JP2016517206A

JP2016517206A - 無線検査信号を用いる無線周波数無線信号送受信機の検査システム及び方法

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Publication number: JP2016517206A
Application number: JP2016500547A
Authority: JP
Inventors: フィン、ミン—チョウ; フィン、ミン―チョウ; ウォルビス、ダーク・ジェイ・エム; リ、インフイ
Original assignee: Litepoint Corp
Current assignee: Litepoint Corp
Priority date: 2013-03-15
Filing date: 2014-03-03
Publication date: 2016-06-09
Also published as: CN105008942A; KR20150132121A; CN105008942B; WO2014149610A1; TW201436493A; US9671445B2; JP2019097207A; US20140266929A1; TWI606703B

Abstract

無線周波数（ＲＦ）複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）信号送受信機被試験デバイス（ＤＵＴ）の無線検査を促進するシステム及び方法。制御された電磁環境においてＤＵＴが動作して、テスターがＤＵＴへ無線で複数の検査信号を送信する。テスターによって送信される各検査信号の信号位相は、ＤＵＴからのフィードバック信号データに従って、制御される。各検査信号の振幅もまた、かかるフィードバック信号データに従って、制御することができ、それによって、無線通信チャネル条件数ｋ（Ｈ）の動的最適化が可能となる。

Description

本発明は、無線周波数（ＲＦ）無線信号送受信機の試験に関し、特に、ＲＦ試験信号伝達用のＲＦ信号ケーブルを必要とせずにかかるデバイスを試験することに関する。

今日の電子デバイスの多くは、接続性及び通信の両目的のために無線技術を用いる。無線デバイスは電磁エネルギーを送受し、二つ以上の無線デバイスは、それらの信号周波数及びパワースペクトル密度により、お互いの動作を干渉する潜在性を有している。そのため、これらのデバイス及びそれらの無線技術は、種々の無線技術標準規格に準拠しなければならない。

かかるデバイスを設計するとき、エンジニアは、無線技術の所定規格に基づく各仕様に、かかるデバイスが確実に適合し、あるいは上回るように、格別の配慮をしている。更に、これらのデバイスが後に量産される際には、それらのデバイスは、その含まれる無線技術の規格に基づく仕様を順守することを含めて、製造時の不具合により不適切な動作が発生しないように検査される。

これらのデバイスの製作及び組立後の検査に関して、現行の無線デバイス検査システム（「テスター」）は、それぞれのデバイスからの受信信号分析用のサブシステムを使用している。かかるサブシステムは、通常は少なくとも、デバイスに送信されるソース信号を提供するためのベクトル信号発生器（ＶＳＧ）及び、そのデバイスによって生成される信号を分析するためのベクトル信号解析器（ＶＳＡ）を内蔵している。ＶＳＧによる検査信号の生成及びＶＳＡによって実行される信号解析は、通常プログラマブルである。これによって、異なる周波数範囲、帯域及び信号変調特性に関する種々の無線技術規格に準拠するさまざまなデバイスを検査するために、各々は用いることができる。

被試験デバイス（ＤＵＴ）の較正及び性能検査試験は、通常は、ＤＵＴ（ＤＵＴ）及びテスターが電磁波により通信する無線信号経路よりも、むしろＲＦケーブルなどの電気伝導性信号経路を用いて行われている。したがって、テスターとＤＵＴとの間の信号は、周囲空間を通して放射されるよりはむしろ、導電性信号経路により伝達される。かかる導電性信号経路を用いることは、測定値の再現性及び一貫性を確実にするのに役立ち、信号伝達（送信及び受信）における要因としてのＤＵＴの位置及び向き（の影響）を排除する。

複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）ＤＵＴの場合には、信号経路は、何らかの形で、ＤＵＴの各入出力接続について用意しなければならない。例えば、３つのアンテナで動作するように意図されたＭＩＭＯデバイスについては、例えば、ケーブル及び結線のような３本の導電性信号経路を、検査用に用意しなければならない。

しかし、導電性信号経路を用いることは、ＤＵＴとテスターとの間で、ケーブルの物理的な接続及び取り外しが必要なため、各ＤＵＴの検査に要する時間に著しい影響を与える。更に、ＭＩＭＯＤＵＴの場合には、複数のかかる接続及び取り外し動作を、検査の初め及び終りの双方で実行しなければならない。更に、検査の間、伝達されている信号が、通常意図された使用におけるようには、周囲空間を通じて放射されず、ＤＵＴのアンテナアセンブリはかかる検査の間、使用されない。したがって、かかる検査は、実際の動作をシミュレートせず、アンテナに起因し得る任意の性能特性が、検査結果に反映されない。

代わりに、ケーブルによる電気伝導よりはむしろ、電磁波により伝達される検査信号を用いて、検査を行うことができる。これは、検査ケーブルの接続及び取り外しを必要としない利点を有し、それによって、かかる接続及び取り外しに関連する検査時間を低減する。しかし、放射された信号及び受信アンテナが存在する「チャネル」、すなわち、検査信号が放射されて受信される周囲空間は、他の場所で生じて周囲空間に広がった別の電磁信号のために、信号干渉及び誤差を本質的に受けやすい。かかる信号は、ＤＵＴアンテナで受信されるため、各干渉信号源からの、信号反射によるマルチパス信号を含む可能性がある。したがって、「チャネル」の「状態」は、通常は、例えば、各アンテナ接続に関して、ケーブルのような個々の導電性信号経路を用いる場合と比較して、劣悪となる。

かかる外来信号の干渉を防止、又は少なくとも著しく低減する１つの方法は、シールドエンクロージャを用いて、ＤＵＴ及びテスターに関して、放射された信号のインターフェースを隔離することである。しかし、かかるエンクロージャは、通常、匹敵する測定精度及び再現性を達成してこなかった。これは、特に、最も小さい電波暗室よりも小さなエンクロージャにあてはまる。更に、かかるエンクロージャは、ＤＵＴの位置及び向き、並びに、その中で生成されるマルチパス信号との強め合う及び弱め合う干渉に敏感である。

したがって、放射された電磁気検査信号を使うことができる無線信号送受信機、特に無線ＭＩＭＯ信号送受信機を検査するためのシステム及び方法を有することは望ましいことである。それによって、実際のシステムオペレーションをシミュレートし、並びに、別の方法であれば必要となる検査配線を接続して取り外す検査時間を回避することができる。その一方で、外部で生成された信号とマルチパス信号効果による干渉信号を避けることによって、検査の再現性及び正確性を維持することができる。

本発明に従って、無線周波数（ＲＦ）複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）信号送受信機被試験デバイス（ＤＵＴ）の無線検査を促進するシステム及び方法が提供される。制御された電磁環境においてＤＵＴが動作して、テスターがＤＵＴへ無線で複数の検査信号を送信する。テスターによって送信される各検査信号の信号位相は、ＤＵＴからのフィードバック信号データに従って、制御される。各検査信号の振幅もまた、かかるフィードバック信号データに従って、制御することができ、それによって、無線通信チャネル条件数ｋ（Ｈ）の動的最適化を可能にする。

本発明の一実施形態に従って、無線周波数（ＲＦ）複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）信号送受信機被試験デバイス（ＤＵＴ）の無線検査を促進するシステムは、構造体と、電気伝導性信号経路と、複数のアンテナアレイと、ＲＦ信号制御回路手段と、を含む。構造体は、内部領域及び外部領域を画定し、内部領域内のＤＵＴの配置を可能にして外部領域から生じた電磁放射から実質的に隔離されるように構成されている。電気伝導性信号経路は、ＤＵＴに結合し、内部領域と外部領域との間で１つ以上の電気信号を伝達することができる。複数のアンテナアレイは、複数のアンテナ要素を含み、内部領域内に少なくとも部分的に配置され、各複数の位相制御されたＲＦ検査信号群を放射する。ＲＦ信号制御回路手段は、電気伝導性信号経路及び複数のアンテナアレイに結合され、各複数の位相制御されたＲＦ検査信号群に関連する、１つ以上の電気信号により伝達されるＤＵＴからの複数の信号データに対して、かつ複数のＲＦ検査信号に対して、この動作の一つは、各複数の複製ＲＦ検査信号群を提供するために、複数のＲＦ検査信号のそれぞれを複製すること、及び各複数の位相制御されたＲＦ検査信号群を提供するために、複数の信号データに従って、各複数の複製ＲＦ検査信号群のそれぞれのうちの少なくとも一部分の各位相を制御することによって反応する。

本発明の別の実施形態に従って、無線周波数（ＲＦ）複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）信号送受信機被試験デバイス（ＤＵＴ）の無線検査を促進する方法は、構造体と、電気伝導性信号経路と、複数のアンテナアレイと、を提供する段階を含む。構造体は、内部領域及び外部領域を画定し、内部領域内のＤＵＴの配置を可能にして外部領域から生じた電磁放射から実質的に隔離されるように構成されている。電気伝導性信号経路は、ＤＵＴに結合し、内部領域と外部領域との間で１つ以上の電気信号を伝達することができる。複数のアンテナアレイは、それぞれが複数のアンテナ要素を含み、内部領域内に少なくとも部分的に配置され、各複数の位相制御されたＲＦ検査信号群を放射する。各複数の位相制御されたＲＦ検査信号群に関連する、１つ以上の電気信号により伝達されるＤＵＴからの複数の信号データに対して、かつ複数のＲＦ検査信号に対して、各複数の複製ＲＦ検査信号群を提供するために、複数のＲＦ検査信号のそれぞれを複製すること、及び各複数の位相制御されたＲＦ検査信号群を提供するために、複数の信号データに従って、各複数の複製ＲＦ検査信号群のそれぞれのうちの少なくとも一部分の各位相を制御することによって反応する段階が更に含まれる。

図１は無線信号送受信機用の、典型的な動作環境及び取り得る検査環境を示す。図２は導電性検査信号経路を用いる無線信号送受信機用の検査環境を示す。図３は、導電性信号経路を用いるＭＩＭＯ無線信号送受信機用の検査環境、及びかかる検査環境に関するチャネルモデルを示す。図４は、放射された電磁気信号を用いるＭＩＭＯ無線信号送受信機用の検査環境、及び該検査環境に関するチャネルモデルを示す。図５は、放射された電磁気検査信号を用いてＭＩＭＯＤＵＴを検査することができる、例示的な実施形態に係る検査環境を示す。図６は、シールドエンクロージャ内で、放射された電磁気検査信号を用いてＤＵＴを検査する検査環境を示す。図７は検査環境の例示的な実施形態を示す。この環境下で、無線ＤＵＴは、マルチパス信号効果を低減したシールドエンクロージャにおいて、放射された電磁気検査信号を用いて検査される。図８は検査環境の例示的な実施形態を表す。この環境下で、無線ＤＵＴは、マルチパス信号効果を低減したシールドエンクロージャにおいて、放射された電磁気検査信号を用いて検査される。図９は、図７及び図８の検査環境で使用される例示的な実施形態に係る、シールドエンクロージャの物理表現を表す。

以下の詳細な説明は、添付図面を参照して、本発明の例示的実施形態に関するものである。かかる説明は、例示的なものとして意図され、本発明の範囲を限定することを意図しない。かかる実施形態は、当業者が本発明を実施することを可能にするために十分詳細に記載されており、本発明の思想及び範囲から逸脱することなく、一部を変型させる他の実施形態が実施可能であるということは理解されよう。

本発明の開示を通して、状況からみて、反対であるという明確な指示がなければ、記載される個々の回路要素は、個数において、単数の場合もあり、複数の場合もあることが理解されるであろう。例えば、「回路（circuit）」及び「回路手段（circuitry）」という用語は、記載された機能を提供するために、能動的及び／又は受動的であり、かつ、互いに接続されるか、又は別の方法で結合されている（例えば、１つ以上の集積回路チップのように）単一の構成要素か複数の構成要素のいずれかを含み得る。更に、「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す場合がある。図面中では、類似の又は関連の要素は、類似の又は関連の英字、数字又は英数字指示子を有する。更に、本発明は、個別の電子回路手段（望ましくは１つ以上の集積回路チップの形で）を用いる実装例に関連して説明されている。しかし、かかる回路のいかなる部分の機能も、処理される信号周波数又はデータ転送速度に応じて、１つ以上の適切にプログラムされたプロセッサを用いて、代替的に実施することができる。更に、図が種々の実施形態の機能ブロック図を例示する範囲において、機能ブロックが、ハードウェア回路間の境界を必ずしも示すというわけではない。

図１に示されているように、無線信号送受信機用の典型的な動作環境及び理想的な検査環境（少なくとも、現実の動作をシミュレートする観点から）において、テスター１００及びＤＵＴ２０が無線で通信している。通常、検査コントローラ１０（例えば、パーソナルコンピュータ）のなんらかの構成もまた、有線の信号インターフェース１１ａ、１１ｂにより、テスター１００及びＤＵＴ２００と、検査コマンド及びデータを交換するために使用することができる。テスター１００及びＤＵＴ２００は、それぞれ、１つの（又は、ＭＩＭＯデバイス用については、より多くの）各アンテナ１０２、２０２を有し、各アンテナは、導電性信号コネクタ１０４、２０４（例えば、当該分野において多くのタイプが周知である同軸のケーブル接続）を介してつながっている。検査信号（発信源及びその応答）は、アンテナ１０２、２０２により、テスター１００とＤＵＴ２００との間で、無線で伝達される。例えば、ＤＵＴ２００の送信（ＴＸ）検査の間、電磁気信号２０３が、ＤＵＴアンテナ２０２から放射される。アンテナ放射パターンの指向性に応じて、この信号２０３は、多数の方向に放射し、入射信号成分２０３ｉ及び反射信号成分２０３ｒを発生させ、これらはテスターアンテナ１０２によって受信される。上述のように、これらの反射信号成分２０３ｒは、しばしばマルチパス信号効果並びに他の場所（図示せず）で生じた別の電磁気信号の産物であることが多いが、強め合う及び弱め合う信号干渉をもたらす。これによって、信頼性が高くて再現性のある信号受信及び検査結果を妨げることになる。

図２に示されているように、かかる信頼性に乏しい検査結果を避けるために、ＲＦ同軸ケーブル１０６などの導電性信号経路が、テスター１００及びＤＵＴ２００のアンテナ・コネクタ１０４、２０４を接続するために用いられる。これによって、安定した、信頼性の高い、再現性のある電気伝導性信号経路を提供し、テスター１００とＤＵＴ２００との間で検査信号を伝達することができる。しかし、上述のように、これは、検査の前後の、ケーブル１０６の接続及び取り外しに時間を要するため、全体の試験時間を増加させる。

図３に示されているように、検査配線の接続及び取り外しに要する追加の検査時間は、ＭＩＭＯＤＵＴ２００ａを検査するときには、更に長くなる。かかる場合において、対応するテスター１０４及びＤＵＴ２０４のコネクタを接続するために、複数の検査ケーブル１０６が必要である。これによって、テスター１００ａ中のＲＦ信号源１１０（例えば、ＶＳＧｓ）からＲＦ検査信号を伝達し、これをＤＵＴ２００ａ中のＲＦ信号受信器２１０により受信することを可能にする。例えば、典型的な検査環境において、ＭＩＭＯデバイス検査用のテスターは、対応する１つ以上のＲＦ検査信号１１１ａ、１１１ｂ、．．．、１１１ｎ（例えば、可変的な信号電力、パケットコンテンツ及びデータ転送速度を有するパケットデータ信号）を提供する、１つ以上のＶＳＧ（ＶＳＧ）１１０ａ、１１０ｂ、．．．、１１０ｎを有し得る。それらの対応する検査ケーブル１０６ａ、１０６ｂ、．．．、１０６ｎは、各テスターのコネクタ１０４ａ、１０４ｂ、．．．、１０４ｎ及びＤＵＴのコネクタ２０４ａ、２０４ｂ、．．．、２０４ｎを介して接続される。そして、かかる検査ケーブルは、これらの信号を伝達して、ＤＵＴ２００ａの中で、対応するＲＦ信号受信器２１０ａ、２１０ｂ、．．．、２１０ｎに対して、ＲＦ検査信号の受信信号である２１１ａ、２１１ｂ、．．．、２１１ｎを提供する。したがって、これらの検査ケーブル１０６の接続及び取り外しに必要な追加の検査時間は、検査ケーブル１０６の数に対応する係数ｎによって、増加する可能性がある。

上述のように、テスター１００ａとＤＵＴ２００ａを接続する検査ケーブルを用いることは、安定し、信頼性の高い、再現性のある検査接続を提供する利点を有する。当該分野において周知であるように、これらの試験接続１０７は、対角行列２０によって特徴づけられる信号チャネルＨのようにモデル化することができる。ここで、対角行列成分２２は、各信号チャネル特性（例えば、各検査ケーブル１０６に関する信号経路の導電率又は損失）について、係数ｈ_１１、ｈ_２２、．．．、ｈ_ｎｎに対応する。

図４に示されているように、一つ以上の例示的な実施形態に従って、導電性、即ち有線のチャネル１０７（図３）が、テスター１００ａとＤＵＴ２００ａとの間の無線信号インターフェース１０６ａに対応する無線チャネル１０７ａと置き換えられている。上述のように、テスター１００ａ及びＤＵＴ２００ａは、アンテナ１０２、２０２の各アレイを介して、検査信号１１１、２１１を通信する。この種類の試験環境において、信号チャネル１０７ａは、対角行列２０によってもはや表されない。その代わりに、対角線２２から離れたところに一つ以上のゼロ以外の係数２４ａ、２４ｂを有する行列２０ａによって表される。当業者によって容易に理解されるであろうように、これは、チャネル１０７ａにおいて利用できる複数の無線信号経路によるものである。例えば、対応するテスターコネクタ１０４からの信号だけを各ＤＵＴコネクタ２０４が理想的に受信する有線の信号環境とは異なっている。この無線チャネル１０７ａにおいて、第１のＤＵＴアンテナ２０２ａは、テスターアンテナ１０２ａ、１０２ｂ、．．．、１０２ｎの全てによって放射される検査信号、例えば、チャネルＨ行列係数のｈ_１１、ｈ_１２、．．．、及びｈ_１ｎに対応する検査信号を受信する。

周知の原理によれば、チャネル行列Ｈの係数ｈは、ＲＦ検査信号の送信及び受信に影響を及ぼすチャネル１０７ａの特性に対応している。全体的に、これらの係数ｈは、Ｈ行列のノルムとＨ行列の逆行列のノルムの積であって、以下の方程式によって表されるようなチャネル条件数ｋ（Ｈ）を定める。
ｋ（Ｈ）＝││Ｈ││^＊││Ｈ^−１││

これらの係数に影響を及ぼす要因は、測定誤差を生成し得るように、チャネル条件数を変える可能性がある。例えば、条件の悪いチャネルにおいて、小さな誤差は、検査結果に大きな誤差を引き起こす可能性がある。チャネル数が低い場合には、チャネルの小さな誤差は、受信（ＲＸ）アンテナで、小さな測定値を生成する可能性がある。しかし、チャネル数が高い場合には、チャネルの小さな誤差は、受信アンテナで大きな測定誤差を引き起こす可能性がある。このチャネル条件数ｋ（Ｈ）は、及びその検査環境（例えば、シールドエンクロージャ）内のＤＵＴの物理的位置、向き、及びそのさまざまなアンテナ２０４の向きにも敏感である。したがって、たとえ、他の場所で生じたか又は反射により到着し、受信アンテナ２０４に当たる外来の干渉信号がないとしても、再現性のある正確な検査結果の見込みは低いであろう。

図５に示されているように、一つ以上の例示的な実施形態に従って、テスター１００ａとＤＵＴ２００ａとの間の検査信号インターフェースは、無線とすることができる。ＤＵＴ２００ａは、シールドエンクロージャ３００の内部３０１の中に設置されている。かかるシールドエンクロージャ３００は、例えば、構造において、又は少なくとも効果において、ファラデーケージに類似する金属性エンクロージャとして、実装することができる。これは、エンクロージャ３００の外部領域３０２から生じる放射された信号から、ＤＵＴ２００ａを隔離するものである。例示的な実施形態によれば、エンクロージャ３００の幾何学的形状は、それが閉端式の導波管として機能するようなものである。

複数（ｎ個）のアンテナ群アレイ群である１０２ａ、１０２ｂ、．．．、１０２ｎは、別の場所に、例えば、エンクロージャ３００の中か、又は反対側の内表面３０２上に配置されている。そして、各アンテナアレイは、テスター１００ａ中の検査信号源１１０ａ、１１０ｂ、．．．、１１０ｎから生じる複数の位相制御されたＲＦ検査信号１０３ａ、１０３ｂ、．．．、１０３ｎ（以下で更に詳細に説明する）を放射する。各アンテナアレイは、複数の（Ｍ個）アンテナ要素を含んでいる。例えば、第１のアンテナアレイ１０２ａは、ｍ個のアンテナ要素１０２ａａ、１０２ａｂ、．．．１０２ａｍを含んでいる。これらのアンテナ要素１０２ａａ、１０２ａｂ、．．．、１０２ａｍの各々は、各ＲＦ信号制御回路手段１３０ａによって提供される、各々位相制御されたＲＦ検査信号１３１ａａ、１３１ａｂ、．．．、１３１ａｍによって駆動される。

第１のＲＦ信号制御回路手段１３０ａの例で表されるように、第１のＲＦ検査信号源１１０ａからのＲＦ検査信号１１１ａは、信号振幅制御回路手段１３２によって、その振幅が増加される（例えば、増幅される）か、又は減少される（例えば、減衰される）。結果として生じる振幅を制御された検査信号１３３は、信号複製回路手段１３４（例えば、信号分割器）によって複製される。結果として生じる振幅を制御され複製されたＲＦ検査信号１３５ａ、１３５ｂ、．．．、１３５ｍは、各位相制御回路手段１３６ａ、１３６ｂ、．．．、１３６ｍによって、各信号位相を制御される（例えば、シフトされる）。これにより、アンテナアレイ１０２ａのアンテナ要素１０２ａａ、１０２ａｂ、．．．、１０２ａｍを駆動するための振幅及び位相制御信号１３１ａａ、１３１ａｂ、．．．、１３１ａｍを生成する。

残りのアンテナアレイ群１０２ｂ、．．．、１０２ｎ、及びそれらの対応するアンテナ要素は、対応するＲＦ信号制御回路手段１３０ｂ、．．．、１３０ｍによって、同様の方法で駆動される。これは、対応する数からなる複合の放射された信号１０３ａ、１０３ｂ、．．．、１０３ｎを生成する。これらの信号は、チャネルＨ行列に従って、上述のように、ＤＵＴ２００ａのアンテナ２０２ａ、２０２ｂ、．．．、２０２ｎに伝達され、受信される。ＤＵＴ２００ａは、その対応する受信された検査信号２１１ａ、２１１ｂ、．．．、２１１ｍを処理し、これらの受信信号の特性（例えば、振幅、相対位相等）を示す１つ以上のフィードバック信号２０１ａを提供する。これらのフィードバック信号２０１ａは、ＲＦ信号制御回路手段１３０の中の制御回路手段１３８に提供される。この制御回路手段１３８は、振幅制御回路手段１３２及び位相制御回路手段１３６用の制御信号１３７、１３９ａ、１３９ｂ、．．．、１３９ｍを提供する。したがって、閉ループ制御経路が提供され、それによって、テスター１００ａから発信されてＤＵＴ２００ａにより受信される個々の放射された信号の利得及び位相の制御を可能にする。（あるいは、この制御回路手段１３０は、テスター１００ａの一部として含むことができる。）

周知のチャネル最適化手法によれば、制御回路手段１３８は、チャネル条件数ｋ（Ｈ）を最小にするような方法で、放射された信号の振幅及び位相を変えることによって、最適なチャネル状態を実現するために、ＤＵＴ２００ａからのこのフィードバックデータ２０１ａを用いる。そして、各ＤＵＴアンテナ２０２で測定すると、ほぼ等しい振幅を有する受信信号を生成する。これは、放射された信号が、導電性信号経路（例えば、ＲＦ信号ケーブル）を用いて生成したものに実質的に匹敵する検査結果を生成するような、通信チャネルを構築することになる。

ＲＦ信号制御回路手段１３０の制御回路手段１３８によるこの動作は、連続した送信及びチャネル状態フィードバック事象に続いて、各アンテナアレイ１０２ａ、１０２ｂ、．．．、１０２ｎに関する信号振幅及び位相を変化させることになる。これによって、最適化されたチャネル条件数ｋ（Ｈ）を反復して実現することができる。かかる最適化されたチャネル条件数ｋ（Ｈ）が、一旦、実現されたならば、対応する振幅及び位相の設定を保持することができる。そして、その後、テスター１００ａ及びＤＵＴ２００ａは、ちょうど有線の検査環境において行われるように、一連の検査を継続することができる。

実際には、上述の反復プロセスによってチャネル状態を最適化する用途のために、基準となるＤＵＴをシールドエンクロージャ３００中の試験用治具に設置することができる。その後、全ての場合にチャネル最適化を実行する必要があるわけではなく、同じデザインの更なるＤＵＴを連続して検査することができる。というのは、エンクロージャ３００の制御されたチャネル環境において遭遇する経路損失の差異は、通常は、標準検査公差の範囲内にあるはずだからである。

図５に示されているように、例えば、最初の送信は、１３．８ｄＢのチャネル条件数を生成するようにモデル化され、ｈ_１１及びｈ_２２の係数の大きさは、各々、−２８ｄＢ及び−２８．５ｄＢであったとする。チャネルＨの振幅行列は、以下のように表される。

上述のように、振幅及び位相の調整を繰り返した後、チャネル条件数ｋ（Ｈ）は２．２７ｄＢに低減された。そして、ｈ_１１及びｈ_２２の係数の大きさが各々、−０．１２ｄＢ及び−０．１８ｄＢとなり、以下のようなチャネル振幅行列を生成した。

これらの結果は、有線の検査環境の結果に匹敵し、それによって、かかる無線検査環境は、同等の正確性を有する検査結果を提供することができることを示している。有線の信号経路を接続し及び取り外す時間を除去し、利得及び位相調整に関して低減した時間を考慮に入れることによって、全体的な受信信号検査時間は著しく低減される。

図６に示されているように、チャネル状態に対するマルチパス信号効果の影響について、よりよく理解することができる。上述のように、一旦、エンクロージャ３００の内部３０１の中に配置されると、ＤＵＴ２００ａは、送信検査の間、各アンテナ２０２ａから電磁信号２０３ａを放射する。この信号２０３ａは、外側に放射して、テスター１００ａのアンテナ１０２ａから離れる成分２０３ｂ、２０３ｃを含む。しかし、これらの信号成分２０３ｂ、２０３ｃはエンクロージャ３００の内表面３０４、３０６で反射される。そして、反射信号成分２０３ｂｒ、２０３ｃｒとして到着し、主な入射信号成分２０３ａｉと組み合わさって、マルチパスの信号状態に応じて、強め合うか又は弱め合うことになる。上述のように、強め合う及び弱め合う干渉の性質によって、検査結果は、適正な較正及び性能検査の用途には、通常、信頼性に乏しく不正確になる。

図７に示されているように、模範的な実施形態によれば、ＲＦ吸収材料３２０ａ、３２０ｂが、反射面３０４、３０６に配置されている。その結果、反射信号成分２０３ｂｒ、２０３ｃｒは著しく減衰し、それによって、入射する主な信号成分２０３ａｉとの間で生じる干渉（強め合うか又は弱め合うかのいずれか）がより少なくなる。

追加のＲＦ信号制御回路手段１５０が、アンテナアレイ１０２ａ（内部３０１の中又はエンクロージャ３００ａの内表面３０２上に搭載）と、テスター１００ａとの間に組み込んで、使用するために含められ得る。（あるいは、この追加の制御回路手段１５０は、テスター１００ａの一部として含めることができる。）放射された信号は、アンテナ要素１０２ａａ、１０２ａｂ、．．．、１０２ａｍに衝突し、受信信号１０３ａａ、１０３ａｂ、．．．、１０３ａｍを生成する。そして該受信号の各信号位相は、制御システム１５６によって提供される１つ以上の位相制御信号１５７ａ、１５７ｂ、．．．、１５７ｍに従って制御される位相制御要素１５２ａ、１５２ｂ、．．．、１５２ｍを有する位相制御回路手段１５２により、制御される（例えば、シフトする）。結果として生じる位相制御信号１５３は、信号合成器１５４において組み合わせられ、テスター１００ａ用の受信信号１５５ａ及び制御システム１５６用のフィードバック信号１５５ｂを提供する。制御システム１５６は、閉ループ制御ネットワークの一部として、このフィードバック信号１５５ｂを処理し、必要に応じて、エンクロージャ３００ａの内部３０１に関連した明白な信号経路損失を最小にするように、複合受信信号１０３ａａ、１０３ａｂ、．．．、１０３ａｍの各位相を調整する。この閉ループ制御ネットワークは、更に、ＤＵＴ２００ａの位置又は向きがエンクロージャ３００ａの中で変わる場合には、そのシステムが、これらのアンテナ１０２ａ及び位相制御回路手段１５２によって可能にされるフェイズドアレイを再構成することを可能にする。その結果、このフィードバックループを用いた経路損失の以下の最小化に続いて、エンクロージャ３００ａ内で放射された信号環境を用いて、テスター１００ａへのＤＵＴ信号２０３ａの正確で再現性のある伝達を実現することができる。

図８に示されているとおり、正確で再現性のある検査結果を生成するうえで、同様な制御及び改善を、ＤＵＴ受信信号の検査について実現することができる。この場合において、テスター１００ａによって提供される検査信号１１１ａは、信号合成器／スプリッタ１５４によって複製される。そして、複製された検査信号１５３の各位相は必要に応じて、アンテナ要素１０２ａａ、１０２ａｂ、．．．、１０２ａｍによって放射される前に、位相制御回路手段１５２によって調整される。前の場合と同様に、反射信号成分１０３ｂｒ、１０３ｃｒは著しく減衰し、そして、主要な入射信号成分１０３ａｉとの強め合う及び弱め合う干渉は低減される。ＤＵＴ２００ａからの１つ以上のフィードバック信号２０３ａは、複製された検査信号１５３の位相を制御するために必要な情報を制御システム１５６に提供して、エンクロージャ３００ａの内部３０１に関連した明白な信号経路損失を最小にする。それによって、安定して再現性のある信号経路損失状態を確立する。

図９に示されているように、一つ以上の模範的な実施形態に従って、シールドエンクロージャ３００ｂは、実質的に、図示のように実装することができる。上述のように、ＤＵＴは、エンクロージャ３００ｂの内部３０１の一方の端３０１ｄに、内部領域３０１ｂの逆側に配置することができる。この３０１ｂは、内表面３０２を含んでいるか又はそれに面しており、内表面３０２の上にテスターのアンテナアレイ群１０２ａ、１０２ｂ、．．．、１０２ｎが（図５）設置されている。中間に、ＲＦ吸収材料３２０によって囲まれた導波管の空洞を形成する内部領域３０１ａがある。

本発明の範囲及び思想から逸脱することのない、本発明の構造及び動作方法のさまざまな他の修正及び変更は、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したが、特許請求の範囲に示す発明は、かかる特定の実施形態に不当に限定されるべきではないことを理解すべきである。以下の特許請求の範囲が本発明の範囲を規定し、かつ、これらの請求項及びその均等物の範囲内の構造及び方法がそれによって包含されることを意図している。

Claims

無線周波数（ＲＦ）複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）信号送受信機被試験デバイス（ＤＵＴ）の無線検査を促進するシステムを含む装置であって、
内部領域及び外部領域を画定し、前記内部領域内にＤＵＴの配置が可能な、前記外部領域から生じた電磁放射から隔離された構造体と、
前記ＤＵＴに結合され、前記内部領域と前記外部領域との間で１つ以上の電気信号を伝達する電気伝導性信号経路と、
複数のアンテナ要素を各々が含む複数のアンテナアレイであって、前記内部領域内に少なくとも部分的に配置され、各複数の位相制御されたＲＦ検査信号群を放射する複数のアンテナアレイと、
前記電気伝導性信号経路及び前記複数のアンテナアレイに結合されるＲＦ信号制御回路手段と、
を備え、前記ＲＦ信号制御回路手段は、前記各複数の位相制御されたＲＦ検査信号群に関連する、前記１つ以上の電気信号により伝達される前記ＤＵＴからの複数の信号データに対して、かつ複数のＲＦ検査信号に対して、
各複数の複製ＲＦ検査信号群を提供するために、前記複数のＲＦ検査信号のそれぞれを複製することと、
前記各複数の位相制御されたＲＦ検査信号群を提供するために、前記複数の信号データに従って、前記各複数の複製ＲＦ検査信号群のそれぞれのうちの少なくとも一部分の各位相を制御する動作ことと、
により反応する、装置。
前記複数の位相制御されたＲＦ検査信号を提供するために、前記複数の信号データに従って、前記各複数の複製ＲＦ検査信号群のそれぞれのうちの少なくとも一部分の各位相を制御することは、前記各複数の複製ＲＦ検査信号群のそれぞれのうちの少なくとも一部分の前記各位相を反復的に制御することを含む、請求項１に記載の装置。
前記内部領域のうちの少なくとも一部分及び前記複数のアンテナアレイは、共に、複数の無線通信チャネル係数を含む無線通信チャネル行列Ｈによって特徴づけられる無線通信チャネルのうちの少なくとも一部分を画定し、
前記ＤＵＴからの前記複数の信号データは、前記複数の無線通信チャネル係数に更に関連する、請求項１に記載の装置。
前記無線通信チャネル行列Ｈの関数は、無線通信チャネル条件数ｋ（Ｈ）を含み、
前記複数の位相制御されたＲＦ検査信号を提供するために、前記複数の信号データに従って、前記各複数の複製ＲＦ検査信号群のそれぞれのうちの少なくとも一部分の各位相を制御することは、前記無線通信チャネル条件数ｋ（Ｈ）を低減するように、前記各複数の複製ＲＦ検査信号群のそれぞれのうちの少なくとも一部分の前記各位相を反復的に制御することを含む、請求項３に記載の装置。
前記ＲＦ信号制御回路手段は、前記複数の信号データに従って、前記各複数の複製ＲＦ検査信号群のそれぞれのうちの少なくとも一部分の各振幅を制御することによって、前記ＤＵＴからの前記複数の信号データに対して更に反応する、請求項１に記載の装置。
前記複数の位相制御されたＲＦ検査信号を提供するために、前記複数の信号データに従って、前記各複数の複製ＲＦ検査信号群のそれぞれのうちの少なくとも一部分の各位相及び振幅を制御することは、前記各複数の複製ＲＦ検査信号群のそれぞれのうちの少なくとも一部分の前記各位相及び前記各振幅を反復的に制御することを含む、請求項５に記載の装置。
前記内部領域のうちの少なくとも一部分及び前記複数のアンテナアレイは、共に、複数の無線通信チャネル係数を含む無線通信チャネル行列Ｈによって特徴づけられる無線通信チャネルのうちの少なくとも一部分を画定し、
前記ＤＵＴからの前記複数の信号データは、前記複数の無線通信チャネル係数に関連する、請求項５に記載の装置。
前記無線通信チャネル行列Ｈの関数は、無線通信チャネル条件数ｋ（Ｈ）を含み、
前記複数の位相制御されたＲＦ検査信号を提供するために、前記複数の信号データに従って、前記各複数の複製ＲＦ検査信号群のそれぞれのうちの少なくとも一部分の各位相を制御することは、前記無線通信チャネル条件数ｋ（Ｈ）を低減するように、前記各複数の複製ＲＦ検査信号群のそれぞれのうちの少なくとも一部分の前記各位相及び前記各振幅を反復的に制御することを含む、請求項７に記載の装置。
前記ＲＦ信号制御回路手段は、前記各複数の複製ＲＦ検査信号群のそれぞれのうちの少なくとも一部分の前記各位相を制御することにより、前記複数の信号データに関連する第１の１つ以上の制御信号に反応するＲＦ信号位相制御回路手段を備える、請求項１に記載の装置。
前記ＲＦ信号制御回路手段は、前記各複数の複製ＲＦ検査信号群のそれぞれのうちの少なくとも一部分の前記各振幅を制御することにより、前記複数の信号データに関連する第２の１つ以上の制御信号に対して反応するＲＦ信号増幅回路手段を更に備える、請求項９に記載の装置。
無線周波数（ＲＦ）複数入力複数出力（ＭＩＭＯ）信号送受信機被試験デバイス（ＤＵＴ）の無線検査を促進する方法であって、
内部領域及び外部領域を画定し、前記内部領域内にＤＵＴの配置が可能な、前記外部領域から生じた電磁放射から隔離された構造体を提供する段階と、
前記ＤＵＴに結合され、前記内部領域と前記外部領域との間で１つ以上の電気信号を伝達する、電気伝導性信号経路を提供する段階と、
複数のアンテナ要素を各々が含む複数のアンテナアレイであって、前記内部領域内に少なくとも部分的に配置され、各複数の位相制御されたＲＦ検査信号群を放射する複数のアンテナアレイを提供する段階と、
前記各複数の位相制御されたＲＦ検査信号群に関連する、前記１つ以上の電気信号により伝達される前記ＤＵＴからの複数の信号データに対して、かつ複数のＲＦ検査信号に対して、
各複数の複製ＲＦ検査信号群を提供するために、前記複数のＲＦ検査信号のそれぞれを複製することと、
前記各複数の位相制御されたＲＦ検査信号群を提供するために、前記複数の信号データに従って、前記各複数の複製ＲＦ検査信号群のそれぞれのうちの少なくとも一部分の各位相を制御することと、
により反応する段階と、
を含む方法。
前記複数の位相制御されたＲＦ検査信号を提供するために、前記複数の信号データに従って、前記各複数の複製ＲＦ検査信号群のそれぞれのうちの少なくとも一部分の各位相を制御することは、前記各複数の複製ＲＦ検査信号群のそれぞれのうちの少なくとも一部分の前記各位相を反復的に制御することを含む、請求項１１に記載の方法。
前記内部領域のうちの少なくとも一部分及び前記複数のアンテナアレイは、共に、複数の無線通信チャネル係数を含む無線通信チャネル行列Ｈによって特徴づけられる無線通信チャネルのうちの少なくとも一部分を画定し、
前記ＤＵＴからの前記複数の信号データは、前記複数の無線通信チャネル係数に更に関連する、請求項１１に記載の方法。
前記無線通信チャネル行列Ｈの関数は、無線通信チャネル条件数ｋ（Ｈ）を含み、
前記複数の位相制御されたＲＦ検査信号を提供するために、前記複数の信号データに従って、前記各複数の複製ＲＦ検査信号群のそれぞれのうちの少なくとも一部分の各位相を制御することは、前記無線通信チャネル条件数ｋ（Ｈ）を低減するように、前記各複数の複製ＲＦ検査信号群のそれぞれのうちの少なくとも一部分の前記各位相を反復的に制御することを含む、請求項１３に記載の方法。
前記複数の信号データに従って、前記各複数の複製ＲＦ検査信号群のそれぞれのうち少なくとも一部分の各振幅を制御することによって、前記ＤＵＴからの前記複数の信号データに対して反応する段階を更に含む、請求項１１に記載の方法。
前記複数の位相制御されたＲＦ検査信号を提供するために、前記複数の信号データに従って、前記各複数の複製ＲＦ検査信号群のそれぞれのうちの少なくとも一部分の各位相及び振幅を制御することは、前記各複数の複製ＲＦ検査信号群のそれぞれのうちの少なくとも一部分の前記各位相及び前記各振幅を反復的に制御することを含む、請求項１５に記載の方法。
前記内部領域のうちの少なくとも一部分及び前記複数のアンテナアレイは、共に、複数の無線通信チャネル係数を含む無線通信チャネル行列Ｈによって特徴づけられる無線通信チャネルのうちの少なくとも一部分を画定し、
前記ＤＵＴからの前記複数の信号データは、前記複数の無線通信チャネル係数に関連する、請求項１５に記載の方法。
前記無線通信チャネル行列Ｈの関数は、無線通信チャネル条件数ｋ（Ｈ）を含み、
前記複数の位相制御されたＲＦ検査信号を提供するために、前記複数の信号データに従って、前記各複数の複製ＲＦ検査信号群のそれぞれのうちの少なくとも一部分の各位相を制御することは、前記無線通信チャネル条件数ｋ（Ｈ）を低減するように、前記各複数の複製ＲＦ検査信号群のそれぞれのうちの少なくとも一部分の前記各位相及び前記各振幅を反復的に制御することを含む、請求項１７に記載の方法。
前記各複数の位相制御されたＲＦ検査信号を提供するために、前記複数の信号データに従って、前記各複数の複製ＲＦ検査信号群のそれぞれのうちの少なくとも一部分の各位相を制御することは、前記各複数の複製ＲＦ検査信号群のそれぞれのうちの少なくとも一部分の前記各位相を制御することにより、前記複数の信号データに関連する第１の１つ以上の制御信号に対して反応する段階を含む、請求項１１に記載の方法。
前記各複数の複製ＲＦ検査信号群のそれぞれのうちの少なくとも一部分の各振幅を制御することにより、前記複数の信号データに関連する第２の１つ以上の制御信号に反応する段階を更に含む、請求項１９に記載の方法。