KR101360280B1 - 흡수재를 구비하지 않은 다중채널 근접장 측정 시스템 - Google Patents

흡수재를 구비하지 않은 다중채널 근접장 측정 시스템 Download PDF

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Abstract

근접장 마이크로파 스캐닝 시스템은 흡수재의 사용 없이, 배열 표면을 형성하는 안테나 요소들의 스위치 된 배열, 상기 배열 표면에 평행하고 측정된 주파수의 한 파장보다 작은 거리에 의해 분리되는 스캔 표면 및 근접장 데이터를 획득하고 처리하기 위한 처리 엔진을 포함한다.
안테나, 근접장, 원격장, 스캐너, 측정, 처리 엔진

Description

흡수재를 구비하지 않은 다중채널 근접장 측정 시스템{MULTICHANNEL ABSORBERLESS NEAR FIELD MEASUREMENT SYSTEM}
본 발명은 전자기 방사 장치들의 성능 파라미터들의 측정, 검사 및 검증에 지향된다.
전자기 방사 장치들의 성능 파라미터들은 실효 등방성 방사 전력(Effective Isotropic Radiated Power, EIRP) 및 실효 방사 전력(Effective Radiated Power, ERP), 방사 패턴, 지향성, 장착 면들의 RF 전류 분포 그리고 자기장의 근접장 분포를 포함한다. 그러한 방사 장치들은 예를 들어 휴대 전화기들, 및 WiFi 기어를 포함하는 무선 송수신기들, 그리고 무선 PDA 및 랩톱 컴퓨터들과 같은 다중모드, 다중밴드, 또는 다중 입력 다중 출력(multiple input/multiple output, MIMO) 방사 장치들을 포함할 수도 있다.
휴대 전화기들 또는 다른 방사 장치들이 제조될 때, 그들은, 안테나 구조로부터 공지의 RF 전력(실효 등방성 방사 전력 및 실효 방사 전력)을 방사할 뿐만 아니라, 전송기로부터 안테나 구조로 공지의 RF 전력(갈바니 전력)을 전송하도록 보정되어야만 한다. 전력 측정 및 검증은 또한 방사 장치의 작동 범위 전체를 통해 다양한 수준들에서 수행되어야만 한다. 측정 및 검증은 안테나로 그리고 안테나로부터 전송된 가장 높은 전력이 주어진 실효 등방성 방사 전력 및 실효 방사 전력 한계에 대하여 합법적이고 수용가능한 특정 흡수율(specific absorption rate, SAR)을 생성함을 보증한다. 더욱이, 전력 측정 및 검증은 전력 사용을 최소화하는 동안에 셀룰러 통신(cellular communications)에서 유효한 무선 링크를 유지하도록 지원하여, 그 결과 배터리 수명을 연장하고, 그리고 셀룰러 영역의 범위 및 용량을 최대로 한다.
종래, 소매되는 모든 휴대 전화기 모델의 샘플은, 2.0dB보다 더 큰 상당히 큰 측정 불확실성을 가지고서, 몇 시간 동안 실험실에서 최대 실효 등방성 방사 전력 및 실효 방사 전력 수준으로 검사된다. 이러한 검사를 수행하기 전에, 휴대 전화기의 갈바니 전력은 보정되어야만 하고 휴대 전화기는 최대 갈바니 전력을 가지고서 방사하도록 설정된다.
종래 휴대 전화기 RF 전력은 RF 회로의 안테나부 바로 앞에 물리적으로 고정된 커넥터를 사용하는 휴대 전화기 시험 세트에 전달되고, 휴대 전화기 상의 RF 커넥터와 시험 세트 사이에서 케이블 연결을 통해 조절된다. 일단 최대 실효 등방성 방사 전력 및 실효 방사 전력 수준이 조절되거나 또는 주어진 갈바니 전력에 대한 규정 한계를 만족한다고 확인되면, 단지 특정 흡수율 수준 측정들은 법률 준수를 위해 수행된다.
다중 입력 다중 출력 구조를 가진 장치뿐만 아니라, 휴대 전화기 또는 하나 이상의 안테나를 가지는 다른 방사 장치들의 RF 전력을 측정하고 검증하기 위해, 제조자는 일반적으로 각각의 안테나 회로에 RF 스위치와 함께 단일의 RF 커넥터, 필터 및 임피던스 정합을 제공한다. RF 커넥터가 RF 스위치, 필터 및 정합 회로들 앞에 잘 있는 동안에도, 각각의 안테나 회로의 성능은 종래 방법을 사용하는 휴대 전화기의 모든 제조시험들을 심지어 성공적으로 완료한 후에도 알려지지 않는다.
특정 흡수율 측정을 수행하는 동안, 제1 단계에서 획득된 최대 갈바니 전력 수준은 시작 수준으로서 사용된다. 만약 갈바니 전력이 특정 흡수율 한계를 충족하기 위한 조정을 요구하는 경우, 조정된 갈바니 전력 수준은 안테나에 제공될 수 있는 최대 전력으로 고려될 것이고, 그런 다음 실효 등방성 방사 전력 수준 및 실효 방사 전력 수준은 재평가될 수 있다.
동일한 모델로 제조된 대부분의 휴대 전화기(또는 방사 장치) 샘플들은 안테나에 대한 최대 전력으로서 새로운 갈바니 전력 수준을 이용함으로써 보정된다. 일단 이러한 최대 수준이 측정되고 검증되면, 20에 달하는 중간 전력 수준은 동적 범위 전체에 걸쳐 설정되고 측정된다. 이러한 측정들을 수행하기 위해, 갈바니 RF 링크는 휴대 전화기 RF 커넥터와 테스트 세트 사이에서 케이블을 이용함으로써 설정된다. 휴대 전화기 연결 종단(connection end)을 위한 케이블의 RF 커넥터는 시간 이 지남에 따라 닳아 없어지고 그리고 (일반적으로 매우 큰) 모든 제조된 유닛들에 대한 제조 시험 사이클 동안 추정된 최대 삽입 회수에 기반되어 대체된다. 제조 시험은 정지되고 그리고 제조 시험이 다시 시작되기 전에 새로운 케이블은 도입되고 재 보정되어야만 한다. 이것은 지연 및 비용을 이끈다.
특정 흡수율 수준들뿐만 아니라 법률적인 실효 등방성 방사 전력 및 실효 방사 전력을 충족시키기 위한 적절한 갈바니 RF 전력 수준들에 대하여 각각의 휴대 전화기가 측정되고 검증된 후에, 각각의 휴대 전화기는 송수신 성능에 대하여 추가로 시험된다. 이러한 시험을 수행하기 위해, 휴대 전화기는 상술된 바와 같이 RF 커넥터와 시험 장비 사이에서 RF 케이블을 이용함으로써 휴대 전화기 검사기에 연결된다. 대부분의 경우에 있어서, RF 전력 측정 및 검증은 하나의 위치에서 수행되고 송수신 파라미터 검사는 또 다른 위치에서 수행된다. 이러한 시험들이 상이한 위치에서 수행되는 결과, 휴대 전화기와 시험 세트 사이에 연결된 RF 케이블은 큰 삽입 회수에 기인하여 새로운 RF 케이블로 빈번하게 대체되어야만 한다. 추가적인 지연 및 비용을 이끄는 휴대 전화기들의 제조 송수신 파라미터 시험을 계속하기 이전에 RF 케이블의 재 보정은 수행되어야만 한다.
휴대 전화기들의 RF 파라미터들을 최적화하기 위한 보드 수준(board level) 제조 또는 설계자 시험 동안에, 측정들은 RF 갈바니 연결을 가지고서 수행된다. 이러한 방법은 RF 회로의 완전한 성능을 이해하는데 필요한 모든 측정들을 제공하지 아니한다.
방사 장치들의 설계 및 개발 동안에, 설계자들은, 낮은 특정 흡수율 수준들 및 낮은 갈바니 RF 전력을 목표로 하는 반면에, 주파수 및 민감도 모두에 있어서 더 큰 사용 가능 범위를 달성하기 위한 일련의 반복을 진행하여 안테나 모델(들)의 방사 성능을 개선한다. 방사 장치의 방사 성능이 측정될 때마다, 실효 등방성 방사 전력 수준 및 실효 방사 전력 수준이 일련의 측정을 통해 최적화 될 수 있는 실험실로 가는 것은 필요하다. 원하지 않는 방사를 최소화하기 위해 근접장에서 RF 방사의 정확한 공간적 분포를 확인하기 위한 수단은 현재 존재하지 아니한다. 설계자들은 원격장(far field) 방사 패턴을 위한 실험실에서 종래의 시험 방법에 의존한 다음 회로 보드 수준에서 결함을 고치는데, 이는 매우 지루하고 복잡한 과정이다.
방사 패턴, 게인 및 지향성과 같은 안테나 특성들을 측정하기 위해, 근접장 스캐너들은 정확한 진폭 및 위상 데이터를 획득하고 그 다음에 등가의 원격장 값을 종래 기술에서 공지되고 이용가능한 많은 변환들 중 하나를 이용하여 계산하도록 채택된다. 원격장을 정확하게 추정하기 위해, 당업자들은 시험 중에 탐침과 안테나 사이의 측정 거리가 한 파장(one wavelength)보다 크거나 같아야 된다고 믿고 있다. 현재 근접장 시험은 양쪽 편파들을 검출할 수 있는 단일한 보상성 탐침(single compensated probe)을 가지는 기계적인 스캐너를 이용함으로써 수행된다. 이러한 측정들은 일반적으로 완전한 방사 표면의 스캔을 완료하는데 몇 시간 이상이 소요된다.
근접장 방사가 측정될 때, 배열 요소들과 도전성 평면들 그리고 그들을 둘러싸는 유전 매체는 그것의 원격장 특성들뿐만 아니라 방사 소스의 근접장 분포에 상당히 영향을 미친다. 종래 기술에서, 다중 축 근접장 측정 시스템을 이용함으로써, 상대적으로 용이하게 고려되는 접지 평면 효과(ground plane effect)를 최소화하기 위해 시험 중에 안테나로부터 한 파장보다 더 큰 지점에서 측정은 수행된다. 배열 민감도는 감소되고 측정 동적 범위는 제한된다. 더욱이, 측정 속력 및 물리적 크기는 실시간 피드백 및 물리적 실험 공간의 효율적인 사용이 높게 평가되는 고속 생산 시험 환경 또는 전통적인 개발 실험실에서 이것을 비실용적인 접근으로 만든다.
또 다른 접근에 있어서, 2004년07월13일 등록된, 미국특허등록 제6,762,726호에서 개시된 것과 같은 완전 근접장 흡수재는 방사 평면과 배열 평면 사이에서 격리를 증가시키도록 사용되어 그 결과 신호를 전송하는 회로로부터 발산되는 전자기 방사의 측정된 장 세기를 왜곡하는 상호 결합 효과(mutual coupling effects)를 감소시킨다. 배열 민감도는 상당히 감소되고, 측정 동적 범위는 제한된다. 더욱이, 기술된 탐침 밀도 및 추가된 물리적인 흡수재 솔루션의 요구되는 속성들 및 성능은 물리적으로 실현 가능한 솔루션을 전개함에 엄청난 복잡성, 지속가능한 유도 시도 및 비용을 추가한다. 물리적인 흡수재의 추가로 인해, 방사 소스와 흡수재 표면 사이의 상호작용은 여전히 존재하고 방사 소스의 수정된 근접장 표현에서 결과로서 나타난다.
언급된 솔루션들의 제한을 처리하는 근접장 측정 기술들을 이용하는 전자기 방사 장치들로부터 실효 등방성 방사 전력 및 실효 방사 전력과 같은 성능을 측정하는 방법 및 장치에 대한 기술에 있어서 필요성이 있다.
본 발명은 실효 등방성 방사 전력 및 실효 방사 전력과 같은 성능 파라미터들을 측정하고 입력 전력 수준들의 범위를 통해 전자기 방사 장치의 원격장 패턴들을 생성하기 위한 신규한 다중채널 근접장 스캐닝 시스템을 포함한다. 바람직하게, 스캐닝 시스템은 라운드트립 송수신 성능의 정확하고 반복 가능한 측정을 위해 또한 투과성(transparent)이다.
적어도 하나의 실시예에서, 본 시스템은 갈바니 RF 연결의 필요성 없이 효과적이다. 다중모드, 또는 다중밴드, 또는 다중 입력 다중 출력(또는 그들의 조합들) 이동 또는 휴대 전화기와 같은 방사 장치는 방사 소스의 작동 주파수 파장의 약 1/1.8과 동일하거나 또는 작은 거리에서 유한한 영역의 스캐너 상에 위치된다. 바람직하게, 상기 거리는 약 8GHz 내지 약 170MHz의 주파수 범위에 대하여 파장의 약 1/1.8 내지 약 1/88이다. 다중채널 전자기 스캔은 전기적으로 스위치 된 탐침들의 배열을 이용함으로써 실시간으로 수행되고, 그리고 방사 소스의 x성분 및 y성분 모두의 근접장 진폭 및 위상은 측정되고, 수정되고, 재측정되며 디스플레이된다. 수정된 근접장 데이터를 이용함으로써, 원격장 변형 및 방사 소스 모델, 실효 등방성 방사 전력 및 실효 방사 전력과 같은 성능 파라미터들, 방사 장치의 지향성 및 방사 패턴들은 추정되고 디스플레이된다.
그것의 실시간 스캐닝 속력 그리고 정확한 근접 및 원격장 측정 능력에 기인하여, 본 발명의 실시예들은 제조 환경에서 신속하게 시험하거나 또는 방사 장치를 특징 지우고, 안테나의 장착 면들 상에서 RF 전류 분포를 측정하고, RF 회로들을 개선시키고, 불완전한 안테나들 또는 하위 배열들 또는 배열들을 고쳐 위치시키고, 그래서 안테나 성능을 최적화하도록 사용될 수도 있다.
본 발명의 실시예들은 갈바니 RF 연결의 필요성 없이 방사 소스의 송수신 성능을 또한 측정할 수도 있다. 다중모드, 및/또는 다중밴드, 및/또는 다중 입력 다중 출력 이동 또는 휴대 전화기일 수도 있는, 방사 장치는 방사 소스의 방사 주파수의 파장보다 작은 거리, 바람직하게 한 파장의 약 1/1.8 - 약 1/88인 거리에서 스캐너 상에 위치된다. 근접장 스캐너의 두 개의 별개이면서 최적의 RF 채널들은 선택되고 송수신기의 송수신모드에 할당된다. 외부 시험 세트를 이용함으로써, 송수신기의 송신 및 수신 성능은 평가된다.
그러므로, 일 측면에서, 본 발명은,
(a) 소정 위치들에서 전자기장 성분들을 감지하고 배열 표면을 형성하기 위해 유전체에 내장된 안테나 요소들의 스위칭된 배열로서, 상기 배열은 전자기장을 나타내고 상호 결합 효과들을 포함하는 수정되지 않은 미가공 신호들을 출력하는, 상기 안테나 요소들의 스위칭된 배열;
(b) 시험 중인 장치(DUT)의 배치를 위한 스캔 표면으로서, 상기 스캔 표면은 상기 배열 표면과 평행하고 측정된 주파수의 파장의 1/1.8보다 작은 거리 만큼 분리된 상기 스캔 표면;
(c) 상기 배열 출력을 획득하고 처리하기 위해 상기 안테나 요소들의 스위칭된 배열에 작동적으로 연결되고, 상호 결합 효과에 대하여 개별적인 탐침 수준에서 수정하도록 구성된 처리 엔진;을 포함하는 상기 흡수재를 구비하지 않은 다중채널 근접장 마이크로파 스캐닝 시스템을 포함한다.
일 실시예에서, 상기 상호 결합 효과들은 상기 배열을 가로지르는 개별적인 안테나 요소들과 스캐너 표면에 근접한 시험중인 장치(DUT) 사이의 반사들 및 동적 결합 효과들을 포함한다.
또한, 유한한 스캐너 크기는 원격장 변형에 또한 영향을 미칠 수도 있고 그리고 상기 처리 엔진에서 설명된다.
일 실시예에서, 상기 처리 엔진은
ⅰ. 제어기,
ⅱ. 채널 선택기 및 샘플러,
ⅲ. 차동 경로 손실 및 지연들을 정확하게 조절하기 위한 채널 수정기,
ⅳ. 데이터 해석기 및 보간기,
ⅴ. 진폭 및 위상 검출기,
ⅵ. 개별적인 탐침 수준에서 배열을 가로지르는 개별적인 안테나 요소들 사이에서의 반사 및 동적 결합에 대한 수정을 위한 근접장 수정기,
ⅶ. 근접장 데이터를 원격장 패턴들 및 설계 성능 파라미터들로 변환하기 위한 변환기, 및
ⅷ. 사용자 인터페이스를 포함한다.
또 다른 측면에서, 본 발명은 RF 및 마이크로파 송수신기의 실효 등방성 방사 전력 및 실효 방사 전력 또는 송수신 성능을 측정하는 흡수재를 구비하지 않은 방법을 포함할 수도 있는데, 상기 방법은,
(a) 배열 표면을 형성하는 안테나 요소들의 스위칭된 배열을 이용하는 단계;
(b) 스캔 표면은 상기 배열 표면에 평행하고 상기 측정된 주파수의 파장의 1/1.8 보다 작은 거리 만큼 분리된 스캔 표면을 이용하는 단계;
(c) 전자기장을 나타내지만 상호 결합 효과들 및 유한한 스캐너 크기에 기인한 효과를 포함하는 각각의 안테나로부터의 출력을 수신함으로써 근접장 데이터를 생성하는 단계;
(d) 상기 배열을 가로지르는 반사 및 상호 결합 효과에 대하여 개별적인 탐침 수준에서 수정하도록 상기 근접장 데이터를 수정하는 단계; 및
(e) 상기 수정된 근접장 데이터를 원격장 데이터로 변환하는 단계를 포함한다.
일 실시예에서, 상기 상호 결합 효과들은 반사 및 상기 배열을 가로지르는 개별적인 안테나 요소들 사이에서 동적 결합 효과들, 그리고 시험 중인 장치 근접 효과에 대한 근접 배열을 포함한다.
본 발명은 첨부한 단순화 되고, 도식적이고, 축척에 맞지 아니한 도면들을 참조하여 예시적인 실시예를 설명하는 방식에 의해 이제 기술될 것이다.
도1은 스캐너의 안테나 배열의 개략적 표시이다.
도2는 안테나 배열 및 스캔 평면의 측면도이다.
도3은 하프 루프 안테나 배열의 선택적인 배열들을 도시한다.
도4는 이중 레이어 스위치 배열을 도시한다.
도5A는 처리 엔진의 개략적 설명을 도시하고, 도5B는 제어기 기능의 개략적 표현을 도시하며, 도5C는 근접장 수정을 설명하는 개략적 플로우차트를 도시한다.
도6은 방사 안테나의 외부 장들의 개략적 설명을 도시한다.
도7은 평면 근접장 측정의 기하학적 배열의 개략적 설명을 도시한다.
도8A-8E는 처리 엔진의 그래픽 사용자 인터페이스에 의해 생성된 다양한 디스플레이들의 상이한 스크린샷들을 도시한다.
본 발명은 근접장에서 방사 소스의 방사 전력을 측정하기 위한 방법 및 장치에 대비한다. 본 발명을 기술할 때, 여기에서 정의되지 아니한 모든 용어들은 통상의 기술-인지 의미들을 가진다. 수치 값과 결합하여 사용될 때 용어 “약(about)”은 언급된 값의 상하 10%의 범위 또는 값을 측정하는 방법에 대한 공지의 허용한계 범위를 포함하는 값을 의미한다. 용어 “근접장”은 방사되는 무선 주파수의 약 한 파장보다 작거나 또는 동일한 안테나로부터의 거리 범위 내의 장(field)을 의미한다. 허용되는 곳에서, 여기에 열거된 언급들은 전체로서 재현되는 것처럼 여기에 포함된다.
본 발명은 흡수재를 구비하지 않은 마이크로파 근접장 스캐너를 포함한다. 일 실시예에서, 스캐너(100)는 전자기 방사를 전송 또는 수신할 수 있는 이차원 배열로 배열된 여러 개의 안테나들(101)을 포함한다. 안테나들은, 바람직하지만 필수적이지는 않게, 하프 루프 안테나들이다. 도1에 도시된 바와 같이, 배열은 x축에 m 요소들, 그리고 y축에 n 요소들을 가질 수도 있다. 일 실시예에서, 루프 디멘젼 길이(L) 및 깊이는 H-장 강도와 E-장 강도 사이에서 충분한 식별을 제공하도록 최적화된다. 주어진 스캔 영역 및 방사 전력 정확도에 대하여, 내부 요소 간격(d) 및 배열 요소들의 총 개수는 결정된다. 일 실시예에서, n이 16이고 d가 약 10 ㎜일 때 m은 24일 수도 있다. 일 실시예에서, d는 약 5L과 동일할 수도 있다. 하지만, 주어진 영역 내(d의 더 작은 값들)에서 더욱 많은 수의 안테나들은 안테나들과 그들의 피드 구조체들(feed structures) 사이에서 증가된 상호 결합 효과의 비용으로 더 높은 정확도를 제공할 것이다.
도2A에 도시된 바와 같이, 스캔 평면(102)은 바람직한 범위인 약 1/88 파장 내지 1/1.8 파장을 가진 배열 표면(103)으로부터 거리(D)에 위치되고 그리고 그에 따른 배열의 내부 요소 거리(d) 범위는 바람직하게 약 1/176 파장 내지 1/3.6 파장이다. 만약 D가 스캔 평면이 배열 표면에 너무 가까운 경우라면, 도6에 도시된 바와 같이, 배열 표면은 부정적인 결과를 가진 매우 반응성이 있는 근접장 안에 있을 수도 있다. 하지만, D가 더 커지게 되기 때문에, 배열의 크기는 동일한 스캔 에너지를 획득하도록 증가되어야만 한다.
일 실시예에서, D/d는 약 2.0일 수도 있다.
도시된 실시예는 평면형 스캔 평면 및 안테나 배열을 도시하는데, 이들은 상호 간 평행하다. 선택적인 실시예들은 구형, 원통형 또는 다른 기하학적 스캔 평면들을 포함할 수도 있다.
하프 루프들(101)의 전형적인 레이아웃은 연속적인 요소들이 H 장 강도의 직교 편파들을 전송하거나 수신하는 레이아웃이다. 선택적인 레이아웃 배열들은, 도3에 도시된 그러한 배열을 포함하는, 이러한 스캐너 또는 배열을 가지고서 또한 사용될 수 있다.
배열 안테나들로부터의 출력들은 다중 레이어 인쇄 회로 기판(PCB)의 제2 측면에 백플레인(backplane)을 통해 공급된다. PCB 레이어 스택 및 레이아웃은 바람직하게 관심 있는 주파수 범위에 대하여 20 dB보다 좋은 요소-대-요소 격리를 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 하프 루프 안테나(101)의 일단은 안테나 레이어에 바로 가까이에 인접한 접지 평면에 연결되고, 하프 루프 안테나의 타단은, 정합 없이, 피드 비아(feed via)를 통해 마이크로스트립라인 레이어에 연결된다.
특정 안테나(101)로부터의 출력은 안테나 요소들(101) 중 임의의 하나로부터 출력을 선택할 수 있는 스위치들(110)에 의해 선택된다. 많은 안테나 요소들은 각각의 안테나에 대한 단일 스위치가 실행하는데 어렵게 하기 때문에, 본 발명의 일 실시예는 적층된 스위치들의 시스템을 포함하는데, 이는 상대적으로 적은 안테나들의 사용을 허용한다. 일 예에서, SP4T 스위치들의 3개 레이어들을 사용함으로써, 신호들 수는 64의 인자에 의해 감소될 수 있다. 따라서, 384 요소 배열은 6 RF 출력들로 감소될 수 있다. 두 개의 스위치 레이어들을 가지는 16 요소들의 모듈은 도4에 있다.
스위치 매트릭스를 따라, 제2 채널은 하나의 안테나 요소에 연결되어 기준 신호를 제공한다. 이러한 기준 신호는 상대적인 위상 측정들을 수행하는데 필요하다. 안테나 배열의 구조는 한 쌍의 채널을 적절하게 선택함으로써 하나 이상의 방사 표면 또는 장치의 동시 방사 전력 측정에 확장가능한 구조이다.
선택된 안테나 및 선택되지 않은 안테나는 바람직하게 서로로부터 적당하게 격리된다. 불충분한 격리 현상은 전형적으로 접지 평면들을 연결함으로써 형성되는 공동(cavity)에 있어서 누설에 기인하는데, 그 결과 안테나 피드 비아들은 내부 레이어들을 통해 안테나 전류의 전도를 구성요소 레이어까지 확장하도록 하여, 피드 비아를 효율적인 방사기로 만든다.
두 개의 레이어 기판에서 안테나 격리의 측정 및 시뮬레이션은 매우 좋은 격리를 보였다. 그 결과, 우리는 결합이 안테나 구조에 기인하지 않고 그리고 단 하나의 접지 레이어로 존재하지 않는다고 생각한다. 시뮬레이션 모델이 두 개 이상의 접지 레이어들을 포함하게 변경되었을 때, 중요한 누설이 관측되었다. 전력은 매우 작은 감쇄를 가지는 접지 레이어들 사이의 기판에서 하나의 비아로부터 다음 비아까지 흐른다.
이론상 동축 피드가 훌륭한 격리를 제공할 수도 있으나, 동축 피드는 제조하기 어려울 수도 있다. 더욱 실제적인 솔루션은 접지 비아 또는 접지 타이(ground ties)를 가지고서 수행하는 것일 수도 있다. 그러므로, 일 실시예에서, 인쇄 회로 기판은 모든 접지 레이어들을 함께 연결하는 접지 비아(또는 접지 타이)로 구성된 격리 수단을 포함한다. 우리는 피드 비아에 인접하게 접지 타이를 위치시키는 것이 더 좋은 격리를 생성하고, 그리고 다중 접지 타이를 이용하는 것이 더 좋은 격리를 또한 생성한다는 사실을 알았다.
처리 엔진은 여기에서 근접장 데이터로 언급되는 안테나 신호들을 스캐너 인쇄 회로 기판으로부터 수용하고, 그리고 그들을 처리하여 유용한 정보를 제공한다. 안테나 신호들은, 물리적 및 가상적 모두에 있어서, 유한한 스캐너 크기에 관련된 효과뿐만 아니라, 배열을 가로지르는 개별적인 안테나 요소들 사이의 반사 및 동적 결합, 그리고 배열에 대한 시험 중인 장치(device-under-test, DUT)의 근접과 같은 상호 결합 효과들을 포함한다. 그러므로, 일 실시예에서, 처리 엔진은 개별적인 탐침 수준에서 상호 결합 효과들을 제거하거나 또는 최소화하기 위한 수단을 제공한다. 처리 엔진은 또한 시험 중인 장치 근접 효과에 대한 조밀한 배열을 또한 설명하고, 그리고 평면파 스펙트럼(plane wave spectrum, PWS) 모델을 이용함으로써 원격장에 대한 변형을 통해 유한한 가상적인 스캐너 크기를 추가로 설명한다.
일 실시예에서, 도5에 개략적으로 도시된 바와 같이, 처리 엔진(10)은 제어기(12), 채널 선택기 및 샘플러(14), 차동 경로 손실 및 지연을 정확하게 조절하기 위한 채널 수정기(16), 데이터 해석기 및 보간기(18), 진폭 및 위상 검출기(20), 근접장 수정기(22), 근접장 데이터를 원격장 데이터로 변환하기 위한 변환기(24) 및 그래픽 카드 또는 디스플레이를 구동하기 위한 다른 수단을 포함하는 사용자 인터페이스(26)를 포함한다. 처리 엔진은 후처리기(28) 및 실효 등방성 방사 전력을 결정하기 위한 수단(30)을 또한 포함할 수도 있다. 추적 모듈(32)은 선택적이다. 주지된 바와 같이, 처리 엔진의 구성요소들은 소프트웨어, 펌웨어, 하드웨어 또는 이들의 임의의 조합에서 실행될 수도 있다.
도5B에 도시된 바와 같이, 제어기(12)는 시스템의 나머지에 전력을 공급하고 인쇄 회로 기판상에서 스위치들 및 감쇄기 들을 제어하는 기능을 주로 수행한다. 제어기(12)는, 데스크 톱 또는 랩톱 컴퓨터 일수도 있는, 작동 처리기로부터 명령들을 수신하고, 그리고 안테나 기판 및 신호 조건부를 작동하는데 요구되는 신호들로 이러한 데이터를 해석한다. 제어 기판 입력들은 컴퓨터상에서 입출력에 연결된다. 입력 라인들은 신호들을 라우팅할 뿐만 아니라 상태 제어 신호들의 데이터 이송을 위해 사용되는데, 이는 올바른 상태 제어로 하여금 올바른 출력 데이터 라인들로 이동하도록 야기한다.
안테나 기판의 상태 및 신호 컨디셔닝 시스템에 대한 완전한 제어를 위해, 그리고 요구되는 동적 범위 내에서 정확한 측정들을 획득하기 위해, 두 개의 입력 세트들이 요구된다. 입력상에서 비트들 중 하나는 입력의 그룹 선택에 제공된다. 피드백 및 지연부는 입출력 카드의 핸드쉐이킹 요구사항들(handshaking requirements)을 조종하는데 필요하다. 피드백 및 지연부는 CKL 신호를 생성하도록 또한 사용된다.
ACK 신호는 입출력 카드로부터 전송되고 그리고 카드가 다음의 데이터 세트 를 출력하기 이전에 REQ가 리턴되도록 요구한다. REQ 신호는 확실한 최소 지연 및 지속을 가져야만 한다. 이러한 핸드쉐이킹 요구사항은 단순한 피드백 및 지연 회로에 의해 충족된다. REQ 지연은 NAND 게이트들을 이용하여 수행되는 두 개의 인버터들을 통해 ACK 신호를 통과시킴으로써 도입된다. CKL 신호는 두 개의 인버터 접근을 이용함으로써 시스템 안으로 또한 도입된다.
전력 및 제어 기판으로부터 요구되는 총 출력 데이터 라인들이 많기 때문에(도시된 실시예에서 38 라인), 디멀티플렉싱 또는 디코딩의 몇몇 형태는 요구되고 그리고 바람직한 실시예에서 양쪽 전략들은 기판상에서 채택된다. 적당한 디멀티플렉싱 및 디코딩 전략들은 당업자에게 주지되어 있다.
사용자 인터페이스 및 디스플레이(22)는 종래 컴퓨터 모니터상에 데이터를 디스플레이할 수도 있고, 주지된 바와 같이, 컴퓨터 키보드 및 마우스를 통해 사용자 입력들을 수용할 수도 있다. 일 실시예에서, 사용자 인터페이스는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI)이고, 디스플레이 구조는 유연성을 제공하도록 설계되어 스캔 영역 선택, 기준 탐침들, 스캔 타입, 모델들의 선택, 주파수 범위와 같은 시험 파라미터를 제공하여 미가공(raw) 데이터, DAQ 수정된 데이터, 탐침 수정 데이터, 해석 데이터, 경로 수정 데이터 및 기준 원격장 데이터와 같은 데이터를 로딩한다. 일단 모든 시험 파라미터들이 로딩되면, 그래픽 사용자 인터페이스(GUI) 및 처리 엔진(10)의 디스플레이부(22)는 로딩된 시험 파라미터들을 해석하고, 시험 시퀀스 를 생성하며, 스캔 데이터를 측정하고 동시에 컴퓨터 메모리에 기록하는 동안 제어기의 도움으로 각각의 시험 시퀀스를 실행하기를 시작한다. 추가적으로 또는 선택적으로, 스캔 데이터는 추가적인 처리를 위해 하드 드라이브 또는 다른 데이터 저장 장치에 기재될 수도 있다.
그런 다음 스캔 데이터는, 실효 방사 전력, 실효 등방성 방사 전력 및 지향성뿐만 아니라, 2D 및 3D 구성요소 특정 근접장 분포, 총 근접장 분포, 진폭 및 위상 분포, 원칙적인 절단에 있어서 그리고 임의의 원하는 절단을 위한 원격장 패턴과 같은 적어도 하나의 성능 파라미터를 실시간으로 결정하도록 추가적으로 처리된다.
두 개의 채널 시스템에서, 채널들은 기준 채널 및 측정 채널로서 각각 지정된다. 일 실시예에서, 기준 채널은 배열의 유일한 요소에 연결되지만, 그것은, 스캔된 정보 또는 입력 파라미터들에 기반되어, 제어기에 의해 동적으로 결정될 수도 있는 상이한 배열의 요소들에 연결되도록 또한 재구성될 수 있다. 일 실시예에서, 시스템 구조는 배열 중 한 쌍의 안테나 요소를 선택할 수 있고 그들을 기준 채널 및 측정 채널에 동시에 연결한다.
일 실시예에서, 기준 입력 채널 및 측정 입력 채널 모두는 중간 주파수(IF)로 하향 혼합된다. 중간 주파수 신호들은 밴드 패스 필터들을 통해 추가적으로 증 폭되고 처리된다. 이러한 필터들은 중간 주파수의 주파수 범위를 결정하고, 완전한 측정 주파수 범위를 커버하기 위해, 로컬 오실레이터(LO)는 올바른 중간 주파수 범위를 생성하도록 프로그램되는 것이 필요하다. 완전한 입력 주파수 범위는 폭에 있어서 중간 주파수 필터 대역폭과 동일한 N 개의 세그먼트로 분해될 것이다. 바람직하게, 로컬 오실레이터는 관심 있는 주파수 영역들 즉 셀룰러 대역들을 단지 커버하도록 설계된다. 기준 채널에 대하여, 로그 증폭기는 피크 진폭 또는 평균 피크 진폭을 결정한다. 로그 증폭기로부터의 리미터 출력은 비교기를 통해 그리고 신호 주파수를 결정하는 카운터 안으로 통과될 것이다. 측정 채널 상에서, 추가적인 스위칭 가능한 감쇄기는 허용 가능한 입력 신호 강도의 범위를 증가시키기 위해 증폭기 뒤에 사용될 것이다. RMS 검출기는 측정 채널의 진폭을 측정할 것이다. 선택적으로, 동일한 검출기는 피크 진폭을 결정하도록 또한 사용될 수 있다. 두 개의 검출기들을 사용함으로써, 다양한 변조 형태로 수신된 변조 RF 에너지의 신호 강도를 검출하고 측정하는 것이 가능하다.
위상 측정에 대하여, 두 개의 위상 검출기들이 사용될 수도 있다. 하나는 중간 주파수 필터들로부터 직접적으로 기준 채널 및 측정 채널을 입력할 것이고, 그 반면 나머지는 기준 채널 상에서 90도 위상 지연 필터를 가지고 있을 것이다.
마이크로프로세서는 관련된 A/D 컨버터들 및 카운터로부터 측정들을 제어하고 독출할 것이다. 그것은 처리 엔진과 통신하여 입력 주파수 대역 및 다른 필요한 정보를 결정하고, 그리고 그것은 처리 엔진으로 신호 측정들을 전송한다. 요구되는 정확도를 달성하기 위해, A/D 컨버터들은 바람직하게 최소 10 비트의 해상도를 가져야 한다. 더욱 빠른 샘플 비율(sample rate)을 얻는 것은 모든 요구된 수치를 만들기 위해 또한 데이터의 어떤 평균을 얻는데 요구되는 시간을 줄일 수 있을 것 같음에도, 샘플 비율은 적어도 1 MSPS인 것이 바람직하다.
RF 샘플러에 의해 측정된 진폭 및 위상은 정확한 스캔 평면의 데이터 세트를 생성하기 위해 다양한 수정들이 가해지는 미가공 상태(raw state)에 있다. 우선, RF 샘플러 진폭 및 위상 수정은 주어진 주파수에서 그리고 주어진 온도에서 가해진다. 다음으로, 경로 손실 수정은 주어진 주파수 및 주어진 온도에서 진폭 및 위상 모두에 가해진다. 마지막으로, 수정된 진폭 및 위상 데이터는 안테나 계수 수정(antenna factor correction)을 가함으로써 필드 량(field quantities)으로 변환된다.
안테나 배열의 각각의 요소는 그것의 인접한 요소의 자기장 성분과 직교하는 단 하나의 자기장 성분만을 측정하기 때문에, 스캔 평면의 각각의 샘플링 점에서 양쪽 가로축 성분들을 얻기 위해 보간(interpolation)이 가해진다. 진폭에 대하여, 보간은 그것의 4개의 인접 측정점을 평균함으로써 실행된다. 에지 요소들에 대하여, 데이터는 그것의 인접한 세 개의 요소들로부터 삽입된다. 코너 요소들에 대하여, 데이터는 그것의 인접한 두 개의 요소들로부터 삽입된다. 일 실시예에서, 위상 보간은 3 포인트 방법(three points method)에 의해 달성될 수도 있다. 우선, 4개의 인접 데이터 점들은 최소로부터 최대로 분류된다. 만약 분류된 인접 데이터 점들 사이의 위상 차이가 소정의 문턱 값보다 더 큰 경우, 가장 독특한(most unique) 것은 버려지고 나머지 3개의 점들은 평균된다. 만약 그렇지 않으면, 4개의 인접 측정점들이 평균된다. 바람직하게, 에지 점들 및 4개의 코너들에 대한 특별한 처리가 더 좋은 결과를 얻기 위해 사용될 수도 있다. 선택적으로, 내부 점들로부터의 보외(extrapolation)는 그러한 점들에 대하여 채택된다.
진폭 및 위상 검출 모듈(20)에서, 미가공 데이터가 수정 단계 및 보간 단계를 통과한 후, 근접장 데이터의 진폭 및 위상은 디스플레이 및 저장을 추가적으로 처리하기 위해 이용할 수 있다.
반사, 배열을 가로지르는 개별적인 안테나 요소들 사이의 동적 결합 및 시험 중인 장치 근접 효과에 기인한 효과들을 포함하는, 상호 결합 효과는 여기에서 기술된 방법들을 이용함으로써 설명될 수도 있다. 또한, 유한한 스캐너 크기는 당해 기술 분야에서 주지된 방법들을 이용함으로써 설명된다. 계산은 다양한 모델들 및 그들의 근접장 수정들을 계산하도록 수행된다. 안테나들의 원격장 방사 패턴 및 방사 전력은 근접장 방사를 측정함으로써 측정되고 연구될 수 있다[Johnson J. H. Wang, “근접장 측정의 이론 및 실무의 고찰”, Trans. Antennas Propagat., Vol. 36 pp. 746 - 753, 1986년 01월].
도6은 방사 안테나의 외부 장들을 설명하는데, 이들은 공통으로 3개의 영역, 즉 반응성 근접장 영역, 방사 근접장 영역 및 원격장 영역으로 분할된다. 반응성 근접장은 단지 안테나를 넘을 만큼 작은 부피에서 여기되고 안테나 둘레의 저장된 전기 에너지 및 자기 에너지를 설명하며 매우 급격하게 감쇄한다. 비록 종래의 근접장 측정들이 파장(X) 또는 그보다 더 큰 거리를 사용하여 시스템 불확실성을 최소화하였지만, 반응성 근접장 영역은 안테나 표면으로부터 약 λ/2π를 확장하는 것으로 일반적으로 받아들인다[Arthur D. Yaghjian, “근접장 안테나 측정들의 고찰”, IEEE Trans. Antennas Propagat., Vol. AP-34 pp. 30 - 45, 1986년 01월].
안테나들의 근접장 측정에 대한 종래 스캐닝 기술들은 Whittaker 및 Watson의 출판물들에서 확인될 수 있는 장들의 평면파 스펙트럼(PWS) 표현에 기반된다[G. T. Whittaker 및 G. N. Watson, 현대 분석학, 4판, 런던, 캠브리지 대학교 출판부, 1927, ch. XVIII].
평면 근접장 측정 시스템은 도7에서 설명된다. 방사 안테나 구멍은 z≤0인 x-y 평면에 있다. 근접장 측정을 위한 평면은 z=z1인 x-y 평면에 있다. z>0인 영역은 소스가 없음(source-free)을 고려한다면, 안테나 구멍의 정면에서 시간 조화 전자기장에 대한 솔루션은 다음과 같이 표현될 수 있다.
Figure 112009059961227-pct00001
Figure 112009059961227-pct00002
Figure 112009059961227-pct00003
kx 및 ky는 실질 변수들이고
Figure 112009059961227-pct00004
이다.
k는 파수 벡터로서 호칭될 수도 있고 A(kx, ky)는 평면파 스펙트럼으로서 호칭되는데 왜냐하면 성분 중 A(kx, ky)e- j k·r 은 k 방향으로 전파하는 균일 평면파를 나타내기 때문이다.
수학식들은 성분 H(x, y, z)을 이용함으로써 근접장으로부터 평면파 스펙트럼 A(kx, ky)를 표시하도록 변환되고 재정렬된다.
Figure 112009059961227-pct00005
Figure 112009059961227-pct00006
안테나의 원격장 영역(kz)에서, 최대 경사법(method of steepest descent)에 기반되어, 수학식(1)이 점근 전개(asymptotic expansion)에 의해 표현될 수 있다는 것은 설명될 수 있다[P. C. Clemmow, 전자기장의 평면파 스펙트럼 표현, 런던, Pergamon, 1966].
Figure 112009059961227-pct00007
평면 근접장 스캐닝이 방사 표면상에서 수행될 때, 실제적인 이유들 및 제한들에 기인하여, 스캔은 x-y 평면에 유한 영역으로 제한되어야만 한다. 평면파 스펙트럼 변환은 이 스캔된 데이터 상에 가해져 방사 표면의 원격장 특성을 결정할 수도 있다. 주어진 주파수에서 원격장 변환 데이터의 정확도는 스캐닝을 위해 사용된 유한 영역에 의해 제한된다. 데이터는 후처리 모듈에서 추가적으로 처리되어 정확도를 증진시킨다.
종래의 방사 전력 측정들은 자유 공간에서 또는 거대한 접지면의 존재 하에서 수행된다. 평면파 스펙트럼을 사용함으로써 추정된 원격장 데이터는 자유 공간에서 추정 값을 제공한다. 데이터 세트는 필요할 때, 접지 평면 상호작용들을 설명하도록 수정된다.
전력 밀도 패턴 또는 방사 패턴, 지향성 게인, 방사 전력 및 실효 등방성 방사 전력의 계산들은 다음과 같이 수행될 수도 있다.
Figure 112009059961227-pct00008
Z2은 POffset로서 취출되는데, 이는 다른 계수를 또한 고려할 것이다. 매드랩에서, PDS→U. 방사 전력은 반구에 대한 전력 밀도를 적분함으로써 획득된다. 반구는 50x100 피스들로 분할된다. 그리고 다시, 적분은 반구에 대하여 전력 밀도를 합산함으로써 수행된다.
하나의 완전한 스캐닝 동안에, 값은 획득될 수 있다.
만약 스캔이 순차적으로 계속되는 경우, 의사 실시간 곡선(quasi real time curve)은 제공될 수 있다.
Figure 112009059961227-pct00009
현재 실행에서, dθ = 1.8° 이고, dφ = 3.6°이다.
구좌표 (θ, φ)에 의해 특정되는 방향에서 안테나의 전력 게인은 다음과 같이 정의된다.
Figure 112009059961227-pct00010
방사 강도 U(θ, φ)는 방향 (θ, φ)에서 “단위 공간각(unit solid angle)당 안테나로부터 방사된 전력”으로 정의[CA. Balanis, “안테나 이론: 분석 및 설계”, 2판, John Wiley & Sons, 1997]되고, 그리고 Pin은 소스로부터 안테나에 의해 수용되는 총 전력이다. Pin은 소스에서 전압 및 전력으로부터 다음과 같이 계산된다.
Figure 112009059961227-pct00011
Figure 112009059961227-pct00012
E는 방향(θ, φ)으로, 그리고 r=R에서 r을 가진 수학식28로부터 획득된다. 지향성은 유사하게 정의된다.
Figure 112009059961227-pct00013
여기에서 Prad는 안테나에 의해 방사된 총 전력이다.
Figure 112009059961227-pct00014
그리고 Ploss는 안테나에서 총 저항 손실이다.
만약 방향이 특정되지 않은 경우, 그것은 다음과 같은 최대 방사 강도의 방향(최대 지향성) 표현을 내포한다.
Figure 112009059961227-pct00015
만약 신호가 점 소스로부터 발산하는 구형파와 같이, 모든 방향에서 균일하게 방사된다고 가정되는 경우, 실효 등방성 방사 전력(Effective Isotropic Radiated Power, EIRP)은 수신기를 향해 전송된 피상 전력(apparent power)이다. 이 전력은 다음과 같이 주어진다.
Figure 112009059961227-pct00016
여기에서 Gt는 전송기 안테나의 게인이고,
Pt는 전송된 전력이다.
[실시예]
다음의 실시예들은 청구된 발명의 청구된 발명의 예시이지만, 청구된 발명을 제한하지 않는다.
원격장 측정 기술들을 이용함으로써 게인 및 지향성에 대하여 산업계에서 실현 가능한 전형적인 정확도들은 휴대 전화기 작동 주파수 범위에 대하여 대략 +/- 0.25dB 정도이다. 추적을 달성하기 위하여, 소정 휴대 전화기 대역 주파수에서 기준 소스들의 수치 모델 파라미터들을 실현하고 조정함으로써 광범위한 전자기 수치 시뮬레이션은 유사한 원격장 정확도를 실현하도록 수행되었다. 이러한 시뮬레이션을 이용함으로써, 기준 소스들의 실효 등방성 방사 전력은 1880 MHz 및 836.4 MHz에서 각각 +/-0.3 dB의 정확도를 가진 29.66 dBm 및 24.95 dBm인 것으로 확인되었다. 매우 근접한 거리들에서 근접장 진폭 정확도 및 위상 정확도는 원격장 시뮬레이션으로부터 도출된 근접장 데이터 세트로부터 추정되었고 대략 0.30 dB 및 +/- 5 도(degree)인 것으로 확인되었다. 시뮬레이션으로부터 진폭 및 위상 데이터를 이용함으로써 주파수 및 모델에 민감한 근접장 수정 인자는 +/- 0.3 dB 진폭 정확도 및 +/- 5 도 위상 정확도로 스캐너 시스템을 보정하도록 개발되었다.
도8A는 시험 중인 방사 장치의 3D 근접장 총 진폭 분산을 도시한다. 그것은 소정 물리적인 장소에 위치된 각각의 탐침에 의해 측정된 방사 장치의 x 및 y 자기장 세기의 합성 진폭(resultant amplitude)이다.
도8B는 시험 중인 방사 장치의 x 성분 및 y 성분의 2D 근접장 진폭 분산을 도시한다. 그것은 소정 물리적인 장소에 위치된 각각의 탐침에 의해 측정된 방사 장치의 x 및 y 자기장 세기의 진폭이다.
도8C는 방사 장치의 추정된 실효 등방성 방사 전력 값, 지향성 및 방사된 전력(실시간 디스플레이)을 도시한다. 방사된 전력은 원격장 변형에 적절한 근접장을 가할 뿐만 아니라 수정된 근접장 진폭 및 위상 분포로부터 계산된다. 지향성 및 실효 등방성 방사 전력은 방사된 전력 및 방사 장치의 계산된 방사 패턴으로부터 추가로 계산된다.
도8D는 방사 장치의 3D 반구형 방사 패턴을 도시하고 그리고 수정된 근접장 진폭 분산 및 위상 분산에 대한 원격장 변형에 근접장을 가한 후에 계산된다.
도8E는 도8A, 8B, 8C 및 8D를 결합한 통합된 그래픽 사용자 인터페이스를 도시한다. 이들 도면 중 임의의 것은 디스플레이된 파라미터들을 명확하게 도시하기 위해 확대될 수 있다. 도8A 및 도8B에 도시된 디스플레이들은 메뉴 바에서 적절한 옵션을 선택함으로써 상호교환 가능할 수 있다. 임의의 실험실로부터 얻어진 시험 중인 장치의 표준 패턴이 스캐너 시스템의 계산된 방사 패턴상에 중첩될 수 있는 상단 우측 사분면은 방사 패턴의 극 표시(polar representation)를 디스플레이한다.
당업자에게 자명한 바와 같이, 이전의 특정 개시의 다양한 수정, 개조 및 변형은 여기에서 청구된 발명의 범위로부터 일탈됨 없이 가능하다. 기술된 발명의 다양한 특징 및 요소들은 발명의 범위로부터 일탈됨 없이 여기에서 기술되거나 또는 청구된 조합들과 다른 방식으로 결합될 수 있다.
본 발명에 따르면 근접장 측정 기술들을 이용하는 전자기 방사 장치들로부터 실효 등방성 방사 전력 및 실효 방사 전력과 같은 성능을 측정하는 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

Claims (13)

  1. 흡수재를 구비하지 않은 근접장 마이크로파 스캐닝 시스템에 있어서,
    (a) 소정 위치들에서 전자기장 성분들을 감지하고 배열 표면을 형성하기 위해 유전체에 내장된 안테나 요소들의 스위칭된 배열로서, 상기 배열은 전자기장을 나타내고 상호 결합 효과들을 포함하는 수정되지 않은 미가공 신호들을 출력하는, 상기 안테나 요소들의 스위칭된 배열;
    (b) 시험 중인 장치(DUT)의 배치를 위한 스캔 표면으로서, 상기 스캔 표면은 상기 배열 표면과 평행하고 측정된 주파수의 파장의 1/1.8보다 작은 거리 만큼 분리된 상기 스캔 표면;
    (c) 상기 배열 출력을 획득하고 처리하기 위해 상기 안테나 요소들의 스위칭된 배열에 작동적으로 연결되고, 상호 결합 효과에 대하여 개별적인 탐침 수준에서 수정하도록 구성된 처리 엔진으로서, 상기 처리 엔진은,
    ⅰ. 제어기,
    ⅱ. 채널 선택기 및 샘플러,
    ⅲ. 차동 경로 손실 및 지연들을 조절하기 위한 채널 수정기,
    ⅳ. 데이터 해석기 및 보간기,
    ⅴ. 진폭 및 위상 검출기,
    ⅵ. 근접장 수정기,
    ⅶ. 근접장 데이터를 원격장 데이터로 변환하기 위한 변환기, 및
    ⅸ. 사용자 인터페이스를 포함하는, 상기 흡수재를 구비하지 않은 근접장 마이크로파 스캐닝 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 안테나 요소들은 다중레이어 구조로 구성되고,
    상기 안테나들은 상기 다중레이어 구조를 통해 접지 비아들에 의해 격리되는, 상기 흡수재를 구비하지 않은 근접장 마이크로파 스캐닝 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 스캔 표면과 배열 표면 사이의 거리(D)는 파장의 1/88 내지 1/1.8 사이인, 상기 흡수재를 구비하지 않은 근접장 마이크로파 스캐닝 시스템.
  4. 제1항, 제2항, 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 배열의 내부 요소 거리(d) 범위는 파장의 1/176 내지 1/3.6 사이인, 상기 흡수재를 구비하지 않은 근접장 마이크로파 스캐닝 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    D/d는 약 2.0인, 상기 흡수재를 구비하지 않은 근접장 마이크로파 스캐닝 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 처리 엔진은 유한한 스캐너 크기가 되도록 더 구성된, 상기 흡수재를 구비하지 않은 근접장 마이크로파 스캐닝 시스템.
  7. 전자기 방사 장치의 성능 파라미터를 측정하고 검사하는 방법에 있어서,
    (a) 평행하거나 또는 평행하지 않은 배열 표면을 형성하는 안테나 요소들의 스위칭된 배열을 이용하는 단계;
    (b) 상기 배열 표면에 평행하고 상기 측정된 주파수의 파장의 1/1.8 보다 작은 거리 만큼 분리된 스캔 표면을 이용하는 단계;
    (c) 전자기장을 나타내지만 상호 결합 효과들을 포함하는 상기 안테나 요소들의 스위칭된 배열로부터 출력을 수신함으로써 근접장을 생성하는 단계;
    (d) 상호 결합 효과에 대하여 개별적인 탐침 수준에서 수정하도록 상기 근접장 데이터를 수정하는 단계; 및
    (e) 상기 수정된 근접장 데이터를 원격장 데이터로 변환하는 단계를 포함하는, 상기 전자기 방사 장치의 성능 파라미터를 측정하고 검사하는 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 안테나 요소들은 다중레이어 구조로 구성되고,
    상기 안테나들은 상기 다중레이어 구조를 통해 접지 비아들에 의해 격리되는, 상기 전자기 방사 장치의 성능 파라미터를 측정하고 검사하는 방법.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 스캔 표면과 배열 표면 사이의 거리(D)는 파장의 1/88 내지 1/1.8 사이인, 상기 전자기 방사 장치의 성능 파라미터를 측정하고 검사하는 방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 배열의 내부 요소 거리(d) 범위는 파장의 1/176 내지 1/3.6 사이인, 상기 전자기 방사 장치의 성능 파라미터를 측정하고 검사하는 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    D/d는 약 2.0인, 상기 전자기 방사 장치의 성능 파라미터를 측정하고 검사하는 방법.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 상호 결합 효과들은 상기 배열을 가로지르는 개별적인 안테나 요소들과 스캐너 표면에 근접한 시험중인 장치(DUT) 사이의 반사들 및 동적 결합 효과들을 포함하는, 상기 전자기 방사 장치의 성능 파라미터를 측정하고 검사하는 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 근접장 데이터는 유한한 스캐너 크기가 되도록 더 수정된, 상기 전자기 방사 장치의 성능 파라미터를 측정하고 검사하는 방법.
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