが、使用する必要はない。逆に、ある場合には、ＤＵＴ１０６上の２つよりも多くのリード線の間で各チャネルを多重化することが望ましいこともあろう。そのような場合には、スイッチ２３０は、２つよりも多くの出力接点を有することになる。

好適実施例では、１つのチャネル・カード上に実現された２つのチャネルが示されている。１つのカードの上に２つのチャネルがあることで、２ポートのｓパラメータ測定が容易になり、２つのＲＦ源が相互変調試験のために、同じチャネルに接続できるようになる。しかし、同様の接続は、複数のチャネルが別個の複数のカードの上に物理的に分離して位置していても可能である。同様に、同じ相互接続は、２つよりも多くのチャネルが１つのボードの上に実現されていても達成し得る。更には、１つのチャネルを、１ポートのデバイスに用いることもできる。

好適実施例には、１つのチャネルからの信号を、指向性素子２２０を介して、別のチャネルにおける信号に加算することができることが示されている。本発明のモジュールは、任意の数の信号を加算するように構成できる。

各チャネル・カード又はモジュールに対する受信機の数は変動し得る。各チャネルに別個の受信機を用いることもできる。更には、好適実施例では、１つの受信機を多重化して順方向の信号と逆方向と信号との両方を測定している。そうではなく、２つの別個の受信機を用いることもできる。

また、好適実施例では、チャネル２１０ｂは、ローレベルの信号を測定するように構成されている。両方のチャネルを同じにすることもできる。また、１つのチャネルを、増幅器２１４の代わりにハイパワー増幅器を用いて構成することが可能であり、又は、１つのチャネルを、ハイパワーの測定のために、付加的な減衰を有するように構成することができる。

また、従来型のＲＦ源と受信機とを用いて試験を行うと説明した。すべてのＲＦ源と受信機とが同じタイプである必要はないし、すべてのＲＦ源と受信機とが従来型である必要もない。本明細書で用いているＲＦ源という語は、ＲＦ信号を発する任意の素子を意味し得ることを理解すべきである。同様に、受信機という語は、それに印加されたＲＦ信号に基づいて何らかの出力を生じる任意のデバイスを意味し得る。位相の測定が可能であるという理由で、ｄｓｐベースの受信機が好適であるとしたが、特にそれよりも劣る機能でも十分である場合には、そのような受信機は必要でない。

図２は、特定のスイッチング構成を示している。ＲＦ源のルートと、図２のモジュールを通過する信号の受信に関しても、別の構成を用いることもできる。
更には、図１は、すべての特徴を備えた混合信号テスタを示している。そこでは、ＲＦ及びデジタル素子が試験される。しかし、本発明は、ＲＦ信号に作用する任意のシステムと共に用いることができる。たとえば、メインフレーム１０２の内部により数の少ない構成しか含んでいない、「ラック」型のシステムと共にでも用いることができる。

また、よく設計されたすべての特徴を備えた混合信号テスタは、比較的多数の試験ヘッドを含むが、これは、ある電子装置を被試験デバイスにできるかぎり接近させておきたいからである。しかし、試験ヘッドは、大型の構造である必要はない。被試験デバイスに付属するほんの僅かな機構だけを含む非常に単純な構造でよい。また、ＲＦスイッチングを被試験デバイスにできるだけ接近させることが望ましいが、テスト・ヘッドの内部に位置させる必要はない。

また、図２及び図３に示した素子は、被試験デバイスとの間に信号経路を定義する。多くの場合において、電子素子が信号経路において登場する順序は重要ではない。たとえば、スイッチ２１２、２１８と、増幅器２１４と、入力信号のダイナミックレンジを拡張するパッド２１６とから成る素子のブロックは、信号経路の別の地点において用いることができる。たとえば、スイッチ２２２の後に置くこともできる。

好適実施例において開示されたすべての特徴が本発明の効果を得るのに必要なわけではないことを理解すべきである。たとえば、スイッチ２２８は、較正を可能にするために含まれているに過ぎない。本発明は、より低い精度でも十分であり、又は、別の較正方法が用いられている場合には、較正なしでも用いることができる。

別の例としては、好適実施例は、ＲＦ源と受信機との両方のために較正回路を含む。較正回路は、より低い精度でも十分であったり、較正を必要としない非常に高品質の素子が用いられている回路では、不要である。較正回路が、ＲＦ源だけに含まれる、受信機だけに含まれる、両方に含まれる、どちらにも含まれない、という種々のシステムが有り得る。

同様に、指向性素子２２０とスイッチ２２２は、相互変調信号の発生を可能にするために含まれる。チャネルが相互変調信号を提供することは、本発明の効果を得るためには必要ない。また、テスタに含まれるチャネルの一部だけを設置して、相互変調信号を生じさせることができる。

したがって、本発明は、冒頭の特許請求の範囲の精神と範囲とだけによって、限定されるものとする。

本発明を使用し得る、混合信号テスタのブロック図である。 本発明によるＲＦモジュールの回路図である。 図２のＲＦモジュールにおいて用いられる較正モジュールの回路図である。

Claims (12)

1. ＲＦ回路装置であって、
   （ａ）第１チャネル及び第２チャネルを備え、各チャネルが
   （イ）少なくとも２つの第１タイプのポートと少なくとも２つの第２タイプのポートとを有する第１の指向性素子であって、一方のタイプのポートへの入力として印加された信号は他方のタイプのポート上に出力として生じる、第１の指向性素子と、
   （ロ）前記指向性素子の第１タイプのポートに結合されたＲＦ源と、
   （ハ）少なくとも２つの入力ポートと、前記入力ポートの１つに切り換え可能に結合された１つの出力ポートとを有する第１のスイッチであって、前記入力ポートの第１のものは、前記指向性素子の第１タイプのポートに結合され、前記入力ポートの第２のものは、前記指向性素子の第２タイプのポートに結合されている、第１のスイッチと、から成り、更に
   （ｂ）前記第１チャネル及び第２チャネルにおいて、前記第１のスイッチの出力ポートに接続可能な少なくとも１つの受信機と、
   を備えたＲＦ回路装置。
2. 請求項１記載のＲＦ回路装置において、前記第１チャネル及び第２チャネルの各々において、前記指向性素子の前記第２タイプのポートの１つに結合されたバイアスＴネットワークを更に備えているＲＦ回路装置。
3. 請求項２記載のＲＦ回路装置において、多重化スイッチと、前記第１チャネル及び第２チャネルの各々において、前記指向性素子の前記第２タイプのポートの１つに結合された少なくとも１つの付加的なバイアスＴネットワークとを備え、前記バイアスＴネットワークは、前記多重化スイッチを介して、前記指向性素子に結合されるＲＦ回路装置。
4. 請求項３記載のＲＦ回路装置において、
   （ａ）前記第１チャネル及び第２チャネルの各々において、少なくとも２つの第１タイプのポートと少なくとも１つの第２タイプのポートとを有する第２の指向性素子を備え、一方のタイプのポートへの入力として印加された信号は他方のタイプのポート上に出力として生じ、
   （ｂ）（イ）ＲＦ源は、前記第１チャネル及び第２チャネルの各々において、前記第２の指向性素子を介して前記第１の指向性素子に結合され、
   （ロ）前記第１チャネルにおける前記第２の指向性素子の第１タイプのポートの１つは、前記第２チャネルにおける前記第２の指向性素子の第２タイプのポートの１つに切り換え可能に接続される、
   ＲＦ回路装置。
5. 請求項４記載のＲＦ回路装置において、前記第１チャネル又は第２チャネルの少なくとも１つにおいて、少なくとも１つの増幅器と、前記ＲＦ源と前記第２の指向性素子との間の信号経路において切り換え可能に接続された減衰器とを更に備えている、ＲＦ回路装置。
6. 請求項５記載のＲＦ回路装置において、前記第１チャネル及び第２チャネルの両方の、前記第１の指向性素子と前記第２の指向性素子とは、１つのプリント回路板上に作成されるＲＦ回路装置。
7. 少なくとも２チャネルを有するＲＦスイッチング・モジュールであって、各チャネルが、
   （ａ）試験信号を出力又は受信機に指向させるとともに、前記出力からの応答信号を前記受信機に指向させる第１の双方向手段と、
   （ｂ）前記第１の双方向手段に結合され、前記チャネル間で信号を選択的に結合して、少なくとも１つのチャネルにおいて相互変調信号を形成する第２の双方向手段と、
   を備えたＲＦスイッチング・モジュール。
8. 請求項７記載のＲＦスイッチング・モジュールにおいて、前記第１の双方向手段に応答して、前記少なくとも２チャネルの各々において、前記出力間の前記試験信号を多重化する手段を更に備えているＲＦスイッチング・モジュール。
9. 請求項８記載のＲＦスイッチング・モジュールにおいて、前記第１の双方向手段に結合され、前記少なくとも２チャネルの各々において、前記試験信号を直流バイアスする手段を更に備えているＲＦスイッチング・モジュール。
10. 請求項９記載のＲＦスイッチング・モジュールにおいて、前記直流バイアスする手段は、前記出力に多重化された前記試験信号を独立してバイアスする手段を備えているＲＦスイッチング・モジュール。
11. 請求項７記載のＲＦスイッチング・モジュールにおいて、前記試験信号を出力に指向させる前記第１の双方向手段は、出力への前記試験信号を多重化する手段を備えているＲＦスイッチング・モジュール。
12. 請求項７記載のＲＦスイッチング・モジュールにおいて、前記応答信号を指向させる前記第１の双方向手段は、前記少なくとも２チャネルのいずれからの前記応答信号を選択的に指向させる手段を備えているＲＦスイッチング・モジュール。

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