JP2016514417A

JP2016514417A - 被試験デバイス（ｄｕｔ）との無線周波（ｒｆ）信号接続を確認するシステム及び方法

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Publication number: JP2016514417A
Application number: JP2015561335A
Authority: JP
Inventors: カマカリス、テオドロス
Original assignee: Litepoint Corp
Current assignee: Litepoint Corp
Priority date: 2013-03-08
Filing date: 2013-12-27
Publication date: 2016-05-19
Anticipated expiration: 2033-12-27
Also published as: KR20150128840A; US8934849B2; WO2014137460A1; CN110233680A; CN105008938A; KR102216917B1; TWI610539B; JP6294897B2; US20140256269A1; TW201436484A

Abstract

被試験デバイス（ＤＵＴ）との無線周波（ＲＦ）信号接続完全性を確認するシステム及び方法。出力ＲＦ信号が、ＲＦ信号ポートに提供され、分析のために、ＲＦ信号ポートから、出力ＲＦ信号に関連する反射信号成分を含む入力ＲＦ信号と共にループバックされる。例えば、複数の信号周波数での、入力ＲＦ信号とループバックＲＦ信号との組合せの大きさを測定することにより、ＲＦ信号ポートがＤＵＴによって適宜終端されているか否かを判断することができる。

Description

本発明は、電子通信システムのテストに関し、特に無線周波（ＲＦ）通信システムのテストに関する。

今日の電子デバイスの多くは、接続目的及び通信目的の両方で無線技術を使用する。無線デバイスは電磁エネルギーを送受信するため、また２つ以上の無線デバイスが、信号周波数及び電力スペクトル密度により、互いの動作に干渉する危険性を有するため、これらのデバイス及びデバイスの無線技術は、様々な無線技術規格仕様に準拠しなければならない。

そのようなデバイスを設計する場合、技術者は、そのようなデバイスが、含まれる無線技術の規定の規格に基づく仕様のそれぞれを満たすか、又は超えることを保証することに多大な注意を払う。さらに、これらのデバイスが後に、大量生産される際、含まれる無線技術の規格に基づく仕様への準拠性を含め、製造欠陥が不適切な動作を生じさせないことを保証するために、デバイスがテストされる。

これらのデバイスを製造及び組み立て後にテストするために、現在の無線デバイステストシステムは、各デバイスから受信される信号を分析するサブシステムを利用する。そのようなサブシステムは通常、少なくとも、デバイスによって生成される信号を分析するベクトル信号分析器（ＶＳＡ）と、デバイスによって受信される信号を生成するベクトル信号生成器（ＶＳＧ）とを含む。ＶＳＡによって実行される分析及びＶＳＧによって生成される信号は一般に、周波数範囲、帯域幅、及び信号変調特性が異なる様々な無線技術規格への準拠性について様々なデバイスをテストするのにそれぞれ使用可能なようにプログラム可能である。

無線通信デバイスの製造の一環として、生産コストの１つの大きな要素は、製造テスト費である。通常、テストのコストと、そのようなテストを実行するために必要な時間との間には直接的な相関がある。したがって、テスト精度を損なわず、又は資本設備費を増大させずに（例えば、テスト機器又はテスタの精巧さの増大に起因してコストを増大させずに）、テスト時間を短縮することができるイノベーションが重要であり、特に、多数のそのようなデバイスが製造されテストされることに鑑みて、大きな費用節減を提供することができる。

テスト時間が最小に抑えられることを保証する一方法は、テストシステム（又は「テスタ」）と被試験デバイス（ＤＵＴ）との接続を確認することである。換言すれば、テスト開始前にテスタとＤＵＴとのケーブル信号接続の完全性を確認することにより、ＤＵＴへの接続が存在しないか、又は不良である場合に意味のない信号データを収集するためのテスト時間の無駄が回避される。これは、テストシーケンスの実行に関わる時間を減じるとともに、過ったテスト結果の処理を省く。

したがって、テストシステムの信号ポートとＤＵＴとのＲＦ信号接続完全性を確認するテストシステム及び方法を有することが望ましい。

本発明によれば、被試験デバイス（ＤＵＴ）との無線周波（ＲＦ）信号接続完全性を確認するシステム及び方法が提供される。出力ＲＦ信号が、ＲＦ信号ポートに提供され、分析のために、ＲＦ信号ポートから、出力ＲＦ信号に関連する反射信号成分を含む入力ＲＦ信号と共にループバックされる。例えば、複数の信号周波数での、入力ＲＦ信号とループバックＲＦ信号との組合せの大きさを測定することにより、ＲＦ信号ポートがＤＵＴによって適宜終端されているか否かを判断することができる。

本発明の例示的な一実施形態によれば、被試験デバイス（ＤＵＴ）との無線周波（ＲＦ）信号接続完全性を確認するテストシステムは、入力ＲＦ信号及び出力ＲＦ信号を伝達するＲＦ信号ポートと（入力ＲＦ信号は、出力ＲＦ信号に関連する反射信号成分を含む）、１つ以上のＲＦ信号周波数を有する出力ＲＦ信号を提供するＲＦ信号ソース回路と、１つ以上の測定信号を提供することにより、入力ＲＦ信号と、出力ＲＦ信号に関連するループバックＲＦ信号とに応答するＲＦ信号分析回路と（測定信号は、１つ以上のＲＦ信号周波数のそれぞれにおいて、入力ＲＦ信号とループバックＲＦ信号との各組合せの大きさを示す）、ＲＦ信号ポート、ＲＦ信号ソース回路、及びＲＦ信号分析回路に結合される信号ルーティング回路であって、出力ＲＦ信号をＲＦ信号ソース回路からＲＦ信号ポートに伝達し、ループバックＲＦ信号をＲＦ信号分析回路に伝達し、入力ＲＦ信号をＲＦ信号ポートからＲＦ信号分析回路に伝達する、信号ルーティング回路とを含む。

本発明の別の例示的な実施形態によれば、被試験デバイス（ＤＵＴ）との無線周波（ＲＦ）信号接続完全性を確認する方法は、ＲＦ信号ソース回路を用いて、１つ以上のＲＦ信号周波数を有する出力ＲＦ信号を提供することと、信号ルーティング回路を用いて、出力ＲＦ信号をＲＦ信号ソース回路からＲＦ信号ポートにルーティングし、出力ＲＦ信号に関連するループバックＲＦ信号をＲＦ信号分析回路にルーティングし、入力ＲＦ信号をＲＦ信号ポートからＲＦ信号分析回路にルーティングすることと（入力ＲＦ信号は、出力ＲＦ信号に関連する反射信号成分を含む）、ＲＦ信号分析回路を用いて１つ以上の測定信号を提供することにより、入力ＲＦ信号及びループバックＲＦ信号に応答することと（測定信号は、１つ以上のＲＦ信号周波数のそれぞれにおいて、入力ＲＦ信号とループバックＲＦ信号との各組合せの大きさを示す）、を含む。

図１は、本発明の例示的な実施形態による、ＤＵＴをテストするＲＦ信号テストシステムを示す。図２は、ＤＵＴが接続されていない状態の接続テスト中の図１のテストシステムを示す。図３は図２において行われたテスト中の受信テスト信号を示す。図４はＤＵＴが接続された状態の接続テスト中の図１のテストシステムを示す。図５は図４において行われるテスト中の受信信号を示す。図６は、図３及び図５の信号を一緒に示し、ＤＵＴ接続ステータスに応じた受信信号の大きさ及び位相の違いを示す。図７は、図１のテストシステムの制御技法の例示的な一実施形態を示す。図８は、図１のテスタで使用される信号ルーティング回路の例示的な一実施形態を示す。

以下の詳細な説明は、添付図面を参照した本発明の実施形態例の説明である。そのような説明は、例示を意図され、本発明の範囲に関しての限定を意図しない。そのような実施形態は、当業者が本発明を実施できるようにするのに十分に詳細に説明され、本発明の思想又は範囲から逸脱せずに、幾つかの変形を有する他の実施形態を実施することも可能なことが理解されよう。

本開示全体を通して、文脈から逆のことが明確に示されない場合、説明される個々の回路素子が単数であってもよく、又は複数であってもよいことが理解されよう。例えば、「回路（ｃｉｒｃｕｉｔ）」及び「回路（ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）」という用語は、単一の構成要素又は複数の構成要素の何れかを含み得るもので、能動回路であってもよく、且つ／又は受動回路であってもよく、一緒に接続されるか、又は他の様式で結合されて（例えば、１つ以上の集積回路チップとして）、記載される機能を提供する。さらに、「信号」という用語は、１つ以上の電流、１つ以上の電圧、又はデータ信号を指し得る。図面内で、同様又は関連する要素は同様又は関連する文字、数字、又は英数字指示子を有する。さらに、本発明は、離散電子回路（好ましくは、１つ以上の集積回路チップの形態で）を使用する実施態様の文脈で考察されたが、そのような回路の任意の部分の回路は代替的に、処理すべき信号周波数又はデータレートに応じて、１つ以上の適宜プログラムされたプロセッサを使用して実施し得る。さらに、図が様々な実施形態の機能ブロックの図を示す限り、機能ブロックは必ずしも、ハードウェア回路間の分割を示すわけではない。

当該技術分野で周知のように、ＲＦ信号が信号ソースから負荷に伝達される場合、ソースの出力インピーダンス、接続（例えば、伝送線ケーブル及びコネクタ）のインピーダンス、及び負荷のインピーダンスの整合が、信号成分が負荷からＲＦ信号ソースに向かって反射されるか否か、及びその程度を決める。一般に、そのような反射信号成分は、そのようなインピーダンスが上手く整合する場合及び不良な整合の場合のそれぞれで、より低い大きさ及びより高い大きさを有することになる。例えば、テストシステムと接続又は負荷との誤った接続の場合のように、信号接続の入力インピーダンスが、信号ソースのインピーダンスと整合しない場合、ＲＦ信号ソースによって受信される反射信号成分は、より高い大きさを有することになる。反射信号成分の大きさの差は、例えば、テストシステムのＲＦ信号分析サブシステム（例えば、ＶＳＡ）によって検出し観測することができる。

本発明の例示的な実施形態によれば、ＲＦ信号ソース（例えば、ＶＳＧ）は、負荷（ＤＵＴ）に向けられるフォワード信号成分と、受信信号分析サブシステムに向けられるリバース成分（例えば、ループバック信号）とに分かれるように提供される連続波（ＣＷ）信号を送信する。

テスタ及び／又は外部信号接続の入／出力（Ｉ／Ｏ）ポートが終端されない（例えば、ＤＵＴが接続されていない）場合、テスタから見た有効終端インピーダンスは極めて高く（例えば、無限に近づく）、それにより、周知の原理に従い、建設的干渉及び相殺的干渉を通してループバック信号成分と結合して、大きな大きさを有する反射信号波がＲＦ信号分析サブシステムに向けて伝達される。オープン接続、すなわち終端されない接続からのループバック信号と反射信号成分とのこの結合信号は、「オープンパス」基準である。

他方、負荷が接続される場合、終端インピーダンスは大きく異なり、テストシステム及び信号接続の特性インピーダンスの整合にはるかに近い。したがって、その他のあらゆる接続に欠陥がない場合、任意の反射信号成分の大きさは、「オープンパス」基準を生成する非終端状況によって生じる反射信号成分の大きさよりもはるかに小さくなり、したがって、検出可能な差になる。反射信号成分のこの差は、ＲＦ信号分析サブシステムによって検出することができ、ＲＦ信号分析サブシステムは次に、テスト信号接続に障害があるか否かを判断することができる。

本発明によれば、ＤＵＴは必ずしも、テスト接続を介して動作するか、又はテスト接続を介して任意の信号を提供する必要がない。したがって、本発明による信号接続テストは、自動処理プロセスと併せて実施し、ＤＵＴに電源がオンとなるか、又はＤＵＴが他の様式で動作可能になる前に、接続障害を検出することができる。

図１に示されているように、本発明の例示的な実施形態によれば、ＲＦ信号接続完全性を確認するテストシステム１０は、テスタ１２と、ＤＵＴ１６に接続するための外部接続１４（例えば、ＲＦ信号ケーブル及び関連付けられたＲＦ信号コネクタ）とを含む。テスタ１２は、ＶＳＧ２２と、ＶＳＡ２４と、信号ルーティング回路３０（より詳細は後述）とを含み、信号ルーティング回路３０は、内部信号接続２６、２８ａ、２８ｂ（例えば、ＲＦ信号ケーブル）を介してＶＳＧ２２、ＶＳＡ２４、及び外部信号接続１４に接続する。ＶＳＧ２２は、ＲＦテスト信号２３（より詳細は後述）を提供し、ＶＳＡ２４は、テスタ１２とＤＵＴ１６との接続のステータスを示す１つ以上のテスト信号２５を提供する。

図２に示されているように、信号ルーティング回路３０の動作に起因して、ＲＦテスト信号２３は、外部信号接続１４及び負荷１６に向けられるフォワード、すなわち入射信号成分２９ｂｆと、ＶＳＡ２４に向けられるリバース成分２９ａｒとに分かれる。例えば、ここではＤＵＴ１６が接続されていない状態で示される、非終端外部接続１４の場合、大きな反射テスト信号成分２９ｂｒが生成され、外部信号パス１４及び内部信号パス２８ａ、２８ｂを介してＶＳＡ２４に伝達される。

図３に示されているように、建設的干渉及び相殺的干渉を通して合算（２９ａｒ＋２９ｂｒ）される、元のリバース信号成分２９ａｒと反射信号成分２９ｂｒとを結合したものは、（信号波長の点で、信号パスの有効長が周波数に依存することに起因して）テスト信号２３の周波数に従って変化する。

図４に示されているように、外部接続１４（例えば、必要とされる特性インピーダンスを有するＲＦケーブル）を介してＤＵＴ１６がテスタ１２に接続した状態で、結果として生じる任意の反射信号成分２０ｂｒの大きさは大幅に低減する。それにもかかわらず、前と同様に、この反射信号成分２９ｂｒは、元のリバース信号成分２９ａｒと結合される。

図５に示されているように、結果として生成される結合信号２９ａｒ＋２９ｂｒは、周波数に伴って変化する大きさをなお有するが、大きさが全体的に低減する。

図６から容易に見て取ることができるように、非終端状況及び終端状況でのリバース成分２９ａｒと反射成分２９ｂｒとを結合した信号の相対的な大きさは、信号の周波数に関係なく大きく異なり、ＶＳＡ２４によって容易に検出され、ＶＳＡ２４は、これらの信号間の測定された差を示す１つ以上のテスト信号２５を提供する。換言すれば、反射信号位相が、周波数にわたって変化し、信号波長と信号接続（外部１４及び内部２８ａ、２８ｂ）の有効長との比率に依存する場合であっても、非終端信号状況及び終端信号状況での大きさはなお、大きく検出可能な差である。

図７に示されているように、ＶＳＧ２２及びＶＳＡ２４は通常、コントローラ５２を介して制御される。このコントローラ５２は、内部にあってもよく、すなわち、テストシステム１２（図１）内に存在することができ、１つ以上の信号５５を介して、コマンド及びデータを外部コントローラ、外部回路、又は外部システム（図示せず）と通信する。代替的には、コントローラ５２は、信号５３ｇ、５３ａを介して、コマンド及びデータをＶＳＧ２２及びＶＳＡ２４と通信することができる。

図８に示されているように、信号ルーティング回路３０（図１）の例示的な実施形態３０ａは、実質的に示されるように相互接続される信号結合／分割回路３２、３４、３６を含むことができる。上述したように、テスト信号２３を分割して、フォワードテスト信号成分２９ｂｆ及びリバーステスト信号成分２９ａｒを提供する。この信号分割は、第１の信号結合／分割回路３２内で行われ、これらの信号成分２９ａｒ、２９ｂｆは、信号接続３３ａ、３３ｂを介して他の信号結合／分割回路３４、３６に伝達され、最終的には、上述したように、内部信号接続２８ａ、２８ｂを介して伝達される。反射信号成分２９ｂｒ（図２）は、内部信号接続２８ｂを介して到来し、他の信号結合／分割回路３４、３６及び信号接続３５、２８ａを介してＶＳＡ２４に伝達される。（代替として、そのような信号結合／分割回路の代わりに、周知の技術に従って方向性結合器を使用することもできる）。

本発明の構造及び動作方法での様々な他の変更及び代替が、本発明の範囲及び思想から逸脱せずに、当業者に明らかであろう。本発明は、特定の好ましい実施形態に関連して説明されたが、特許請求される本発明が、そのような特定の実施形態に必要以上に限定されるべきではないことを理解されたい。以下の特許請求の範囲が本発明の範囲を規定し、これらの特許請求の範囲及びそれらの均等物内の構造及び方法がそれによって包含されることが意図される。

Claims

被試験デバイス（ＤＵＴ）との無線周波（ＲＦ）信号接続完全性を確認するテストシステムを含む装置であって、
入力ＲＦ信号及び出力ＲＦ信号を伝達するＲＦ信号ポートと、ここで、前記入力ＲＦ信号は、前記出力ＲＦ信号に関連する反射信号成分を含み、
１つ以上のＲＦ信号周波数を有する前記出力ＲＦ信号を提供するＲＦ信号ソース回路と、
１つ以上の測定信号を提供することにより、前記入力ＲＦ信号と、前記出力ＲＦ信号に関連するループバックＲＦ信号とに応答するＲＦ信号分析回路と、ここで、前記測定信号は、前記１つ以上のＲＦ信号周波数のそれぞれにおいて、前記入力ＲＦ信号と前記ループバックＲＦ信号との各組合せの大きさを示し、
前記ＲＦ信号ポート、前記ＲＦ信号ソース回路、及び前記ＲＦ信号分析回路に結合される信号ルーティング回路であって、
前記出力ＲＦ信号を前記ＲＦ信号ソース回路から前記ＲＦ信号ポートに伝達し、
前記ループバックＲＦ信号を前記ＲＦ信号分析回路に伝達し、
前記入力ＲＦ信号を前記ＲＦ信号ポートから前記ＲＦ信号分析回路に伝達する、信号ルーティング回路と、
を備える、装置。
前記ＲＦ信号ソース回路はベクトル信号生成器を備える、請求項１に記載の装置。
前記ＲＦ信号分析回路はベクトル信号分析器を備える、請求項１に記載の装置。
前記信号ルーティング回路は、信号結合回路、信号分割回路、及び信号加算回路のうちの１つ以上を備える、請求項１に記載の装置。
前記１つ以上の測定信号は、ＤＵＴが前記ＲＦ信号ポートに結合されている場合及び接続されていない場合のそれぞれで、少なくとも第１の値及び第２の値を有する、請求項１に記載の装置。
被試験デバイス（ＤＵＴ）との無線周波（ＲＦ）信号接続完全性を確認する方法であって、
ＲＦ信号ソース回路を用いて、１つ以上のＲＦ信号周波数を有する出力ＲＦ信号を提供することと、
信号ルーティング回路を用いて、
前記出力ＲＦ信号を前記ＲＦ信号ソース回路から前記ＲＦ信号ポートにルーティングし、
前記出力ＲＦ信号に関連するループバックＲＦ信号をＲＦ信号分析回路にルーティングし、
入力ＲＦ信号を前記ＲＦ信号ポートから前記ＲＦ信号分析回路にルーティングすること、ここで、前記入力ＲＦ信号は、前記出力ＲＦ信号に関連する反射信号成分を含み、
前記ＲＦ信号分析回路を用いて、１つ以上の測定信号を提供することにより、前記入力ＲＦ信号及び前記ループバックＲＦ信号に応答することと、
を含み、
前記測定信号は、前記１つ以上のＲＦ信号周波数のそれぞれにおいて、前記入力ＲＦ信号と前記ループバックＲＦ信号との各組合せの大きさを示す、方法。
ＲＦ信号ソース回路を用いて、出力ＲＦ信号を提供することは、前記出力ＲＦ信号をベクトル信号生成器に提供することを含む、請求項６に記載の方法。
前記ルーティングすることは、信号結合回路、信号分割回路、及び信号加算回路のうちの１つ以上を用いて、前記出力ＲＦ信号、前記ループバックＲＦ信号、及び前記入力ＲＦ信号をルーティングすることを含む、請求項６に記載の方法。
前記ＲＦ信号分析回路を用いて前記入力ＲＦ信号及び前記ループバックＲＦ信号に応答することは、ベクトル信号分析器を用いて応答することを含む、請求項６に記載の方法。
前記１つ以上の測定信号を提供することは、ＤＵＴが前記ＲＦ信号ポートに接続されている場合又は接続されていない場合のそれぞれで、少なくとも第１の値及び第２の値を有する前記１つ以上の測定信号を提供することを含む、請求項６に記載の方法。