KR20030007572A - 무선 주파수(r f) 테스트 장치 및 무선 주파수(r f) 멀티테스트 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 통신 디바이스와 상관된 SAR(specific absorption rate) 파라미터를 규정하는 사전 정의된 기준 규정에 대한 그 디바이스의 동작 부합을 위한 무선 통신 디바이스의 (예를 들어 제조 라인) 고속 테스팅 및 그 디바이스의 본체(body) 손실에 대한 자극 테스팅을 위한 무선 주파수(RF) 멀티 테스팅 장치 및 방법을 제공한다. 이 디바이스는 RF 차폐 엔클로저 내에 위치하며, 테스트 전송 전력으로 동작한다. E-필드 등방성 프로브들(예를 들면 5개)의 선형 어레이는 인체 조직 자극 물질 내의 용기 내의 사전 결정된 위치에 위치하며 그 내부의 전기장을 측정한다. 복수의 RF 등방성 프로브는 상기 용기 내에 공간적으로 분포되고, 이에 따라 수신된 RF 전력을 측정하며, 상기 용기는 그 내부에 반사면을 제공한다. 컴퓨터 처리 수단은 전기장 측정치를 SAR 기준 규정과 비교하여 상기 디바이스가 그 규정에 부합하는지의 여부를 결정한다. 컴퓨터 처리 수단은 또한 RF 전력 측정치들을 결합하여 디바이스의 평균화된 총 본체 손실을 나타내는 값을 생성한다. 상기 디바이스가 SAR 규정에 부합하는지의 여부에 대한 결정은 또한 그 디바이스의 금속 시스템의 무결성의 측정을 결정한다.

Description

무선 주파수(RF) 테스트 장치 및 무선 주파수(RF) 멀티 테스트 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR PRODUCTION TESTING OF THE RF PERFORMANCE OF WIRELESS COMMUNICATIONS DEVICES}

다양한 타입의 무선 통신 디바이스가 다양한 목적을 위해 사용되고 있으며, 보편적으로 사용되기 위해 개발되고 생산된 상기 다수의 무선 통신 디바이스들은 급속하게 세계적으로 퍼지고 있다. 이들 디바이스들은 광범위의 무선 주파수 및 출력 전력 레벨에 걸쳐 동작한다. 가령 보편적인 셀룰러 전화 디바이스는 800 또는 900 MHz 주파수 범위 및 약 600mW의 전력 레벨에서 동작하며, 블루투쓰 디바이스(blue tooth devices)는 2.4 GHz 주파수 범위 및 매우 낮은 전력 레벨에서 동작한다. 대부분의 상기 디바이스 경우, 특히 셀룰러 전화의 경우에, 정부 승인을 획득하고 규제를 피하기 위해 제조자 및 운반자에 의해 부합되어야 하는 안전규정(가령, Safety Code of Health Canada, a department of the Canadian government) 및 기술 표준 방식(가령, 미국에서의 Federal Communications Commission(FCC) 또는 캐나다 정부에서의 the Radio Standards Specifications(RSS) of department of industry Canada)이 존재한다. 이들 표준방식들은 제조자에 의해 만족되어야 하는 허용가능한 수행 레벨의 창을 점점 엄격하게 하고 있으며, 이는 주파수 대역이 무선 애플리케이션에 대해 점점 더 분할되고 할당되며, 무선 통신에 대해 지형학적 셀의 수가 점점 더 많이 할당되고 있기 때문이다. 이로써, 상기 디바이스들에 대해 감소된 전력 레벨이 사용되어 지고 있는 추세이다. 그러므로, 상기 디바이스들이 그들에게 지정된 지형학적 범위를 감당하기 위해 그들에게 허용된 전체 전력 레벨을 사용하는 것이 상기 디바이스들의 유용성의 차원에서 점점 중요해지고 있다. 이러한 추세로 말미암아 무선 디바이스의 제조자들은, 임의의 소정 디바이스에 대해 동작 시에 상기 디바이스가 허용된 최대 전력 레벨을 초과하지는 않지만 상기 최대값 이하로 상당하게 떨어지지 않도록 하기 위해, 상기 디바이스들의 동작 전력 출력 레벨에 대한 제조 허용 오차를 줄여야 하는 과제를 가지게 된다.

제한된 주파수 자원을 할당하기 위한 전력에 대한 보다 엄격해진 예산 할당을 부여하는 규정들 이외에, RF 전송 및 이와 관련된 인체 방사 흡수 레벨과 연관된 건강 및 안전 문제에 대한 관심이 증대되고 있다. Canadian Health Code와 같은 규제 표준은 상기 흡수 레벨을 제한하기 위해 존재하며, 이들은 SAR(Specific Absorption Rate) 제한 규정으로 알려져 있다. SAR 테스트와 관련된 수많은 문헌들이 기존에 알려져 있으며, 예를 들자면 Health Canada Safety Code SC6 및 Aprel Laboratories of Nepean, Canada의 웹싸이트 www.aprel.com으로 인터넷에서 입수가능한 다양한 레포트 및 컨퍼런스 논문을 참조하면 된다.

SAR 테스트의 목적은 RF 소스로부터 방사에 노출될 때 인체 조직이 흡수하는 RF 에너지의 양을 결정하기 위해 모의 실험용 인체 조직(즉, 모의 실험용 머리 및 손 또는 몸 조직)의 내부 전계를 측정하는 것이다. SAR은 조직 내의 테스트 지점들의 체적 그리드(volume grid) 내에서 측정된 전계(E²)로부터 계산되며, 머리 조직에 대해서는 조직의 1 입방 센티미터(또는 1 그램) 내에서 평균되며, 손 또는 몸조직에 대해서는 조직의 10 입방 센티미터(또는 10 그램) 내에서 평균되는, 킬로그램의 질량 당 RF 전력으로 표시된다. 인체 형상 마내킨 또는 유니헤드 "팬텀" 용기(Unihead "Phantom" container)가 머리 조직을 실험하기 위해 고안된 조직 모의 실험 솔루션(tissue simulation solution)을 보유하기 위해 사용되며, 유사한 솔루션이 손 또는 몸 조직을 실험하기 위해 사용된다. 가령, 셀 폰과 같은 무선디바이스 언더 테스트(DUT: device under test)는 (상기 용기의 기준 중심 아래로 바로 있는) 상기 팬텀에 가까이 위치하며, 등방성 전계 프로브(다이폴 프로브:dipole probe)는 로보틱 프로브 배치기(robotic probe positioner)에 의해 솔루션의 체적을 덮고 있는 일련의 단계화된 위치들에 걸쳐 상기 조직 모의 실험 솔루션 내에 연속적으로 정확하게 위치한다. 물론, 완벽한 SAR 테스트는 전자기 제어 환경에서 완성된다. 프로브의 단계적 재배치는 매우 느리게 수행되는데, 그 이유는 유용한 결과를 얻기 위해 조직 모의 실험 솔루션이 모든 위치 테스트에서 균일하게 정지되고 안정되어야 하기 때문이다. 통상적으로, 전계 측정은 표준화된 SAR 테스트 동안에는 총 100 개 이상의 타겟 테스트 위치를 포함하는 그리드에 걸쳐 행해진다. 그러므로, 이와 같은 SAR 테스트를 완료하기 위해 필요한 시간은 통상적으로 1 시간이며 이렇게 장시간의 테스트는 생산 라인 테스트에 대해서는 부적합하다.

그러나, 개발된 SAR 테스팅 표준은 세계적으로 균일하지 않으며, 다수의 테스팅 툴(testing tools)의 각가지 면 및 SAR 성능을 측정하는데 사용되는 방법에 대해서 많은 논란이 있다. 더욱이, 이러한 표준화된 테스팅 방법의 목적은 정확하게 측정하는 것으로, 시대에 뒤떨어진 테스트 과정은 복잡하고, 장황하고, 연구실기반으로 개발되어 왔다. 결론적으로, 현재 존재하는 표준화된 테스트는 시험물의 일반적 승인 테스팅에 유용하며, 제조 공정 내에서 개별 생산 유니트를 테스트하는데 사용될 수 없다. 그러나, 정규의 표준화된 제조 유니트에 따르고 있는지를 확인하는 것 및 명세서 허용 한계(특유 캐리어(carriers)에 특정하는)가 이러한 유니트에 맞는지를 확인하기 위한 고속이며 효과적인 제작 테스팅 수단이 강하게 요구되었다.

본 발명은 전반적으로 무선 통신 디바이스에 대한 무선 주파수 방사 테스트 분야에 관한 것이며, 특히 무선 디바이스의 대량 생산 동안 무선 디바이스의 RF 수행의 고속 테스트 및 분석하는 테스트 장치 및 방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 제품 테스팅 방법의 개략적인 블록도- 종래 기술에서 이전에 수행된 종래 기술 "침묵 박스(quiet box)" 전원 출력 테스트가 비교용으로 도시되어 있음- ,

도 2(a), 2(b) 및 2(d)는 부여된 DUT(Device Under Test)에 대해 선택된 대표(가장 뛰어난 견본) 장치에 대해 매칭되는 SAR 신호용 테스트 데이터가 도시된 도면이고, 도 2(c)는 서명 테스팅 중에 가상적인 DUT의 대표적인 배치가 도시된 도면,

도 3(a)는 본 발명에 따른 무선 통신 DUT를 도시한 운용적인 블록도이고, 도 3(b)는 4개의 서로 다른 테스팅된 디바이스 ( i )∼(iv)에 대한 샘플 SAR/MSI 테스트의 결과를 나타낸 그래프,

도 4(a)는 시뮬레이션 장치("가상") 내의 위치에서의 테스팅 장치의 실험 배열의 평면도, 테스팅 위치에서의 DUT를 나타내고, 도 4(b)는 그 상면도,

도 5는 본 발명에 따른 디바이스 테스팅에 사용되는 테스트 챔버와 챔버 내부로 테스트 측정 RF 탐침과 대화하는 컴퓨터의 개략적인 도면,

도 6은 "셋업 1"로서 테스트 ??버 내으 구성 요소를 테스팅하는 SAR(Specific Absorption Rate)/MSI(Metallic System Integrity), "셋업 2"로서 챔버 내의 구성요소를 테스팅 하는 AIBL(Average Integrated Body Loss) 및OERP(Operating Effective Radiated Power), "셋업 3"으로서 챔버 내의 상술한 구성 요소의 조합을 도시한 개략적인 도면,

도 7은 본 발명에 따른 디바이스 테스트에 의해서 얻어진 테스트 결과의 샘플 컴퓨터 스크린 표시이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 무선 통신 기기에 관련된 SAR(specific absorption RATE)를 규정하는 기설정된 기준 명세서에 대해 동작적으로 충실한 무선 통신 기기를 고속으로 테스트하는 라디오 주파수(RF) 테스팅 장치를 제공한다. 이 장치는 쉴드(shielded)된 엔크로저(챔버) 내에 위치하며, 테스팅 동안에 테스트 전송 전력으로 동작된다. 전기장을 특정하기 위한 다수의 수단(예컨대 등방성 E-필드 탐침)은 인체 조직 시뮬레이션 내의 기 설정된 위치에 놓이며, 수신 수단에 전송되는 위치에서의 전기장을 측정한다. 이 측정값은 SAR 기준 명세어와 비교되며(바람직하게는 컴퓨터 처리 수단에 의해), 기기가 명세서에 충실한지가 판정된다. 바람직하게는, 이것은 또한 디바이스의 금속 시스템 무결성의 측정을 결정한다. 바람직하게는, 균일한 공간을 차지하는 E 필드 프로브들의 선형 어레이가 제공된다.

엔클로져는 상기 장치가 무선 통신 디바이스 제조를 위한 제조 라인에 포함되도록 충분히 작은 크기를 가지며, 그 내부에 반사면을 갖는다.

또한 본 발명에 따르면, 내부에 반사면을 갖는 RF 차폐 엔클로져 내에 위치된 무선 통신 디바이스의 본체 손실의 고속 테스팅 및 이 테스팅 동안 제스트 전송파워로 동작하는 위한 무선 주파수(RF) 테스팅 장치가 제공된다. 복수의 RF 파워 측정 수단(예를 들면, 등방성 프로브)은 엔클로져 내에 공간적으로 분포되어 있으며 수신된 RF 파워의 측정치를 취한다. 이들 측정치는 바람직하게는 컴퓨터 처리수단에 의해 결합되고, 디바이스의 평균화된 총 본체 손실이 생성된다. RF 파워측정 프로브 중 하나는 바람직하게는 무선 통신 디바이스를 위한 동작 유효 방사파워를 나타내는 신호 값을 생성하기 위한 RF 파워를 위한 핫스팟(hot spot)에서 엔클로저 내에 위치한다.

본 발명의 바람직한 실시예에서, 무선 통신 디바이스의 본체 손실의 고속 자극 테스팅 및 디바이스와 상관된 SAR(specific absorption rate)을 규정하는 기설정된 기준 규정에 대한 디바이스의 동작 부합성을 위한 전술한 바에 따른 (RF) 멀티 테스팅 장치가 제공된다.

본 발명에 따르면, 무선 통신 기기를 제작하는 제작 라인 환경 내에서 무선통신 기기의 고속 라디오 주파수(RF) 테스팅 방법이 제공된다.

이하, 유사한 구성요소에 대해서 유사한 참조번호를 부여한 하기의 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

본 발명자는 유닛당 테스트/패스 결과, 유닛당 SAR/MSI/AIBL/OERP 측정, 선택된 생산 주기, 또는 유닛 수에 근거한 통계적 분석을 산출하기 위해, 디바이스의 대량 생산에서의 이용이 빠르고 효과적이면서, 동시에 다른 유형의 무선 디바이스 테스트와 조합될 수 있는 무선 디바이스용 SAR 및 AIBL의 간단한 테스트 방법을 개발하였다.

이 개발은, 비교적 작은 수의 다른 프로브 위치 E-필드 측정이, 그 유형의 디바이스에 대한 참조 맵핑을 특정 DUT에 대한 SAR 매핑이 정합하는지를 판단하는데 이용될 수 있다는 발견에 기인한다. 또한, 그들 테스트의 절대적 성질로부터 유도되는 공지의 표준화된 테스트 방법의 복합물이, 테스트될 생산물의 각 고유의 타입에 대해 발생되는 고정된 참조 SAR 맵핑을 이용함으로써 효과적으로 회피될 수도 있고, 테스트될 유형의 고유의 전형적인 디바이스에 근거하여 회피될 수도 있다.

보다 구체적으로는, 본 발명자는, 디바이스 언더 테스트(device under test: DUT)로서, "golden"이라는 샘플 디바이스를 이용하여 생산물이 생산될 수 있는 참조 "SAR 시그니쳐" 맵을 모든 주어진 생산물에 대해 설계할 수 있다는 것을 발견하였다(즉, 제품 결함이 없다고 알려져 있고 모든 소망하는 설계 규정을 방사 실행을충족시키는 비생산 샘플 디바이스). 그후, 결과적인 시그니쳐 맵핑은 그 유닛의 대량 생산시에 그 유형의 다른 유닛 디바이스가 테스트되는 참조 대응물로서 사용된다. DUT를 평가하는 이 참조 기반 수단을 이용함으로써, 본 발명자는 팬텀 솔루션의 볼륨을 통해 다수의 위치에서 SAR 테스트를 요구하는 대신에, 선택된 솔루션의 일정 깊이에서 일정한 위치의 선형 설정을 테스트하는데 충분하다는 것을 발견하였다. 또한, 프로브의 배열에 의해 그 선행 테스팅이 동시에 실행되므로, 솔루션에 대한 최소의 장애가 발생되어 몇초 내에 완벽한 테스팅을 얻을 수 있다.

또한, 그 생산 기간 동안에 무선 디바이스를 테스트하는 참조 SAR 시그니쳐맵을 이용함으로써, 본 발명자는 공지의 표준화된 테스트 방법과 연관되는 다수의 문제를 효과적으로 제거하였다. 그 중 한 효과는 팬텀의 무결성이 더 비관적이지 않거나(예를 들어, 조합의 획일성) 비교적 덜 중요하게 되었다(예를 들어, 패턴 구성). 본 발명자의 테스트 방법이 상대물을 보고 그 테스트 결과가 절대적인 것이 아니므로, 합당한 한계내에서 팬텀 규정이 동일한지의 테스트 결과는 중요하지 않다.

또, 본 발명자는 디바이스 언더 테스트(DUT)용 금속계 무결성에 이하의 SAR 테스트 결과를 직접 연관시키고, 전자적 설계의 RF 특성에 작용하는 다른 초기 조건, 부정확한 재료, 또는 배선에서의 어셈블리 에러에 인해 결여된 생산 디바이스를 식별하는데 효과적으로 이용될 수 있다는 것을 발견하였다. 그 초기 조건은, DUT의 전송 신호의 고주파 레벨에서 방사가 그 디바이스에 마련된 안테나로부터 또는 전체적으로 디바이스의 금속 성분으로부터 간단히 발산되지 않으므로, 디바이스의 방사 특성을 변경시킨다. 따라서, 디바이스의 금속 무결성에서의 실질적 변경은 SAR 테스트 결과에서 대응하는 편차를 야기시켜, 그에 의해 시전 설정된 최소레벨 이하의 SAR 레벨을 나타내는 디바이스가 생산 장애(디바이스의 폐기)로서 식별될 수 있다. 따라서, 사전 설정된 최소 SAR 레벨 이하로 떨어질 때, SAR 테스팅은 표준 SAR 한계를 초과하는 결정 유닛뿐만 아니라 어셈블리 결합을 갖는 것도 식별할 수 있다.

본 발명의 테스팅 방법의 일반적인 개요는 도 1에서의 실선으로 도시된다. 도 1에서는, 종래기술에서의 생산 라인 "콰이어트 박스(quiet box)"가 점선으로 도시되며, "콰이어트 박스"는 무선 디바이스의 RF 파워 출력을 간단히 단일 프로브가 간단하게 측정하여 야기될 수 있는 모든 중요한 출력 파워를 검출하는 간단히 실드된 박스이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 무선 디바이스(WD)는 생산 라인에서의 포인트 A에서 조립된다. 동일 디바이스(현재, 디바이스 언더 테스트로 함)는 포인트 B에서 본 발명에 따라 얻어진 RF 방사 데이터를 처리하는 컴퓨터 프로세싱, 및 디아비스 언더 테스트(DUT)와 연관되는 특정 흡수 레이트(SAR) 파라미터를 한정하는 사전 설정된 참조 특성을 이용하여(즉, 그 DUT에 대해 골든 디바이스의 SAR 시그니쳐 맵을 한정함으로써), SAR, MSI, AIBL 및 OERP에 대해 테스트된다. 디바이스가 테스팅되면(즉 사전 설정된 허용 오차내에 시그니쳐 맵핑이 정합되면), 그후 포인트 C에서 유일한 테스트 수 내로 식별되어, 테스트 결과가 통계적 분석으로 이후에 이용되도록 저장되고, 또한 특정 디바이스에 대해 유지 목적으로 기록된다. DUT의 테스팅 동안에, 그것의 풀 전송 파워 세팅으로 설정된다(다수의 무선 디바이스가 수동적으로 선택 가능한 규정으로서 이 세팅을 제공하거나 어떤 것들은 이 테스트 세팅을 제공하도록 프로그램될 수 있다). 따라서, 테스트되는 동안, 테스트 전송 파워로 디바이스가 동작된다.

도 2(a) 내지 (d)는, DUT(device under test)에 대한 선택 대표(chosen representative)("golden")에 대하여 SAR 시그너쳐 매핑(SAR signature mapping)에 대한 샘플 테스트 데이터/조건을 묘사한다. 도 2(a)는 SAR 시그너쳐 매핑을 2차원적으로 도시한 것이고, 도 2(b)는 동일한 시그너쳐를 3차원적으로 도시한 것이다. 도 2(c)는, 결과로서 샘플 시그너쳐 맵을 발생시키는, 시그너쳐 테스트에 대한 팬텀(phantom)에 비례하는 골든 디바이스의 배치를 나타낸다. 도 2(d)는, 고정된 X축(절충으로서 "열점(hot spot)"을 기준으로 최대 상대 판독값(the highest relative reading)을 가지는 X축으로 선택된) 위치에 대하여 상술한 Y축 위치에서 취해진 시그너쳐 테트스의 SAR 판독을 나타내는 그래프인데, 여기서 4개의 선은, 팬텀(phantom)으로부터 DUT의 서로 다른 4개의 거리("a")에 대해서 얻어진 테스트 판독을 나타낸다.

도 2의 예시와 같이, 도시된 샘플 시그너쳐 맵은 16×12의 수직 그리드 위로 골든 디바이스에 대하여 측정된 SAR 값으로 이루어진다. 이러한 특정 DUT에 대하여 선택된 특정 그리드(specific grid)는 단지 하나의 그리드 예를 나타낸 것이지만, 임의의 주어진 응용에서 선택될 적절한 그리드 사이즈는 테스트되는 디바이스의 유형에 의존한다. 예를 들어, 무선 디바이스의 일부 유형의 경우에 그들의 배치는 훨씬 더 좁은 그리드 사이즈에서 적절하게 될 것이다. 시그너쳐 테스트에 있어서, 프로브(probe)은 팬텀(phantom)으로부터 수 밀리미터 내지 수 센티미터 범위의 거리에서 수직으로 위치하고, 대상(objective)은, 만족스러운 SAR 판독을 얻기 위해서 프로브를 둘러싸는 조직 시뮬레이팅 재료의 충분한 깊이를 유지하는 한편, 전력 레벨(power level)이 최대인 DUT에 대하여 팬텀(phantom)에서 프로브와 근접하여 위치한다. 본 발명자는 이러한 범위를 가지는 수직 거리에서 SAR 테스트를 하게 되면, DUT가 시그너쳐 맵과 매칭되는지 아닌지를 신뢰할 수 있게 결정하기 위해서, 보다 적은 SAR 테스트 위치(예컨대, 도 3(b)에 나타낸 Y축을 따라 수평으로 배치된 5개의 위치)를 사용하는 DUT의 테스트 결과와 비교될 수 있는 SAR 시그너쳐 맵을 얻을 수 있다는 사실을 알게 되었다.

도 3은, 팬텀(20) 아래에 위치한 DUT(10)(유전성 물질로 이루어져 있으며 인간의 머리 또는 손 또는 몸의 조직을 시뮬레이팅하도록 캘리브레이팅(calibrate)된 적절한 조직 시뮬레이팅 재료를 그 안에 포함하고 있는 개방형 콘테이너(Open container))를 나타내는데, 이때, 팬텀 안에는, 바람직한 실시예에 대해서 5개로 선택된 RF 프로브(30)의 선형 배열(도 4에 더 잘 도시되어 있음)이 위치하여 중심 프로브가 기준 시그너쳐 맵(도 2(b)에 도시되어 있음)에 대하여 최대 SAR 레벨에 위치하게 된다. 프로브(다이오드)의 측정은 데이터 획득 시스템(data acquisition system(DAS))(40)으로 입력되고, DAS는 DC 증폭기를 포함할 수 있으며, 다이오드 DC 신호를 전기장 값(E-field values)을 변환한다(DC 값이 전기장 값의 제곱에 비례한다는 관계를 이용하여). 프로브 데이터는 다음에 컴퓨터 처리기(50)에 의해 시그너쳐(기준) 맵과 비교되고, 상기 처리기는, 상기 디바이스가 상기 테스트를 통과한 것으로 간주되는 경우인, DUT의 SAR 테스트 결과가 시그너쳐와 매칭되는지를 결정하고, 또는, 상기 디바이스가 상기 테스트를 통과하지 못 한 것으로 간주되는 경우인, DUT의 SAR 테스트 결과가 시그너쳐를 초과하는 지를 결정한다. 예시적인 목적을 위하여, 도 3(b)는, SAR 테스트를 통과한 디바이스가 MSI 테스트를 실패할 수 있는 경우를 나타낸다. 도 3(b)의 ( i ) 내지 (iv) 그래프에 의해, 프로브(1-5)의 모든 측정이 상대적인(즉, 규정화된) SAR 레벨의 최대(1.00) 및 최소(0.90) 범위에 있음에 따라, DUT ( i )는 시그너쳐와 밀접하게 매칭된다는 사실을 알 수 있다. 이때, 상기 상대적인(즉, 규정화된) SAR 레벨은 도 2(d)에 의한 적절한 판독 세트 당 특정 시그너쳐에 대해 결정된 것이다(최대 SAR 레벨은 직선 41에 의해 도시되어 있고, 상기 디바이스 내역에 기초하여 결정된 최소 SAR 레벨은 직선 42로 도시되어 있다). 하지만, DUT (ii)는 SAR 테스트 및 MSI 테스트를 모두 실패하는데, 왜냐하면 그의 데스트 판독이 최대 정규화된 SAR 레벨(41)의 위쪽에 그리고 최소 정규화된 SAR 레벨(42) 아래에 있기 때문이다. DUT (iii) 및 (iv) 각각은 그의 판독이 최대 SAR 레벨(41)의 아래에 있기 때문에 SAR 테스트를 통과하지만, 최소 SAR 레벨(42)의 아래에 있기 때문에 MSI 테스트를 실패한다.

팬텀(phantom)(20)의 프로브 어레이(30)의 위치 설정은 도 4(a)에는 잘 도시 되어 있는데, 도 4(a)에는 액체 조직 시뮬레이팅 용액(liquid tissue simulating solution)이 레벨(25)에 존재하는 것으로 도시되어 있다. 접촉 보드(32)는 프로브(30)를, 프로브 어레이의 x-y(평면) 이동을 가능하게 하는 슬라이딩 지지 부재(35)에 접속한다. 도면에 도시된 팬텀(20)은 발명자에 의해 유니버설 헤드암(Universal Head-arm) 또는 "유니헤드(UniHead)"라고 지칭되는데, 왜냐하면 DUT에 인접한, 수평에서 곡선으로의 하부 성형(flat-to-curved lower shaping)은 무선디바이스가 사용자의 귀에 유지될 때, 그 디바이스와 직선 라인(directly in-line)에 있는 무선 디바이스 사용자의 헤드의 평탄한 표면과, 또한 그 직선 라인으로부터 연장되는 사용자 헤드의 곡선형 끝단을 시뮬레이트하기 때문이다. 팬텀, 프로브 어레이 및 프로브 어레이용 지지 구조체의 모든 재료는 비금속이고, RF 에너지에 비교적 투명하다(즉, 매우 낮은 RF흡수율을 갖는다).

도시된 바와 같이, DUT(10)는 팬텀의 바로 아래에 근접하게 위치되며, 슬라이드 베이스 부재(38) 위에 놓인다. 선택에 따라(도시되지 않음), 추가의 팬텀이 DUT 아래에 제공될 수 있는데, 이 경우 DUT 위에 위치하는 팬텀(20)은 헤드 조직 시뮬레이션부(head tissue simulation matter)를 구성하도록 하는 헤드 팬텀이고, 다른 하부 팬텀은 핸드 조직 시뮬레이션부(hand tissue simulation matter)를 구성하도록 하는 핸드 팬텀이다. 조직 시뮬레이팅 용액의 적절한 조성의 선택은 당업자에게 알려져 있고, 그 용액은 테스트될 특정 주파수에 대한 원하는 조직 타입을 시뮬레이트하기 위해, 소금 및/또는 설탕과 같은 상이한 성분(그의 상이한 양을 포함)을 사용하여 캘리브레이팅(calibrating)되어야 함은 알려져 있다. 지금까지, 이러한 액체 용액을 사용하는 것이 통상적이지만, 이와 연관된 장기간에 있어서의 불안정성 및 부식 특성을 포함하는 단점들이 알려져 있으며, 따라서 적절한 고체 조직 시뮬레이팅 재료가 이용가능하다면 바람직한 대체수단이 될 수 있다. 예컨대, 발명자는 Murata Electronics North America사가 생산한 고체 세라믹 재료를 종래의 액체 용액의 고체 대체물의 잠재적 후보로서 조사하였다. 유니헤드 내에 위치할 수 있는 고체 블록과 같은 고체 세라믹 재료에 의해 제공될 이점은, 프로브가 이러한 조직 시뮬레이팅 재료를 갖는 유니헤드 내에 정밀하게 확고하게 위치할 수 있다는 것이다. 또한, 이러한 조직 시뮬레이팅 재료에 의해 제공되는 장기간 안정성은 테스트 챔버(tester chamber) 내에서 유니헤드를 교체할 필요성을 실질적으로 줄일 것이다.

도 5는 바람직한 실시예의 (엔클로져(enclosure)인) RF 차폐 테스트 챔버(shiled test chamber)(60)와 데이터 취득 시스템 및 데이터 처리 시스템(50)의 컴퓨터 프로세서(55)를 도시하고 있다. 챔버 안의 무선 장치를 시험하는 동안 컴퓨터(55)는 RF 프로브(probe)의 출력 측정값을 받는다. DUT가 빠르고 용이하게 또 다른 시험 대상 유닛(unit)으로 대체되며 프로브가 정해진 순서대로 조사되고 위치가 바뀌어질 수 있도록 챔버(60)의 도어(65)가 열려 있어 프로브 지지멤버(35) 및 기본 멤버(38) 안과 밖으로 미끄러진다. 대량 생산 처리를 위해 도어(65)의 동작은 물론, 이러한 슬라이딩 구조(sliding struture)의 움직임이 자동화된다.

테스트 챔버(60)의 내부 컨텐츠는, 설명을 위해 상이한 시험(즉, SAR, MSI, AIBL 및 OERP)에 대하여 SAR 및 MSI 시험과 관련한 셋업 1 및 AIBL 및 OERP 시험과 관련한 셋업 2로서 분리하여 나타낸 도 5에 도시되어 있다. 그러나, 4개의 모든 시험들이 동시에 수행될 수 있는 조합 구조가 제공될 것이라고 해석되며, 이 바람직한 구조는 도 3에 도시된 셋업 3에 도시되어 있다. 시험이 단지 예를들어, SAR/MSI 시험 또는 AIBL(또는 AIBL/OERP)시험에 한정되도록 예시된 셋업 1 및 2 중 어느 한가지만 사용하는 것이 가능한 반면에, 셋업 3에 따라 전술한 4가지 시험 모두를 지원함으로써, 모든 시험을 제공하는 것이 바람직하다.

도 6에 도시된 바와 같이, 가령 탄소가 베인 덩어리(carbon saturated foam)일 수도 있는 물질을 흡수하는 RF를 구비하고 있는 RF 흡수 콘(cones)은 OERP(Operating Effective Radiated Power)를 위한 시험 중에 전략적으로 챔버(60)의 더 낮은 부분에 분배되어 DUT로부터 전송되어 온 예상되는 메인 래디에이션 로브(main radiation lobe(s))의 반사를 막는다. 셋업 1에 예시된 SAR/MSI 시험을 위해, Universal Head 구조만이 요구되며 프로브(30)가 측정한 값은, 전술한 바와 같이 프로브 측정값을 비교함으로써 데이터를 SAR 시그너쳐(Signature)에 처리하는 컴퓨터 프로세서(55)의 데이터 취득 시스템(40)에의 입력이다.

도 6의 셋업 2는 AIBL(Average Integrated Body Loss) 및 OERP(Operating Effective Radiated Power)를 위한 엿를 시험하는 데에 사용되는 구성 부분을 보여주고 있다. 이러한 시험을 위해 시뮬레이션된 몸체(80)(즉, 쇼울더(shoulder))가 바람직하게 팬톰(phantom) 근처의 챔버에 부가되어 있어 AIBL 시험 목적을 위해 요구되는 바와 같이, DUT 및 금속 실링(metlalic celing)(72)을 위한 래디에이션 환경을 더 잘 시뮬레이션하고 챔버의 측면 벽은 반사 표면을 제공한다. 효과적인 방사 전력(OERP)을 측정하는 데에 사용되는 프로브와 동일한 다중 RF프로브(85)는 이 지점에서, 반사되고 직접적인 방사 구성 부분으로 구성되는 총 방사 전력을 측정하는 챔버 내부의 DUT 주위에 위치한다. 이 값들은 메인 레디에이션 로브로부터 벗어난 방향의 손실 전력을 나타내는 AIBL(Average Integrated Body Loss)을 결정하는평균치 계산을 통해 조합된다. 종래에는, AIBL 시험은 균등하게 분배된 많은 시험 포인트 및/또는 프로브를 사용하는 연구소 시험 환경에 제한되어졌으나 AIBL 시험을 위해, 발명자는 엔클로져(60) (가령, 표면(72) 및 측면(74)) 내부의 다중반사 표면으로부터 랜덤(random)한 신호들을 통합함으로써 몇 개의 시험 포인트및/또는 프로브가 시험 챔버(60)를 엔클로즈(enclose)한 환경에서 성공적으로 사용될 수 있다는 것을 발견하였다.

DUT 바로 아래쪽에 위치한 프로브(75)는 DUT의 메인 레디에이션 로브의 최대 방사 지점에서 전력을 측정하며 이는 본 명세서에서 OERP라 칭한다. 도 6의 셋업 3은 구성 부분에 의하여 수행되는 4개의 시험인 SAR, MSI, AIBL 및 OERP를 동시에 수행하는, 셋업 1 및 셋업 2의 구성 부분을 조합하는 완벽한 시험 챔버(60)를 도시하고 있다.

주어진 DUT에 대하여, 전술한 시험은 한 단계 프로세스(one-step process)로써 신속하게 완결되며 무선 장치 생산 프로세스의 한 단계로서 즉, 장치 생산 라인과 일렬로 즉시 수행될 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, DUT 통과 시험 결과에 대하여, 위의 시험과 컴퓨터 프로세싱의 결과는 컴퓨터(55)의 스크린과 샘플 스크린 디스플레이에 디스플레이된다. 자동 테스트 장치를 규정하거나 시험을 시작하기 위하여 사용자로부터 입력을 받기 위해 커서 제어 장치(예를 들면, 마우스)와 결합된 디스플레이를 사용하여, 수동 작동 모드가 제공된다. DUT의 기준은 예시한 샘플의 오른쪽 측면의 패널위에 도시된 것과 같은 풀 다운(pull-down) 메뉴 수단에 의해 편리하게 선택된다.이 샘플에서 시험되고 있는 무선형 장치는 "PTO" 및 시그너쳐이며 이러한 유형의 장치에 대한 참조 명세서는 PTO 번호 "12345"에 지정되어 있다. 시험 결과에 대한 통계 데이터는 컴퓨터 시스템에 의하여 보존되며 어느 때라도 분석을 위하여 액세스될 수 있다. 샘플 통계 요약은 도 7의 왼쪽 면 패널 위에 나타냈다.

발명이 본 명세서에서 다중형 시험 장치와 관련하여 기술되었겼지만 본 발명을 그와 같이 한정하고자 하기 위한 것은 아니다. 오히려, 본 발명의 범위로부터 벗어남 없이, SAR 및 AIBL 중 어느 하나를 측정하는 단일 유형 시험 장치에 응용될 것이라는 것이 분명할 것이다. 더욱이, 본 명세서에 기술된 특정 장치의 구성 부분은 본 명세서에서 제공된 방법으로부터, 당업자에 의해 선택사양인 수많은 컴퓨터 프로그램 장치를 사용하여 실현될 수 있는 발명을 한정하기 위함이 아니라고 이해되어야 한다. 본 발명은 첨부한 특허청구범위에 의해 규정된다.

Claims (23)

1. 무선 통신 디바이스에 관련된 전자파 흡수율(specific absorption rate : SAR) 파라미터를 규정하는 사전 결정된 기준 규정(specification)에 대한 상기 디바이스의 동작상의 적합성(operational adherence)에 대해 무선 통신 디바이스를 신속하게 테스트하기 위한 무선 주파수(RF) 테스트 장치 - 상기 디바이스는 RF 차폐물(shielded enclosure)내에 배치되어 있으며 상기 테스트동안에 테스트 송신 전력으로 동작함 - 에 있어서,

   (a) 전장(electric-field)을 측정하기 위한 다수의 수단 - 상기 측정 수단은 인간의 조직 시뮬레이션 물질내의 사전 결정된 위치에 배치시키도록, 상기 위치에서 전장의 측정값을 취하도록, 상기 측정값에 대응하는 신호를 송신하도록 구성되어 있음 - 과,

   (b) 상기 측정값에 대응하는 상기 신호를 수신하는 수단과, 상기 SAR 기준 규정과 상기 측정값을 비교하는 수단과, 그 비교로부터 상기 디바이스가 상기 규정에 적합한지 여부를 결정하는 수단

   을 포함하는 무선 주파수(RF) 테스트 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 전장 측정 수단은 등방성 전장 프로브(isotropic E-field probe)인 무선 주파수(RF) 테스트 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 수신 수단과, 상기 비교 수단과 상기 결정 수단은 컴퓨터 처리 수단인 무선 주파수(RF) 테스트 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 다수의 프로브는 선형 어레이로서 배열되어 있는 무선 주파수(RF) 테스트 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 어레이는 균일하게 이격된 5개의 상기 프로브를 포함하는 무선 주파수(RF) 테스트 장치.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 무선 통신 디바이스를 제조하기 위한 생산 라인 내에 상기 장치가 포함될 수 있을 정도로 충분히 소형인 상기 차폐물을 더 포함하는 무선 주파수(RF) 테스트 장치.
7. 그 내부에 반사 표면을 가지며 테스트 동안에 테스트 송신 전력으로 동작하는 RF 차폐물 내에 배치된 무선 통신 디바이스의 본체 손실(body loss)을 신속하게테스트하기 위한 무선 주파수(RF) 테스트 장치에 있어서,

   (a) 상기 차폐물의 공간적인 배분을 위해 그리고 수신된 RF 전력을 측정하기 위한 다수의 RF 측정 수단과,

   (b) 상기 측정값을 조합하여 상기 디바이스의 평균적인 적분의 본체 손실을 나타내는 값을 생성하는 수단

   을 포함하는 무선 주파수(RF) 테스트 장치.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 RF 전력 측정 수단은 등방성 프로브인 무선 주파수(RF) 테스트 장치.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 조합 수단은 컴퓨터 처리 수단인 무선 주파수(RF) 테스트 장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 차페물을 더 포함하며, 상기 하나의 프로브는 상기 RF 전력에 있어서의 핫 스팟(hot spot)에서 상기 차폐물내에 배치되어 있는 무선 주파수(RF) 테스트 장치.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 차폐물은 무선 통신 디바이스를 제조하기 위한 생산 라인내에 상기 장치가 포함될 수 있을 정도로 충분히 소형인 무선 주파수(RF) 테스트 장치.
12. 무선 통신 디바이스에 관련된 전자파 흡수율(SAR) 파라미터를 규정하는 사전결정된 기준 규정에 대한 상기 디바이스의 동작상의 적합성과 무선 통신 디바이스의 본체 손실을 동시에 신속하게 테스트하기 위한 무선 주파수(RF) 멀티 테스트 장치에 있어서,

    (a) 그 내부에 반사 표면을 구비한 RF 차폐물과,

    (b) 전장 측정 수단 어레이 - 상기 어레이는 상기 차폐물내의 사전 결정된 위치에 배치하도록 구성되어 있으며, 상기 각각의 수단은 상기 위치에서 인간의 조직 시뮬레이션 물질내의 전장을 측정하도록 또한 상기 전장 측정값에 대응하는 신호를 송신하도록 구성되어 있음 - 와,

    (c) 상기 용기 내의 공간적인 배분을 위해, 수신된 RF 전력을 측정하기 위해, 상기 RF 전력 측정값에 대응하는 신호를 송신하기 위한 다수의 RF 전력 측정 수단과,

    (d) 상기 RF 전력과 전장 측정값에 대응하는 상기 신호를 수신하는 수단과, 상기 전장 측정값을 상기 SAR 기준 규정과 비교하여, 상기 디비이스가 상기 규정에 적합한지 여부를 결정하는 수단과, 상기 RF 전력 측정값을 조합하여 상기 디바이스의 평균적인 적분의 본체 손실을 나타내는 값을 생성하는 수단

    을 포함하는 무선 주파수(RF) 멀티 테스트 장치.
13. 제 12 항에 있어서,

    상기 전기장 측정 수단은 등방성 E-필드 프로브이며, 상기 RF 전력 측정 수단은 등방성 프로브인 무선 주파수(RF) 다중- 테스팅 장치.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 신호를 수신하는 수단, 상기 전기장을 비교하는 수단, 결정하는 수단, 결합하는 수단 및 생성하는 수단은 컴퓨터 처리 수단인 무선 주파수(RF) 다중- 테스팅 장치.
15. 제 14 항에 있어서,

    상기 엔클로져(enclosure)는 사기 장치가 무선 통신 기기를 제작하는 제작라인에 구현되도록 출분히 작은 크기인

    무선 주파수(RF) 다중- 테스팅 장치.
16. 제 15 항에 있어서,

    최소한 하나의 상기 RF 주파수 측정 수단은 상기 RF 전력에 대한 핫 스포토(hot spot)에 위치하여 상기 무선 통신 기기에 대해 효과적으로 방사 되는 전력의 동작을 나타내는 신호값을 생성하는

    무선 주파수(RF) 다중- 테스팅 장치.
17. 무선 통신 기기의 제작을 위한 제작 라인 환경 내 상기 무선 통신 기기의 무선 주파수(RF) 테스팅 방법으로, 상기 기기는 RF 쉴드 엔클로져(shield enclosure) 내에 위치하며, 상기 테스트 기간 동안 테스트 전송 전력으로 동작하며, 상기 기기는 관련된 SAR(specific a;bsorption rate) 파라미터를 특정하는 기준 명세서(specification)를 갖는 무선 주파수(RF) 테스팅 방법에 있어서,

    (a) 상기 엔클로져 내에 인체 조직 시뮬레이션 메터(matter)를 제공하는 단계,

    (b) 상기 인체 조직 시뮬레이션 메터 내 기설정 위치에서 전기장을 측정하는 복수의 수단을 제공하되, 상기 전기장 측정 수단은 상기 위치에서 전기장을 측정하며, 상기 측정값에 대응하는 신호를 전송하는 단계,

    (c) 상기 측정에 대응하는 상기 신호를 수신하고, 상기 SAR 기준 명세서와 비교하며, 그로부터 상기 명세서에 상기 기기가 충실한가를 결정하는 단계

    를 포함하는

    무선 주파수(RF) 테스팅 방법.
18. 제 17 항에 있어서,

    상기 엔클로져는 그 내부에 반사 표면을 가지며,

    (a) 복수의 RF 전력 측정 수단을 제공하되, 상기 RF 전력 측정 수단은 상기 엔클로져 내에 공간적으로 분포되며, 상기 RF 전력 측정 수단은 수신된 RF 전력을 측정하고, 상기 RF 전력 측정값에 대응하는 신호를 송신하는 단계와,

    (b) 상기 RF 전력 측저값을 결합하며, 상기 기기의 평균화된 통합된 몸체 손실을 나타내는 값을 생성하는 단계

    를 포함하는

    무선 주파수(RF) 테스팅 방법.
19. 제 18 항에 있어서,

    상기 전기장 측정 수단은 등방성 E-필드 프로브이며, 상기 RF 전력 측정 수단은 등방성 프로브인 무선 주파수(RF) 테스팅 방법.
20. 제 19 항에 있어서,

    상기 E-필드 프로브는 선형 어레이로 일정하게 배치된 무선 주파수(RF) 테스팅 방법.
21. 제 20 항에 있어서,

    상기 복수의 전기장 측정 수단은 5개의 상기 E-필드(E-field) 프로브로 이루어지는 무선 주파수(RF) 테스팅 방법.
22. 제 21 항에 있어서,

    컴퓨터 처리 수단은 상기 디바이스가 상기 기준(SAR) 규정에 부합하는지의 여부를 결정하고 상기 디바이스의 평균화된 총 본체(body) 손실을 나타내는 상기값을 생성하는데 사용되는 무선 주파수(RF) 테스팅 방법.
23. 제 22 항에 있어서,

    상기 컴퓨터 처리 수단에 의한 상기 디바이스가 상기 기준(SAR) 규정에 부합하는지의 여부에 대한 결정이 또한 상기 디바이스의 금속 시스템 무결성의 측정을 결정하는 무선 주파수(RF) 테스팅 방법.