JP2024511780A - 複数のアンテナを備える無線周波数装置を特徴付ける測定装置および方法 - Google Patents

Abstract

【解決手段】本発明に係る実施の形態は、パッチアンテナの大型のアレイなどの複数のアンテナ（１２０）を備える無線周波数装置（１１０）を特徴付けるための測定装置である。測定装置は、誘電体導波路スラブ内または誘電体導波路スラブ上に配置された複数の周波数変換構造（１５０）を有する誘電体導波路スラブ（１３０）を備える。測定装置は、誘電体導波路スラブの異なる場所に配置され、それぞれの無線周波数構成要素（１６０）に結合された複数の導波路遷移部（１４０）をさらに備える。無線周波数構成要素は、送信機、受信機、またはトランシーバのように、無線信号を送信および／または受信するように構成される。周波数変換構造は、複数のアンテナのそれぞれのアンテナに関連付けられ、受信された信号に対して周波数変換を実施するように構成され、その結果、周波数変換された信号が得られる。【選択図】図１

Description

本発明は、無線（ＯＴＡ）アンテナ試験に関する。本発明は、複数のアンテナを備える無線周波数装置を特徴付けるための測定装置に関する。本発明に係るさらなる実施の形態は、測定装置と、被試験デバイス位置とを備える自動試験機器に関する。本発明に係るさらなる実施の形態は、複数のアンテナを備える被試験デバイス（ＤＵＴ）を特徴付ける方法に関する。本発明に係る実施の形態は、周波数変換構造またはセンサを使用することによる近接場試験またはプロービングに関する。本発明に係る実施の形態は、大型ミリ波アンテナアレイモジュールのＯＴＡ試験に関する。

アンテナアレイをＯＴＡ試験するための、いくつかの従来の方法が存在する。例えば、アンテナアレイは、無響室またはボックス環境において、例えば、１メートル未満から数メートルまでの大きな距離でそれらをプロービングすることによって試験することができる。この従来の方法の短所は、これらの測定が遅く、機器が大きいことであり、その結果、この方法は、クリーンな生産環境には適していない。

小型のアレイ、例えば、４～８個の素子を含むモジュールは、少数の吸収体を使用して、例えば、約０．５メートルの短い距離で試験することができる。この測定方法は、上述の長距離方法よりも生産環境にかなり適している。しかし、この方法は、多数のアレイ素子が順次試験されるため、時間がかかるままである。

最近の測定方法では、４～８個の素子などの小型のアレイを含むモジュールを、アンテナ素子の反応性近接場においてプローブアダプタでプロービングまたは試験することができることが提案されている。この測定セットアップはコンパクトであり、アレイ素子の並列測定を可能にし、したがって生産試験における用途によく適している。欠点は、所与のアレイトポロジでは、かなり複雑な専用のプローブアダプタが必要とされ、アレイ素子の数が増えるにつれて複雑さがさらに増すという問題があることである。

上述の方法が、例えば、４～８個の素子を有する小型のアレイを含む試験モジュールの問題を少なくとも部分的に解決したとしても、方法は将来の移動通信デバイスを試験することが不可能である。将来の移動通信デバイスは、ミリ波周波数で動作する小さなフォームファクタにいくつかの複雑なアンテナアレイを含むことが予想される。

また、フロントエンド電子機器およびアンテナは、ミリ波相互接続の使用を回避するために、モジュールに一体化されることが予想される。したがって、トランシーバとアンテナとの間の点は、試験のためにアクセスすることができない。

さらに、多数のアンテナのミリ波モジュールは、ＯＴＡ試験、例えば、素子ごとまたはチャネルごとの試験、および場合によっては生産レベルでのＯＴＡ較正を必要とすると予想される。

この状況を考慮して、多数のアンテナ素子を有するアンテナアレイを備える被試験デバイス（ＤＵＴ）の複雑さ、サイズ、およびコストの間の改善された妥協点をもたらす測定装置および概念が必要とされている。

本発明に係る一実施の形態は、パッチアンテナまたはパッチアンテナの大型のアレイなどの複数のアンテナを備える無線周波数装置を特徴付ける、例えば、試験または測定するための測定装置である。

測定装置は、誘電体導波路スラブまたは誘電体スラブであって、誘電体導波路スラブ内または誘電体導波路スラブ上に配置された複数の周波数変換構造、例えば、周波数変換センサを有する誘電体導波路スラブまたは誘電体スラブを備える。

測定装置は、誘電体導波路スラブの異なる場所に、例えば、誘電体導波路スラブの円周に沿って配置されていて、それぞれの無線周波数構成要素に結合された複数の導波路遷移部をさらに備える。

無線周波数構成要素は、送信機、受信機、またはトランシーバのような無線信号を送信および／または受信するように構成される。

周波数変換構造は、複数のアンテナのそれぞれのアンテナに関連付けられ、受信された信号に対して周波数変換を実施するように構成して、周波数変換された信号が得られるように構成される。

周波数変換構造は、周波数変換方式においてそれぞれのアンテナを誘電体スラブと結合し、それによってアンテナと複数の導波路遷移部との間の周波数変換結合を確立して、アンテナと無線周波数構成要素との間の周波数変換結合をもたらすように構成される。

測定装置は、無線周波数装置を特徴付けるためにアンテナと無線周波数構成要素との間の周波数変換結合を使用するように構成される。例えば、無線周波数装置は、アンテナおよび／またはアンテナに接続された無線周波数フロントエンドを備えることができる。

本発明の測定装置は、並列に動作する妥当な数の試験チャネルを有する生産環境に適したコンパクトなセットアップにおいて、多数のアンテナ素子を有する大型のアンテナアレイを試験することを可能にする。

ＤＵＴの複数のアンテナまたは被試験アンテナに固有でありうる試験プローブアダプタを使用することにより、測定装置は、複雑さが適度に低い技術において、またはそのような技術を用いて製造可能である。複雑さが低いことにより、測定装置は製造および／または生産環境での使用が容易になる。したがって、これは上述した従来の反応性近接場プロービング技法または測定装置に対する重要な差別化要因である。

ＤＵＴのアンテナアレイは、多くの別々の放射器または複数のアンテナを備えてもよい。ＤＵＴのアンテナアレイまたは放射器／アンテナは、約１０波長の距離のように、それほど遠くない距離で信号を吸収体の方向に放射または送信することができる。

放射器を妨げることなく、すなわち、放射器の複雑な供給インピーダンスは影響を受けないままで、自由空間波長の半分未満の厚さを有する誘電体導波路スラブは、アンテナアレイと吸収体との間で、放射器に近接した距離または近接場距離に載置することができる。

誘電体スラブは、二つの機能性を有することができる。第１に、送信信号の波長と比較して小さく、したがって放射器に影響を及ぼさない、各放射器に近い位置に小さなアンテナ－ダイオード回路を備えるか、または搬送することができる。小さなアンテナ－ダイオード回路は誘電体導波路スラブに備えられるため、それらはオンスラブ回路（on-slab-circuit）と呼ばれることができる。

オンスラブ回路の小さく非効率的なアンテナは、放射器によって送信された波または信号のごく一部を受信しうる。オンスラブ回路のダイオードまたは他の非線形素子は、例えば、その周波数を倍増することによって、受信信号を別の周波数に変換または転送することができる。最後に、オンスラブ回路は、例えば、小型のモードランチャを用いて、周波数変換された信号、または転送された周波数信号を誘電体導波路スラブ誘導表面波モードに送信することができる。

次に、誘電体導波路スラブの第２の機能性によって、誘電体導波路スラブは、表面波モードを誘電体導波路スラブの外側エッジに誘導または搬送することができる。

誘電体導波路スラブの円周に沿ったモードランチャおよび受信機は、例えば導波路遷移部を通じて信号を受信することができる。例えばいくつかの受信信号の、またはいくつかの受信信号上の位相比較を、例えば、ある種の三角測量として適用することによって、ＤＵＴの放射器の特定の位置を見つけることが可能である。三角測量は、例えば、同じ送信信号の異なる受信バージョンの大きさと位相情報の両方を比較することによってさらに改善することができる。

この本発明の測定装置の重要な特徴は、以下のように結論付けることができる。第１に、周波数変換構造（またはプローブ）は、平面誘電体導波路スラブ内または平面誘電体導波路スラブ上に位置するアンテナおよびダイオードなどの電気的に絶縁されたデバイス構造であってもよい。したがって、試験される所与のアンテナアレイに特有の周波数変換構造（またはプローブカード）を有し、ミリ波周波数で動作する誘電体導波路スラブの製造は、例えば、標準的な回路基板製造プロセスによって実現可能である。

第２に、誘電体導波路スラブは、例えば、自由空間波長の半分未満でありうるその厚さのため、および誘電体導波路スラブ上または誘電体導波路スラブ内に連続的な金属トレースがないため、ＤＵＴのアンテナアレイの送信信号または送信波に対して透明（または少なくともほぼ透明）でありうる。

第３に、誘電体導波路スラブはまた、オンスラブ回路からの信号を、例えば、導波路遷移部を通して、例えば、誘電体導波路スラブエッジに位置する無線周波数構成要素に搬送または誘導するために導波路として使用されてもよい。誘導された信号または波の伝送は、放射が三次元空間のあらゆる方向に広がるのに対して、誘導された信号または波は誘電体導波路スラブの平面内を伝播するため、放射された信号または波の伝送よりもはるかに伝送損失が低い。

したがって、本発明のこの実施の形態は、ＤＵＴの複数のアンテナのうちの一つのアンテナの十分に正確な特徴付けを可能にする一方で、ロバストで費用効率が高く、したがって試験環境において十分に使用可能でありうる。

好ましい実施の形態では、測定装置は、無線周波数構成要素に結合され、無線周波数構成要素によって受信された信号を評価することによって無線周波数装置を特徴付けるように構成された信号評価回路を備える。無線周波数構成要素によって受信された信号は、アンテナによって送信され、アンテナと無線周波数構成要素との間の周波数変換結合によって周波数変換された信号に基づく。専用の信号評価回路を有することにより、無線周波数構成要素によって受信された信号の評価が高速化される。

さらなる実施の形態によれば、信号評価回路は、三角測量を使用して送信するアンテナの位置を特定するように構成される。すなわち、送信アンテナは、例えば、無線周波数構成要素で受信された信号の振幅および位相情報に基づいて位置を特定される。信号評価回路は、例えば、上述した従来の測定装置とは対照的に、無線周波数構成要素の数を減らすために振幅および位相情報に基づく三角測量を使用し、無線周波数構成要素の数はＤＵＴのアンテナの数と線形に比例し、すなわち、各放射器は少なくとも一つの無線周波数構成要素によって測定される。三角測量は、例えば、ＤＵＴのアンテナまたは対応するアンテナによって励起される周波数変換構造の位置を特定することができ、したがってＤＵＴアンテナの位置に結論付けることができる。

好ましい実施の形態では、測定装置は、ＤＵＴのアンテナに結合され、アンテナによって受信された信号を評価することによって無線周波数装置を特徴付けるように構成された信号評価回路を備える。アンテナによって受信された信号は、無線周波数構成要素によって送信され、アンテナと無線周波数構成要素との間の周波数変換結合によって、例えば、周波数変換構造によって周波数変換された信号に基づく。専用の信号評価回路を有することにより、アンテナによって受信された信号の評価が高速化される。また、両方の方向の測定を行い、ＤＵＴのアンテナの送信方向と受信方向の両方を試験することが可能である。

さらなる実施の形態によれば、無線周波数構成要素は、例えば、同時に異なる周波数を有する信号を送信するように構成される。異なる所定の周波数で信号を送信することにより、例えば、信号が同時に送信される場合に異なる無線周波数構成要素の信号を識別または区別することが可能になる。また、異なる周波数を有する信号を同時に送信することによって、周波数変換（混合）を周波数変換構造において実施することができ、それにより周波数変換構造によって再放射される信号の周波数を柔軟に調整することができる。

好ましい実施の形態では、無線周波数構成要素は、二つの異なる周波数で信号を同時に送信するように構成される。送信信号は、周波数変換構造によって混合される。測定装置は、無線周波数装置を特徴付けるために、同時に送信された信号に基づいて得られた混合信号を評価するように構成される。したがって、混合信号は、無線周波数構成要素によって送信された（強い）信号と区別することができ、局所的な周波数変換構造から放射される。例えば、同時に各すべての無線周波数構成要素によって信号を送信し、異なる周波数を有するそれらの送信信号を識別する必要はない。異なる周波数で二つの信号のみを同時に送信するだけで、十分である。信号の振幅および位相は、送信無線周波数構成要素からの距離に依存する。したがって、すべての周波数変換構造は、異なる振幅および位相を有する信号を混合する。測定装置は、無線周波数装置を特徴付けるために混合信号を評価する。

好ましい実施の形態では、無線周波数構成要素は、２つ以上の異なる周波数で信号を同時に送信するように構成される。測定装置は、異なる周波数の異なる信号を使用して、無線周波数装置の別々の分岐部、例えば、別々のアンテナおよび／またはアンテナと接続された別々の無線周波数フロントエンドを同時に試験するように構成される。例えば、第１の周波数の信号を使用して一つまたは複数の分岐部を試験し、第２の周波数の信号を使用して一つまたは複数の他の分岐部を試験することは、試験を加速する。したがって、異なる周波数で動作するように構成された２つ以上の分岐部を有する無線周波数装置もまた、同様に試験することができる。

さらなる実施の形態によれば、誘電体導波路スラブは、アンテナの一つまたは複数によって、または無線周波数構成要素の一つまたは複数によって送信された信号または信号の周波数の自由空間波長の半分未満の厚さを有する。誘電体導波路スラブの厚さは、信号の波長と比較して小さい。したがって、誘電体導波路スラブは、例えば、信号に対して少なくともほぼ透明である。信号は小さい伝送損失しか受けず、アンテナ特性の劣化は小さくなりうる。

好ましい実施の形態では、誘電体導波路スラブは、一つまたは複数の層を備える。単一および／または多層構造は、単純な構造であり、標準的な回路基板製造プロセスによってコスト効率よく生産することができる。

さらなる実施の形態によれば、誘電体導波路スラブの一つまたは複数の層は、シリコンおよび／または石英および／またはポリマーおよび／またはセラミックスで作製される。シリコンおよび／または石英および／またはポリマーおよび／またはセラミックスは、標準的な回路基板製造プロセスにおいて一般的に使用される誘電体材料である。標準的な材料を選択することによって、複雑さおよび生産コストが低くなる。

さらなる実施の形態によれば、複数の周波数変換構造は、例えば、複数のアンテナのそれぞれの関連するアンテナの、それぞれの関連するアンテナによって送信または受信された信号の自由空間波長の半分未満の範囲内で、反応性近接場に配置される。関連するアンテナの反応性近接場に周波数変換構造を載置することにより、別々に単一のアンテナ素子を測定または特徴付けることが可能になり、同じ複数のアンテナの他のアンテナによって引き起こされる外乱、または他のアンテナとの干渉を最小化する。

好ましい実施の形態では、周波数変換構造は、アンテナ構造、モードカプラ、例えば、モードランチャ、およびダイオードなどの一つまたは複数の非線形素子をそれぞれ備える。アンテナ構造は、複数のアンテナのそれぞれの関連するアンテナのフィールドと結合するように構成される。モードカプラは、例えば、誘電体スラブにおけるモードを励起することによって、または誘電体スラブにおけるモードに結合することによって、周波数変換構造を誘電体スラブと結合するように構成される。一つまたは複数の非線形素子は、アンテナ構造およびモードカプラと結合される。一つまたは複数の非線形素子は、例えば、モードカプラを介して受信された信号の周波数がアンテナ構造を介して送信された信号の周波数と異なるように、またはアンテナ構造を介して受信された信号の周波数がモードカプラを介して送信された信号の周波数と異なるように、周波数変換を実施するように構成される。言い換えれば、周波数変換構造は、ＤＵＴの複数のアンテナのうちの関連するアンテナ素子を誘電体導波路スラブと結合し、一つまたは複数の非線形素子の助けを借りて信号の周波数を変換し、これにより周波数変換された信号の原点の良好な位置特定が可能になる。

さらなる実施の形態によれば、周波数変換構造のアンテナ構造は、複数のアンテナのうちの関連するアンテナよりも小さい。例えば、周波数変換構造のアンテナ構造の最大延長は、関連するアンテナの最大延長よりも少なくとも２倍、または少なくとも５倍、または少なくとも１０倍小さく、あるいは周波数変換構造のアンテナ構造の面積は、関連するアンテナの面積よりも少なくとも２倍、または少なくとも５倍、または少なくとも１０倍小さい。周波数変換構造のアンテナ構造の最大延長および／または面積は、関連するアンテナの最大延長および／または面積よりも小さいので、アンテナ構造は、関連するアンテナによって送信された信号のごく一部のみを受信し、関連するアンテナは、アンテナ構造によって送信された信号を受信する。さらに、周波数変換構造の小型のアンテナ構造は、ＤＵＴのアンテナによって放射されるフィールドを大きく歪ませない。

好ましい実施の形態では、周波数変換構造のアンテナ構造または周波数変換構造は、複数のアンテナの関連するパッチ型アンテナの放射エッジの環境に、例えば関連するパッチ型アンテナの放射エッジの近傍に配置される。関連するパッチ型アンテナの放射エッジに周波数変換構造のアンテナ構造または周波数変換構造自体を位置決めすることにより、周波数変換構造でより強い受信信号が得られる。

さらなる実施の形態によれば、周波数変換構造のダイオードなどの一つまたは複数の非線形素子は、シリコンおよび／またはヒ化ガリウムで作製される。シリコンおよび／またはヒ化ガリウムは、非線形素子に一般的に使用される材料である。一般的に使用される標準的な材料を使用することにより、誘電体導波路スラブの周波数変換構造の非線形素子の製造可能性および測定装置自体の製造可能性を改善しながら、複雑さおよびコストが低減される。

さらなる実施の形態によれば、周波数変換構造の一つまたは複数の非線形素子は、ショットキーダイオードを備える。ショットキーダイオードは、典型的には、低い順方向電圧降下および非常に速いスイッチング作用を有する。ショットキーダイオードの高いスイッチング速度および低い閾値電圧は、ミリ波長範囲の信号用に設計された周波数変換構造に良好に適合する。

さらなる実施の形態によれば、周波数変換構造の一つまたは複数の非線形素子は、照明されたときに周波数変換構造をバイアスするように構成されたフォトダイオードを備える。周波数変換構造におけるフォトダイオードは、フォトダイオードを照明するだけで周波数変換された信号にさらに影響を与えることができる。フォトダイオードを使用して（無線で）バイアスをかけることによって、周波数変換構造の変換効率を改善することができる。さらに、フォトダイオードの使用は、フォトダイオードの照明を制御することによって、周波数変換構造を無線で活性化または非活性化することさえ可能にする。

好ましい実施の形態では、フォトダイオードは、照明されたときの周波数変換構造の変換損失を低減または最小化するように構成される。コンバータ損失を最小化または低減すると、より強い受信信号が得られる。

さらなる実施の形態によれば、フォトダイオードは、照明されたときに周波数変換構造を選択的に活性化するように構成される。スイッチとしてフォトダイオードを使用することにより、一つの測定が別の測定に影響を与えることなく、一つずつ複数のアンテナのアンテナ素子を特徴付けることが可能になる。また、周波数変換構造の選択的活性化は、電気制御金属ワイヤと組み合わせてではなく無線で実施することができ、放射電界の歪みを回避するのを助ける。

好ましい実施の形態では、フォトダイオードは、変調光で照明されたときに交番信号を生成するように構成され、周波数変換された信号に適用されるすべての種類の影響および／または変調を可能にする。

さらなる実施の形態によれば、測定装置は、変調周波数で変調された光をフォトダイオードに照射するように構成される。また、周波数変換構造は、光の変調周波数が周波数変換構造の周波数変換を決定するように、周波数変換構造の入力信号、例えば、アンテナ構造によって得られた信号の周波数と、周波数変換構造の出力信号、例えば、誘電体導波路スラブに結合された信号の周波数との間の周波数差が変調周波数によって決定されるように構成される。したがって、任意の種類の変調信号を、周波数変換構造の出力または周波数変換された信号として実現することができる。

さらなる実施の形態によれば、測定装置は、一つまたは複数の対応する周波数変換構造のフォトダイオードを、例えば、準一定の光強度で照明してバイアスを与え、および／または変調光強度で照明して周波数変換を行うように構成された一つまたは複数のレーザダイオードまたは発光ダイオードを備える。一般的に利用可能な発光ダイオードまたはレーザダイオードを使用することにより、測定装置の製造可能性が改善され、生産コストが低減される。さらに、このようにして複数の周波数変換構造の効果的な制御が可能である。

さらなる実施の形態によれば、信号の周波数および／または周波数変換された信号の周波数は、３０ＧＨｚ～３００ＧＨｚである。ミリ波信号、または３０～３００ＧＨｚの周波数の信号を使用して、想定される将来の移動通信デバイスのための測定装置が準備される。

さらなる実施の形態によれば、信号および／または周波数変換された信号は、チャープ信号である。チャープ信号は、所与の周波数範囲内のすべての周波数を試験するように構成され、したがって試験環境または測定装置において最適である。

本発明に係るさらなる実施の形態は、上述の測定装置を備えるそれぞれの方法およびそれぞれの自動試験機器を作り出す。

しかし、方法および自動試験機器は、対応する測定装置と同じ考慮事項に基づいていることに留意されたい。さらに、方法および／または自動試験機器の特徴、機能性、および詳細は、個々におよび組み合わせて、測定装置に関して本明細書に記載される特徴または機能性および詳細のいずれかによって補足されてもよい。

本出願に係る実施の形態は、以下の添付の図を参照して後述される。
複数のアンテナを備える無線周波数装置を特徴付ける測定装置の一実施の形態の概略図である。 複数のアンテナを備える無線周波数装置を特徴付けるための測定装置の別の実施の形態の概略図である。 従来の遠方場放射パターン測定セットアップの写真である。 従来のコンパクトレンジ放射パターン測定セットアップの写真およびその概略図である。 別の従来の遠方場測定セットアップの概略図である。 反応性近接場における小型のアレイ（４～８個の素子）を含むモジュールを測定するための従来の測定手法の概略図である。 測定される想定される将来のハンドヘルドデバイスの例示的な無線周波数装置の概略図である。 想定される将来のハンドヘルドデバイスの無線周波数装置を特徴付けるための仮想測定装置の概略図である。 試験装置の別の実施の形態の概略図である。 アンテナアレイの単一のアンテナが、トランシーバによって受信される信号を送信し、または複数のトランシーバが、アンテナアレイにおける強調表示された単一の受信アンテナの位置で建設的に干渉する信号を同時にコヒーレントに送信する、図８ａの実施の形態の概略図である。 変換構造およびそれらのマウントを有する無線周波数装置を特徴付ける測定装置の別の実施の形態の概略図である。 図９ａの実施の形態の変換構造およびそれらのマウントの拡大概略図である。 誘電体導波路スラブを有する測定装置セクションの概略図である。 周波数変換構造を備える誘電体導波路スラブを有する測定装置セクションの一実施の形態の概略図である。 アンテナと無線周波数構成要素との間で信号が受ける損失を示す測定装置の一実施の形態の概略図である。 異なる測定装置を比較する図である。 周波数変換構造を有する測定装置の概略図である。 誘電体導波路スラブにおける周波数変換構造を有する測定装置の概略図である。 図１３（ａ）は、パッチアンテナから周波数変換構造への伝送を、誘電体導波路スラブあり、および誘電体導波路スラブなしで比較する図であり、図１３（ｂ）は、周波数変換構造の方向に信号を送信するアンテナを備えたスラブを有する測定装置の一部の概略図である。 誘電体導波路スラブを通り、導波路遷移部を通って無線周波数構成要素に誘導される周波数変換された信号を送信する周波数変換構造を備える測定装置の一実施の形態の一部の概略図である。 誘電体導波路スラブを有さない測定装置における周波数変換された構造によって無線周波数構成要素に送信された信号のシミュレートされた電場を示す図である。 誘電体導波路スラブを有する測定装置における周波数変換された構造によって無線周波数構成要素に送信された信号のシミュレートされた電場を示す図である。 誘電体導波路スラブがある場合とない場合の測定装置の伝送係数曲線と、誘電体導波路スラブを有さない測定装置の伝送曲線のスケーリング版を比較する図である。

以下では、異なる本発明の実施の形態および態様について説明する。また、さらなる実施の形態は、添付の特許請求の範囲によって定義される。

特許請求の範囲によって定義される任意の実施の形態は、本明細書に記載の詳細、特徴、および機能性のいずれかによって補足されうることに留意されたい。また、本明細書に記載の実施の形態は、個々に使用されてもよく、また、この請求項に含まれる詳細、特徴、および機能性のいずれかによってオプションとして、補足されてもよい。

また、本明細書に記載の個々の態様は、個々にまたは組み合わせて使用されうることに留意されたい。したがって、詳細は、詳細を前記個々の態様の別の一つに追加することなく、前記態様の各々に追加されうる。本開示は、測定装置または自動試験機器（ＡＴＥ）において使用可能な特徴を明示的または暗示的に説明することにも留意されたい。したがって、本明細書に記載の特徴のいずれも、測定装置の場面または自動試験機器の場面で使用することができる。

さらに、方法に関連して本明細書で開示される特徴および機能性は、そのような機能性を実施するように構成された装置で使用することもできる。さらに、装置に関して本明細書で開示される任意の特徴、機能性は、対応する方法で使用することもできる。言い換えれば、本明細書で開示される方法の任意の特徴、機能性は、装置に関して説明された特徴および機能性のいずれかによって補足されうる。

本発明は、以下の詳細な説明および本発明の実施の形態の添付の図面からより完全に理解されるが、本発明を説明された特定の実施の形態に限定するものと解釈されるべきではなく、単に説明および理解のためのものである。

（図１に係る実施の形態）
図１は、複数のアンテナ１２０を備える無線周波数装置１１０を特徴付けるための測定装置１００の一実施の形態の概略図を示す。

測定装置は、誘電体導波路スラブ１３０であって、誘電体導波路スラブ１３０内または誘電体導波路スラブ１３０上に配置された複数の周波数変換構造１５０を有する誘電体導波路スラブ１３０を備える。

測定装置は、導波路スラブ１３０の異なる場所に、例えば、円周に沿って配置され、それぞれの無線周波数構成要素１６０に結合された複数の導波路遷移部１４０をさらに備える。無線周波数構成要素１６０は、無線信号１３３、１３６を送信および／または受信するように構成される。

誘電体導波路スラブ１３０の周波数変換構造１５０は、複数のアンテナ１２０のそれぞれのアンテナに関連付けられている。これらの関連付けは、図１の矢印１２５によって表される。

周波数変換構造１５０は、受信された信号１３３に対して周波数変換を実施するように構成され、その結果、周波数変換された信号１３６が得られる。周波数変換構造１５０は、周波数変換方式でそれぞれのアンテナ１２０を誘電体導波路スラブ１３０と結合するようにさらに構成され、それによってアンテナ１２０と複数の導波路遷移部１４０との間の周波数変換結合を確立し、アンテナ１２０と無線周波数構成要素１６０との間の周波数変換結合をもたらす。

したがって、測定装置１００は、例えば、アンテナ１２０および／またはアンテナ１２０に接続された無線周波数フロントエンドを備える無線周波数装置１１０または無線周波数構成を特徴付けるためにアンテナ１２０と無線周波数構成要素１６０との間の周波数変換結合を使用するように構成される。

アンテナ１２０によって送信された信号１３３は、周波数変換構造１５０によって受信されて周波数変換される。周波数変換された信号１３６は、誘電体導波路スラブ１３０に再放射される。誘電体導波路スラブ１３０は、周波数変換構造１５０からの周波数変換された信号１３６を導波路遷移部１４０を通して無線周波数構成要素１６０に誘導する。測定装置１００は、無線周波数構成要素１６０によって受信された周波数変換された信号１３６を評価することによって無線周波数装置１１０を特徴付ける。

測定装置１００によって無線周波数装置１１０を特徴付けるための別の選択肢が図２に示されており、信号は反対方向に送信される。信号は、無線周波数構成要素１６０によって送信され、周波数変換構造１５０によって混合および／または周波数変換される。混合および／または周波数変換された信号は、アンテナ１２０によって受信される。測定装置１００は、アンテナ１２０の一つまたは複数によって受信された混合信号を評価することによって無線周波数装置１１０を特徴付ける。

本発明の測定装置１００の利点は、通信またはレーダアンテナなどの大型のアンテナアレイ１１０を試験することを可能にすることである。測定装置１００はまた、妥当な数の試験チャネルが並列に動作することができるため、コンパクトなセットアップを有し、生産環境に適している。また、ＤＵＴのアンテナ１２０またはアンテナアレイ１１０に固有の試験プローブアダプタを使用することにより、測定装置は、生産コストを低く保ち、潜在的な製造業者の数を増加させる、複雑さが適度に低い技術において製造可能である。測定装置１００のさらなる利点は、主にトランシーバである無線周波数構成要素１６０などの無線周波数（ＲＦ）回路の数が、例えば、放射器ごとまたはアンテナごとに必要とされる受動検知および／または再放射素子である周波数変換構造１５０を除いて、アンテナアレイ１１０におけるアンテナ１２０または放射器の数と比例しないことである。したがって、測定装置１００は、数ミリ波のハードウェアのみを必要としうる。

無線周波数構成要素の数は、いくつかの実施の形態では、ＤＵＴのアンテナの数と比例しないため、測定装置の複雑さ、サイズ、およびコストは、増加するアンテナの数と比較して低いままである。

（図２に係る実施の形態）
図２は、図１の測定装置１００と同様の測定装置２００の一実施の形態の概略図を示す。測定装置２００は、複数のアンテナ２２０を備える無線周波数装置２１０を特徴付けるように構成される。

測定装置２００は、誘電体導波路スラブ２３０であって、誘電体導波路スラブ２３０内または誘電体導波路スラブ２３０上に配置された複数の周波数変換構造２５０を有する誘電体導波路スラブ２３０をさらに備える。

誘電体導波路スラブ２３０の円周に沿って、誘電体導波路スラブ２３０をそれぞれの無線周波数構成要素２６０に結合する複数の導波路遷移部２４０が存在する。

周波数変換構造２５０は、複数のアンテナ２２０のそれぞれのアンテナに関連付けられている。これらの関連付けは、図２の矢印２２５によって表される。

図２は、図１と比較した場合に追加されるオプションとしての素子を示す。図２の測定装置２００は、図１の素子に加えて、評価回路２７０と、レーザダイオードまたは発光ダイオード２８０とを備えるが、追加の拡大領域２５２は、一例として、周波数変換構造２５０の部品および機能を説明する。

評価回路２７０は、無線周波数構成要素２６０および／または無線周波数装置２１０のアンテナ２２０に結合され、および／または、無線周波数装置２１０の受信機ユニットと結合される。信号評価回路２７０は、無線周波数装置２１０を特徴付けるために、無線周波数装置２１０のアンテナ２２０または無線周波数構成要素２６０のいずれかによって（またはいずれかを使用して）受信された信号を評価するように構成される。

周波数変換構造２５０は、拡大領域２５２においてさらに説明される。周波数変換構造２５０は、アンテナ構造２５８と、一つまたは複数の非線形素子２５４と、モードカプラまたはモードランチャ２５６とを備える。

アンテナ構造２５８は、無線周波数装置２１０の関連するアンテナ２２０およびダイオードなどの一つまたは複数の非線形素子２５４と結合される。一つまたは複数の非線形素子２５４は、受信された信号に対して周波数変換を実施する。非線形素子２５４はまた、周波数変換構造２５０を誘電体導波路スラブ２３０と結合するためにモードカプラ２５６に結合される。

言い換えれば、信号は、アンテナ構造２５８またはモードカプラ２５６によって受信され、非線形素子２５４によって周波数変換され、モードカプラ２５６またはアンテナ構造２５８によって再放射される。

周波数変換構造２５０の一つまたは複数の非線形素子２５４は、例えば、ショットキーダイオードおよび／またはフォトダイオードを備えることができる。測定装置２００はまた、オプションとして、例えば、選択的にフォトダイオードのような非線形素子２５４を照明することを可能にする一つまたは複数のレーザダイオードまたは発光ダイオード２８０を備える。

レーザダイオードまたは発光ダイオード２８０の光２９０は、例えば周波数変換構造２５０の変換損失を低減または最小化するために、周波数変換された信号を提供する周波数変換構造２５０をバイアスすることができる。光２９０はまた、例えば光２９０の変調周波数が周波数変換構造２５０の周波数変換を決定するように、変調周波数で変調することができる。

測定装置２００は、無線周波数装置２１０のアンテナ２２０または無線周波数装置２１０の受信機回路によって受信された信号を評価することによって無線周波数装置２１０を特徴付ける。信号２３３は、無線周波数構成要素２６０によって、導波路遷移部２４０を通して誘電体導波路スラブ２３０に送信される。送信信号２３３は、モードカプラ２５６によって受信され、非線形素子２５４によって周波数変換され、周波数変換構造２５０のアンテナ構造によって再放射される。同時に送信された信号２３３の周波数は異なりうるので、送信側無線周波数構成要素２６０に応じて、周波数変換構造２５０は、受信された送信信号２３３を混合（例えば、アップミックスまたはダウンミックス）する。周波数変換構造２５０によって送信された混合信号２３６は、無線周波数装置装置の関連するアンテナ２２０によって受信される。測定装置２００の評価回路２７０は、無線周波数装置２１０のアンテナ２２０によって受信された混合信号２３６を評価することによって無線周波数装置２１０を特徴付ける。

図１の測定装置１００および図２の測定装置２００の動作は、信号の方向が反転するにつれて異なる。すなわち、図１のパッチアンテナ１１０の（ｚ方向または方向における導波路スラブの方向または導波路スラブに向かう方向の）上方放射アンテナ１２０は、周波数変換構造１５０の小さなループまたは小さなアンテナ構造を有する反応性近接場において弱く検知される。検知または受信信号は、例えば、非線形素子によって周波数倍増（または周波数変換）され、モードランチャまたはｚ指向ダイポールで基板平面（ｘｙ平面）方向内の誘電体導波路スラブ１３０に再放射される。

反対に、図２の測定装置２００の動作、いわゆる受信ケースは、より扱いにくい。周波数倍増の代わりに、検知素子または周波数変換構造２５０は、例えば１．５ｆおよび２．５ｆにおける二つの入射信号から、パッチ受信周波数ｆにおける周波数差を実現する。例えば、周波数１．５ｆおよび２．５ｆの信号は、無線周波数構成要素２６０の一つまたは複数によって提供されてもよく、周波数変換構造は、ｆの差周波数を有する信号を再放射してもよい。

実際の実装では、おそらく、図１に示す試験などの較正された送信試験は、図２に示す受信試験などの完全な受信試験よりも重要かつ実用的である。

図１または図２の検知素子または周波数変換構造１５０または２５０は、金属をほとんど含まず、電磁場に対してほぼ透明である金属伝送線またはバイアス線なしで誘電体導波路スラブ２３０内または誘電体導波路スラブ２３０上に配置されることに留意されたい。被試験デバイスの無線周波数装置に関連する誘電体構造は、かなりかさばる場合があり、容易に機械加工または３Ｄ印刷される。

（図３に係る従来の測定手法）
図３ａは、従来の遠方場（far-filed）放射パターン測定セットアップ３１０の写真を示す。これは、設計検証試験のためのミリ波ＯＴＡ試験室３１５を包含する。図３ａは、試験室３１５の拡大写真も示す。

従来の方法では、アンテナアレイは、無響室／箱環境において、わずかに１メートル未満から数メートルまでになりうる大きな距離または遠方場でそれらをプロービングすることによって試験される。これらの測定は遅く、かつ機器が大きいため、この方法は清潔な生産環境には適していない。

図３ｂは、従来のコンパクトレンジ（compact range）放射パターン測定セットアップ３２０およびその概略図３３０を示す。反射素子３３５を使用してサイズを縮小することによって、よりコンパクトな測定セットアップ３２０が実現される。

４～８個の素子などの小型のアレイを含むモジュールの測定は、少数の吸収体を用いて、約０．５メートルなどの短い距離で試験することができる。この測定は、生産環境にかなり適しているが、順次多数のアレイ素子を試験するので時間がかかる。

（図４に係る従来の測定手法）
図４は、別の従来の遠方場試験または測定セットアップ４００の概略図を示す。プロービングまたは試験のためのパッチアンテナおよびＤＵＴアンテナアレイの単一の放射器は、互いに遠方場距離にある。この距離は、ＤＵＴアンテナアレイ全体の遠方場距離よりも小さくてもよいが、ＤＵＴアンテナアレイの放射器素子は順次活性化される。測定セットアップは遅いままであり、したがって、適用される方法は清潔な生産環境には適していない。

（図５に係る従来の測定手法）
図５は、反応性近接場におけるアンテナ素子をプロービングするためのプローブアダプタを有する４～８個の素子などの小型のアレイを含むモジュールを測定するための従来の測定手法の概略図を示す。この測定セットアップは非常にコンパクトであり、アンテナアレイのアンテナ素子の並列測定を可能にし、したがって生産試験によく適している。測定セットアップは、基板エッジ放射ダイポールを測定するためのさらなる変形例と、ｅＷＬＢパッケージング埋め込みアンテナのためのプローブイングラウンド装置とを有する。

この測定セットアップの欠点は、所与のアレイトポロジでは、かなり複雑な専用のプローブアダプタが必要とされ、アンテナアレイのアンテナ素子の数が増えるにつれて複雑さがさらに増すという問題があることである。

（図６に係る無線周波数装置）
図６は、図１の測定装置１００または図２による測定装置２００において測定される想定される将来のハンドヘルドデバイスの例示的な無線周波数装置６００の概略図を示す。無線周波数装置６００は、複数のアンテナ６２０を備える。無線周波数装置６００は、ｚ方向に放射またはデュアルポール放射するように構成された１４×２６個のアンテナ６２０を備え、対応する座標系６３０を参照されたい。

その動作中の最良の接続性およびエネルギー効率のために、一例として、将来のハンドヘルドデバイスの形態がアンテナで完全に覆われることが想定される。例えば、３０ＧＨｚでは、無線周波数装置６００の７ｃｍ×１３ｃｍの領域は、３６４個のデュアルポール放射器またはアンテナ６２０を含むことができる。

図７が示すように、例えば１００個を超えるアンテナ６２０を有する想定される将来のハンドヘルドデバイスの特徴付けは、図５の測定装置５００のような生産環境に適した従来の測定装置では実現することが困難である。

しかし、本発明に係る実施の形態では、例えば、一つまたは少数の周波数変換構造をアンテナ６２０の各々に関連付けることができる場合、特徴付けを容易に実施することができる。

（図７に係る測定装置）
図７は、図６の測定（または無線周波数）装置６００と同様の、将来のハンドヘルドデバイスの想定される無線周波数装置７１０を特徴付けるための仮想測定装置７００の概略図を示す。無線周波数装置７１０は、図５の近接場試験装置５００と同様の従来の反応性近接場試験装置７２０において特徴付けられる。仮想測定装置７００は、従来の反応性近接場試験装置７２０の短所を示す。

近接場測定装置７２０は、非常に局所的な測定を可能にするが、必要な試験針の数はアンテナの数を超える。例えば、一方の二重直線偏波放射器、例えば、無線周波数装置７１０のパッチまたはアンテナは、最大８個の試験針を必要とする。

さらに、高度に並列な測定が可能であるが、ミリ波成分の数は、アンテナの数と比例する必要がありうる。すなわち、無線周波数（ＲＦ）信号の合成および試験チャネル受信機には多くのミリ波成分が必要である。

さらなる欠点は、ＲＦ回路および試験針のレイアウトを非常にカスタマイズする必要があることである。

言い換えれば、３０ＧＨｚで動作する図６の無線周波数装置６００と同様の無線周波数装置７１０の７ｃｍ×１３ｃｍの領域は、３６４個のデュアルポール放射器またはアンテナを含むことができ、したがって２９１２個の試験針および多くのＲＦ回路を必要とする。動作周波数が高くなるにつれて、放射器またはアンテナの数は、それらの物理的サイズが縮小するにつれて増加すると予想され、したがって状況は悪化する。例えば、６０ＧＨｚでは、必要な試験針の数は、３０ＧＨｚの場合の４倍である。

仮想測定装置７００を見ると、従来の近接場測定装置７２０の概念がその限界に達し、近接場プローブを有する従来の測定装置で無線周波数装置７１０を特徴付けることが非現実的になることが明らかになる。

（図８に係る実施の形態）
図８ａおよび図８ｂは、試験装置８００の一実施の形態の概略図を示す。測定装置（または試験装置）は、複数のアンテナ８２０を備える、図６の無線周波数装置６００と同様の無線周波数装置８１０を備える。測定装置８００は、誘電体導波路スラブ８８０であって、誘電体導波路スラブ８８０の円周に位置する複数の導波路遷移部８４０を有する誘電体導波路スラブ８８０をさらに備える。導波路遷移部は、誘電体導波路スラブ８８０を無線周波数構成要素８６０と結合する。無線周波数装置８１０のそれぞれのアンテナ８２０に結合される誘電体導波路スラブ８８０の周波数変換構造は、図８ａ、図８ｂが混雑するのを回避するために、図８ａおよび図８ｂには示されていない。

図８ａと図８ｂの両方は、同じ測定装置８００を示す。したがって、図８ｂの構造的説明は、図８ａの構造的説明と同じである。

図８ｂは、無線周波数装置８１０または大型のアンテナアレイが、いくつかの、この場合は６つの試験トランシーバ８６０でｘｙ平面において円周方向にプロービングされることを示す。例えば、アンテナアレイ８１０の単一のアンテナ８２５は、信号８２９を送信し、この信号は、導波路スラブ８８０および導波路遷移部８４０を通って、トランシーバ８６０などの無線周波数構成要素８６０に誘導される。

別の例では、いくつかの、この場合は６つの試験トランシーバ８６０が、導波路遷移部８４０を通して導波路スラブ８８０に同時にコヒーレントに信号を送信する。信号は、無線周波数装置８１０の強調表示された単一の受信アンテナ８２５の位置で建設的に干渉する。

無線周波数装置８１０は、例えば、アンテナ８２０によって（またはアンテナ８２０のうちの単一のアンテナによって）送信されて無線周波数構成要素８６０によって受信される信号８２９を評価することによって特徴付けられる。無線周波数装置８１０を特徴付けるために使用される情報は、例えば、振幅および／または位相情報（例えば、無線周波数構成要素８６０によって受信された信号の）から導出することができる放射強度、ならびに例えば、三角測量によって求められる、または三角測量から導出することができるパッチまたはアンテナ素子の位置である。

例えば、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）信号符号化を取得することによって、アンテナの並列特徴付けも可能である。例えば、三角測量を使用して、構成要素の一つまたは複数によって受信された周波数変換構造信号が発生するかどうかを決定することができる。代替的または追加的に、個々の周波数変換構造は、例えば、選択的照明を使用して選択的に有効化および無効化することができる。

代替的または追加的に、個々の周波数変換構造は、異なる変調信号で変調されてもよく、これにより異なる周波数変換構造から放射される信号の区別が可能になる。

したがって、異なる周波数変換構造から発生する信号を区別することができる。

（図９に係る周波数変換構造）
図９ａは、図８ｂの測定装置８００と同様の、無線周波数装置９３０を特徴付けるための測定装置９００の一実施の形態の概略図を示す。測定装置９００は、アンテナの近接場領域に載置された周波数変換構造９５０を備える。

図９ａは、図９ｂの９１０において拡大され説明されている領域９１０内の周波数変換構造９５０およびそれらのマウント９６０をさらに示す。

図９ｂは、周波数変換構造が、アンテナ構造９５２と、一つまたは複数の非線形素子９５４と、モードランチャ９５６とを備えることを示す。アンテナ構造は、複数のアンテナのそれぞれのアンテナのフィールドと結合する。一つまたは複数の非線形素子は、アンテナ構造とモードカプラの両方に結合される。一つまたは複数の非線形素子は、周波数変換を実施するように構成される。モードカプラは、ｘｙ平面内で例えば全方向に放射を励起するように構成される。

無線周波数装置のアンテナは、例えば、主にｚ方向に信号を送信する（座標系９２０の向きを参照）。この信号の一部は、周波数変換構造９５０のアンテナ構造９５２によって得られる。受信信号の周波数は、周波数変換構造９５０の非線形素子９５４によって変換され、ｘｙ平面においてモードカプラによって送信される。

図９ｂはまた、周波数変換構造９５０のマウント９６０も示す。周波数変換構造９５０によって受信されない信号の一部は、例えば、吸収体９８０によって吸収される。

周波数変換構造９５０が誘電体ポスト９７０に取り付けられるので、マウント９６０は誘電体導波路スラブの下位代替物と考えられる。多数の誘電体ポスト９７０を製造することは、誘電体スラブを製造することよりも複雑で高価である。誘電体導波路スラブの使用および利点は、以下の図で説明される。

（図１０に係る誘電体導波路スラブ）
図１０ａおよび図１０ｂは、図１の測定装置１００と同様の、測定装置の一部である誘電体導波路スラブ１０３０を有する測定装置セクション１０００の一実施の形態の概略図を示す。

図１０ａと図１０ｂの両方は、図１の無線周波数装置１１０と同様のパッチアンテナアレイまたは無線周波数装置１０１０を備える。パッチアンテナアレイ１０１０の単一のアンテナ１０１０ａ～ｃは、例えば、主に方向ｚに信号を送信するように構成される。誘電体スラブ１０３０が、アンテナアレイ１０１０の反応性近接場に配置される。パッチアンテナアレイ１０１０とは反対側の誘電体スラブ１０３０の他方の側には、吸収体１０７０が（オプションとして）位置する。

図１０ａは、誘電体スラブの厚さが、例えば、アンテナ素子１０１０ａ～ｃによって送信された信号１０９０の自由空間波長の半分未満であるため、誘電体スラブ１０３０が、パッチアンテナアレイ１０１０のアンテナ１０１０ａ～ｃの信号１０９０に対して（ほぼ）透明であることを示す。

図１０ａはまた、誘電体スラブ１０３０がアンテナ１０１０ａ～ｃの信号１０９０を反射しない（または著しく反射しない）ことを示す。したがって、アンテナアレイ１０１０の反応性近接場に位置する誘電体スラブ１０３０は、アンテナ１０１０ａ～ｃまたは放射器素子に影響を及ぼさない（または著しく影響を及ぼさない）。

図１０ｂは、同様のレイアウトを有し、すなわち、測定装置セクション１０００は、３つのアンテナ素子１０１０ａ～ｃを有するパッチアンテナアレイ１０１０と、アンテナ１０１０ａ～ｃの近接場範囲内の誘電体スラブ１０３０と、パッチアンテナアレイ１０１０とは反対側の、誘電体スラブ１０３０の反対側に位置する（オプションとしての）吸収体１０７０とを備える。

図１０ａと比較すると、図１０ｂの誘電体スラブ１０３０は、追加の周波数変換構造１０５０を備える。図１０ｂには、アンテナ素子１０１０ｂがｚ方向に信号１０９０を送信することが示されている。送信信号の一部は、周波数変換構造１０５０のアンテナ構造によって受信される。周波数変換構造１０５０は、図９の周波数変換構造９５０と同様に動作する。アンテナ構造は、受信される信号の周波数変換を実施するように構成される非線形素子に結合される。非線形素子は、周波数変換された信号１０８０が誘電体スラブ１０３０におけるモードに結合されるように、モードカプラに結合される。誘電体スラブにおける周波数変換された信号１０８０は、例えば、誘電体スラブ１０３０内に広がる全方向性信号である。言い換えれば、周波数変換構造１０５０または周波数変換デバイスは、スラブ誘導表面波を局所的に励起する。しかし、スラブ誘導表面波はまた、一つまたは複数の方向に向けられてもよい。スラブ誘導波は、適切な無線周波数構成要素を使用して、例えば誘電体スラブの円周で受信することができる。

（図１１に係る信号伝送損失）
図１１は、アンテナ１１２０と無線周波数構成要素１１６０との間で信号が受ける損失を示す、図１の測定装置１００と同様の測定装置１１００の一実施の形態の概略図を示す。測定装置１１００は、アンテナ１１２０と、アンテナ１１２０の近接場範囲内に周波数変換構造またはセンサ１１５０を有する誘電体スラブ１１３０とを備える。測定装置１１００は、誘電体導波路スラブ１１３０および無線周波数構成要素１１６０に結合された導波路遷移部１１４０をさらに備える。

図１１は、パッチアンテナ１１２０が周波数ｆ_０を有する信号１１７０を送信していることを示す。パッチアンテナ１１２０と誘電体導波路スラブ１１３０との間の距離では、信号は、Ｌｏｓｓ_１によって示される伝送損失を受ける。

誘電体導波路スラブ１１３０の周波数変換構造１１５０は、受信信号１１７０の周波数ｆ_０を、送信信号１１７０の周波数を倍増する２ｆ_０などのより高い周波数を有する周波数変換された信号１１８０に変換する。信号は、ｍｉｘＬｏｓｓによって示される周波数変換損失を受ける。

周波数変換構造１１５０は、周波数変換された信号１１８０を誘電体スラブ１１３０に結合し、周波数変換された信号１１８０は、導波路遷移部１１４０を通して無線周波数構成要素１１６０に誘導される。周波数変換構造１１５０と無線周波数構成要素１１６０との間の距離にわたって、周波数変換された信号は、Ｌｏｓｓ_２の伝送損失を受ける。

アンテナ１１２０と無線周波数構成要素１１６０との間の全伝送損失は、上述の損失の合計、すなわち、Ｌｏｓｓ_１＋ｍｉｘＬｏｓｓ＋Ｌｏｓｓ_２である。カスケード損失寄与（ｃａｓｃａｄｅｄ ｌｏｓｓ ｃｏｎｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）は、デシベル（ｄＢ）などの対数尺度で想定されるように加算される。明らかに、線形スケールの場合、カスケード損失寄与が増加する。

ＤＵＴの信頼できる特徴付けが典型的に可能であるように、全損失は広範囲のトポロジにわたって許容可能であることが分かっていることに留意されたい。

（図１２に係る測定装置比較）
図１２ａは、異なる測定装置を比較する図表１２３０を示す。特に、この図表は、誘電体導波路スラブ内または誘電体導波路スラブ上に複数の周波数変換構造を備える測定装置（図１２ｃの測定装置を参照）と、誘電体スラブを含まない周波数変換構造を備える測定装置（図１２ｂの測定装置を参照）と、誘電体導波路スラブも周波数変換構造も備えない測定装置（この測定装置はいずれの図にも示されていない）を比較している。

図１２ａは、異なる測定装置によるアンテナ素子またはパッチの入力ポートにおける反射係数を示す図表１２３０を示す。図表１２３０が示すように、異なる測定装置を２８ＧＨｚの周波数で比較し、測定された反射係数は－２５～－３２．５ｄＢであった。

図１２ｂおよび図１２ｃは、比較される測定装置のうちの二つの概略図を示している。図１２ｂは、アンテナパッチ１２４０に結合された入力ポート１２５０と、周波数変換構造１２６０またはセンサと、無線周波数構成要素またはプローブ１２７０とを備える測定装置１２１０を示す。

アンテナ素子１２４０は、信号を信号の一部を受信する周波数変換構造１２６０に送信し、信号の周波数をより高い周波数に変換し、信号を無線周波数構成要素１２７０と結合するｘｙ平面内で周波数変換された信号を送信する。信号の別の部分は、アンテナ素子の方向に反射される。反射係数は、送信信号の反射信号がアンテナ自体にどの程度影響を及ぼすかを示す。

図１２ｃは、追加の誘電体導波路スラブ１２８０を備える図１２ｂの測定装置１２１０と同様の測定装置１２２０を示す。誘電体導波路スラブ１２８０は、周波数変換された信号を誘電体スラブ１２８０と結合する周波数変換構造１２６０を備える。誘電体導波路スラブ１２８０は、周波数変換構造１２６０からの周波数変換された信号を無線周波数構成要素１２７０に誘導する。

比較から、または図表１２３０において、周波数変換構造またはセンサと、誘電体導波路スラブとを有する測定装置が最も反射率が高く、誘電体スラブのない周波数変換構造を有する測定装置が最も反射率が低いことが分かる。明らかに、スラブおよび／または周波数変換構造によって引き起こされる外乱は小さい。

（図１３に係るアンテナと周波数変換構造との間の伝送比較）
図１３（ａ）は、パッチアンテナからセンサまたは周波数変換構造への伝送を、誘電体導波路スラブあり、および誘電体導波路スラブなしで比較する図表１３１０を示す。誘電体スラブの有無にかかわらず、測定装置の伝送係数の間には約７．５ｄＢの差がある。

図表１３１０はまた、誘電体導波路スラブを有する測定装置が、誘電体導波路スラブを有さない測定装置と比較した場合に７．５ｄＢ高い伝送係数を有することを示す。これは、誘電体導波路スラブを有する測定装置では、誘電体導波路スラブを有さない測定装置と比較した場合、送信信号のより大きな部分が周波数変換構造によって受信されることを意味する。

言い換えれば、この差は、自由空間と比較して誘電体導波路スラブ内のセンサアンテナのより大きな電気長に起因する（ε_ｒ＝６）。

スラブ１３２０を有する測定装置の一部の概略図を、図１３（ｂ）に示す。測定装置部分１３２０は、誘電体導波路スラブ１３６０内の周波数変換構造１３５０の方向に信号１３４０を送信するアンテナ１３３０を備える。図１３（ｂ）は、アンテナから周波数変換構造への伝送を説明する。

（図１４に係る周波数変換構造と無線周波数構成要素との間の伝送比較）
図１４ａは、誘電体導波路スラブ１４３０を通り、導波路遷移部１４５０を通って無線周波数構成要素１４４０に誘導される周波数変換された信号１４２０を送信する周波数変換構造１４１０を備える測定装置の一部１４００の概略図を示す。図１４ａは、周波数変換構造１４１０から無線周波数構成要素１４４０への伝送を説明する。

図１４ｂは、誘電体導波路スラブを有さない測定装置における周波数変換された構造によって無線周波数構成要素に送信された信号の電場のシミュレートされた絶対値を示す。

図１４ｃは、誘電体導波路スラブを有する測定装置における周波数変換された構造によって無線周波数構成要素に送信された信号の電場のシミュレートされた絶対値を示す。

図１４ｂおよび図１４ｃのシミュレーションを比較すると、送信された周波数変換された信号のより大きな部分は、誘電体導波路スラブを有する測定装置におけるスラブ内に誘導されたままである。

同様の結果は、図１４ｄの図表１４７０によって提供される。図１４ｄは、一方が誘電体導波路スラブを有さず、他方が誘電体導波路スラブを有する、二つの測定装置の伝送係数曲線を比較する図を示す。図表１４７０は、誘電体導波路スラブを有さない測定装置の曲線のスケーリング版である、シミュレートされた伝送係数曲線をさらに備える。自由空間にセンサアンテナを載置すると、その電気長が短くなり、放射電力が少なくなる。センサを公平に比較するために、誘電体導波路スラブ内にあるのと同じ自由空間内の電気長をうるようにスケーリングされる。

図１３（ａ）と図１４ｄの両方に示すように、誘電体導波路スラブが使用される場合、パッチアンテナアレイのアンテナ素子から無線周波数構成要素に送信される信号の伝送係数が最も高くなる。この伝送増加は、重要である。例えば、図１３（ａ）および図１４ｄの例における合計の伝送増加は、約３０ｄＢである。

したがって、被試験デバイスの正確な特徴付けが可能である。

Claims (28)

1. 複数のアンテナ（１２０、２２０、６２０、８２０、１０１０ａ～ｃ、１１２０、１２４０、１３３０）を備える無線周波数装置（１１０、２１０、６００、７１０、８１０、９３０、１０１０）を特徴付ける測定装置（１００、２００、８００、９００、１１００、１２１０、１２２０）であって、
   誘電体導波路スラブ（１３０、２３０、８８０、１０３０、１１３０、１２８０、１３６０、１４３０）であって、前記誘電体導波路スラブ内または前記誘電体導波路スラブ上に配置された複数の周波数変換構造（１５０、２５０、９５０、１０５０、１１５０、１２６０、１６５０、１４１０）を有する誘電体導波路スラブと、
   前記誘電体導波路スラブの異なる場所に配置されていて、それぞれの無線周波数構成要素（１６０、２６０、８６０、１１６０、１４４０）に結合された複数の導波路遷移部（１４０、２０４、８４０、１１４０、１４５０）と、を備え、
   前記無線周波数構成要素は、無線信号（１３３、１３６、２３３、２３６、８２５、１０８０、１０９０、１１７０、１１８０、１３４０、１４２０）を送信および／または受信するように構成され、
   前記周波数変換構造は、前記複数のアンテナのそれぞれのアンテナに関連付けられ、
   前記周波数変換構造は、受信された信号（１３３、２３３、１０９０、１１７０、１３４０）に対して周波数変換を実施して、周波数変換された信号（１３６、２３６、８２５、１０８０、１１８０、１４２０）が得られるように構成され、
   前記周波数変換構造は、周波数変換方式においてそれぞれのアンテナを前記誘電体導波路スラブと結合し、それによって前記アンテナと前記複数の導波路遷移部との間の周波数変換結合を確立して、前記アンテナと前記無線周波数構成要素との間の周波数変換結合をもたらすように構成され、
   前記測定装置は、前記無線周波数装置を特徴付けるために前記アンテナと前記無線周波数構成要素との間の前記周波数変換結合を使用するように構成される、測定装置。
2. 前記測定装置は、前記無線周波数構成要素に結合され、前記無線周波数構成要素によって受信された前記信号を評価することによって前記無線周波数装置を特徴付けるように構成された信号評価回路（２７０）を備え、
   前記無線周波数構成要素によって受信された前記信号は、前記アンテナによって送信され、前記アンテナと前記無線周波数構成要素との間の前記周波数変換結合によって周波数変換された信号に基づく、請求項１に記載の測定装置。
3. 前記信号評価回路は、三角測量を使用して送信するアンテナの位置を特定するように構成される、請求項２に記載の測定装置。
4. 前記測定装置は、前記アンテナによって受信された信号を評価することによって前記無線周波数装置を特徴付けるように構成された信号評価回路を備え、
   前記アンテナによって受信された前記信号は、前記無線周波数構成要素によって送信され、前記アンテナと前記無線周波数構成要素との間の前記周波数変換結合によって周波数変換された信号に基づく、請求項１に記載の測定装置。
5. 前記無線周波数構成要素は、異なる周波数を有する信号を送信するように構成される、請求項４に記載の測定装置。
6. 前記無線周波数構成要素は、前記周波数変換構造によって混合された二つの異なる周波数における信号を同時に送信するように構成され、
   前記測定装置は、前記無線周波数装置を特徴付けるために、前記同時に送信された信号に基づいて得られた混合信号（２３６）を評価するように構成される、請求項４に記載の測定装置。
7. 前記無線周波数構成要素は、２つ以上の異なる周波数において信号を同時に送信するように構成され、
   前記測定装置は、前記異なる周波数の異なる信号を使用して前記無線周波数装置の別々の分岐部を同時に試験するように構成される、請求項４に記載の測定装置。
8. 前記誘電体導波路スラブは、前記複数のアンテナのうちの一つまたは複数のアンテナによって、または前記複数の無線周波数構成要素の一つまたは複数の無線周波数構成要素によって送信される前記信号の自由空間波長の半分未満の厚さを有する、請求項１から７のいずれか一項に記載の測定装置。
9. 前記誘電体導波路スラブは、一つまたは複数の層を備える、請求項１から８のいずれか一項に記載の測定装置。
10. 前記誘電体導波路スラブの一つまたは複数の層は、シリコンおよび／または石英および／またはポリマーおよび／またはセラミックスで作製される、請求項１から９のいずれか一項に記載の測定装置。
11. 前記複数の周波数変換構造は、前記複数のアンテナのうちのそれぞれの関連するアンテナの反応性近接場に配置される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の測定装置。
12. 前記周波数変換構造は、
    前記複数のアンテナのそれぞれのアンテナのフィールドと結合するように構成されたアンテナ構造（２５８、９５２）と、
    前記周波数変換構造を前記誘電体スラブと結合するように構成されたモードカプラ（２５６、９５６）と、
    一つまたは複数の非線形素子（２５４、９５４）と、をそれぞれ備え、
    前記一つまたは複数の非線形素子は、前記アンテナ構造および前記モードカプラと結合され、
    前記一つまたは複数の非線形素子は、周波数変換を実施するように構成される、請求項１から１１のいずれか一項に記載の測定装置。
13. 周波数変換構造の前記アンテナ構造は、前記複数のアンテナのうちの関連するアンテナよりも小さい、請求項１２に記載の測定装置。
14. 前記周波数変換構造の前記アンテナ構造または前記周波数変換構造は、前記複数のアンテナのうちの関連するパッチ型アンテナの放射エッジの環境に配置される、請求項１２または１３に記載の測定装置。
15. 前記周波数変換構造の前記一つまたは複数の非線形素子は、シリコンおよび／またはヒ化ガリウムで作製される、請求項１２から１４のいずれか一項に記載の測定装置。
16. 前記周波数変換構造の前記一つまたは複数の非線形素子は、ショットキーダイオードを備える、請求項１２から１５のいずれか一項に記載の測定装置。
17. 前記周波数変換構造の前記一つまたは複数の非線形素子は、照明されたときに前記周波数変換構造にバイアスをかけるように構成されたフォトダイオードを備える、請求項１２から１６のいずれか一項に記載の測定装置。
18. 前記フォトダイオードは、照明されたときに前記周波数変換構造の変換損失を低減するように構成される、請求項１７に記載の測定装置。
19. 前記フォトダイオードは、照明されたときに前記周波数変換構造を選択的に活性化するように構成される、請求項１７または１８に記載の測定装置。
20. 前記フォトダイオードは、変調光（２９０）で照明されたときに交番信号を生成するように構成される、請求項１７から１９のいずれか一項に記載の測定装置。
21. 前記測定装置は、変調周波数で変調された光（２９０）を前記フォトダイオードに照射するように構成され、
    前記周波数変換構造は、前記周波数変換構造の入力信号の周波数と前記周波数変換構造の出力信号の周波数との間の周波数差が前記変調周波数によって決定されるように構成される、請求項２０に記載の測定装置。
22. 前記測定装置は、一つまたは複数の対応する周波数変換構造の前記フォトダイオードを照明するように構成された一つまたは複数のレーザダイオードまたは発光ダイオード（２８０）を備える、請求項１７から２０のいずれか一項に記載の測定装置。
23. 前記信号の周波数および／または前記周波数変換された信号の周波数は、３０ＧＨｚから３００ＧＨｚである、請求項１から２２のいずれか一項に記載の測定装置。
24. 前記信号および／または前記周波数変換された信号は、チャープ信号である、請求項１から２３のいずれか一項に記載の測定装置。
25. 請求項１から２４のいずれか一項に記載の測定装置と、前記測定装置の近傍の被試験デバイス位置とを備える自動試験機器であって、
    前記被試験デバイス位置は、複数のアンテナを備える被試験デバイスを搬送するように構成される、自動試験機器。
26. 請求項１から２４のいずれか一項に記載の測定装置を使用して複数のアンテナを備える被試験デバイスを特徴付ける方法であって、
    前記被試験デバイスの前記複数のアンテナの少なくとも一つのアンテナと、前記誘電体導波路スラブの異なる場所に配置された前記複数の導波路遷移部との間の周波数変換結合を確立し、前記アンテナと前記無線周波数構成要素との間の周波数変換結合をもたらし、
    前記誘電体導波路スラブ内または前記誘電体導波路スラブ上に配置された前記周波数変換構造によって受信された信号に対して前記周波数変換を実施し、
    前記被試験デバイスを特徴付けるために前記アンテナと前記無線周波数構成要素との間の前記周波数変換結合を使用する、方法。
27. 請求項２６に記載の被試験デバイスを特徴付ける方法であって、
    前記アンテナによって送信され、前記アンテナと前記無線周波数構成要素との間の前記周波数変換結合によって周波数変換され、前記無線周波数構成要素によって受信された前記信号を評価することによって前記特徴付けを実施する、方法。
28. 請求項２６に記載の被試験デバイスを特徴付ける方法であって、
    前記無線周波数構成要素によって送信され、前記アンテナと前記無線周波数構成要素との間の前記周波数変換結合によって周波数変換され、前記アンテナによって受信された信号に基づく前記信号を評価することによって前記特徴付けを実施する、方法。

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