KR20220141740A

KR20220141740A - 안테나 어레이의 시험 장치

Info

Publication number: KR20220141740A
Application number: KR1020220034580A
Authority: KR
Inventors: 코지 아사미; 신 마스다
Original assignee: 주식회사 아도반테스토
Priority date: 2021-04-13
Filing date: 2022-03-21
Publication date: 2022-10-20
Also published as: US11789055B2; US20220326290A1; DE102022107071A1; KR102598216B1; TWI816333B; TW202240179A; CN115201583A; JP2022162743A

Abstract

<과제>
안테나 단체, 혹은 안테나를 구비한 디바이스를 OTA(Over The Air)로 평가 가능한 시험 장치를 제공한다.
<해결 수단>
시험 장치(100)는, 안테나 소자(12) 또는 안테나 소자(12)를 구비하는 기기를 DUT(10)로 하여 OTA로 검사한다. 프론트 엔드 유닛(200)은, DUT(10)의 안테나 소자(12)의 방사면 상의 복수의 지점과 대향하여 마련되는 복수의 전계 검출 소자(212)를 포함한다. 복수의 전계 검출 소자(212)는 각각, 대응하는 지점에 있어서 DUT(10)가 형성하는 전계를 일제히 검출 가능하다. 테스터 본체(110)는, 프론트 엔드 유닛(200)으로부터, 복수의 검출 신호를 수신하고, DUT(10)를 평가한다.

Description

안테나 어레이의 시험 장치 {ANTENNA ARRAY TEST APPARATUS}

본 발명은, 안테나 어레이의 해석, 평가에 관한 것이다.

무선 통신의 대용량화에 따라, 기저 대역 신호 및 RF 신호의 광대역화가 진행되고 있다. 제5세대 이동 통신 시스템이나, 차세대의 무선 LAN에서는, 밀리파 대역의 캐리어 신호를 이용하여, 수백 MHz~수 GHz에 달하는 광대역의 기저 대역 신호가 반송된다. 이와 같은 고속 통신에서는, MIMO(multiple-input and multiple-output)가 채용된다.

일본국 특허공개공보 2004-012468호 공보 국제공개 WO2020-091071호 공보 일본국 특허공개공보 2018-009840호 공보 일본국 특허공개공보 2009-276092호 공보 일본국 특허공개공보 2019-113355호 공보

본 개시는 이와 같은 상황에서 이루어진 것이며, 그 일 형태의 예시적인 일 목적은, 안테나 단체, 혹은 안테나를 구비한 디바이스를 OTA(Over The Air)로 평가 가능한 시험 장치의 제공에 있다.

본 개시의 형태는, 안테나 소자 또는 안테나 소자를 구비하는 기기를 피시험 디바이스로 하는 시험 장치에 관한 것이다. 시험 장치는, 피시험 디바이스의 안테나 소자의 방사면 상의 복수의 지점과 대향하여 마련되고, 각각이, 대응하는 지점에 있어서 피시험 디바이스가 형성하는 전계를 일제히 검출 가능한, 복수의 전계 검출 소자를 포함하고, 복수의 지점의 전계를 나타내는 복수의 검출 신호를 송신하는 프론트 엔드 유닛; 및 프론트 엔드 유닛으로부터, 복수의 검출 신호를 수신하고, 피시험 디바이스를 검사하는 테스터 본체를 구비한다.

한편, 이상의 구성 요소가 임의의 조합이나 본 발명의 구성 요소나 표현을, 방법, 장치 등의 사이에서 서로 치환한 것도 본 발명의 형태로서 유효하다.

본 발명의 일 형태에 의하면, 기존의 테스터 본체에, 프론트 엔드 유닛을 추가하는 것에 의해, 안테나 단체 혹은 안테나를 구비한 디바이스를 OTA로 평가할 수 있다.

도 1은 실시 형태에 따른 시험 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 실시예 1에 따른 시험 장치의 블록도이다.
도 3은 실시예 2에 따른 시험 장치의 블록도이다.
도 4는 실시예 3에 따른 시험 장치의 블록도이다.
도 5는 디지타이저에 의한 언더 샘플링을 설명하는 도면이다.
도 6은 실시예 4에 따른 시험 장치의 블록도이다.
도 7은 실시예 5에 따른 시험 장치의 블록도이다.

(실시 형태의 개요)

본 개시의 몇개의 예시적인 실시 형태의 개요를 설명한다. 이 개요는, 후술하는 상세한 설명의 서론으로서, 실시 형태의 기본적인 이해를 목적으로 하여, 1개 또는 복수의 실시 형태의 몇개의 개념을 간략화하여 설명하는 것이며, 발명 혹은 개시의 넓이를 한정하는 것이 아니다. 또한 이 개요는, 생각되는 모든 실시 형태의 포괄적인 개요가 아니고, 실시 형태의 불가결한 구성 요소를 한정하는 것이 아니다. 편의상, "일 실시 형태"는, 본 명세서에 개시하는 하나의 실시 형태(실시예나 변형예) 또는 복수의 실시 형태(실시예나 변형예)을 가리키는 것으로서 사용하는 경우가 있다.

이 개요는, 생각되는 모든 실시 형태의 광범위한 개요가 아니고, 모든 실시 형태의 중요한 요소 또는 중요한 요소를 특정하는 것도, 일부 또는 모든 형태의 범위를 선 긋기 하는 것도 의도하지 않고 있다. 그 유일한 목적은, 후에 제시하는 더욱 상세한 설명의 서론으로서, 1개 또는 복수의 실시 형태의 몇개의 개념을 간략화한 형태로 제시하는 것이다.

일 실시 형태에 따른 시험 장치는, 안테나 소자 또는 안테나 소자를 구비하는 기기를 피시험 디바이스로 하여 시험한다. 시험 장치는, 피시험 디바이스의 안테나 소자의 방사면 상의 복수의 지점과 대향하여 마련되고, 각각이, 대응하는 지점에 있어서 피시험 디바이스가 형성하는 전계를 일제히 검출 가능한, 복수의 전계 검출 소자를 포함하고, 복수의 지점의 전계를 나타내는 복수의 검출 신호를 송신하는 프론트 엔드 유닛; 및 프론트 엔드 유닛으로부터, 복수의 검출 신호를 수신하고, 피시험 디바이스(안테나 소자)를 검사하는 테스터 본체를 구비한다.

프론트 엔드 유닛은, 일반적인 반도체 디바이스를 시험할 때의 퍼포먼스 보드의 대체로서 기능하고, 복수의 전계 검출 소자를 포함하는 프론트 엔드 유닛과, 테스터 본체의 조합에 의해 시험 장치가 구성된다. 프론트 엔드 유닛으로부터 테스터 본체에 대해서는, 테스터 본체가 서포트하는 형태로, 검출 신호를 전송하는 것에 의해, 기존의 테스터 본체를 활용하여, 안테나 단체 혹은 안테나를 구비한 디바이스를 OTA로 시험할 수 있다.

일 실시 형태에 있어서, 복수의 검출 신호는, 복수의 전계 검출 소자의 출력을 다운 컨버트한 것이어도 좋다. 프론트 엔드 유닛에 있어서, 전계를 나타내는 검출 신호의 주파수를, 테스터 본체가 처리 가능한 주파수 대역까지 낮춰 전송하는 것에 의해, 기존의 테스터 본체의 인터페이스를 이용한 시험이 가능해진다.

일 실시 형태에 있어서, 프론트 엔드 유닛은, 복수의 검출 신호를 디지털화하여 테스터 본체에 송신해도 좋다. 이 경우, 테스터 본체는, 그 자체가 구비하는 디지털 모듈을 이용하여, 디지털화된 복수의 검출 신호를 수신하고, 처리할 수 있다.

일 실시 형태에 있어서, 복수의 전계 검출 소자는, 복수의 전기 광학(EO: Electro-Optic) 센서여도 좋다. 전기 광학 효과를 이용한 전기 광학 센서를 사용하는 것에 의해, 피시험 안테나의 상태를 흩뜨리지 않고 전계를 측정할 수 있다.

일 실시 형태에 있어서, 프론트 엔드 유닛은, 피시험 디바이스가 방사하는 전계의 제1주파수와 다른 제2주파수로 변조된 광을, 복수의 전기 광학 센서에 조사하는 광원; 및 복수의 전기 광학 센서와 대응하고, 각각이, 복수의 전기 광학 센서의 대응하는 하나와 작용한 프로브광에 따른 광검출 신호를 생성하는, 복수의 수광 소자를 포함해도 좋다. 복수의 검출 신호는, 복수의 광검출 신호에 상응하고 있어도 좋다. 광검출 신호는, 제1주파수를, 제2주파수를 로컬 주파수로 하여, RF 신호를 다운 컨버전한 신호가 된다.

일 실시 형태에 있어서, 프론트 엔드 유닛은, 제1파장과 제2파장을 포함하는 프로브광을, 복수의 전기 광학 센서에 조사하는 광원; 및 복수의 전기 광학 센서와 대응하는 복수의 수광 소자이고, 각각이, 복수의 전기 광학 센서의 대응하는 하나와 작용한 프로브광에 따른 광검출 신호를 생성하는, 복수의 수광 소자를 포함해도 좋다. 복수의 검출 신호는, 복수의 수광 소자가 생성하는 복수의 광검출 신호에 기초하고 있어도 좋다. 광검출 신호는, 제1파장과 제2파장의 차분에 따른 주파수를 로컬 주파수로 하여, RF 신호를 다운 컨버전한 신호가 된다.

일 실시 형태에 있어서, 프론트 엔드 유닛은, 복수의 전기 광학 센서의 출력을 디지털화하는 복수의 A/D 컨버터; 및 복수의 A/D 컨버터의 출력을 테스터 본체에 송신하는 인터페이스 회로를 포함해도 좋다.

일 실시 형태에 있어서, 복수의 전계 검출 소자는, 복수의 센서 안테나여도 좋다.

일 실시 형태에 있어서, 프론트 엔드 유닛은, 복수의 센서 안테나에 대응하는 복수의 믹서이고, 각각이, 복수의 센서 안테나가 대응하는 하나의 출력을, 피시험 디바이스가 방사하는 전계의 제1주파수와 다른 제2주파수의 캐리어 신호와 믹싱하는 복수의 믹서를 포함해도 좋다. 복수의 검출 신호는, 복수의 믹서 출력에 기초하고 있어도 좋다.

일 실시 형태에 있어서, 프론트 엔드 유닛은, 복수의 믹서 출력을 디지털화하는 복수의 A/D 컨버터; 및 복수의 A/D 컨버터의 출력을 테스터 본체에 송신하는 인터페이스 회로를 포함해도 좋다.

일 실시 형태에 있어서, 프론트 엔드 유닛은, 복수의 센서 안테나가 생성하는 복수의 신호를 언더 샘플링 디지타이저를 포함해도 좋다. 복수의 검출 신호는, 디지타이저의 출력에 기초하고 있어도 좋다.

일 실시 형태에 있어서, 테스터 본체는, 복수의 검출 신호에 기초하여, 피시험 디바이스가 방사하는 원방계를 산출해도 좋다.

일 실시 형태에 있어서, 테스터 본체는, 복수의 검출 신호 각각을 직교 복조하는 직교 복조기를 구비해도 좋다. 검출 신호를 직교 복조하는 것에 의해, 복수의 전계 검출 소자 각각이 수신한 전계의 위상을 취득할 수 있다.

(실시의 형태)

이하, 본 발명을 바람직한 실시의 형태를 바탕으로 도면을 참조하면서 설명한다. 각 도면에 도시되는 동일 또는 동등한 구성 요소, 부재, 처리에는, 동일한 부호를 첨부하고, 적절히 중복된 설명은 생략한다. 또한, 실시의 형태는, 발명을 한정하는 것이 아닌 예시이며, 실시의 형태에 기술되는 모든 특징이나 그 조합은, 반드시 발명의 본질적인 것이라고는 할 수 없다.

본 명세서에 있어서, "부재 A가, 부재 B와 접속된 상태"란, 부재 A와 부재 B가 물리적으로 직접적으로 접속되는 경우 이외에, 부재 A와 부재 B가, 그들의 전기적인 접속 상태에 실질적인 영향을 미치지 않는, 혹은 그들의 결합에 의해 발휘되는 기능이나 효과를 손상시키지 않는, 기타의 부재를 통해 간접적으로 접속되는 경우도 포함한다.

마찬가지로, "부재 C가, 부재 A와 부재 B의 사이에 마련된 상태"란, 부재 A와 부재 C, 혹은 부재 B와 부재 C가 직접적으로 접속되는 경우 이외에, 그들의 전기적인 접속 상태에 실질적인 영향을 미치지 않는, 혹은 그들의 결합에 의해 발휘되는 기능이나 효과를 손상시키지 않는, 기타의 부재를 통해 간접적으로 접속되는 경우도 포함한다.

도 1은, 실시 형태에 따른 시험 장치(100)를 나타내는 도면이다. 시험 장치(100)의 시험 대상(DUT(피시험 디바이스)10)은, 하나 또는 복수(m개)의 안테나 소자(12)를 구비한다. 이 예에서는, m=8개의 안테나 소자(12_1~12_m)는, 안테나 어레이를 형성하고 있다. DUT(10)는, 안테나 어레이 자체여도 좋고, 안테나 어레이를 구비한 트랜시버 디바이스(AIP: Antenna-In-Package)여도 좋다. 한편, 도 1에서는, DUT(10)를 휘를 향해서 배치하고 있지만, 시험 중에 있어서의 DUT(10)의 자세는 따지지 않는다.

시험 장치(100)는, DUT(10)의 안테나 어레이를, OTA로 측정한다. 시험 장치(100)는, 테스터 본체(110)와, 프론트 엔드 유닛(200)을 구비한다.

테스터 본체(110)는, 메모리, LSI(Large Scale Integrated circuit), IC(Integrated Circuit)를 측정하기 위해 사용되는 ATE(Automatic Testing Equipment)의 본체 부분이고, 표준적인 테스터가 구비하는 기능, 하드웨어를 구비하고 있다. 구체적으로는, 테스트 프로그램을 실행하여, 테스트 프로그램에 기초한 시험 신호를 발생시키고, 또한 시험 신호에 응답하여 DUT가 발생시키는 신호를 수신하고, 수신한 신호를 처리하는 기능을 구비한다.

메모리, LSI, IC를 DUT로 하는 시험에서는, 테스터 본체(110)는, 테스트 헤드와 함께 사용된다. 테스트 헤드에는, 핀 일렉트로닉스 카드(보드)가 마련되고, 핀 일렉트로닉스 카드는, 퍼포먼스 보드를 통해 DUT와 접속된다.

도 1의 시험 장치(100)는, 퍼포먼스 보드 대신에, 프론트 엔드 유닛(200)을 구비한다.

프론트 엔드 유닛(200)은, 복수(n개)의 전계 검출 소자(212_1~212_n)를 포함하는 검출 소자 어레이(210)를 구비한다. 복수의 전계 검출 소자(212)는, DUT(10)의 안테나 소자(12)의 방사면(S) 상의 복수의 지점과 대향하여 마련되고, 각각이, 대응하는 지점에 있어서 DUT(10)가 형성하는 전계(근방계)를 일제히 검출 가능하다. 이 예에서는, 1개의 안테나 소자(12)당 k=4 지점의 전계 강도를 검출할 수 있도록, n=m×k=8×4=32개의 전계 검출 소자(212)가 마련되어 있고, 합계로 32지점의 전계가 측정된다.

프론트 엔드 유닛(200)은, 복수의 전계 검출 소자(212_1~212_n)에 더하여, 프론트 엔드 회로(220)를 구비한다. 프론트 엔드 회로(220)는, 복수의 전계 검출 소자(212_1~212_n)의 출력을 처리하고, 복수의 지점의 전계를 나타내는 복수의 검출 신호(Sd1~Sdn)를 케이블(102)을 통해 테스터 본체(110)에 송신한다.

테스터 본체(110)는, 프론트 엔드 유닛(200)으로부터, 복수의 검출 신호(Sd1~Sdn)를 수신하고, DUT(10)를 검사한다.

DUT(10)의 안테나 소자(12)가 발생시키는 전계(전파)는, 무선 통신 방식에 의존하지만, 수 GHz~수십 GHz의 오더의 RF(Radio Frequency) 신호이다. 이와 같은 높은 주파수를, 케이블(102)을 통해 전송하면, 파형 왜곡이나 노이즈의 영향으로, 정확하게 테스터 본체(110)에 송신할 수 없다. 일반적인 테스터 본체(110)는, 수 GHz~수십 GHz의 RF 신호를 수신하는 인터페이스를 구비하지 않는다.

여기서, 본 실시 형태에서는, 복수의 검출 신호(Sd1~Sdn)를, 복수의 전계 검출 소자(212)의 출력을 다운 컨버트한 것으로 하고, 테스터 본체(110)의 기존의 하드웨어가 수신 가능한 것으로 한다. 이에 의해 기존의 테스터 본체(110)의 활용이 가능해진다. 여기서 말하는 기존의 하드웨어란, 예를 들면 디지털 모듈일 수 있다.

테스터 본체(110)에는, 하드웨어로서, A/D 컨버터를 구비하는 것이 있지만, 그 채널 수는 그다지 많지 않은 경우가 있다. 혹은, 전계 검출 소자(212)의 개수(n)를 커버하는 다채널의 A/D 컨버터를 구비하는 모듈은 고가이다.

여기서, 프론트 엔드 유닛(200)은, 복수의 검출 신호(Sd1~Sdn)를 디지털화하여 테스터 본체(110)에 송신한다. 이에 의해, 테스터 본체(110)에는, 다채널의 A/D 컨버터가 불필요해진다.

이상이 시험 장치(100)의 기본 구성이다. 이어서 그 동작을 설명한다.

DUT(10)의 시험시에, 테스터 본체(110)는, DUT(10)를 동작시켜, 복수의 안테나 소자(12_1~12_m)로부터 전파를 방사시킨다. DUT(10)가 안테나인 경우, 안테나의 입력에, 프론트 엔드 유닛(200)으로부터, 적절한 주파수를 갖는 RF 신호를 입력하면 된다. RF 신호는, 무변조의 정현파를 이용할 수 있지만 그에 한정되지 않고, 변조된 신호로 해도 좋다.

DUT(10)가, AIP인 경우, DUT(10)에 제어 신호(CNT)를 부여하여, DUT(10)를 테스트 모드로 설정하고, AIP가 내장한 오실레이터를 동작시켜, 안테나 소자(12_1~12_m)로부터 전파를 방사시킨다.

복수의 전계 검출 소자(212_1~212_n)는, 각각의 안테나면에 입사하는 전파(근방계)에 상응한 신호를 출력한다. 프론트 엔드 회로(220)는, 복수의 전계 검출 소자(212)의 출력 신호를 받고, 테스터 본체(110)가 수신 가능한 검출 신호(Sd1~Sdn)로 변환하여, 테스터 본체(110)에 송신한다. 상술한 바와 같이, 프론트 엔드 회로(220)는, 주파수다운 컨버트하고, 디지털화된 검출 신호(Sd1~Sdn)를 생성해도 좋다.

테스터 본체(110)는, 프론트 엔드 유닛(200)으로부터의 복수의 검출 신호(Sd1~Sdn)를 수신하고, 그들을 처리하는 것에 의해, DUT(10)의 특성을 평가한다. 바람직하게는 i번째(1≤i≤n)의 검출 신호(Sdi)는, DUT(10)의 안테나 표면의 대응하는 지점에 있어서의 전계 강도와 전계의 위상 정보를 갖고 있어, 테스터 본체(110)는, 복수의 지점에 있어서의 전계 강도와 위상 정보를 계산할 수 있다. 나아가 테스터 본체(110)는, 복수의 지점에 있어서의 전계 강도나 위상 정보, 즉 근방계로부터, 원방계를 추정해도 좋다. 근방계로부터 원방계를 추정하는 방법이나 알고리즘은 공지 기술을 이용하면 된다.

이상이 시험 장치(100)의 동작이다.

정리하면, 프론트 엔드 유닛(200)은, 일반적인 반도체 디바이스를 시험할 때의 퍼포먼스 보드(경우에 따라서는 테스트 헤드의 일부)의 대체로서 기능하고, 프론트 엔드 유닛(200)과, 테스터 본체(110)의 조합에 의해 시험 장치(100)가 구성된다. 프론트 엔드 유닛(200)으로부터 테스터 본체(110)에 대해서는, 테스터 본체가 서포트하는 형태로, 검출 신호(Sd1~Sdn)를 전송하는 것에 의해, 기존의 테스터 본체(110)를 활용하여, 안테나 단체 혹은 안테나를 구비한 디바이스를 OTA로 시험할 수 있다.

본 개시는, 도 1의 블록도로 파악되고, 혹은 상술한 설명으로부터 도출되는 다양한 장치, 방법에 이르는 것이며, 특정의 구성에 한정되는 것이 아니다. 이하, 본 개시의 범위를 좁히기 위한 것이 아닌, 본 개시나 본 발명의 본질이나 동작의 이해를 돕고, 또한 그들을 명확히 하기 위해, 더욱 구체적인 구성예나 실시예를 설명한다.

(실시예 1)

도 2는, 실시예 1에 따른 시험 장치(100A)의 블록도이다. 프론트 엔드 유닛(200A)은, 상술한 바와 같이, 검출 소자 어레이(210) 및 프론트 엔드 회로(220)를 구비한다. 프론트 엔드 회로(220)는, 주파수다운 컨버터(230), 디지타이저(240), 인터페이스 모듈(250)을 구비한다.

복수의 전계 검출 소자(212_1~212_n)에서 생성되는 신호(초기 신호라고도 한다)(Sa1~San)는, 안테나 소자(12)가 방사하는 전파의 주파수(캐리어 주파수(fc))와 동일한 주파수(수 GHz~수십 GHz)를 구비하고 있다.

이 실시예 1에서는, 전계 검출 소자(212)로서, 전기적인 안테나(본 명세서에서는 DUT의 안테나와 구별하기 위해, 센서 안테나라고 한다)를 사용할 수 있다. 센서 안테나로서는, 마이크로스트립 안테나가 바람직하고, 예를 들면 패치 안테나를 사용할 수 있다. 각 전계 검출 소자(센서 안테나)(212)는, 대응하는 지점에 있어서의 전파(전자계)를 받고, 센서 안테나의 코일은, 전자계에 상응한 강도 및 위상을 갖는 전기 신호(코일 전압 혹은 코일 전류)를 생성한다. 즉, 센서 안테나를 사용하는 경우, 코일 전압 혹은 코일 전류가, 초기 신호(Sa)가 되고, 초기 신호(Sa)는, 캐리어 주파수(fc)를 갖는다.

주파수다운 컨버터(230)는, 이 고주파의 초기 신호(Sa1~San)를, 테스터 본체(110A)가 처리 가능한 주파수(Δf)로 다운 컨버트하고, 중간 신호(Sb1~Sbn)를 생성한다.

주파수다운 컨버터(230)는, 오실레이터(232), 분배기(234), 복수(n)개의 믹서 회로(236_1~236_n)를 포함한다. 오실레이터(232)는, 캐리어 주파수(fc)와의 차분이 Δf인 주파수(예를 들면 f-Δf)를 갖는 RF 신호를 생성한다.

분배기(234)는 RF 신호를, 복수의 믹서 회로(236_1~236_n)에 분배한다. 또한 이 RF 신호는, DUT(10)의 입력에 공급되어도 좋고, 이 경우, DUT(10)는 시험시에, 프론트 엔드 유닛(200A)으로부터 수신한 RF 신호를, 안테나 소자(12)로부터 방사할 수 있다.

i번째(1≤i≤n)의 믹서 회로(236_i)는, 대응하는 전계 검출 소자(212_i)가 생성하는 초기 신호(Sai)를, RF 신호와 곱셈, 즉 주파수 믹싱하여, 주파수가 Δf인 중간 신호(Sbi)로 다운 컨버트한다.

디지타이저(240)는, 주파수다운 컨버터(230)가 생성한 복수의 중간 신호(Sb1~Sbn)를, 디지털의 검출 신호(Sd1~Sdn)로 변환한다.

디지타이저(240)는, 오실레이터(242), 분배기(244), 필터(246), 복수(n)개의 A/D 컨버터(248_1~248_n)를 구비한다.

오실레이터(242)는, 샘플링 주파수(Fs)를 갖는 샘플링 신호를 생성한다. 샘플링 주파수(Fs)는, Δf의 2배보다 높게 정해진다.

분배기(244)는, 샘플링 신호를, 복수의 A/D 컨버터(248_1~248_n)에 분배한다. A/D 컨버터(248)의 전단에는, 필터(246)가 삽입된다.

i번째의 A/D 컨버터(248_i)는, 샘플링 신호와 동기하여, 필터링 후의 대응하는 중간 신호(Sbi)를, 디지털의 검출 신호(Sdi)로 변환한다.

인터페이스 모듈(250)은, 디지털화된 복수의 검출 신호(Sd1~Sdn)를, 테스터 본체(110A)에 송신한다.

테스터 본체(110A)는, 인터페이스 모듈(112), 직교 복조기(120) 및 신호 처리부(130)를 구비한다.

인터페이스 모듈(112)은, 디지털화된 복수의 검출 신호(Sd1~Sdn)를 수신한다. 인터페이스 모듈(112)은 디지털 모듈로도 불리고, 소정의 기간에 걸쳐 수신한 복수의 검출 신호(Sd1~Sdn)를, 파형 데이터로서 캡처한다.

예를 들면, DUT(10)가 방사하는 전파가, 변조되지 않는 정현파인 경우, 복수의 초기 신호(Sa1~San)는, 동일한 주파수(fc)의 정현파가 되고, 강도 및 위상은, 신호마다 다르다. 다운 컨버트된 중간 신호(Sb1~Sbn)는, 동일한 주파수(Δf)의 정현파가 되고, 강도 및 위상은, 신호마다 다르다. 테스터 본체(110A)가 수신하는 검출 신호(Sd1~Sdn)는 각각, 주파수(Δf)를 갖는 중간 신호(Sb1~Sbn)의 파형 데이터이다.

직교 복조기(120)는, 복수의 검출 신호(Sd1~Sdn) 각각을 직교 복조한다. 즉, 직교 복조기(120)에 의해, 중간 신호(Sb1~Sbn)는, I성분과 Q성분을 포함하는, 혹은 진폭 정보와 위상 정보를 포함하는 기저 대역 신호(BB1~BBn)로 변환된다. I성분과 Q성분은, 진폭 정보, 위상 정보와 등가이고, 원래의 전계 검출 소자(212)의 지점에 있어서의 전계 강도 및 위상을 나타낸다. 한편, 직교 복조기(120)는, 하드웨어로서 실장해도 좋고, 소프트웨어와 CPU(연산 처리 장치)의 조합으로 실장해도 좋다.

한편, 안테나의 OTA 시험에서는, DUT(10)의 안테나면의 복수의 지점에 있어서의 상대적인 위상을 알면 좋기 때문에, 복수의 채널(CH1~CHn)의 상대적인 위상이 일치하면 되고, 직교 복조기(120)는, 프론트 엔드 유닛(200A)이나 DUT(10)와, 비동기로 동작해도 좋다. 즉, 시험 장치(100A)와 프론트 엔드 유닛(200A)의 고정밀도의 위상 맞춤이 불필요한 이점이 있다.

신호 처리부(130)는, 복수의 지점에 있어서의 전계 강도·위상 정보를 나타내는 기저 대역 신호(BB1~BBn)를 처리하고, DUT(10)의 특성을 평가한다. 신호 처리부(130)의 처리 내용은 특히 한정되지 않고, DUT(10)의 평가하고자 하는 특성에 따라 정하면 된다.

예를 들면 신호 처리부(130)는, 캘리브레이션 처리부(132) 및 근방계-원방계 변환 처리부(134)를 포함한다. 신호 처리부(130)는, 하드웨어적으로는 CPU 등의 프로세서이고, 캘리브레이션 처리부(132) 및 근방계-원방계 변환 처리부(134)는, 프로세서가 소프트웨어 프로그램(테스트 프로그램)을 실행하는 것에 의해 발휘되는 기능을 나타낸다.

캘리브레이션 처리부(132)는, 전계 검출 소자(212)로서 사용하는 센서 안테나의 구조에 따른 특성, 복수의 센서 안테나간의 간섭, 센서 안테나와 안테나 소자(12) 사이의 간섭 등을 보정한다. 보정의 대상은 기저 대역 신호여도 좋고, 기저 대역 신호로부터 얻어지는 근방계의 전계 분포여도 좋다.

예를 들면 DUT(10)의 원방계의 정보가 필요한 경우, 근방계-원방계 변환 처리부(134)가 마련된다. 근방계-원방계 변환 처리부(134)는, 근방계를 원방계로 변환한다. 근방계-원방계 변환 처리부(134)의 알고리즘은 공지 기술을 이용하면 된다.

(실시예 2)

도 3은, 실시예 2에 따른 시험 장치(100B의 블록도이다. 실시예 1에서는, 직교 복조기(120)가 테스터 본체(110A)에 실장되어 있었지만, 실시예 2에서는, 직교 복조기(260)가 하드웨어로서 실장된다.

직교 복조기(260)는, 디지타이저(240)의 출력(Sd1~Sdn) 각각을 직교 복조하고, 디지털의 기저 대역 신호(BB1~BBn)를 생성한다. 인터페이스 모듈(250)은, 디지털 기저 대역 신호(BB1~BBn)를, 검출 신호로서 테스터 본체(110B)에 송신한다.

한편, 도 3의 구성에서는, 디지타이저(240)의 후단에 직교 복조기(260)를 마련하고 있지만 그에 한정되지 않고, 디지타이저(240)의 전단에 직교 복조기(260)를 마련하여, 직교 복조기(260)에 의해 아날로그의 기저 대역 신호를 생성하고, 디지타이저(240)에 의해 디지털의 기저 대역 신호로 변환해도 좋다.

(실시예 3)

도 4는, 실시예 3에 따른 시험 장치(100C)의 블록도이다. 프론트 엔드 유닛(200C)는, 디지타이저(270)를 구비한다. 일반적인 디지타이저(A/D 컨버터)는, 나이퀴스트 정리에 따라, 입력 신호의 최대 주파수보다 2배 이상 높은 샘플링 레이트로 동작하지만, 이 디지타이저(270)는, 언더 샘플링의 원리를 이용하여, 복수의 초기 신호(Sa1~San)를 디지털화하고, 디지털의 검출 신호(Se1~Sen)를 생성한다.

도 5는, 디지타이저(270)에 의한 언더 샘플링을 설명하는 도면이다. 초기 신호(Sa)는, 캐리어 주파수(f_c)를 갖고 있고, 그 주기(캐리어 주기)는 1/f_c이다. 디지타이저(270)는, 캐리어 주기의 정수(k)배의 시간(T)보다, τ만큼 긴 샘플링 주기(T+τ)로, 초기 신호(Sa)를 샘플링한다. 디지타이저(270)에 의해 얻어지는 검출 신호(Se)는, 초기 신호(Sa)와 동일한 파형을 갖고, 주파수다운 컨버전한 신호가 되고, 이는, 실시예 1에 있어서의 신호(Sd1~Sdn)에 상당한다.

이 구성에 의하면, 주파수 믹서 등이 불필요해진다.

실시예 3에 있어서, 프론트 엔드 유닛(200C)의 디지타이저(270)의 후단에 직교 복조기(260)를 마련하여, 신호(Se)를 기저 대역 신호(BB)로 변환하고, 테스터 본체(110)에 송신하도록 해도 좋다.

(실시예 4)

도 6은, 실시예 4에 따른 시험 장치(100D)의 블록도이다.

실시예 4에서는, 전계 검출 소자(212)로서, 안테나 대신에, 전기 광학(EO) 센서를 사용한다. 즉, 검출 소자 어레이(210)는, 복수의 EO 센서(213)를 포함한다. 프론트 엔드 유닛(200D)은, 광원(280) 및 복수의 수광 소자(290_1~290_n)를 더 구비한다.

광원(280)은, 복수의 EO 센서(213_1~213_n)에 대해, 캐리어 주파수(f_c)와 다른 로컬 주파수(f_LO=f_c-Δf)로 변조된 프로브광(La1~Lan)을 조사한다. 광원(280)은, n개의 발광 유닛(282)을 포함하고, 발광 유닛(282) 별로, 프로브광(La1~Lan)의 강도나 변조 주파수를 설정 가능해도 좋다. 발광 유닛(282)은, VCSEL(Vertical Cavity Surface Emitting LASER) 등의 반도체 레이저여도 좋고, 광원(280)은 VCSEL 어레이여도 좋다.

복수의 수광 소자(290_1~290_n)는, 복수의 EO 센서(213_1~213_n)에 대응한다. i번째의 수광 소자(290_i)는, 대응하는 EO 센서(213_i)와 작용한 프로브광(Lbi)을 수광하고, 수광한 프로브광(Lbi)의 강도를 나타내는 광검출 신호(Sfi)를 생성한다. 복수의 수광 소자(290_1~290_n)로서는 광검출기의 어레이나 포토다이오드의 어레이를 사용해도 좋고, CCD 센서나 CMOS 센서 등을 사용해도 좋다.

디지타이저(240)는, 복수의 광검출 신호(Sf1~Sfn)를 디지털 신호로 변환한다. 인터페이스 모듈(250)은, 디지털화된 광검출 신호(Sd1~Sdn)를, 테스터 본체(110)에 송신한다.

수광 소자(290_1~290_n)가 생성하는 광검출 신호(Sf1~Sfn)는, EO 센서가 받는 전자파의 주파수(f_c)를, |f_c-f_LO|=Δf로 다운 컨버트한 신호가 된다. 즉, 실시예 1에 있어서의 주파수다운 컨버터(230)의 기능이, 광원(280)과 수광 소자(290_1~290_n)에 의해 실현된다.

(실시예 5)

도 7은, 실시예 5에 따른 시험 장치(100E)의 블록도이다. 실시예 5에서는, 광원(280)은, 상이한 2개의 파장(λ1, λ2)의 CW 광을 혼합하는 것에 의해 프로브광(La1~Lan)을 생성한다. 발광 유닛(282)은, 제1파장(λ1)으로 발진하는 제1레이저(284)와, 제2파장(λ2)으로 발진하는 레이저(286)와, 2개의 CW 레이저광을 합파하는 광 커플러(288)를 포함해도 좋다.

실시예 5에서는, 프로브광을 변조하는 대신, 파장이 다른 2개의 CW 레이저광을 합성한 것을 프로브광으로서도 사용한다. 이에 의해, 2개의 파장 λ1과 λ2의 차분에 따른 주파수를, 로컬 주파수(f_LO)로 하여, 다운 컨버전할 수 있다.

실시예 4나 실시예 5에 있어서, 광검출 신호(Sf)의 주파수(Δf)가, 테스터 본체(110)가 처리 가능한 주파수보다 높은 경우에는, 디지타이저(240)의 전단에, 도 2의 주파수다운 컨버터(230)를 삽입하여, 더욱 주파수를 내려도 좋다.

혹은, 디지타이저(240) 대신에, 도 4에 나타내는 언더 샘플링을 바탕으로 하는 디지타이저(270)를 이용하여, 더욱 주파수를 저하시켜도 좋다.

실시예 4 혹은 실시예 5에 있어서, 디지털 출력의 수광 소자(290)를 사용해도 좋고, 그 경우, 디지타이저(240)의 기능은 수광 소자(290)에 편입된다.

실시예 4나 실시예 5에 있어서도, 직교 복조기를 프론트 엔드 유닛(200D)에 마련해도 좋다.

실시예 4나 실시예 5에 있어서, 광원(280)을, 복수(n)개의 발광 유닛(282)으로 분할했지만 그에 한정되지 않고, 1개의 광원으로서 구성해도 좋다. 이 경우, 실질적으로 균일한 강도 분포를 갖는 프로브광을, 검출 소자 어레이(210) 전체에 조사해도 좋다.

실시의 형태를 바탕으로 본 발명을 설명했지만, 실시의 형태는, 본 발명의 원리, 응용을 나타내는 것에 불과하고, 실시의 형태에는, 청구범위에 규정된 본 발명의 사상 범위 내에서 많은 변형예나 배치의 변경이 가능하다.

100: 시험 장치
10: DUT
12: 안테나 소자
110: 테스터 본체
112: 인터페이스 모듈
120: 직교 복조기
130: 신호 처리부
132: 캘리브레이션 처리부
134: 근방계-원방계 변환 처리부
200: 프론트 엔드 유닛
210: 검출 소자 어레이
212: 전계 검출 소자
220: 프론트 엔드 회로
230: 주파수다운 컨버터
232: 오실레이터
234: 분배기
236: 믹서 회로
240: 디지타이저
242: 오실레이터
244: 분배기
246: 필터
248: A/D 컨버터
250: 인터페이스 모듈
260: 직교 복조기
270: 디지타이저
280: 광원
282: 발광 유닛
290: 수광 소자

Claims

안테나 소자 또는 안테나 소자를 구비하는 기기를 피시험 디바이스로 하는 시험 장치이고,
상기 피시험 디바이스의 상기 안테나 소자의 방사면 상의 복수의 지점과 대향하여 마련되고, 각각이, 대응하는 지점에 있어서 상기 피시험 디바이스가 형성하는 전계를 일제히 검출 가능한, 복수의 전계 검출 소자를 포함하고, 상기 복수의 지점의 전계를 나타내는 복수의 검출 신호를 송신하는 프론트 엔드 유닛; 및
상기 프론트 엔드 유닛으로부터, 상기 복수의 검출 신호를 수신하고, 상기 피시험 디바이스를 검사하는 테스터 본체를 구비하는 것을 특징으로 하는 시험 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 검출 신호는, 상기 복수의 전계 검출 소자의 출력을 다운 컨버트한 것을 특징으로 하는 시험 장치.
제1항에 있어서,
상기 프론트 엔드 유닛은 상기 복수의 검출 신호를 디지털화하여 상기 테스터 본체에 송신하는 것을 특징으로 하는 시험 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 복수의 전계 검출 소자는, 복수의 전기 광학 센서인 것을 특징으로 하는 시험 장치.
제4항에 있어서,
상기 프론트 엔드 유닛은,
상기 피시험 디바이스가 방사하는 전계의 제1주파수와 다른 제2주파수로 변조된 프로브광을, 상기 복수의 전기 광학 센서에 조사하는 광원; 및
상기 복수의 전기 광학 센서에 대응하는 복수의 수광 소자이고, 각각이, 상기 복수의 전기 광학 센서의 대응하는 하나와 작용한 상기 프로브광에 따른 광검출 신호를 생성하는, 복수의 수광 소자를 포함하고,
상기 복수의 검출 신호는, 상기 복수의 수광 소자가 생성하는 복수의 상기 광검출 신호에 기초하고 있는 것을 특징으로 하는 시험 장치.
제4항에 있어서,
상기 프론트 엔드 유닛은,
제1파장과 제2파장을 포함하는 프로브광을, 상기 복수의 전기 광학 센서에 조사하는 광원; 및
상기 복수의 전기 광학 센서에 대응하는 복수의 수광 소자이고, 각각이, 상기 복수의 전기 광학 센서의 대응하는 하나와 작용한 상기 프로브광에 따른 광검출 신호를 생성하는, 복수의 수광 소자를 포함하고,
상기 복수의 검출 신호는, 상기 복수의 수광 소자가 생성하는 복수의 상기 광검출 신호에 기초하고 있는 것을 특징으로 하는 시험 장치.
제5항에 있어서,
상기 프론트 엔드 유닛은,
상기 복수의 전기 광학 센서의 출력을 디지털화하는 복수의 A/D 컨버터; 및
상기 복수의 A/D 컨버터의 출력을 상기 테스터 본체에 송신하는 인터페이스 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 시험 장치.
제6항에 있어서,
상기 프론트 엔드 유닛은,
상기 복수의 전기 광학 센서의 출력을 디지털화하는 복수의 A/D 컨버터; 및
상기 복수의 A/D 컨버터의 출력을 상기 테스터 본체에 송신하는 인터페이스 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 시험 장치.
제1항에 있어서,
상기 복수의 전계 검출 소자는, 복수의 센서 안테나인 것을 특징으로 하는 시험 장치.
제9항에 있어서,
상기 프론트 엔드 유닛은,
상기 복수의 센서 안테나에 대응하는 복수의 믹서이고, 각각이, 상기 복수의 센서 안테나의 대응하는 하나의 출력을, 상기 피시험 디바이스가 방사하는 전계의 제1주파수와 다른 제2주파수의 캐리어 신호와 믹싱하는 복수의 믹서를 포함하고,
상기 복수의 검출 신호는, 상기 복수의 믹서의 출력에 기초하고 있는 것을 특징으로 하는 시험 장치.
제10항에 있어서,
상기 프론트 엔드 유닛은,
상기 복수의 믹서의 출력을 디지털화하는 복수의 A/D 컨버터; 및
상기 복수의 A/D 컨버터의 출력을 상기 테스터 본체에 송신하는 인터페이스 회로를 포함하는 것을 특징으로 하는 시험 장치.
제9항에 있어서,
상기 프론트 엔드 유닛은, 상기 복수의 센서 안테나가 생성하는 복수의 신호를 언더 샘플링하는 디지타이저를 포함하고,
상기 복수의 검출 신호는, 상기 디지타이저의 출력에 기초하고 있는 것을 특징으로 하는 시험 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 테스터 본체는, 상기 복수의 검출 신호에 기초하여, 상기 피시험 장치가 방사하는 원방계를 산출하는 것을 특징으로 하는 시험 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 테스터 본체는, 상기 복수의 검출 신호 각각을 직교 복조하는 직교 복조기를 구비하는 것을 특징으로 하는 시험 장치.