JP6001110B2 - 信号を送受信する回路のための動作試験 - Google Patents

Description

本発明は、一般に送信器−受信器回路のための試験方法に関する。この送信器−受信器回路は、処理ユニットに接続されたアンテナを含み、その処理ユニットは信号を受けてこれらの信号の周波数を変換するよう構成される。送信器−受信器回路は、上記アンテナに接続されて送信信号を送るように構成された電力増幅器も含む。送信器−受信器回路は、試験モジュールをさらに含む。

送信器−受信器回路のための試験手順は、従来技術によって公知である。これらの試験手順の目的は、製造工程のいくつかのステップの後で及び製造工程の最後で、まだシリコン薄板又はウェハ上に乗ったままの回路が正しく動作しているかどうか、及び求められる特徴が実際に存在するかどうかをチェックすることである。従って、このチェックを行うために、回路が生産ラインから取り除かれ、試験装置内に置かれる。次に、回路の接触端子と接触するように電極が配置される。その後、これらの電極を通じて上記回路に様々な電気信号を印加して送信器−受信器回路を起動させ、このようにして回路の特徴を試験する。

これらの手順の１つの欠点はコストがかかることである。実際には、この欠点は、ウェハ上の回路を試験するための既存の装置を、回路が作動しているかどうかのチェック、さらには送信器−受信器回路の固有の特徴が理論に従うものであるかどうかのチェックの両方に使用しているという事実から生じる。従って、このためには、特徴を全て試験することができる多目的装置が必要である。この多用途性は、これらの装置が最先端技術を必要とすることを意味する。従って、この複雑性及び多用途性が販売価格に影響を与える。

さらに、この手順自体にもコストがかかる。使用する手順及び装置は、回路を完全に試験すること、すなわち回路が期待される仕様を満たしているかどうかを調べるために回路の特徴を全て試験することを意味する。このため、この手順では、回路機能が正しく作動しているかどうかを単純にチェックすることができない。必然的にこの機能試験では、完全な回路試験が行われる。しかしながら、故障回路を早めに検出するためには様々な製造段階で機能を試験することが有利である。

従って、個々の回路機能の試験において回路の特徴を全て試験する必要がある場合、これにより少なからぬ時間の無駄、従って金銭的な無駄が生じる。

本発明は、上述した従来技術の短所を克服するような送信器−受信器回路の動作を試験する方法、すなわち、送信器−受信器回路が作動しているかどうかを示すとともに安価でありかつ単純な送信器−受信器回路のための動作試験方法に関する。

従って、本発明は、動作が発信及び受信機能から独立して送信器−受信器回路の発信及び受信を試験しやすい試験モジュールを有する送信器−受信器のための上述した試験方法に関し、
ａ） 送信器−受信器回路の処理ユニットに試験モジュールを電気的に接続するステップと、
ｂ） この試験モジュールを使用して、データ送信モード又はデータ受信モードのいずれでもよい第１の動作モードで送信器−受信器回路の動作を試験するステップと、
ｃ） この試験モジュールを使用して、データ送信モード又はデータ受信モードのいずれでもよいが、第１の動作モードとは逆の第２の動作モードで送信器−受信器回路の動作を試験するステップと、
ｄ） 試験モジュールを処理ユニットから電気的に接断するステップと、
を含むことを特徴とする。

従属請求項２から従属請求項９には、この試験方法の特定の有利なステップを定める。

本発明による方法の１つの利点は、この方法が特定の複雑なツールの使用を必要としない点である。実際には、本発明による方法は、送信器−受信器回路を作成する際にこの送信器−受信器回路内に、すなわち同じシリコン基板上に直接実装された試験モジュールを使用する。

この試験モジュールが、回路が作動しているか否かをチェックする。従って、送信器−受信器回路が正しく作動しているかどうかを試験するために外部装置を使用する必要がない。

外部試験装置を省くことにより、この種の方法によって生じるコストが削減されるという利点が得られる。実際には、外部装置を省いて予備試験を実施することにより、本発明による方法は、高価な装置への投資要件を払拭する。さらに、この方法は、故障回路が完全に出来上がる前にこれらを容易に識別できるようにし、従ってコストを削減する。

この方法はまた、試験結果によって送信器−受信器回路の機能が作動しているか否かを示し、理論的な特徴が実際に存在するか否かを示すものではないので、単純かつ直接的であるという利点も有する。従って、固有の回路が欠陥を有するか否かを発見するためにこの回路の特徴を解明する必要がない。

本発明はまた、上述した送信器−受信器回路に統合されることを特定の特徴とする、送信器−受信器回路のための試験モジュールにも関する。

試験モジュールの有利な実施形態が、従属請求項１１から従属請求項１２の主題を形成する。

送信器−受信器回路と同じ基板上に直接実装された試験モジュールの１つの利点は、この試験モジュールを上記送信器−受信器回路から分離できるという点である。実際に、試験モジュールの構成は、２つの導電経路によってのみ送信器−受信器回路に接続されているようなものである。従って、送信器−受信器回路の試験後には、試験回路を切断操作により電気的又は機械的に分離して、試験モジュールを送信器−受信器回路の残り部分から分離するようにすることができる。従って、これにより表面空間が節約され、試験モジュールが送信器−受信器回路の動作に干渉することが防がれる。

単なる非限定的な例として示し添付図面に例示する本発明の少なくとも１つの実施形態の以下の詳細な説明において、送信器−受信器回路の動作試験方法及び関連する試験モジュールの目的、利点、及び特徴がより明確になる。

本発明による試験方法を実施するための送信器−受信器回路の概略図である。 本発明による送信器−受信器回路の処理ユニットの概略図である。 本発明による送信器−受信器回路のための試験モジュールの概略図である。

以下の説明では、送信器−受信器回路の当業者に周知の部分については全て簡略化して説明する。

図１は、本発明による試験方法を実施するための送信器−受信器回路の図を示している。つまり、送信器−受信器回路１は、２．４ＧＨｚの周波数で動作する通信プロトコルを使用するように構成される。当然ながら、別の通信周波数を想定することもできる。

まず、送信器−受信器回路１はアンテナ３を備える。このアンテナは、スイッチを介して接断できる統合アンテナであっても、又は減結合コンデンサ４の入力に接続された外部アンテナであってもよい。コンデンサ４の出力は電力増幅器６の出力に接続される。電力増幅器６の出力は、送信信号強度インジケータ（ＴＳＳＩ, Transmitted signal strength indicator） にも接続される。減結合コンデンサ４の出力は、送信器−受信器回路１の処理ユニット７にも接続される。

受信信号強度インジケータ（ＲＳＳＩ, Received signal strength indicator）８は、その名前が示唆するように受信信号の強度を測定するために使用され、処理ユニット７の出力に接続される。当然ながら、送信器−受信器回路１自体は本発明の主題ではないので、その動作についてはこれ以上詳細には説明しない。

図２を参照しながら以下で説明するこの処理ユニット７は、信号に含まれるデータを読み取るために、アンテナ３によって受信した信号の処理に使用される。処理ユニット７は、低ノイズ増幅器又は前置増幅器２１の形をとる第１のステージを含む。増幅器２１の目的は、受信した信号周波数帯域内の特定の周波数ｆ₀を選択してこれを増幅することにより弱信号を形成することである。一般に、この特定の周波数ｆ₀は、上記送信器−受信器の通信プロトコル周波数である。増幅器２１の出力は混合器２２に接続され、この混合器２２は、前置増幅器２１から出て行く増幅された選択信号ｆ₀を位相ロックループ２３を出て行く周波数ｆ₁の信号と混合する。混合器２２の出力は周波数変換された信号の供給に使用され、この信号の周波数は周波数ｆ₀より低くなり得る。混合器２２の出力は、周波数がシフトされた周波数信号を増幅するという機能を持つ中間周波数増幅器２４の入力に接続される。混合器の出力は、例えばバンドパスフィルタ２５及びリミッタ増幅器２６を含む組２７に接続され、これらはそれぞれ、シフトされた周波数近辺の干渉周波数を除去し、増幅された正弦波信号を矩形又はパルス信号に変換する。つまり、増幅器２６は、閾値を有する比較器のように動作する。当然ながら、送信器−受信器回路１内で使用するフィルタは、用途及び使用する周波数帯域に応じて選択される。

図１に示す送信器−受信器回路１に属する要素に加え、送信器−受信器回路１はまた、図３を参照しながら以下で説明する試験モジュール２も含む。この試験モジュール２は、一方では減結合コンデンサ４の入力に接続され、他方ではクロック信号Ｓ_Hを上記送信器−受信器回路１に供給する水晶発振器９の出力に接続される。このクロック信号ＳＨの周波数は、例えば２６ＭＨｚである。図３を参照すると、試験モジュール２が、３状態バッファ３４、抵抗器３３、並びに、スイッチ、トランジスタ、又はこれらと同じ機能を有することができる他のいずれかの手段のような２つの制御手段３１及び３２を含む。水晶発振器９の出力は３状態バッファ３４の入力に接続される。３状態バッファ３４の出力は、第１のスイッチ３２を介して減結合コンデンサ４の入力に接続される。アースと第２のスイッチ３１との間には抵抗器３３が配置され、第２のスイッチ３１は減結合コンデンサ４の入力にも接続される。抵抗器３３の値は、抵抗器３３がアンテナのインピーダンスと同様のインピーダンスを有するように計算される必要がある。例えば、抵抗器３３は５０オームの値を有する。

図１から図３を参照すると、送信器−受信器回路の動作試験中、第１のステップは、上記送信器−受信器回路１からアンテナ３を切断するステップである。これにより、アンテナ３が試験に干渉することが防がれる。このアンテナは、試験の継続時間全体にわたって切断される。

次のステップは、上記送信器−受信器回路１の様々な動作モードを試験するステップである。実際には、送信器−受信器回路１は送信モード又は受信モードで動作し、これらはそれぞれデータを送信又は受信するためのものである。従って、これらの動作モードは、送信器−受信器回路１の異なる部分を使用する。

第２のステップは、送信器−受信器回路１が実際にデータを送信できるかどうかを試験するステップである。これを行うために、電力増幅信号Ｓ_Mを送信することにより送信シミュレーションが実施される。このシミュレーションを行うために、第２のスイッチ３１が閉位置に設定される一方で、第１のスイッチ３２が開位置に設定される。これにより、抵抗器３３を減結合コンデンサ４に電気的に接続できるようになる。次に、送信器−受信器回路１の送信モードがオンされる。その後、アンテナの代わりに接続された抵抗器３３を使用して、データ送信を実施する際のアンテナインピーダンスをシミュレートする。これは、電力増幅器６を、作動するかどうかを確認するために試験できることを意味する。送信器−受信器回路１が信号（この場合は変調ループからの信号Ｓ_M）を送信すると、アンテナ３のインピーダンスが変化し、これにより電力が消費される。従って、アンテナ３を抵抗器３３に置き換えることにより、信号の送信中に発生する消費電力がシミュレートされる。次に、電力増幅器６の出力に位置する送信信号強度インジケータ５によって電力が測定される。測定された電力がある所定の閾値（この場合は−２０ｄＢｍ）未満の場合には送信器−受信器回路１がデータを送信できないことを意味し、逆に電力がこの閾値以上となった場合には送信モードが作動していることを意味する。

第３のステップは、上記送信器−受信器回路１の受信モードを試験するステップである。このステップを行うために、第２のスイッチ３１が開位置に設定され、第１のスイッチ３２が閉位置に設定される。これにより、バッファ３４と減結合コンデンサ４との間に接続が生じる。受信モード試験では、処理ユニット７内へ信号を送って処理ユニット７が作動しているかどうかを試験する。次に、周波数ｆ_Hのクロック信号Ｓ_Hであるこの信号がバッファ３４によって増幅される。バッファ３４は、信号全体、すなわちこの例では周波数２６ＭＨｚのクロック信号Ｓ_Hだけでなく、その高調波も増幅する。

２６ＭＨｚの信号では、通常、第１の高調波は５２ＭＨｚの周波数になり、第２の高調波は７８ＭＨｚの周波数になり、以降は同様、すなわち２６ＭＨｚの倍数となる。このとき、送受信周波数ｆ₀である２．４ＧＨｚ付近の高調波が見られる。この高調波は、信号強度が低いことにより試験中に増幅された場合にいずれの干渉も引き起こしにくいという理由で使用される。当然ながら、これは非限定的な例にすぎず、従って送信器−受信器回路１の特徴に応じてその他の周波数ｆ₀を選択することもできる。さらに、クロック信号Ｓ_Hの周波数は２６ＭＨｚに限定されるものではなく、クロック信号Ｓ_Hが、送信器−受信器回路の周波数帯域内、すなわちこの場合であれば２．４ＧＨｚの周波数帯域内に高調波を有していなければならないということが唯一の制限である。当然ながら、送信器−受信器回路が別の周波数で動作している場合には、クロック信号はこの周波数帯域内に高調波を有していなければならない。

次に、増幅されたクロック信号ＳＨが処理ユニット７に入り、この処理ユニット７は、信号Ｓ_Rの特定の周波数ｆ₀を増幅する低ノイズ増幅器２１を最初に含む。この低ノイズ増幅器２１は、信号Ｓ_Rの２．４ＧＨｚの周波数帯域内の高調波を選択し、その後これを増幅するように調整される。次に、信号Ｓ_Rは、混合器２２による周波数変換を受け、この混合器２２は、周波数ｆ₀＝２．４ＧＨｚの信号Ｓ_Rを位相ロックループ２３からの周波数ｆ₁の変調信号と混合する。このとき、周波数ｆ’＝ｆ₀−ｆ₁の信号が結果として生じることにより、混合器の出力において信号スペクトル周波数が低くなることに起因して、より単純な増幅が可能となる。この低い周波数により、信号を低い干渉で増幅できるようになる。次に、信号が増幅され、フィルタリングされ、矩形信号に変換されて信号Ｓ_Tが得られる。信号Ｓ_Tは、データを読み取れるように復調される信号である。その後、ＲＳＳＩ８により信号ＳＴの強度が測定される。この結果、処理ユニット７が期待どおりに作動しているかどうかが示される。実際には、測定強度がある所定の閾値（この場合には−８５ｄｂｍ）未満である可能性もあり、これは送信器−受信器回路１が信号を送信していないことを意味する。このようにして、この試験は、受信ループが作動しているかどうかを容易に示す。

第４のステップは、第１及び第２のスイッチ３１、３２を開位置に設定して試験手順を停止するステップである。これによって試験モジュール２を送信器−受信器回路１から分離できるようになり、従って試験モジュール２が干渉源になることを防ぐ。当然ながら、受信モード試験を送信モード試験よりも前に実施できることが明らかである。

本発明の第１の変形例によれば、試験モジュール２を送信器−受信器回路１から分離することを目的とする第５のステップを設けることができる。前述したように、試験モジュール２は、送信器−受信器回路１と同時に及び同じ基板上に作成される。このため、同じ集合体の送信器−受信器回路１に対して同時に試験を実施できるようになる。従って、これらの試験を実施し終わると、試験モジュール２は無用となる。この機械的分離は、鋸引き、レーザ切断、又はこの用途で使用できるその他のあらゆる切断手段により行うことができる。１つの利点は、このステップにより、試験モジュール２が送信器−受信器回路１に干渉することが防がれ、また表面空間が節約されることにより回路のサイズが縮小されることである。当然ながら、このステップ中に、ＲＳＳＩ８及びＴＳＳＩ５は送信器−受信器回路１から分離されず、従って引き続きこれらを再び使用することができる。

本発明の第２の変形例によれば、送信器−受信器回路１の特徴をより詳細に試験することを目的とする同じく任意の第６のステップが存在してもよい。実際には、本発明による試験手順は、回路１の機能が正しく作動しているかどうかをチェックするために使用される。これは、回路１がアンテナ３を介して信号を送受信できるかどうかの試験を意味する。従って、この第６の任意のステップで提案される試験は、送信器−受信器回路１の特徴が理論に従うものであるかどうかを確認するためにこれらの特徴を厳密に試験するステップである。

添付の特許請求の範囲により定義される本発明の範囲から逸脱することなく、上記説明した本発明の様々な実施形態に対して当業者には明白な様々な変更、改善、及び／又は組み合わせを行うことができることが明らかであろう。

１ 送信器−受信器回路； ２ 試験モジュール； ３ アンテナ；
４ 減結合コンデンサ； ５ 送信信号強度インジケータ； ６ 電力増幅器；
７ 処理ユニット； ８ 受信信号強度インジケータ； ９ 水晶発振器。

Claims (11)

1. 信号を受け取って該信号の周波数を変換するように構成された処理ユニット（７）に接続されたアンテナ（３）を含む送信器−受信器回路（１）のための試験方法であって、前記送信器−受信器回路が、前記アンテナに接続されて送信信号を送るように構成された電力増幅器（６）も含み、前記送信器−受信器回路が、動作が発信及び受信機能から独立し、かつ前記送信器−受信器回路の発信及び受信試験のために使用する試験モジュール（２）をさらに含み、この試験モジュールが、発信試験のために使用されるアンテナインピーダンスと同じインピーダンスを有する抵抗器（３３）とこの抵抗器（３３）を接続するためのスイッチ（３１）と、受信試験のために使用される信号を供給するためのスイッチ（３２）とを有し、該試験モジュールを使用した試験方法が、
   ａ０） 前記アンテナを切断するステップと、
   ａ） 前記送信器−受信器回路の前記処理ユニットに前記試験モジュールを電気的に接続するステップと、
   ｂ） 前記試験モジュールのスイッチ（３２）を開、スイッチ（３１）を閉にして、データ送信モードで前記送信器−受信器回路の動作を試験するステップと、
   ｃ） 前記試験モジュールのスイッチ（３２）を閉、スイッチ（３１）を開にして、データ受信モードで前記送信器−受信器回路の動作を試験するステップと、
   ｄ） 前記試験モジュールを前記処理ユニットから電気的に切断するステップと、
   を含むことを特徴とする試験方法。
2. 信号を受け取って該信号の周波数を変換するように構成された処理ユニット（７）に接続されたアンテナ（３）を含む送信器−受信器回路（１）のための試験方法であって、前記送信器−受信器回路が、前記アンテナに接続されて送信信号を送るように構成された電力増幅器（６）も含み、前記送信器−受信器回路が、動作が発信及び受信機能から独立した前記送信器−受信器回路の発信試験のために使用されるアンテナインピーダンスと同じインピーダンスを有する抵抗器（３３）とこの抵抗器（３３）を接続するためのスイッチ（３１）及び受信試験のために使用される信号を供給するためのスイッチ（３２）とを有する試験モジュール（２）をさらに含み、
   ａ０） 前記アンテナを切断するステップと、
   ａ） 前記送信器−受信器回路の前記処理ユニットに前記試験モジュールを電気的に接続するステップと、
   ｂ） 前記試験モジュールのスイッチ（３２）を閉、スイッチ（３１）を開にして、データ受信モードで前記送信器−受信器回路の動作を試験するステップと、
   ｃ） 前記試験モジュールのスイッチ（３２）を開、スイッチ（３１）を閉にして、データ送信モードで前記送信器−受信器回路の動作を試験するステップと、
   ｄ） 前記試験モジュールを前記処理ユニットから電気的に切断するステップと、
   を含むことを特徴とする試験方法。
3. 前記試験モジュールが前記処理ユニットに統合される、
   ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の試験方法。
4. 前記送信器−受信器回路のデータ送信モードにおける前記動作を試験するステップが、
   送信信号強度インジケータ（５）を使用して送信電力を測定するステップ
   を含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の試験方法。
5. 前記送信器−受信器回路のデータ受信モードにおける前記動作を試験するステップが、
   前記閉にされたスイッチ（３２）を介して所定の基本周波数ｆ_tの信号を導入するステップと、
   前記所定の周波数の信号の周波数高調波ｆ₀を選択して増幅し、周波数ｆ₀の増幅信号を供給するステップと、
   混合器及び周波数ｆ₁の基準信号を使用して、前記周波数ｆ₀の増幅信号から周波数ｆ₀−ｆ₁の中間信号に変換することにより周波数変換を実施するステップと、
   前記中間信号をフィルタリングして干渉を除去するステップと、
   測定装置（８）を使用して前記中間信号の強度を測定するステップと、
   を含むことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の試験方法。
6. 前記所定の周波数ｆ_tが前記送信器−受信器回路のクロック周波数である、
   ことを特徴とする請求項５に記載の試験方法。
7. 前記選択された高調波周波数ｆ₀の値が２．４ＧＨｚである、
   ことを特徴とする請求項５に記載の試験方法。
8. 前記送信器−受信器回路から前記試験モジュールを機械的に分離するステップであるステップｅ）をさらに含む、
   ことを特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の試験方法。
9. 送信器−受信器回路（１）のための試験モジュールであって、
   該試験モジュール（２）が１つのモジュール入力において所定の周波数の信号を受け取り、前記モジュール入力が増幅器手段（３４）に接続され、前記増幅器手段（３４）が第１のスイッチ（３２）を介してモジュール出力に接続され、
   アースに接続されるとともに第２のスイッチ（３１）を介して前記モジュール出力にも接続された抵抗器（３３）を、前記試験モジュールがさらに含み、前記モジュール出力が、前記送信器−受信器回路（１）の処理ユニット（７）に接続され、
   前記試験モジュールの第１のスイッチ（３２）を開、第２のスイッチ（３１）を閉にして、前記送信器−受信器回路のデータ送信試験を行い、
   前記試験モジュールの第１のスイッチ（３２）を閉、第２のスイッチ（３１）を開にして、前記送信器−受信器回路のデータ受信試験を行うよう構成され、さらに、
   前記データ送信および受信試験の終了後に、前記試験モジュールを前記処理ユニットから電気的に切断するよう構成されている、
   ことを特徴とする試験モジュール。
10. 前記所定の周波数の信号が前記送信器−受信器回路のクロック信号（Ｓ_H）である、
    ことを特徴とする請求項９に記載のモジュール。
11. 前記第１及び第２のスイッチが、それらを同時には電流の通過ができる状態にならないように構成される、
    ことを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載のモジュール。

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