JP6488275B2

JP6488275B2 - 無線試験信号を用いて無線周波無線信号トランシーバを試験するためのシステム及び方法

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Description

本発明は、無線周波（ＲＦ）無線信号トランシーバを試験することに関し、具体的には、ＲＦ試験信号を伝達するためのＲＦ信号ケーブルを必要とすることなくそのような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、デバイスが試験される。

製造及び組立後にこれらのデバイスを試験するために、現在の無線デバイス試験システム（「テスタ」）は、各デバイスから受け取る信号を解析するためのサブシステムを使用する。そのようなサブシステムは、少なくともデバイスに伝送すべきソース信号を提供するためのベクトル信号発生器（ＶＳＧ）、及びデバイスが生成する信号を解析するためのベクトル信号解析器（ＶＳＡ）を含む。ＶＳＧによる試験信号の生成及びＶＳＡが行う信号解析は、一般的に、様々な周波数範囲、帯域幅、及び信号変調特性を有する多岐にわたる無線技術規格への準拠について様々なデバイスを試験するためにそのそれぞれを使用できるようにするようにプログラム可能である。

被試験デバイス（ＤＵＴ）の較正及び性能検証試験は、典型的にはＤＵＴとテスタとが電磁放射によって通信する無線信号経路ではなく、ＲＦケーブル等の導電性信号経路を使用して行われる。従って、テスタとＤＵＴとの間の信号は周囲空間を介して放射されるのではなく、導電性信号経路を介して伝えられる。そのような導電性信号経路を使用することは、測定の再現性及び一貫性の確保を助け、信号搬送（伝送及び受信）における要因としてＤＵＴの配置及び向きを排除する。

多重入出力（ＭＩＭＯ）ＤＵＴの場合、ＤＵＴの入力／出力接続ごとに何らかの形で信号経路を設ける必要がある。例えば、３つのアンテナを用いて動作させることを意図するＭＩＭＯデバイスでは、３つの導電性信号経路、例えばケーブルや接続を試験用に設ける必要がある。

しかし、導電性信号経路を使用することは、ＤＵＴとテスタとの間でケーブルを物理的に脱着する必要があるため、各ＤＵＴを試験するのにかかる時間に著しく影響を及ぼす。更に、ＭＩＭＯＤＵＴの場合、何れも試験の開始時及び終了時にそのような脱着操作を複数回行わなければならない。更に、試験中に伝達される信号は通常目的の使用においてそうであるように周囲空間を介して放射されず、そのような試験中にＤＵＴのアンテナアセンブリは使用されないので、そのような試験は実際の動作をシミュレートせず、アンテナに起因する如何なる性能特性も試験結果に反映されない。

代替策として、ケーブルによる電気伝導ではなく電磁放射によって伝達される試験信号を使用して試験を行うことができる。この代替策は、試験ケーブルの脱着を必要とせず、それによりそのような脱着に関連する試験時間を短縮する利益がある。しかし、放射信号及び受信アンテナが存在する「チャネル」、即ち試験信号が放射され受信される周囲空間は、本質的に他の場所で生じて周囲空間に広がる他の電磁信号に起因する信号干渉及び誤りを起こしやすい。そのような信号は、ＤＵＴアンテナによって受信され、信号反射により各干渉信号源からのマルチパス信号を含み得る。従って、「チャネル」の「状態」は、アンテナ接続ごとに個々の導電性信号経路、例えばケーブルを使用する場合に比べて劣る。

そのような外生信号の干渉を防ぐ、又は少なくとも著しく減らす１つの方法は、シールドエンクロージャを使用してＤＵＴ及びテスタの放射信号インターフェイスを隔離することである。しかし、そのようなエンクロージャは、概して互角の測定精度及び再現性をもたらしてはいない。これは、とりわけ最も小さい電波暗室よりも小さいエンクロージャに当てはまる。加えて、そのようなエンクロージャは、ＤＵＴの配置及び向き並びにそのようなエンクロージャ内で作り出されるマルチパス信号の建設的干渉及び相殺的干渉に敏感となる傾向がある。

従って、外部生成信号及びマルチパス信号効果による干渉信号を回避することによって試験の再現性及び精度を維持しながら、放射電磁試験信号を使用することができ、それにより実際のシステム動作をシミュレートすると共に、さもなければ試験ケーブルの脱着に必要な試験時間を回避する無線信号トランシーバ、特に無線ＭＩＭＯ信号トランシーバを試験するための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、無線周波（ＲＦ）信号トランシーバ被試験デバイス（ＤＵＴ）の無線試験を助けるシステム及び方法が提供される。制御された電磁環境内でＤＵＴが動作している状態で、テスタがＤＵＴと複数の試験信号を無線でやり取りする。ＤＵＴ及び試験機器からのフィードバック信号に従ってそれぞれの試験信号の信号位相が制御される。そのようなフィードバック信号に従ってそれぞれの試験信号の振幅も制御することができ、それによりテスタとＤＵＴとの間の見掛けの信号経路損失を最小化できるようにし、導電性信号経路を効果的にシミュレートする。

本発明の一実施形態によれば、無線周波（ＲＦ）信号トランシーバ被試験デバイス（ＤＵＴ）の無線試験を助けるシステムは、構造体と、導電性信号経路と、複数のアンテナと、ＲＦ信号制御回路とを含む。構造体は、外部領域から生じる電磁放射から内部領域を実質的に隔離した状態で内部領域及び外部領域を画定し、内部領域はＤＵＴを配置できるように構成される第１の内部位置と、第１の内部位置から離れた第２の内部位置と、第１の内部位置と第２の内部位置との間の画定容積の実質的に側方に配置される１つ以上のＲＦ吸収材料とを含む。導電性信号経路は、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ためのものである。複数のアンテナは、少なくとも部分的に第２の内部位置に配置され、複数の位相制御ＲＦ試験信号を放射する。ＲＦ信号制御回路は、導電性信号経路及び複数のアンテナに結合され、ＲＦ試験信号を複製して複数の複製ＲＦ試験信号をもたらし、複数の複製ＲＦ試験信号の少なくとも一部のそれぞれの位相を複数の信号データに従って制御して複数の位相制御ＲＦ試験信号をもたらすことにより、複数の位相制御ＲＦ試験信号に関係し、且つ１つ以上の電気信号によって伝達されるＤＵＴからの複数の信号データ、及びＲＦ試験信号に応答する。

本発明の別の実施形態によれば、無線周波（ＲＦ）多重入出力（ＭＩＭＯ）信号トランシーバ被試験デバイス（ＤＵＴ）の無線試験を助ける方法は、構造体、導電性信号経路、及び複数のアンテナを設けるステップを含む。構造体は、外部領域から生じる電磁放射から内部領域を実質的に隔離した状態で内部領域及び外部領域を画定し、内部領域はＤＵＴを配置できるように構成される第１の内部位置と、第１の内部位置から離れた第２の内部位置と、第１の内部位置と第２の内部位置との間の画定容積の実質的に側方に配置される１つ以上のＲＦ吸収材料とを含む。導電性信号経路は、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ためのものである。複数のアンテナは、少なくとも部分的に第２の内部位置に配置され、複数の位相制御ＲＦ試験信号を放射する。ＲＦ試験信号を複製して複数の複製ＲＦ試験信号を与え、複数の複製ＲＦ試験信号の少なくとも一部のそれぞれの位相を複数の信号データに従って制御して複数の位相制御ＲＦ試験信号を与えることにより、複数の位相制御ＲＦ試験信号に関係し、且つ１つ以上の電気信号によって伝達されるＤＵＴからの複数の信号データ、及びＲＦ試験信号に応答するステップが更に含まれる。

図１は、無線信号トランシーバの典型的な動作環境及びあり得る試験環境を示す。図２は、導電性試験信号経路を使用する、無線信号トランシーバ用の試験環境を示す。図３は、導電性信号経路を使用するＭＩＭＯ無線信号トランシーバ用の試験環境、及びそのような試験環境のチャネルモデルを示す。図４は、放射電磁信号を使用するＭＩＭＯ無線信号トランシーバ用の試験環境、そのような試験環境のチャネルモデルを示す。図５は、放射電磁試験信号を使用してＭＩＭＯＤＵＴを試験することができる、例示的実施形態による試験環境を示す。図６は、ＤＵＴがシールドエンクロージャ内で放射電磁試験信号を使用して試験される試験環境を示す。図７は、マルチパス信号効果が低減された状態で、無線ＤＵＴがシールドエンクロージャ内で放射電磁試験信号を使用して試験される試験環境の例示的実施形態を示す。図８は、マルチパス信号効果が低減された状態で、無線ＤＵＴがシールドエンクロージャ内で放射電磁試験信号を使用して試験される試験環境の例示的実施形態を示す。図９は、図７及び図８の試験環境内で使用するための、一例示的実施形態によるシールドエンクロージャの物理表現を示す。

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。

図１に示されているように、無線信号トランシーバの（少なくとも実際の動作をシミュレートすることに関する）典型的な動作環境及び理想的な試験環境は、テスタ１００及びＤＵＴ２００を無線通信させる。典型的には、有線信号インターフェイス１１ａ、１１ｂを介してテスタ１００及びＤＵＴ２００と試験コマンド及びデータをやり取りするために、何らかの形の試験コントローラ１０（例えば、パーソナルコンピュータ）も使用される。テスタ１００及びＤＵＴ２００は、導電性の信号コネクタ（例えば、その多くの種類が当技術分野で良く知られている同軸ケーブル接続）１０４、２０４によって接続される１つ（又はＭＩＭＯデバイスではそれ以上）のアンテナ１０２、２０２をそれぞれ有する。試験信号（ソース及び応答）が、テスタ１００とＤＵＴ２００との間でアンテナ１０２、２０２を介して無線搬送される。例えば、ＤＵＴ２００の伝送（ＴＸ）試験中、ＤＵＴアンテナ２０２から電磁信号２０３が放射される。アンテナの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、テスタアンテナ１０２によって受信される入射信号成分２０３ｉ及び反射信号成分２０３ｒをもたらす。上記のように、多くの場合にマルチパス信号効果及び他の場所で生じる他の電磁信号（不図示）の産物であるこれらの反射信号成分２０３ｒは、建設的及び相殺的な信号干渉をもたらし、それにより高信頼且つ再現可能な信号の受信及び試験結果を妨げる。

図２に示されているように、そのような信頼できない試験結果を回避するために、ＲＦ同軸ケーブル１０６等の導電性信号経路を使用してテスタ１００及びＤＵＴ２００のアンテナコネクタ１０４、２０４を接続し、テスタ１００とＤＵＴ２００との間で試験信号を搬送するための、一貫性がある高信頼且つ再現可能な導電性信号経路をもたらす。しかし上記のように、導電性信号経路を使用することは、試験前後にケーブル１０６を脱着するのにかかる時間によって全体的な試験時間を長くする。

図３に示されているように、ＭＩＭＯＤＵＴ２００ａを試験する場合、試験ケーブルを脱着するための追加の試験時間が一層長くなる。この場合、対応するテスタコネクタ１０４とＤＵＴコネクタ２０４とを接続し、ＤＵＴ２００ａ内のＲＦ信号受信器２１０が受信するためにテスタ１００ａ内のＲＦ信号源１１０（例えばＶＳＧ）からＲＦ試験信号を搬送できるようにするには、複数の試験ケーブル１０６が必要である。例えば典型的な試験環境内では、ＭＩＭＯデバイスを試験するためのテスタが、対応する１つ以上のＲＦ試験信号１１１ａ、１１１ｂ、．．．、１１１ｎ（例えば不定の信号パワー、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ＶＳＧ１１０ａ、１１０ｂ、．．．、１１０ｎを有する。それぞれのテスタコネクタ１０４ａ、１０４ｂ、．．．、１０４ｎ及びＤＵＴコネクタ２０４ａ、２０４ｂ、．．．、２０４ｎを介して接続される対応する試験ケーブル１０６ａ、１０６ｂ、．．．、１０６ｎは、これらの信号を伝達し、受信ＲＦ試験信号２１１ａ、２１１ｂ、．．．、２１１ｎを、ＤＵＴ２００ａ内の対応するＲＦ信号受信器２１０ａ、２１０ｂ、．．．、２１０ｎに与える。従って、これらの試験ケーブル１０６の脱着にかかる追加の試験時間は、試験ケーブル１０６の本数に対応してｎ倍長くなり得る。

上記のように、テスタ１００ａとＤＵＴ２００ａとを接続するために試験ケーブルを使用することは、一貫性があり、高信頼且つ再現可能な試験接続を与える利点がある。当技術分野で良く知られているように、これらの試験接続１０７は、対角行列２０によって特徴付けられる信号チャネルＨとしてモデル化することができ、対角行列の要素２２は、それぞれの信号チャネル特性（例えば、それぞれの試験ケーブル１０６に関する信号経路の伝導性や損失）の係数ｈ１１、ｈ２２、．．．、ｈｎｎに対応する。

図４に示されているように、１つ以上の例示的実施形態によれば、導電性又は有線チャネル１０７（図３）が、テスタ１００ａとＤＵＴ２００ａとの間の無線信号インターフェイス１０６ａに対応する無線チャネル１０７ａによって置換されている。上記のように、テスタ１００ａ及びＤＵＴ２００ａは、それぞれのアンテナアレイ１０２、２０２を介して試験信号１１１、２１１を伝達する。この種の試験環境では、信号チャネル１０７ａはもはや対角行列２０によって表わされないが、代わりに対角線２２から外れた１つ以上の非ゼロ係数２４ａ、２４ｂを有する行列２０ａによって表わされる。当業者なら容易に理解されるように、これはチャネル１０７ａ内で使用可能な複数の無線信号経路のためである。例えば、理想的には各ＤＵＴコネクタ２０４がその対応するテスタコネクタ１０４からの信号だけを受け取るケーブルによる信号環境と異なり、この無線チャネル１０７ａ内では、第１のＤＵＴアンテナ２０２ａが、例えばチャネルＨ行列係数ｈ１１、ｈ１２、．．．、及びｈ１ｎに対応する、テスタアンテナ１０２ａ、１０２ｂ、．．．、１０２ｎの全てによって放射される試験信号を受信する。

良く知られている原理によれば、チャネル行列Ｈの係数ｈは、ＲＦ試験信号の送受信に影響を及ぼすチャネル１０７ａの特性に相当する。集合的に、これらの係数ｈは、以下の等式で示すようにＨ行列のノルムとＨの逆行列のノルムとの積であるチャネル状態数ｋ（Ｈ）を定める：
ｋ（Ｈ）＝｜｜Ｈ｜｜＊｜｜Ｈ−１｜｜

これらの係数に影響する要素は、測定誤りを引き起こす可能性がある方法でチャネル状態数を変え得る。例えば、状態の悪いチャネルでは、小さな誤りが試験結果の大きな誤りを引き起こし得る。チャネル番号が低い場合、チャネル内の小さな誤りが、受信（ＲＸ）アンテナにおける小さな測定値をもたらし得る。しかし、チャネル番号が高い場合、チャネル内の小さな誤りが、受信アンテナにおける大きな測定誤りを引き起こし得る。このチャネル状態数ｋ（Ｈ）は、試験環境（例えばシールドエンクロージャ）内のＤＵＴの物理的な位置及び向き、並びにＤＵＴの様々なアンテナ２０４の向きにも影響されやすい。従って、他の場所で生じる、又は反射によって到達して受信アンテナ２０４に当たる外部からの干渉信号がなくても、反復可能で且つ正確な試験結果の可能性は低い。

図５に示されているように、１つ以上の例示的実施形態によれば、テスタ１００ａとＤＵＴ２００ａとの間の試験信号インターフェイ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に配置される。このシールドエンクロージャ３００は、例えばファラデーケージと構造の点で、又は少なくとも効果の点で同様の金属製のエンクロージャとして実装することができる。シールドエンクロージャ３００は、エンクロージャ３００の外部領域３０２から生じる放射信号からＤＵＴ２００ａを隔離する。例示的実施形態によれば、エンクロージャ３００の形状は、エンクロージャ３００が閉鎖式の導波路として機能するものである。

他の場所、例えばエンクロージャ３００内に又はエンクロージャ３００の反対側の内部表面３０２上に配置されるのは、複数（ｎ）のアンテナアレイ１０２ａ、１０２ｂ、．．．、１０２ｎであり、そのそれぞれは、テスタ１００ａ内の試験信号源１１０ａ、１１０ｂ、．．．、１１０ｎから生じる複数の位相制御ＲＦ試験信号１０３ａ、１０３ｂ、．．．、１０３ｎ（以下でより詳細に説明する）を放射する。各アンテナアレイは、複数（Ｍ）のアンテナ素子を含む。例えば、第１のアンテナアレイ１０２ａはｍ個のアンテナ素子１０２ａａ、１０２ａｂ、．．．、１０２ａｍを含む。それらのアンテナ素子１０２ａａ、１０２ａｂ、．．．、１０２ａｍのそれぞれは、それぞれのＲＦ信号制御回路１３０ａによって与えられる個々の位相制御ＲＦ試験信号１３１ａａ、１３１ａｂ、．．．、１３１ａｍによって駆動される。

第１のＲＦ信号制御回路１３０ａの例に示されている通り、第１のＲＦ試験信号源１１０ａからのＲＦ試験信号１１１ａは、信号振幅制御回路１３２によって自らの振幅を増加（例えば増幅）又は低下（例えば減衰）される。結果として生じる振幅制御試験信号１３３は、信号複製回路１３４（例えば信号ドライバ）によって複製される。その結果生じる振幅制御複製ＲＦ試験信号１３５ａ、１３５ｂ、．．．、１３５ｍは、それぞれの位相制御回路１３６ａ、１３６ｂ、．．．、１３６ｍによってそのそれぞれの信号位相を制御（例えばシフト）され、アンテナアレイ１０２ａのアンテナ素子１０２ａａ、１０２ａｂ、．．．、１０２ａｍを駆動するための振幅及び位相制御信号１３１ａａ、１３１ａｂ、．．．、１３１ａｍが形成される。

残りのアンテナアレイ１０２ｂ、．．．、１０２ｎ及びそのそれぞれのアンテナ素子も、対応するＲＦ信号制御回路１３０ｂ、．．．、１３０ｍによって同様の方法で駆動される。これにより、上記のチャネルＨ行列による、ＤＵＴ２００ａのアンテナ２０２ａ、２０２ｂ、．．．、２０２ｎに伝達され、そのようなアンテナによって受信されるための対応する数の複合放射信号１０３ａ、１０３ｂ、．．．、１０３ｎが形成される。ＤＵＴ２００ａはその対応する受信試験信号２１１ａ、２１１ｂ、．．．、２１１ｍを処理し、そ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を与える。これらのフィードバック信号２０１ａは、ＲＦ信号制御回路１３０内の制御回路１３８に与えられる。この制御回路１３８は、制御信号１３７、１３９ａ、１３９ｂ、．．．、１３９ｍを振幅制御回路１３２及び位相制御回路１３６に与える。従って、閉ループ制御経路が設けられ、これにより、ＤＵＴ２００ａによる受信のための、テスタ１００ａからの個々の放射信号の利得及び位相が制御できるようになる。（これに代えて、制御回路１３０をテスタ１００ａの一部として含めても良い。）

良く知られているチャネル最適化技法によれば、制御回路１３８はＤＵＴ２００ａからのこのフィードバックデータ２０１ａを使用し、チャネル状態数ｋ（Ｈ）を最小化し、実質的に等しい振幅を有する、各ＤＵＴアンテナ２０２において測定される受信信号を形成するように、放射信号の振幅及び位相を変えることにより、最適なチャネル状態を実現する。これにより、導電性信号経路（例えばＲＦ信号ケーブル）を使用してもたらされる試験結果と実質的に互角の試験結果を放射信号がもたらす通信チャネルが作り出される。

連続した伝送及びチャネル状態フィードバック事象後の、ＲＦ信号制御回路１３０の制御回路１３８によるこの操作は、最適化されたチャネル状態数ｋ（Ｈ）を繰り返し実現するように各アンテナアレイ１０２ａ、１０２ｂ、．．．、１０２ｎの信号の振幅及び位相を変える。そのような最適化されたチャネル状態数ｋ（Ｈ）を実現すると、対応する振幅及び位相の設定を保持することができ、テスタ１００ａ及びＤＵＴ２００ａは、その後も一連の試験において、あたかもケーブルによる試験環境内で行うかのように続行することができる。

実際には、上記の反復プロセスによってチャネル状態を最適化する際に使用するための基準ＤＵＴを、シールドエンクロージャ３００内の試験デバイス内に配置することができる。その後、エンクロージャ３００の制御されたチャネル環境内で被る経路損失の差は十分正常な試験許容差の範囲内にあるので、インスタンスごとにチャネルの最適化を実行する必要なしに、更に、同じ設計のＤＵＴを連続して試験することができる。

引き続き図５が参照される。例えば初期伝送が１３．８ｄｂのチャネル状態数をもたらすようにモデル化され、ｈ１１及びｈ２２係数の振幅はそれぞれ−２８ｄｂ及び−２８．５ｄｂだった。チャネルＨの振幅行列は以下のように表わされる。

上記のように振幅及び位相を反復的に調節した後、チャネル状態数ｋ（Ｈ）が２．２７ｄｂまで減り、ｈ１１及びｈ２２係数の振幅はそれぞれ−０．１２ｄｂ及び−０．１８ｄｂであり、以下のチャネル振幅行列をもたらした。

これらの結果はケーブルによる試験環境の結果に匹敵し、それにより、そのような無線試験環境が匹敵する精度の試験結果を提供できることを示している。ケーブルによる信号経路の脱着時間をなくし、利得及び位相を調節するための時間短縮を加味し、受信信号の全体的な試験時間が大幅に短縮される。

図６を参照すると、チャネル状態に対するマルチパス信号効果の影響をより良く理解することができる。上記のように、エンクロージャ３００の内部３０１に配置されると、ＤＵＴ２００ａは、伝送試験中に各アンテナ２０２ａから電磁信号２０３ａを放射する。この信号２０３ａは、外部に向けて、さらにテスタ１００ａのアンテナ１０２ａから離れて放射する成分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の内部表面３０４、３０６に反射して反射信号成分２０３ｂｒ、２０３ｃｒとして到達し、マルチパス信号の状態に応じて建設的又は相殺的に主たる入射信号成分２０３ａｉと結合する。上記のように、干渉の建設的及び相殺的性質により、適切な較正及び性能検証に使用するのに試験結果が信頼できず不正確になる傾向がある。

図７に示されているように、例示的な一実施形態によれば、反射面３０４、３０６にＲＦ吸収材料３２０ａ、３２０ｂが配置される。その結果、反射信号成分２０３ｂｒ、２０３ｃｒが著しく減衰され、それにより入射一次信号成分２０３ａｉとの建設的干渉又は相殺的干渉を減らす。

エンクロージャ３００ａの内部３０１に又はその内部表面３０２上に装着されるアンテナアレイ１０２ａとテスタ１００ａとの間で使用するために、追加のＲＦ信号制御回路１５０を含めることができる（或いはこの追加の制御回路１５０はテスタ１００ａの一部として含めることができる。）アンテナ素子１０２ａａ、１０２ａｂ、．．．、１０２ａｍに当たる放射信号は、制御システム１５６によって与えられる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１５２によってそれぞれの信号位相が制御（例えばシフト）された、受信信号１０３ａａ、１０３ａｂ、．．．、１０３ａｍを形成する。その結果生じる位相制御信号１５３は、信号結合器１５４内で結合され、テスタ１００ａ向けの受信信号１５５ａ及び制御システム１５６向けのフィードバック信号１５５ｂをもたらす。制御システム１５６はこのフィードバック信号１５５ｂを閉ループ制御網の一部として処理し、複合受信信号１０３ａａ、１０３ａｂ、．．．、１０３ａｍのそれぞれの位相を必要に応じて調節し、エンクロージャ３００ａの内部領域３０１に関連する見掛けの信号経路損失を最小限にする。ＤＵＴ２００ａの配置又は向きがエンクロージャ３００ａ内で変わる場合、この閉ループ制御網は、これらのアンテナ１０２ａ及び位相制御回路１５２によって使用可能にされるフェーズドアレイをシステムが再構成することも可能にする。その結果、このフィードバックループを使用して経路損失を最小限にした後、エンクロージャ３００ａ内の放射信号環境を用いてＤＵＴ信号２０３ａをテスタ１００ａに正確且つ再現可能に搬送することが実現され得る。

図８に示されているように、正確且つ再現可能な試験結果をもたらす際の同様の制御及び改善を、ＤＵＴの信号受信試験について実現することができる。この場合、テスタ１００ａによって与えられる試験信号１１１ａが信号結合器／スプリッタ１５４によって複製され、アンテナ素子１０２ａａ、１０２ａｂ、．．．、１０２ａｍによって放射される前に、複製試験信号１５３のそれぞれの位相が位相制御回路１５２によって必要に応じて調節される。前の事例と同様に、反射信号成分１０３ｂｒ、１０３ｃｒが著しく減衰され、一次入射信号成分１０３ａｉとの建設的干渉及び相殺的干渉の低減をもたらす。ＤＵＴ２００ａからの１つ以上のフィードバック信号２０３ａが複製試験信号１５３の位相を制御するのに必要な情報を制御システム１５６に与え、エンクロージャ３００ａの内部３０１に関連する見掛けの信号経路損失を最小限にすることにより、一貫性があり再現可能な信号経路損失状態を確立する。

図９に示されているとおり、１つ以上の例示的実施形態によれば、シールドエンクロージャ３００ｂはほぼ図示の通りに実装することができる。上記のように、ＤＵＴは、テスタアンテナアレイ１０２ａ、１０２ｂ、．．．、１０２ｎ（図５）が配置される内部表面３０２を含み又は内部表面３０２に面する内部領域３０１ｂとは反対側の、エンクロージャ３００ｂの内部３０１の一端３０１ｄに配置することができる。その間には、ＲＦ吸収材料３２０によって覆われる導波路空洞を形成する内部領域３０１ａがある。

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、当業者に明らかになろう。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過度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

無線周波（ＲＦ）信号トランシーバ被試験デバイス（ＤＵＴ）の無線試験を助けるシステムを含む装置であって、
外部領域から生じる電磁放射から内部領域を実質的に隔離した状態で前記内部領域及び前記外部領域を画定する構造体であって、前記内部領域は、
ＤＵＴを配置できるように構成される第１の内部位置、
前記第１の内部位置から離れた第２の内部位置、及び
前記第１の内部位置と前記第２の内部位置との間の画定容積の実質的に側方に配置される１つ以上のＲＦ吸収材料
を含む、構造体と、
前記ＤＵＴに結合し、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ための導電性信号経路と、
少なくとも部分的に前記第２の内部位置に配置され、複数の振幅及び位相制御ＲＦ試験信号を放射する複数のアンテナと、
前記導電性信号経路及び前記複数のアンテナに結合されたＲＦ信号制御回路と
を含み、
前記ＲＦ信号制御回路は、前記複数の振幅及び位相制御ＲＦ試験信号に関係して前記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と、ＲＦ試験信号とに対し、
前記ＲＦ試験信号の振幅を前記複数の信号データに従って制御して振幅制御ＲＦ試験信号を与えること、
前記振幅制御ＲＦ試験信号を複製して複数の複製振幅制御ＲＦ試験信号を与えること、及び
前記複数の複製振幅制御ＲＦ試験信号の少なくとも一部のそれぞれの位相を前記複数の信号データに従って制御して前記複数の振幅及び位相制御ＲＦ試験信号を与えること
により応答する、装置。
前記複数の複製振幅制御ＲＦ試験信号の少なくとも一部のそれぞれの位相を前記複数の信号データに従って制御して前記複数の振幅及び位相制御ＲＦ試験信号を与えることが、前記複数の複製振幅制御ＲＦ試験信号の少なくとも一部の前記それぞれの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。
前記第１の内部位置と前記第２の内部位置との間の前記画定容積が無線信号経路の少なくとも一部を画定し、
前記１つ以上のＲＦ吸収材料が、前記放射される複数の振幅及び位相制御ＲＦ試験信号の前記画定容積内での反射を低減する、請求項１に記載の装置。
前記無線信号経路が、関連するＲＦ信号経路損失を有し、
前記複数の複製振幅制御ＲＦ試験信号の少なくとも一部のそれぞれの位相を前記複数の信号データに従って制御して、前記複数の振幅及び位相制御ＲＦ試験信号を与えることが、前記複数の複製振幅制御ＲＦ試験信号の少なくとも一部の前記それぞれの位相を反復的に制御し、前記ＲＦ信号経路損失を減らすことを含む、請求項３に記載の装置。
前記複数の複製振幅制御ＲＦ試験信号の少なくとも一部のそれぞれの位相及び振幅を前記複数の信号データに従って制御して、前記複数の振幅及び位相制御ＲＦ試験信号を与えることが、前記複数の複製振幅制御ＲＦ試験信号の少なくとも一部の前記それぞれの位相及び振幅を反復的に制御することを含む、請求項１に記載の装置。
前記第１の内部位置と前記第２の内部位置との間の前記画定容積が無線信号経路の少なくとも一部を画定し、
前記１つ以上のＲＦ吸収材料が、前記放射される複数の振幅及び位相制御ＲＦ試験信号の前記画定容積内での反射を低減する、請求項１に記載の装置。
前記無線信号経路が、関連するＲＦ信号経路損失を有し、
前記複数の複製振幅制御ＲＦ試験信号の少なくとも一部のそれぞれの位相を前記複数の信号データに従って制御して、前記複数の振幅及び位相制御ＲＦ試験信号を与えることが、前記複数の複製振幅制御ＲＦ試験信号の少なくとも一部の前記それぞれの位相及び振幅を反復的に制御し、前記ＲＦ信号経路損失を減らすことを含む、請求項６に記載の装置。
前記ＲＦ信号制御回路が、前記複数の複製振幅制御ＲＦ試験信号の少なくとも一部の前記それぞれの位相を制御することにより、前記複数の信号データに関係する第１の１つ以上の制御信号に応答するＲＦ信号位相制御回路を含む、請求項１に記載の装置。
前記ＲＦ信号制御回路が、前記ＲＦ試験信号の少なくとも一部のそれぞれの振幅を制御することにより、前記複数の信号データに関係する第２の１つ以上の制御信号に応答するＲＦ信号増幅回路を更に含む、請求項８に記載の装置。
無線周波（ＲＦ）多重入出力（ＭＩＭＯ）信号トランシーバ被試験デバイス（ＤＵＴ）の無線試験を助ける方法であって、
外部領域から生じる電磁放射から内部領域を実質的に隔離した状態で前記内部領域及び前記外部領域を画定する構造体であって、前記内部領域は、
ＤＵＴを配置できるように構成される第１の内部位置、
前記第１の内部位置から離れた第２の内部位置、及び
前記第１の内部位置と前記第２の内部位置との間の画定容積の実質的に側方に配置される１つ以上のＲＦ吸収材料
を含む構造体を設けるステップと、
前記ＤＵＴに結合し、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ための導電性信号経路を設けるステップと、
少なくとも部分的に前記第２の内部位置に配置され、複数の振幅及び位相制御ＲＦ試験信号を放射する複数のアンテナを設けるステップと、
前記複数の振幅及び位相制御ＲＦ試験信号に関係して前記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と、ＲＦ試験信号とに対し、
前記ＲＦ試験信号の振幅を前記複数の信号データに従って制御して振幅制御ＲＦ試験信号を与えること、
前記振幅制御ＲＦ試験信号を複製して複数の複製振幅制御ＲＦ試験信号を与えること、及び
前記複数の複製振幅制御ＲＦ試験信号の少なくとも一部のそれぞれの位相を前記複数の信号データに従って制御して前記複数の振幅及び位相制御ＲＦ試験信号を与えること
により応答するステップと
を含む、方法。
前記複数の複製振幅制御ＲＦ試験信号の少なくとも一部のそれぞれの位相を前記複数の信号データに従って制御して、前記複数の振幅及び位相制御ＲＦ試験信号を与えることが、前記複数の複製振幅制御ＲＦ試験信号の少なくとも一部の前記それぞれの位相を反復的に制御することを含む、請求項１０に記載の方法。
前記第１の内部位置と前記第２の内部位置との間の前記画定容積が無線信号経路の少なくとも一部を画定し、前記１つ以上のＲＦ吸収材料が、前記放射される複数の振幅及び位相制御ＲＦ試験信号の前記画定容積内での反射を低減する、請求項１０に記載の方法。
前記無線信号経路が、関連するＲＦ信号経路損失を有し、
前記複数の複製振幅制御ＲＦ試験信号の少なくとも一部のそれぞれの位相を前記複数の信号データに従って制御して、前記複数の振幅及び位相制御ＲＦ試験信号を与えることが、前記複数の複製振幅制御ＲＦ試験信号の少なくとも一部の前記それぞれの位相を反復的に制御し、前記ＲＦ信号経路損失を減らすことを含む、請求項１２に記載の方法。
前記複数の複製振幅制御ＲＦ試験信号の少なくとも一部のそれぞれの位相及び振幅を前記複数の信号データに従って制御して前記複数の振幅及び位相制御ＲＦ試験信号を与えることが、前記複数の複製振幅制御ＲＦ試験信号の少なくとも一部の前記それぞれの位相及び振幅を反復的に制御することを含む、請求項１０に記載の方法。
前記第１の内部位置と前記第２の内部位置との間の前記画定容積が無線信号経路の少なくとも一部を画定し、
前記１つ以上のＲＦ吸収材料が、前記放射される複数の振幅及び位相制御ＲＦ試験信号の前記画定容積内での反射を低減する、請求項１０に記載の方法。
前記無線信号経路が、関連するＲＦ信号経路損失を有し、
前記複数の複製振幅制御ＲＦ試験信号の少なくとも一部のそれぞれの位相を前記複数の信号データに従って制御して、前記複数の振幅及び位相制御ＲＦ試験信号を与えることが、前記複数の複製振幅制御ＲＦ試験信号の少なくとも一部の前記それぞれの位相及び振幅を反復的に制御し、前記ＲＦ信号経路損失を減らすことを含む、請求項１５に記載の方法。
前記複数の複製振幅制御ＲＦ試験信号の少なくとも一部のそれぞれの位相を前記複数の信号データに従って制御して、前記複数の振幅及び位相制御ＲＦ試験信号を与えることが、前記複数の複製振幅制御ＲＦ試験信号の少なくとも一部の前記それぞれの位相を制御することにより、前記複数の信号データに関係する第１の１つ以上の制御信号に応答することを含む、請求項１０に記載の方法。
前記ＲＦ試験信号の少なくとも一部のそれぞれの振幅を制御することにより、前記複数の信号データに関係する第２の１つ以上の制御信号に応答するステップを更に含む、請求項１７に記載の方法。