KR20230145419A - 복수의 안테나를 포함하는 무선 주파수 장치를 특성화하기 위한 측정 장치 및 방법 - Google Patents

복수의 안테나를 포함하는 무선 주파수 장치를 특성화하기 위한 측정 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 실시예는 대형 패치 안테나 어레이와 같은 복수의 안테나(120)를 포함하는 무선 주파수 장치(110)를 특성화하기 위한 측정 장치이다. 측정 장치는 유전체 도파관 슬래브(130)를 포함하며, 유전체 도파관 슬래브 내에 또는 상에 복수의 주파수 변환 구조물(150)이 배열된다. 측정 장치는, 유전체 도파관 슬래브의 상이한 위치에 배열되고 각각의 무선 주파수 구성요소(160)에 결합된 복수의 도파관 전이부(140)를 더 포함한다. 송신기, 수신기 또는 트랜시버와 같은 무선 주파수 구성요소는 무선 신호(233)를 송신 및/또는 수신하도록 구성된다. 주파수 변환 구조물은 복수의 안테나의 각각의 안테나와 연관되며, 수신된 신호에 대해 주파수 변환을 수행하여, 주파수 변환된 신호를 초래하도록 구성된다. 주파수 변환 구조물은 주파수 변환 방식으로 각각의 안테나를 유전체 슬래브에 결합하도록 더 구성되어, 안테나와 복수의 도파관 전이부 사이에 주파수 변환 커플링을 수립하여, 안테나와 무선 주파수 구성요소 사이에 주파수 변환 커플링을 초래한다. 측정 장치는 무선 주파수 장치를 특성화하기 위해 안테나와 무선 주파수 구성요소 사이의 주파수 변환 커플링을 사용하도록 구성된다. 무선 주파수 장치는 안테나 및/또는 안테나에 연결된 무선 주파수 프런트엔드를 포함할 수 있다.

Description

복수의 안테나를 포함하는 무선 주파수 장치를 특성화하기 위한 측정 장치 및 방법
본 발명은 OTA(over-the-air) 안테나 테스트에 관한 것이다. 본 발명은 복수의 안테나를 포함하는 무선 주파수 장치를 특성화하기 위한 측정 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 추가 실시예는 측정 장치 및 테스트 대상 디바이스 위치를 포함하는 자동화된 테스트 장비에 관한 것이다. 본 발명에 따른 추가 실시예는 복수의 안테나를 포함하는 테스트 대상 디바이스(DUT)를 특성화하는 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 실시예는 주파수 변환 구조물 또는 센서를 사용한 근거리장 테스트 또는 프로빙에 관한 것이다. 본 발명에 따른 실시예는 대형 밀리미터파 안테나 어레이 모듈의 OTA 테스트에 관한 것이다.
안테나 어레이를 OTA 테스트하기 위한 몇 가지 종래의 방법이 존재한다. 예를 들어, 안테나 어레이는 무반향 챔버 또는 박스 환경에서 예컨대, 1미터 조금 미만에서 최대 수 미터까지 먼 거리에서 안테나 어레이를 프로빙하여 테스트될 수 있다. 이러한 기존 방법의 단점은 측정 속도가 느리고 장비가 크므로 결과적으로 청정 생산 환경에는 적합하지 않다는 것이다.
작은 어레이, 예를 들어 4-8개의 요소를 포함하는 모듈은 몇 개의 흡수체를 사용하여 약 0.5 미터의 짧은 거리에서 테스트될 수 있다. 이 측정 방법은 앞에서 논의된 원거리 방법보다 생산 환경에 더 적합하다. 그러나 이 방법은 수많은 어레이 요소를 순차적으로 테스트하기 때문에 시간이 많이 걸린다.
최근의 측정 방법에서는 4-8개의 요소와 같은 작은 어레이를 포함하는 모듈이 안테나 요소의 반응성 근거리장에서 프로브 어댑터를 사용하여 프로빙되거나 테스트될 수 있다고 제안한다. 이 측정 셋업은 컴팩트하고 어레이 요소를 병렬로 측정할 수 있으므로 생산 테스트에 적용하기에 적합하다. 단점은 주어진 어레이 토폴로지에 대해 다소 복잡한 목적의 프로브 어댑터가 필요하며 어레이 요소의 수가 증가함에 따라 복잡성이 더욱 증가한다는 것이다.
전술한 방법이 예컨대, 4-8개의 요소를 가진 작은 어레이를 포함하는 모듈을 테스트하는 문제를 적어도 부분적으로 해결하더라도, 미래의 이동 통신 디바이스를 테스트 할 수는 없다. 미래의 이동 통신 디바이스는 밀리미터파 주파수에서 작동하는 소형 폼 팩터에 여러 개의 복잡한 안테나 어레이를 포함할 것으로 예상된다.
또한, 밀리미터파 상호접속부의 사용을 방지하기 위해 프런트엔드 전자장치와 안테나가 모듈에 공동 통합될 것으로 예상된다. 따라서 트랜시버와 안테나 사이의 지점은 테스트를 위해 액세스되지 않을 것이다.
또한, 다수 안테나 밀리미터파 모듈은 요소별 또는 채널별 테스트와 같은 OTA 테스트와 잠재적으로 생산 레벨에서 OTA 캘리브레이션이 필요할 것으로 예상된다.
이러한 상황을 고려할 때, 많은 수의 안테나 요소를 가진 안테나 어레이를 포함하는 테스트 대상 디바이스(DUT)를 테스트하기 위해 복잡성, 크기 및 비용 간의 절충을 개선한 측정 장치 및 개념이 필요하다.
본 발명에 따른 실시예는 패치 안테나 또는 대형 패치 안테나 어레이와 같은 복수의 안테나를 포함하는 무선 주파수 장치를 특성화, 예컨대, 테스트 또는 측정하기 위한 측정 장치이다.
측정 장치는 유전체 도파관 슬래브 또는 유전체 슬래브를 포함하며, 유전체 도파관 슬래브 내에 또는 상에 복수의 주파수 변환 구조물, 예컨대, 주파수 변환 센서가 배열된다.
측정 장치는 예를 들어 유전체 도파관 슬래브의 둘레를 따라 유전체 도파관 슬래브의 상이한 위치에 배열되고 각각의 무선 주파수 구성요소에 결합된 복수의 도파관 전이부를 더 포함한다.
송신기, 수신기 또는 트랜시버와 같은 무선 주파수 구성요소는 무선 신호를 송신 및/또는 수신하도록 구성된다.
주파수 변환 구조물은 복수의 안테나의 각각의 안테나와 연관되며, 수신된 신호에 대해 주파수 변환을 수행하여 주파수 변환된 신호를 초래하도록 구성된다.
주파수 변환 구조물은 각각의 안테나를 유전체 슬래브와 주파수 변환 방식으로 결합하여, 안테나와 복수의 도파관 전이부 사이에 주파수 변환 커플링을 수립함으로써, 안테나와 무선 주파수 구성요소 사이에 주파수 변환 커플링을 초래하도록 더 구성된다.
측정 장치는 무선 주파수 장치를 특성화하기 위해 안테나와 무선 주파수 구성요소 사이의 주파수 변환 커플링을 사용하도록 구성된다. 예를 들어, 무선 주파수 장치는 안테나 및/또는 안테나에 연결된 무선 주파수 프런트엔드를 포함할 수 있다.
이 발명의 측정 장치를 사용하면 합리적인 수의 테스트 채널이 병렬로 작동하는 생산 환경에 적합한 컴팩트한 셋업에서 많은 수의 안테나 요소를 가진 대형 안테나 어레이를 테스트할 수 있다.
DUT의 복수의 안테나 또는 테스트 대상 안테나에 대해 특정할 수 있는 테스트 프로브 어댑터를 사용하면 측정 장치를 합리적으로 낮은 복잡도의 기술로 또는 이를 사용하여 제조할 수 있다. 낮은 복잡도는 측정 장치를 생산 환경에서 쉽게 제조 및/또는 사용할 수 있게 한다. 따라서, 앞에서 논의한 종래의 반응성 근거리장 프로빙 기법 또는 측정 장치와 중요한 차별화 요소이다.
DUT의 안테나 어레이는 다수의 개별 라디에이터 또는 복수의 안테나를 포함할 수 있다. DUT의 안테나 어레이 또는 라디에이터/안테나는 약 10 파장 거리와 같이 그리 멀지 않은 거리에 있는 흡수체의 방향으로 신호를 방사하거나 송신할 수 있다.
라디에이터를 방해하지 않고, 즉 라디에이터의 복잡한 피드 임피던스가 계속 영향을 받지 않는 경우, 자유 공간 파장의 절반 미만의 두께를 갖는 유전체 도파관 슬래브를 안테나 어레이와 흡수체 사이의 라디에이터에 근접한 거리 또는 근거리장 거리에 배치할 수 있다.
유전체 슬래브는 두 가지 기능을 가질 수 있다. 첫째, 송신된 신호의 파장에 비해 크기가 작아 라디에이터에 영향을 주지 않을 소형 안테나 다이오드 회로를 각 라디에이터에 가까운 위치에 포함하거나 운반할 수 있다. 소형 안테나 다이오드 회로는 유전체 도파관 슬래브로 구성되므로 온슬래브 회로라고도 부를 수 있다.
온슬래브 회로의 작고 비효율적인 안테나는 라디에이터가 송신하는 파동 또는 신호의 작은 부분을 수신할 수 있다. 온슬래브 회로의 다이오드 또는 다른 비선형 요소는 수신된 신호를 예컨대, 주파수를 배가함으로써 다른 주파수로 변환하거나 전송할 수 있다. 마지막으로, 온슬래브 회로는 예를 들어, 소형 모드 런처에 의해 주파수 변환 또는 전송된 주파수 신호를 유전체 도파관 슬래브 유도 표면파 모드로 송신할 수 있다.
그런 다음, 유전체 도파관 슬래브의 제2 기능에 의해, 유전체 도파관 슬래브는 표면파 모드를 유전체 도파관 슬래브의 외부 에지로 유도하거나 전달할 수 있다.
유전체 도파관 슬래브의 둘레를 따라 있는 모드 론처 및 수신기는 예를 들어 도파관 전이부를 통해 신호를 수신할 수 있다. 예를 들어, 예컨대, 일종의 삼각 측량으로서 수신된 여러 신호의 위상 비교를 적용하거나 수신된 여러 신호에 위상 비교를 적용함으로써, DUT의 라디에이터의 특정 위치를 찾을 수 있다. 예를 들어, 삼각 측량은 동일한 전송 신호의 서로 다른 수신 버전의 크기 및 위상 정보를 모두 비교함으로써 더욱 개선될 수 있다.
이 발명의 측정 장치의 중요한 특징은 다음과 같이 결론을 내릴 수 있다. 첫째, 주파수 변환 구조물(또는 프로브)은 평면 유전체 도파관 슬래브 내에 또는 상에 위치한 안테나 및 다이오드와 같은 전기적으로 절연된 디바이스 구조물일 수 있다. 따라서, 밀리미터파 주파수에서 테스트되고 작동할 소정의 안테나 어레이에 특정한 주파수 변환 구조물(또는 프로브 카드)를 갖춘 유전체 도파관 슬래브의 제조는 예를 들어, 표준 회로 보드 제조 공정에 의해 실현 가능하다.
둘째, 유전체 도파관 슬래브는 예를 들어, 자유 공간 파장의 절반 미만일 수 있는 두께 및 유전체 도파관 슬래브 상에 또는 내에 연속적인 금속 트레이스가 없기 때문에 DUT의 안테나 어레이의 전송 신호 또는 파동에 대해 투명(또는 적어도 대략적으로 투명)할 수 있다.
셋째, 유전체 도파관 슬래브는 또한 온슬래브 회로로부터, 예를 들어 도파관 전이부를 통해 예컨대 유전체 도파관 슬래브 에지에 위치한 무선 주파수 구성요소로 신호를 전달하거나 유도하기 위한 도파관으로 사용될 수 있다. 유도 신호 또는 파동의 전송은 방사 신호 또는 파동의 전송보다 훨씬 낮은 전송 손실을 가지는데, 방사선은 3차원 공간의 모든 방향으로 퍼지는 반면 유도 신호 또는 파동은 유전체 도파관 슬래브의 평면 내에서 전파되기 때문이다.
따라서, 본 발명의 이 실시예는 견고하고 비용 효율적이며 따라서 테스트 환경에서 잘 사용할 수 있는 동시에 DUT의 복수의 안테나 중 안테나의 충분히 정확한 특성화를 가능하게 할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 측정 장치는 무선 주파수 구성요소에 결합되고 무선 주파수 구서요소에 의해 수신된 신호를 평가하여 무선 주파수 장치를 특성화하도록 구성되는 신호 평가 회로부를 포함한다. 무선 주파수 구성요소에 의해 수신되는 신호는 안테나에 의해 전송되는 신호 및 안테나와 무선 주파수 구성요소 사이의 주파수 변환 커플링에 의해 변환된 주파수를 기반으로 한다. 전용 신호 평가 회로부를 사용하면 무선 주파수 구성요소에 의해 수신된 신호의 평가 속도가 빨라진다.
다른 실시예에 따르면, 신호 평가 회로부는 삼각 측량을 사용하여 송신하는 안테나의 위치를 찾도록 구성된다. 즉, 송신 안테나는 예를 들어 무선 주파수 구성요소에서 수신된 신호의 진폭 및 위상 정보에 기초하여 위치가 결정된다. 신호 평가 회로부는, 예를 들어, 무선 주파수 구성요소의 수가 DUT의 안테나 수에 선형적으로 스케일링되는, 즉 각 라디에이터가 적어도 하나의 무선 주파수 구성요소에 의해 측정되는, 앞에서 논의한 종래의 측정 장치와는 대조적으로, 무선 주파수 구성요소의 수를 줄이기 위해 진폭 및 위상 정보에 기초한 삼각 측량을 사용하고 있다. 예를 들어, 삼각 측량은 안테나 또는 DUT의 해당 안테나에 의해 여기되는 주파수 변환 구조물의 위치를 찾을 수 있으며, 따라서 DUT 안테나의 위치로 결론을 내릴 수 있다.
바람직한 실시예에서, 측정 장치는 신호 평가 회로부를 포함하며, 이는 DUT의 안테나에 결합되고 안테나에 의해 수신된 신호를 평가하여 무선 주파수 장치를 특성화하도록 구성된다. 안테나에 의해 수신된 신호는 무선 주파수 구성요소에 의해 전송된 신호 및 안테나와 무선 주파수 구성요소 사이의 주파수 변환 커플링, 예컨대, 주파수 변환 구조물에 의해 변환된 주파수를 기반으로 한다. 전용 신호 평가 회로부를 사용하면 안테나에 의해 수신된 신호의 평가 속도가 빨라진다. 또한, 양방향으로 측정할 수 있으며, DUT 안테나의 송신 및 수신 방향을 모두 테스트할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 무선 주파수 구성요소는 서로 다른 주파수를 갖는 신호를 예를 들어, 동시에 전송하도록 구성된다. 미리 정의된 서로 다른 주파수에서 신호를 전송하면, 예를 들어 신호가 동시에 전송되는 경우와 같이 서로 다른 무선 주파수 구성요소의 신호를 식별하거나 구별할 수 있다. 또한, 서로 다른 주파수를 갖는 신호를 동시에 전송함으로써, 주파수 변환 구조물에서 주파수 변환(혼합)을 수행하여, 주파수 변환 구조물에 의해 재방사되는 신호의 주파수를 유연하게 조정할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 무선 주파수 구성요소는 두 개의 서로 다른 주파수에서 신호를 동시에 전송하도록 구성된다. 전송된 신호는 주파수 변환 구조물에 의해 혼합된다. 측정 장치는 무선 주파수 장치를 특성화하기 위해 동시에 전송된 신호에 기초하여 획득된 혼합 신호를 평가하도록 구성된다. 따라서, 혼합 신호는 무선 주파수 구성요소에 의해 전송되는 (강한) 신호와 구별될 수 있으며 국부적인 주파수 변환 구조물로부터 방사된다. 예를 들어, 각각의 모든 무선 주파수 구성요소가 동시에 신호를 전송하고 전송된 신호를 서로 다른 주파수로 식별할 필요가 없다. 서로 다른 주파수에서 두 개의 신호만 동시에 전송하면 충분하다. 신호의 진폭과 위상은 송신 무선 주파수 구성요소와의 거리에 의존한다. 따라서, 모든 주파수 변환 구조물은 진폭과 위상이 다른 신호를 혼합한다. 측정 장치는 무선 주파수 장치를 특성화하기 위해 혼합 신호를 평가한다.
바람직한 실시예에서, 무선 주파수 구성요소는 두 개 이상의 서로 다른 주파수에서 신호를 동시에 전송하도록 구성된다. 측정 장치는 서로 다른 주파수의 서로 다른 신호를 사용하여 무선 주파수 장치의 별개의 분기, 예를 들어 별개의 안테나 및/또는 안테나와 연결된 별개의 무선 주파수 프런트엔드를 동시에 테스트하도록 구성된다. 예를 들어, 제1 주파수의 신호를 사용하여 하나 이상의 분기를 테스트하고 제2 주파수의 신호를 사용하여 하나 이상의 다른 분기를 테스트하면 테스트가 가속화된다. 따라서, 서로 다른 주파수에서 작동하도록 구성된 둘 이상의 분기가 있는 무선 주파수 장치도 테스트될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 유전체 도파관 슬래브는 하나 이상의 안테나 또는 하나 이상의 무선 주파수 구성요소에 의해 전송되는 신호 또는 신호 주파수의 자유 공간 파장의 절반 미만의 두께를 갖는다. 유전체 도파관 슬래브의 두께는 신호의 파장에 비해 작다. 따라서, 유전체 도파관 슬래브는 예를 들어, 적어도 신호에 대해 대략적으로 투명하다. 신호는 작은 전송 손실만 겪고 안테나 특성의 열화가 작을 수 있다.
바람직한 실시예에서, 유전체 도파관 슬래브는 하나 이상의 층을 포함한다. 단층 및/또는 다층 구조는 간단한 구조이며 표준 회로 보드 제조 공정에 의해 비용 효율적으로 생산될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 유전체 도파관 슬래브의 하나 이상의 층은 실리콘 및/또는 석영 및/또는 폴리머 및/또는 세라믹으로 만들어진다. 실리콘 및/또는 석영 및/또는 폴리머 및/또는 세라믹은 표준 회로 보드 제조 공정에서 일반적으로 사용되는 유전체 재료이다. 표준 재료를 선택함으로써, 복잡성 및 생산 비용이 낮다.
다른 실시예에 따르면, 복수의 주파수 변환 구조물은 반응성 근거리장에, 예를 들어, 복수의 안테나의 각 관련 안테나에 의해 송신 또는 수신되는 신호의 자유 공간 파장의 절반 미만 내에 배열된다. 주파수 변환 구조물을 관련 안테나의 반응성 근거리장에 배치하면 단일 안테나 요소를 개별적으로 측정하거나 특성화할 수 있으므로, 동일한 복수의 안테나의 다른 안테나로 인한 방해 또는 간섭을 최소화할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 주파수 변환 구조물은 각각 안테나 구조물, 모드 커플러, 예컨대, 모드 런처 및 다이오드와 같은 하나 이상의 비선형 요소를 포함한다. 안테나 구조물은 복수의 안테나 중 각각의 연관된 안테나의 필드와 결합하도록 구성된다. 모드 커플러는 예를 들어, 유전체 슬래브 내의 모드를 여기시키거나, 유전체 슬래브 내의 모드에 결합하여 주파수 변환 구조물과 유전체 슬래브를 결합하도록 구성된다. 하나 이상의 비선형 요소는 안테나 구조물 및 모드 커플러와 결합된다. 하나 이상의 비선형 요소는 예를 들어, 모드 커플러를 통해 수신된 신호의 주파수가 안테나 구조물을 통해 전송된 신호의 주파수와 다르도록, 또는 안테나 구조물을 통해 수신된 신호의 주파수가 모드 커플러를 통해 전송된 신호의 주파수와 다르도록 주파수 변환을 수행하도록 구성된다. 즉, 주파수 변환 구조물은 DUT의 복수의 안테나 중 관련된 안테나 요소를 유전체 도파관 슬래브와 결합하고 하나 이상의 비선형 요소의 도움으로 신호의 주파수를 변환하여 주파수 변환된 신호의 원점을 잘 찾을 수 있도록 한다.
다른 실시예에 따르면, 주파수 변환 구조물의 안테나 구조물은 복수의 안테나의 관련 안테나보다 작다. 예를 들어, 주파수 변환 구조물의 안테나 구조물의 최대 확장은 연관된 안테나의 최대 확장보다 적어도 2 배 또는 적어도 5 배 또는 적어도 10 배 더 작거나, 주파수 변환 구조물의 안테나 구조물의 면적은 연관된 안테나의 면적보다 적어도 2 배 또는 적어도 5 배 또는 적어도 10 배 더 작다. 주파수 변환 구조물의 안테나 구조물의 최대 확장 및/또는 면적이 연관된 안테나의 최대 확장 및/또는 면적보다 작기 때문에, 안테나 구조물은 연관된 안테나에 의해 전송되는 신호의 작은 부분만을 수신하는 반면, 연관된 안테나는 안테나 구조물에 의해 전송되는 신호를 수신한다. 또한, 주파수 변환 구조물의 작은 안테나 구조물은 DUT의 안테나에 의해 방사되는 필드를 크게 왜곡하지 않는다.
바람직한 실시예에서, 주파수 변환 구조물 또는 주파수 변환 구조물의 안테나 구조물은 복수의 안테나의 관련 패치형 안테나의 방사 에지의 환경, 예를 들어, 관련 패치형 안테나의 방사 에지 근처에 배열된다. 주파수 변환 구조물의 안테나 구조물 또는 주파수 변환 구조물 자체를 연관된 패치형 안테나의 방사 에지에 배치하면 주파수 변환 구조물에서 더 강한 수신 신호가 초래된다.
다른 실시예에 따르면, 주파수 변환 구조물의 다이오드와 같은 하나 이상의 비선형 요소는 실리콘 및/또는 갈륨 비화물로 만들어진다. 실리콘 및/또는 갈륨 비화물은 비선형 요소에 일반적으로 사용되는 재료이다. 일반적으로 사용되는 표준 재료를 사용하면 복잡성과 비용이 낮아지는 동시에 유전체 도파관 슬래브의 주파수 변환 구조물의 비선형 요소의 제조 가능성 및 측정 장치 자체의 제조 가능성이 향상된다.
추가 실시예에 따르면, 주파수 변환 구조물의 하나 이상의 비선형 요소는 쇼트키 다이오드를 포함한다. 쇼트키 다이오드는 전형적으로 순방향 전압 강하가 낮고 스위칭 동작이 매우 빠르다. 쇼트키 다이오드의 높은 스위칭 속도와 낮은 임계 전압은 mm 파장 범위의 신호용으로 설계된 주파수 변환 구조물에 적합하다.
추가 실시예에 따르면, 주파수 변환 구조물의 하나 이상의 비선형 요소는 조명 시 주파수 변환 구조물을 바이어스하도록 구성된 포토다이오드를 포함한다. 주파수 변환 구조물의 포토다이오드는 단순히 포토다이오드를 조명함으로써 주파수 변환된 신호에 추가적인 영향을 줄 수 있다. 포토다이오드를 사용하여 바이어스를 (무선으로) 제공함으로써 주파수 변환 구조물의 변환 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 포토다이오드의 사용은 포토다이오드의 조명을 제어함으로써 주파수 변환 구조물을 무선으로 활성화 또는 비활성화할 수도 있다.
바람직한 실시예에서, 포토다이오드는 조명될 때 주파수 변환 구조물의 변환 손실을 줄이거나 심지어 최소화하도록 구성된다. 컨버터 손실을 최소화하거나 감소시키면 수신 신호가 더 강해진다.
다른 실시예에 따르면, 포토다이오드는 조명될 때 주파수 변환 구조물을 선택적으로 활성화하도록 구성된다. 포토다이오드를 스위치로 사용하면 하나의 측정이 다른 측정에 영향을 미치지 않고 복수의 안테나의 안테나 요소를 하나씩 특성화할 수 있다. 또한, 주파수 변환 구조물의 선택적 활성화는 전기 제어 금속 와이어와 결합하지 않고 무선으로 수행될 수 있으므로 방사 필드의 왜곡을 피하는 데 도움이 된다.
바람직한 실시예에서, 포토다이오드는 변조된 광으로 조명될 때 교번 신호를 생성하도록 구성되며, 주파수 변환된 신호에 모든 종류의 영향 및/또는 변조가 적용될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 측정 장치는 변조 주파수로 변조된 광을 포토다이오드에 조사하도록 구성된다. 또한, 주파수 변환 구조물은 주파수 변환 구조물의 착신 신호, 예를 들어 안테나 구조물에 의해 획득된 신호의 주파수와 주파수 변환 구조물의 발신 신호, 예를 들어 유전체 도파관 슬래브에 결합된 신호의 주파수 사이의 주파수 차이가 변조 주파수에 의해 결정되도록 구성되어, 광의 변조 주파수가 주파수 변환 구조물의 주파수 변환을 결정한다. 따라서, 임의의 종류의 변조 신호가 주파수 변환 구조물의 출력 또는 주파수 변환된 신호로서 달성될 수 있다.
추가 실시예에 따르면, 측정 장치는 하나 이상의 대응하는 주파수 변환 구조물의 포토다이오드를, 예를 들어, 준 일정 광 강도로 조명하여 바이어싱을 제공하고/하거나 변조된 광 강도로 조명하여 주파수 변환을 일으키도록 구성된 하나 이상의 레이저 다이오드 또는 발광 다이오드를 포함한다. 일반적으로 사용 가능한 발광 다이오드 또는 레이저 다이오드를 사용하면 측정 장치의 제조 가능성을 개선하고 생산 비용을 낮춘다. 또한, 이러한 방식으로 복수의 주파수 변환 구조물의 효과적인 제어가 가능하다.
추가 실시예에 따르면, 신호의 주파수 및/또는 주파수 변환된 신호의 주파수는 30GHz와 300GHz 사이이다. 밀리미터파 신호 또는 30GHz와 300GHz 사이의 주파수의 신호를 사용하여, 측정 장치는 가정된 미래의 이동 통신 디바이스에 대해 준비된다.
다른 실시예에 따르면, 신호 및/또는 주파수 변환된 신호는 처프 신호이다. 처프 신호는 주어진 주파수 범위 내의 모든 주파수를 테스트하도록 구성되므로 테스트 환경 또는 측정 장치에서 최적이다.
본 발명에 따른 다른 실시예는 전술한 각각의 방법 및 측정 장치를 포함하는 각각의 자동화된 테스트 장비를 생성한다.
그러나, 방법 및 자동화된 테스트 장비는 해당 측정 장치와 동일한 고려사항에 기초한다는 점에 유의해야 한다. 또한, 방법 및/또는 자동화된 테스트 장비의 특징, 기능 및 세부사항은 개별적으로 및 조합하는 것 모두에 의해 측정 장치와 관련하여 본 명세서에 설명된 특징 또는 기능 및 세부사항 중 어느 하나에 의해 보완될 수 있다.
이하, 본 출원에 따른 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명할 것이다.
도 1은 복수의 안테나를 포함하는 무선 주파수 장치를 특성화하기 위한 측정 장치의 일 실시예의 개략적 표현을 도시한다.
도 2는 복수의 안테나를 포함하는 무선 주파수 장치를 특성화하기 위한 측정 장치의 다른 실시예의 개략적 표현을 도시한다.
도 3a는 종래의 원거리장 방사 패턴 측정 셋업의 사진을 도시한다.
도 3b는 종래의 근거리장 방사 패턴 측정 셋업의 사진 및 그 개략적 표현을 도시한다.
도 4는 다른 종래의 원거리장 측정 셋업의 개략적 표현을 도시한다.
도 5는 반응성 근거리장에서 소형 어레이(4-8개 요소)를 포함하는 모듈을 측정하기 위한 종래의 측정 접근방식의 개략적 표현을 도시한다.
도 6은 측정될 것으로 가정된 미래의 휴대용 디바이스의 예시적인 무선 주파수 장치의 개략적 표현을 도시한다.
도 7은 가정된 미래의 휴대용 디바이스의 무선 주파수 장치를 특성화하기 위한 가상의 측정 장치의 개략적 표현을 도시한다.
도 8a는 테스트 장치의 다른 실시예의 개략적 표현을 도시한다.
도 8b는 안테나 어레이의 단일 안테나가 신호를 송신하고, 트랜시버에 의해 수신되거나, 다수의 트랜시버가 동시에 신호를 일관되게 송신하여, 안테나 어레이에서 강조 표시된 단일 수신 안테나의 위치에서 구조상으로 간섭하는 도 8a의 실시예의 개략적 표현을 도시한다.
도 9a는 변환 구조 및 이의 마운트를 갖는 무선 주파수 장치를 특성화하기 위한 측정 장치의 다른 실시예의 개략적 표현을 도시한다.
도 9b는 도 9a의 실시예의 변환 구조 및 그 마운트의 확대된 개략적 표현을 도시한다.
도 10a는 유전체 도파관 슬래브를 갖는 측정 장치 섹션의 개략적 표현을 도시한다.
도 10b는 주파수 변환 구조물을 포함하는 유전체 도파관 슬래브를 갖는 측정 장치 섹션의 일 실시예의 개략적 표현을 도시한다.
도 11은 안테나와 무선 주파수 구성요소 사이에서 신호가 겪는 손실을 나타내는 측정 장치의 실시예의 개략적 표현을 도시한다.
도 12a는 상이한 측정 장치를 비교하는 다이어그램을 나타낸다.
도 12b는 주파수 변환 구조물을 갖는 측정 장치의 개략적 표현을 도시한다.
도 12c는 유전체 도파관 슬래브에서 주파수 변환 구조물을 갖는 측정 장치의 개략적 표현을 도시한다.
도 13(a)는 패치 안테나에서 유전체 도파관 슬래브가 있는 주파수 변환 구조물로의 전송과 유전체 도파관 슬래브가 없는 주파수 변환 구조물로의 전송을 비교하는 다이어그램을 도시한다.
도 13(b)는 주파수 변환 구조물의 방향으로 신호를 전송하는 안테나가 있는 슬래브를 가진 측정 장치의 일부의 개략적 표혐을 도시한다.
도 14a는 도파관 전이를 통해 유전체 도파관 슬래브를 통해 무선 주파수 구성요소로 유도되는 주파수 변환된 신호를 전송하는 주파수 변환 구조물을 포함하는 측정 장치의 일 실시예의 일부의 개략적 표혐을 도시한다.
도 14b는 유전체 도파관 슬래브가 없는 측정 장치에서 주파수 변환 구조물에 의해 무선 주파수 구성요소로 전송되는 신호의 시뮬레이션된 전기장을 도시한다.
도 14c는 유전체 도파관 슬래브가 있는 측정 장치에서 주파수 변환 구조물에 의해 무선 주파수 구성요소로 전송되는 신호의 시뮬레이션된 전기장을 도시한다.
도 14d는 유전체 도파관 슬래브가 있는 측정 장치와 유전체 도파관 슬래브가 없는 측정 장치의 전송 계수 곡선 및 유전체 도파관 슬래브가 없는 측정 장치의 전송 곡선의 축척 버전을 비교하는 다이어그램을 도시한다.
이하에서는 상이한 발명적 실시예 및 양상이 설명될 것이다. 또한, 첨부된 청구범위에 의해 추가 실시예가 정의될 것이다.
청구범위에 의해 정의된 임의의 실시예는 본 명세서에 기술된 세부사항, 특징 및 기능 중 임의의 것에 의해 보완될 수 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에 설명된 실시예는 개별적으로 사용될 수 있으며, 본 청구범위에 포함된 임의의 세부사항, 특징 및 기능에 의해 선택적으로 보완될 수도 있다.
또한, 본 명세서에 설명된 개별 양상들은 개별적으로 또는 조합하여 사용될 수 있음에 유의해야 한다. 따라서, 상기 개별 양상들 중 다른 양상에 세부사항을 추가하지 않고도 상기 개별 양상들 각각에 세부사항이 추가될 수 있다. 또한, 본 개시는 측정 장치 또는 자동 테스트 장비(ATE)에서 사용 가능한 특징을 명시적 또는 암시적으로 설명한다는 점에 유의해야 한다. 따라서, 본 명세서에 설명된 특징 중 어느 것이라도 측정 장치의 맥락에서 또는 자동 테스트 장비의 맥락에서 사용될 수 있다.
또한, 방법과 관련하여 본 명세서에 개시된 특징 및 기능은 그러한 기능을 수행하도록 구성된 장치에서도 사용될 수 있다. 또한, 장치와 관련하여 본 명세서에 개시된 임의의 특징, 기능은 해당 방법에서도 사용될 수 있다. 즉, 본 명세서에 개시된 방법의 임의의 특징, 기능은 장치와 관련하여 설명된 임의의 특징, 기능에 의해 보완될 수 있다.
본 발명은 아래의 상세한 설명 및 본 발명의 실시예의 첨부 도면으로부터 보다 완전하게 이해될 것이나, 본 발명을 설명된 특정 실시예에 한정하는 것으로 간주되어서는 안 되며, 설명 및 이해만을 위한 것이다.
도 1에 따른 실시예
도 1은 복수의 안테나(120)를 포함하는 무선 주파수 장치(110)를 특성화하기 위한 측정 장치(100)의 실시예의 개략적 표현을 도시한다.
측정 장치는 유전체 도파관 슬래브(130)를 포함하며, 유전체 도파관 슬래브(130) 내에 또는 상에 복수의 주파수 변환 구조물(150)이 배열된다.
측정 장치는 도파관 슬래브(130)의 상이한 위치에 예를 들어 둘레를 따라 배열되고 각각의 무선 주파수 구성요소(160)에 결합된 복수의 도파관 전이부(140)를 더 포함한다. 무선 주파수 구성요소(160)는 무선 신호(133, 136)를 송신 및/또는 수신하도록 구성된다.
유전체 도파관 슬래브(130)의 주파수 변환 구조물(150)은 복수의 안테나(120)의 각각의 안테나와 연관된다. 이러한 연관성은 도 1의 화살표(125)로 표시된다.
주파수 변환 구조물(150)은 수신된 신호(133)에 대해 주파수 변환을 수행하여 주파수 변환된 신호(136)가 되게 하도록 구성된다. 주파수 변환 구조물(150)은 각각의 안테나(120)를 유전체 도파관 슬래브(130)와 주파수 변환 방식으로 결합하여, 안테나(120)와 복수의 도파관 전이부(140) 사이에 주파수 변환 결합을 수립함으로써, 안테나(120)와 무선 주파수 구성요소(160) 사이에 주파수 변환 결합을 초래하도록 더 구성된다.
따라서 측정 장치(100)는 예를 들어, 안테나(120) 및/또는 안테나(120)에 연결된 무선 주파수 프론트엔드를 포함하는 무선 주파수 장치(110)를 특성화하기 위해 안테나(120)와 무선 주파수 구성요소(160) 사이의 주파수 변환 결합을 사용하도록 구성된다.
안테나(120)에 의해 전송된 신호(133)는 주파수 변환 구조물(150)에 의해 수신되고 주파수 변환된다. 주파수 변환된 신호(136)는 유전체 도파관 슬래브(130)로 재방사된다. 유전체 도파관 슬래브(130)는 주파수 변환된 신호(136)를 주파수 변환 구조물(150)로부터 도파관 전이부(140)를 통해 무선 주파수 구성요소(160)로 유도한다. 측정 장치(100)는 무선 주파수 구성요소(160)에 의해 수신된 주파수 변환된 신호(136)를 평가함으로써 무선 주파수 장치(110)를 특성화한다.
측정 장치(100)에 의해 무선 주파수 장치(110)를 특성화하기 위한 다른 옵션이 도 2에 도시되어 있는데, 여기서 신호는 반대 방향으로 전송된다. 신호는 무선 주파수 구성요소(160)에 의해 전송되고, 주파수 변환 구조물(150)에 의해 혼합 및/또는 주파수 변환된다. 혼합 및/또는 주파수 변환된 신호는 안테나(120)에 의해 수신된다. 측정 장치(100)는 하나 이상의 안테나(120)에 의해 수신된 혼합 신호를 평가함으로써 무선 주파수 장치(110)를 특성화한다.
본 발명의 측정 장치(100)의 장점은, 통신 또는 레이더 안테나와 같은 대형 안테나 어레이(110)를 테스트할 수 있다는 것이다. 또한 측정 장치(100)는 컴팩트한 셋업을 가지며, 합리적인 수의 테스트 채널이 동시에 작동할 수 있으므로 생산 환경에 적합하다. 또한, DUT의 안테나(120) 또는 안테나 어레이(110)에 특정한 테스트 프로브 어댑터를 사용하여, 측정 장치는 합리적으로 낮은 복잡성을 가진 기술로 제조할 수 있으므로 생산 비용을 낮추고 잠재적 제조업체의 수를 늘릴 수 있다. 측정 장치(100)의 또 다른 장점은, 예를 들어, 라디에이터마다 또는 안테나마다 필요한 수동 감지 및/또는 재방사 요소인 주파수 변환 구조물(150)을 제외하고, 주로 트랜시버인 무선 주파수 구성요소(160)와 같은 무선 주파수(RF) 회로부의 수가 안테나 어레이(110) 내의 안테나(120) 또는 라디에이터의 수에 따라 스케일링되지 않는다는 것이다. 따라서 측정 장치(100)는 소수의 밀리미터파 하드웨어만 필요할 수 있다.
무선 주파수 구성요소의 수는, 일부 실시예에서, DUT의 안테나 수에 따라 스케일링되지 않기 때문에, 측정 장치의 복잡성, 크기 및 비용은 안테나 수의 증가에 비해 낮게 유지된다.
도 2에 따른 실시예
도 2는 도 1의 측정 장치(100)과 유사한 측정 장치(200)의 일 실시예의 개략적 표현을 도시한다. 측정 장치(200)는 복수의 안테나(220)를 포함하는 무선 주파수 장치(210)를 특성화하도록 구성된다.
측정 장치(200)는 유전체 도파관 슬래브(230)를 더 포함하며, 유전체 도파관 슬래브(230) 내에 또는 상에 복수의 주파수 변환 구조물(250)이 배열된다.
유전체 도파관 슬래브(230)의 둘레를 따라 복수의 도파관 전이부(240)가 배치되어, 유전체 도파관 슬래브(230)를 각각의 무선 주파수 구성요소(260)에 결합시킨다.
주파수 변환 구조물(250)은 복수의 안테나(220)의 각각의 안테나와 연관된다. 이러한 연관성은 도 2의 화살표(225)로 표시된다.
도 2는 도 1과 비교할 때 추가적인 선택적 요소를 도시한다. 도 2의 측정 장치(200)는 도 1의 요소 이외에 평가 회로부(270)와 레이저 다이오드 또는 발광 다이오드(280)를 포함하며, 추가로 확대된 영역(252)은 주파수 변환 구조물(250)의 부품 및 기능을 예시적으로 설명한다.
평가 회로부(270)는 무선 주파수 구성요소(260)에 및/또는 무선 주파수 장치(2l0)의 안테나(220)에 및/또는 무선 주파수 장치(210)의 수신기 유닛과 결합된다. 신호 평가 회로부(270)는 무선 주파수 장치(210)를 특성화하기 위해 무선 주파수 장치(210)의 안테나(220)에 의해(또는 사용하여) 또는 무선 주파수 구성요소(260)에 의해 수신되는 신호를 평가하도록 구성된다.
주파수 변환 구조물(250)은 확대된 영역(252)에서 더 설명된다. 주파수 변환 구조물(250)은 안테나 구조물(258), 하나 이상의 비선형 요소(254) 및 모드 커플러 또는 모드 런처(256)를 포함한다.
안테나 구조물(258)은 무선 주파수 장치(210)의 관련 안테나(220) 및 다이오드와 같은 하나 이상의 비선형 요소(254)와 결합된다. 하나 이상의 비선형 요소(254)는 수신된 신호에 대해 주파수 변환을 수행한다. 비선형 요소(254)는 또한 주파수 변환 구조물(250)을 유전체 도파관 슬래브(230)와 결합하기 위해 모드 커플러(256)에 결합된다.
즉, 신호는 안테나 구조물(258) 또는 모드 커플러(256)에 의해 수신되고, 비선형 요소(254)에 의해 주파수가 변환되고, 모드 커플러(256) 또는 안테나 구조물(258)에 의해 재방사된다.
주파수 변환 구조물(250)의 하나 이상의 비선형 요소(254)는, 예를 들어, 쇼트키 다이오드 및/또는 포토다이오드를 포함할 수 있다. 측정 장치(200)는 예컨대 선택적으로, 포토다이오드와 같은 비선형 요소(254)를 조명할 수 있는 하나 이상의 레이저 다이오드 또는 발광 다이오드(280)도 선택적으로 포함할 수 있다.
레이저 다이오드 또는 발광 다이오드(280)의 광(290)은 예를 들어, 주파수 변환 구조물(250)의 변환 손실을 감소시키거나 심지어 최소화하기 위해 주파수 변환된 신호를 제공하는 주파수 변환 구조물(250)을 바이어스할 수 있다. 광(290)은 또한 변조 주파수로 변조될 수 있어서, 예를 들어, 광(290)의 변조 주파수가 주파수 변환 구조물(250)의 주파수 변환을 결정한다.
측정 장치(200)는 무선 주파수 장치(210)의 안테나(220) 또는 무선 주파수 장치(210)의 수신기 회로부에 의해 수신된 신호를 평가함으로써 무선 주파수 장치(210)를 특성화한다. 신호(233)는 무선 주파수 구성요소(260)에 의해 도파관 전이부(240)를 통해 유전체 도파관 슬래브(230)로 전송된다. 전송된 신호(233)는 모드 커플러(256)에 의해 수신되고, 비선형 요소(254)에 의해 주파수가 변환되며, 주파수 변환 구조물(250)의 안테나 구조물에 의해 재방사된다. 동시에 전송되는 신호(233)의 주파수는 송신 무선 주파수 구성요소(260)에 따라 다를 수 있으므로, 주파수 변환 구조물(250)은 수신된 전송 신호(233)를 혼합(예컨대, 업믹스 또는 다운믹스)한다. 주파수 변환 구조물(250)에 의해 전송된 혼합 신호(236)는 무선 주파수 장치의 관련 안테나(220)에 의해 수신된다. 측정 장치(200)의 평가 회로부(270)는 무선 주파수 장치(210)의 안테나(220)에 의해 수신된 혼합 신호(236)를 평가함으로써 무선 주파수 장치(210)를 특성화한다.
도 1의 측정 장치(100)와 도 2의 측정 장치(200)의 동작은 신호의 방향이 반전됨에 따라 상이하다. 즉, 도 1의 패치 안테나(110)의 상향 방사(도파관 슬래브의 방향 또는 도파관 슬래브를 향하여 또는 z 방향으로) 안테나(120)는 주파수 변환 구조물(150)의 작은 루프 또는 작은 안테나 구조로 반응성 근거리장에서 약하게 감지된다. 감지되거나 수신된 신호는 예를 들어, 비선형 요소에 의해 주파수 배가 되고(또는 주파수가 변환되고) 모드 런처 또는 Z 지향 다이폴을 통해 보드 평면(xy 평면) 방향 내의 유전체 도파관 슬래브(130)로 재방사된다.
반대로, 도 2의 측정 장치(200), 소위 수신 케이스의 작동은 더 까다롭다. 주파수 배가 대신, 감지 요소 또는 주파수 변환 구조물(250)은 예를 들어 1.5f 및 2.5f에서의 두 개의 입사 신호로부터, 패치 수신 주파수 f에서 주파수 차이를 실현한다. 예를 들어, 주파수 1.5f 및 2.5f의 신호는 하나 이상의 무선 주파수 구성요소(260)에 의해 제공될 수 있고, 주파수 변환 구조물은 차이 주파수 f를 갖는 신호를 재방사할 수 있다.
실제 구현에서, 도 1에 도시된 테스트와 같은 교정된 송신 테스트가 도 2에 도시된 수신 테스트와 같은 전수신 테스트(full receive test)보다 더 중요하고 실용적일 가능성이 높다.
도 1의 감지 요소 또는 도 2의 주파수 변환 구조물(150) 또는 도 2의 주파수 변환 구조물(250)은 금속을 거의 포함하지 않으며, 금속 전송 또는 바이어스 라인 없이 유전체 도파관 슬래브(230) 내에 또는 상에 배열되어 전자기장에 거의 투명하다는 점에 유의해야 한다. 테스트 대상 디바이스의 무선 주파수 장치와 관련된 유전체 구조물은 다소 부피가 클 수 있어서 쉽게 가공하거나 3D 프린팅할 수 있다.
도 3에 따른 종래의 측정 접근방식
도 3a는 종래의 원거리장 방사 패턴 측정 셋업(310)의 사진을 도시한다. 이는 설계 검증 테스트를 위한 밀리미터파 OTA 테스트 챔버(315)를 포함한다. 도 3a는 또한 테스트 챔버(315)의 클로즈업 사진을 도시한다.
종래의 방법에 의해, 안테나 어레이는 무반향 챔버/박스 환경에서 1미터 조금 미만에서 최대 수 미터에 이를 수 있는 원거리 또는 원거리장에서 프로빙하여 테스트된다. 이러한 측정은 느리고, 장비가 크며 청정 생산 환경에는 적합하지 않다.
도 3b는 종래의 컴팩트 범위 방사선 패턴 측정 셋업(320)과 그 개략적 표현(330)을 도시한다. 보다 컴팩트한 측정 셋업(320)은 반사 요소(335)를 사용하여 크기를 줄임으로써 실현된다.
4-8개의 요소와 같은 작은 어레이를 포함하는 모듈의 측정은 소수의 흡수체를 사용하여 약 0.5미터와 같은 작은 거리에서 테스트될 수 있다. 이 측정은 생산 환경에 적합하지만 수많은 어레이 요소를 순차적으로 테스트하기 때문에 시간이 많이 걸린다.
도 4에 따른 종래의 측정 접근방식
도 4는 다른 종래의 원거리장 테스트 또는 측정 셋업(400)의 개략적 표현을 도시한다. 프로빙 또는 테스트를 위한 패치 안테나와 DUT 안테나 어레이의 단일 라디에이터는 서로 원거리장 거리에 있다. 이 거리는 전체 DUT 안테나 어레이의 원거리장 거리보다 작을 수 있지만, DUT 안테나 어레이의 라디에이터 요소는 순차적으로 활성화된다. 측정 셋업은 계속 느리므로 적용된 방법은 청정 생산 환경에는 적합하지 않다.
도 5에 따른 종래의 측정 접근방식
도 5는 반응성 근거리장에서 안테나 요소를 프로빙하기 위한 프로브 어댑터가 있는 4-8개의 요소와 같은 작은 어레이를 포함하는 모듈을 측정하기 위한 종래의 측정 접근방식의 개략도를 도시한다. 이 측정 셋업은 매우 컴팩트하고 안테나 어레이의 안테나 요소를 병렬로 측정할 수 있으므로 생산 테스트에 적합하다. 이 측정 셋업에는 보드 에지 방사 다이폴을 측정하기 위한 추가 변형과 eWLB 패키지 내장 안테나를 위한 프로브-인-그라운드 장치가 있다.
이 측정 셋업의 단점은 주어진 어레이 토폴로지에 대해 다소 복잡한 목적의 프로브 어댑터가 필요하며, 안테나 어레이의 안테나 요소의 수가 증가함에 따라 복잡성이 더욱 증가한다는 것이다.
도 6에 따른 무선 주파수 장치
도 6은 도 1의 측정 장치(100) 또는 도 2에 따른 측정 장치(200)에서 측정될 것으로 가정된 미래의 휴대용 디바이스의 예시적인 무선 주파수 장치(600)의 개략적 표현을 도시한다. 무선 주파수 장치(600)는 복수의 안테나(620)를 포함한다. 무선 주파수 장치(600)는 14x26 안테나(620)를 포함하며, Z 방향으로 방사 또는 듀얼 폴 방사하도록 구성된다(대응하는 좌표 시스템(630) 참조).
작동 중 최상의 연결성 및 에너지 효율을 위해, 예를 들어 미래의 휴대용 디바이스의 형태가 안테나로 완전히 덮일 것이라고 가정한다. 예를 들어, 30 GHz에서, 무선 주파수 장치(600)의 7 cm x 13 cm 영역은 364개의 듀얼 폴 라디에이터 또는 안테나(620)를 포함할 수 있다.
도 7에 도시되는 바와 같이, 예를 들어 100개 초과의 안테나(620)를 가진 가정된 미래의 휴대용 디바이스의 특성화는 도 5의 측정 장치(500)와 같이 생산 환경에 적합한 종래의 측정 장치로는 실현하기 어렵다.
그러나, 예를 들어, 하나 또는 소수의 주파수 변환 구조물이 각각의 안테나(620)와 연관될 수 있는 경우, 본 발명에 따른 실시예에서 특성화가 용이하게 수행될 수 있다.
도 7에 따른 측정 장치
도 7은 도 6의 측정(또는 무선 주파수) 장치(600)와 유사한 미래의 휴대용 디바이스의 가정된 무선 주파수 장치(710)를 특성화하기 위한 가상의 측정 장치(700)의 개략적 표현을 도시한다. 무선 주파수 장치(710)는 도 5의 근거리장 테스트 장치(500)와 유사한 종래의 반응성 근거리장 테스트 장치(720)로 특성화된다. 가상의 측정 장치(700)는 종래의 반응성 근거리장 테스트 장치(720)의 단점을 나타낸다.
근거리장 측정 장치(720)는 매우 국소화된 측정을 허용하지만, 필요한 테스트 바늘의 수가 안테나 수를 초과한다. 예를 들어, 하나의 이중 선형 편파 라디에이터, 예컨대, 무선 주파수 장치(710)의 패치 또는 안테나에는 최대 8개의 테스트 바늘이 필요하다.
또한, 고도의 병렬 측정이 가능하지만, 안테나 수에 따라 스케일링하기 위해 밀리미터파 구성요소의 수가 필요할 수 있다. 즉, 무선 주파수(RF) 신호 결합과 테스트 채널 수신기에는 많은 밀리미터파 구성요소가 필요하다.
또 다른 단점은 RF 회로부와 테스트 바늘의 레이아웃을 매우 맞춤화해야 한다는 것이다.
즉, 도 6의 무선 주파수 장치(600)와 유사한 무선 주파수 장치(710)의 7cm x 13cm 영역(30GHz에서 작동)에는 364개의 듀얼 폴 라디에이터 또는 안테나가 포함될 수 있으므로, 2912개의 테스트 바늘과 많은 RF 회로부가 필요하다. 작동 주파수가 높아질수록, 라디에이터 또는 안테나의 수가 증가할 것으로 예상되어 라디에이터 또는 안테나의 물리적 크기가 줄어들기 때문에 상황이 악화된다. 예를 들어, 60GHz에서는 필요한 테스트 바늘의 수가 30GHz의 4배에 달한다.
가상의 측정 장치(700)를 보면, 종래의 근거리장 측정 장치(720)의 개념이 한계에 도달하고, 근거리장 프로브가 있는 종래의 측정 장치로 무선 주파수 장치(710)를 특성화하는 것이 비현실적이라는 것이 명백해진다.
도 8에 따른 실시예
도 8a 및 도 8b는 테스트 장치(800)의 일 실시예의 개략적 표현을 도시한다. 측정 장치(또는 테스트 장치)는 도 6의 무선 주파수 장치(600)와 유사한 무선 주파수 장치(810)를 포함하며, 이는 복수의 안테나(820)를 포함한다. 측정 장치(800)는 유전체 도파관 슬래브(880)를 더 포함하며, 유전체 도파관 슬래브(880)의 둘레에 복수의 도파관 전이부(840)가 위치한다. 도파관 전이부는 유전체 도파관 슬래브(880)를 무선 주파수 구성요소(860)와 결합시킨다. 무선 주파수 장치(810)의 각 안테나(820)에 결합되는 유전체 도파관 슬래브(880)의 주파수 변환 구조물은 도 8a 및 도 8b에 도시되지 않았는데, 이는 도 8a, 도 8b가 과밀해지는 것을 방지하기 위한 것이다.
도 8a 및 도 8b는 모두 동일한 측정 장치(800)를 도시한다. 따라서, 도 8b의 구조적 설명은 도 8a의 구조적 설명과 동일하다.
도 8b는 무선 주파수 장치(810) 또는 대형 안테나 어레이가 소수, 이 경우 6개의 테스트 트랜시버(860)를 사용하여 xy 평면에서 둘레 방향으로 프로빙되는 것을 도시한다. 예를 들어, 안테나 어레이(810)의 단일 안테나(825)는 신호(829)를 전송하고, 이는 도파관 슬래브(880)를 통해 그리고 도파관 전이부(840)를 통해 트랜시버(860)와 같은 무선 주파수 구성요소(860)로 유도된다.
다른 예에서, 소수, 이 경우 6개의 테스트 트랜시버(860)는 도파관 전이부(840)를 통해 도파관 슬래브(880)로 동시에 신호를 일관되게 전송한다. 신호는 무선 주파수 장치(810)의 강조 표시된 단일 수신 안테나(825)의 위치에서 구조적으로 간섭한다.
무선 주파수 장치(810)는, 예를 들어, 안테나(820)에 의해 (또는 안테나(820) 중 단일 안테나에 의해) 전송되고 무선 주파수 구성요소(860)에 의해 수신되는 신호(829)를 평가함으로써 특성화된다. 무선 주파수 장치(810)를 특성화하는 데 사용되는 정보는, 예를 들어, 진폭 및/또는 위상 정보(예를 들어, 무선 주파수 구성요소(860)에 의해 수신된 신호의 정보)로부터 도출될 수 있는 방사 강도 및 예를 들어, 삼각 측량에 의해 발견되거나 삼각 측량으로부터 도출될 수 있는 패치 또는 안테나 요소의 위치이다.
예를 들어 코드 분할 다중 액세스(CDMA) 신호 코딩을 획득하여 안테나의 병렬 특성화도 가능하다. 예를 들어, 삼각 측량을 사용하여 하나 이상의 구성요소에 의해 수신된 주파수 변환 구조 신호가 어디에서 시작되는지 결정할 수 있다. 대안적으로 또는 추가로, 개별 주파수 변환 구조물은 예컨대, 선택적 조명을 사용하여 선택적으로 인에이블 및 디스에이블될 수 있다.
대안적으로 또는 추가로, 개별 주파수 변환 구조물은 서로 다른 변조 신호로 변조될 수 있으며, 이는 서로 다른 주파수 변환 구조물에서 방사되는 신호를 구분할 수 있게 한다.
따라서, 상이한 주파수 변환 구조물로부터 발생하는 신호는 구별될 수 있다.
도 9에 따른 주파수 변환 구조물
도 9a는 도 8b의 측정 장치(800)와 유사한, 무선 주파수 장치(930)를 특성화하기 위한 측정 장치(900)의 일 실시예의 개략적 표현을 도시한다. 측정 장치(900)는 안테나의 근거리장 영역에 배치된 주파수 변환 구조물(950)을 포함한다.
도 9a는 주파수 변환 구조물(950) 및 이들의 마운트(960)를 도 9b의 910에 확대되어 설명되어 있는 영역(910)에서 더 도시한다.
도 9b는 주파수 변환 구조물이 안테나 구조물(952), 하나 이상의 비선형 요소(954) 및 모드 런처(956)를 포함함을 도시한다. 안테나 구조물은 복수의 안테나 중 각각의 안테나의 필드와 결합된다. 하나 이상의 비선형 요소는 안테나 구조물과 모드 커플러 모두에 결합된다. 하나 이상의 비선형 요소는 주파수 변환을 수행하도록 구성된다. 모드 커플러는 방사선을 예를 들어 xy 평면에서 전방향으로 여기하도록 구성된다.
무선 주파수 장치의 안테나는 예를 들어, 주로 z 방향으로 신호를 전송한다(좌표 시스템(920)의 배향 참조). 이 신호의 일부는 주파수 변환 구조물(950)의 안테나 구조물(952)에 의해 획득된다. 수신된 신호의 주파수는 주파수 변환 구조물(950)의 비선형 요소(954)에 의해 변환되고, 모드 커플러에 의해 xy 평면에서 전송된다.
도 9b는 주파수 변환 구조물(950)의 마운트(960)도 도시한다. 주파수 변환 구조물(950)에 의해 수신되지 않은 신호의 일부는 예를 들어, 흡수체(980)에 의해 흡수된다.
주파수 변환 구조물(950)이 유전체 포스트(970)에 장착되기 때문에, 마운트(960)는 유전체 도파관 슬래브에 대한 열등한 대안으로 간주된다. 많은 수의 유전체 포스트(970)를 제조하는 것은 유전체 슬래브를 제조하는 것보다 더 복잡하고 비용이 많이 든다. 유전체 도파관 슬래브의 사용 및 이점은 다음 도면에 설명되어 있다.
도 10에 따른 유전체 도파관 슬래브
도 10a-b는 도 1의 측정 장치(100)와 유사한, 측정 장치의 일부인 유전체 도파관 슬래브(1030)를 가진 측정 장치 섹션(1000)의 일 실시예의 개략적 표현을 도시한다.
도 10a 및 도 10b는 모두, 도 1의 무선 주파수 장치(110)와 유사한 패치 안테나 어레이 또는 무선 주파수 장치(1010)를 포함한다. 패치 안테나 어레이(1010)의 단일 안테나(1010a-c)는 예를 들어, 주로 Z 방향으로 신호를 송신하도록 구성된다. 유전체 슬래브(1030)는 안테나 어레이(1010)의 반응성 근거리장에 배열된다. 패치 안테나 어레이(1010)의 반대편의 유전체 슬래브(1030)의 다른 측에, 흡수체(1070)가 (선택적으로) 위치한다.
도 10a는 유전체 슬래브(1030)가 패치 안테나 어레이(1010)의 안테나(1010a-c)의 신호(1090)에 대해 (거의) 투명하다는 것을 보여주는데, 유전체 슬래브의 두께가 예를 들어 안테나 요소(1010a-c)에 의해 전송되는 신호(1090)의 자유 공간 파장의 절반 미만이기 때문이다.
도 10a는 또한 유전체 슬래브(1030)가 안테나(1010a-c)의 신호(1090)를 반사하지 않음 (또는 크게 반사하지 않음)을 나타낸다. 따라서, 안테나 어레이(1010)의 반응성 근거리장에 위치한 유전체 슬래브(1030)는 안테나(1010a-c) 또는 라디에이터 요소에 영향을 미치지 않는다(또는 크게 미치지 않음).
도 10b는 유사한 레이아웃을 가지며, 즉 측정 장치 섹션(1000)은 3개의 안테나 요소(1010a-c)를 갖는 패치 안테나 어레이(1010), 안테나(1010a-c)의 근거리장 범위 내의 유전체 슬래브(1030) 및 (선택적으로) 패치 안테나 어레이(1010) 반대편의 유전체 슬래브(1030)의 반대 측 상에 위치한 흡수체(1070)로 구성된다.
도 10a와 비교하여, 도 10b의 유전체 슬래브(1030)는 추가적인 주파수 변환 구조물(1050)을 포함한다. 도 10b에는 안테나 요소(1010b)가 Z 방향으로 신호(1090)를 전송하는 것이 도시된다. 전송된 신호의 일부는 주파수 변환 구조물(1050)의 안테나 구조물에 의해 수신된다. 주파수 변환 구조물(1050)은 도 9의 주파수 변환 구조물(950)과 유사하게 동작한다. 안테나 구조물은 수신된 신호의 주파수 변환을 수행하도록 구성된 비선형 요소에 결합된다. 비선형 요소는 모드 커플러에 결합되어, 주파수 변환된 신호(1080)가 유전체 슬래브(1030) 내의 모드에 결합되도록 한다. 유전체 슬래브 내의 주파수 변환된 신호(1080)는 예를 들어, 유전체 슬래브(1030) 내에서 확산되는 전방향성 신호이다. 즉, 주파수 변환 구조물(1050) 또는 주파수 변환 디바이스는 슬래브 유도 표면파를 국부적으로 여기시킨다. 그러나, 슬래브 유도 표면파는 또한 하나 이상의 방향으로 향할 수도 있다. 슬래브 유도파는 예를 들어 유전체 슬래브의 둘레에서 적절한 무선 주파수 구성요소를 사용하여 수신될 수 있다.
도 11에 따른 신호 전송 손실
도 11은 도 1의 측정 장치(100)와 유사한, 안테나(1120)와 무선 주파수 구성요소(1160) 사이에서 신호가 겪는 손실을 나타내는 측정 장치(1100)의 실시예의 개략적 표현을 도시한다. 측정 장치(1100)는 안테나(1120), 안테나(1120)의 근거리장 범위 내의 주파수 변환 구조물 또는 센서(1150)를 갖는 유전체 슬래브(1130)를 포함한다. 측정 장치(1100)는 유전체 도파관 슬래브(1130) 및 무선 주파수 구성요소(1160)에 결합된 도파관 전이부(1140)를 더 포함한다.
도 11은 패치 안테나(1120)가 주파수 f0의 신호(1170)를 전송하고 있음을 도시한다. 패치 안테나(1120)와 유전체 도파관 슬래브(1130) 사이의 거리에서 신호는 Loss1로 표시되는 전송 손실을 겪는다.
유전체 도파관 슬래브(1130)의 주파수 변환 구조물(1150)은 수신된 신호(1170)의 주파수 f0을 더 높은 주파수, 예컨대, 2f0를 갖는 주파수 변환된 신호(1180)로 변환하여 전송된 신호(1170)의 주파수를 배가시킨다. 이 신호는 mixLoss로 표시되는 주파수 변환 손실을 겪는다.
주파수 변환 구조물(1150)은 주파수 변환된 신호(1180)를 유전체 슬래브(1130)에 결합하며, 주파수 변환된 신호(1180)는 도파관 전이부(1140)를 통해 무선 주파수 구성요소(1160)로 유도된다. 주파수 변환 구조물(1150)과 무선 주파수 구성요소(1160) 사이의 거리에서, 주파수 변환된 신호는 Loss2의 전송 손실을 겪는다.
안테나(1120)와 무선 주파수 구성요소(1160) 사이의 총 전송 손실은 전술한 손실의 합계이다: Loss1 + mixLoss + Loss2. 계단식 손실 기여도는 데시벨(dB)과 같은 로그 측정값으로 가정되므로 더해진다. 분명히, 계단식 손실 기여도는 선형 스케일로 가정하면 배가될 것이다.
총 손실은 광범위한 토폴로지에서 허용 가능한 것으로 확인되었으므로 전형적으로 DUT의 신뢰가능 특성화가 가능하다는 점에 유의해야 한다.
도 12에 따른 측정 장치 비교
도 12a는 상이한 측정 장치를 비교하는 다이어그램(1230)을 도시한다. 특히, 이 다이어그램은 유전체 도파관 슬래브 내에 또는 상에 복수의 주파수 변환 구조물을 포함하는 측정 장치(도 12c의 측정 장치 참조), 유전체 슬래브가 없는 주파수 변환 구조물을 포함하는 측정 장치(도 12b의 측정 장치 참조) 및 유전체 도파관 슬래브 또는 주파수 변환 구조물을 모두 포함하지 않는 측정 장치(측정 장치는 어느 도면에도 도시되지 않음)를 비교한다.
도 12a는 상이한 측정 장치에 의한 안테나 요소 또는 패치의 입력 포트에서의 반사 계수를 나타내는 도면(1230)을 도시한다. 다이어그램(1230)에 도시된 바와 같이, 상이한 측정 장치는 28GHz의 주파수에서 비교되었고, 측정된 반사 계수는 -25 dB와 -32.5 dB 사이였다.
도 12b 및 도 12c는 비교된 측정 장치 중 2개의 개략적 표현을 도시하고 있다. 도 12b는 안테나 패치(1240)에 결합된 입력 포트(1250), 주파수 변환 구조물(1260) 또는 센서 및 무선 주파수 구성요소 또는 프로브(1270)를 포함하는 측정 장치(1210)를 도시한다.
안테나 요소(1240)는 신호를 신호의 일부를 수신하는 주파수 변환 구조물(1260)로 전송하고, 신호의 주파수를 더 높은 주파수로 변환하며, 주파수 변환된 신호를 무선 주파수 구성요소(1270)와 신호를 결합하는 xy 평면에서 전송한다. 신호의 또 다른 부분은 안테나 요소의 방향으로 다시 반사된다. 반사 계수는 전송된 신호의 반사된 신호가 안테나 자체에 얼마나 영향을 미치는지를 보여준다.
도 12c는 추가적인 유전체 도파관 슬래브(1280)를 포함하는 도 12b의 측정 장치(1210)와 유사한 측정 장치(1220)를 도시한다. 유전체 도파관 슬래브(1280)는 주파수 변환된 신호를 유전체 슬래브(1280)와 결합하는 주파수 변환 구조물(1260)을 포함한다. 유전체 도파관 슬래브(1280)는 주파수 변환 구조물(1260)로부터 주파수 변환된 신호를 무선 주파수 구성요소(1270)로 유도한다.
비교 또는 다이어그램(1230)에서 알 수 있듯이, 주파수 변환 구조물 또는 센서와 유전체 도파관 슬래브를 갖는 측정 장치가 가장 반사율이 높은 반면, 유전체 슬래브가 없는 주파수 변환 구조물을 가진 측정 장치가 가장 반사율이 낮다. 분명히, 슬래브 및/또는 주파수 변환 구조물로 인한 방해가 적다.
도 13에 따른 안테나와 주파수 변환 구조물 간의 전송 비교
도 13(a)는 패치 안테나에서 센서로 또는 유전체 도파관 슬래브가 있거나 또는 유전체 도파관 슬래브가 없는 주파수 변환 구조물로의 전송을 비교하는 다이어그램(1310)을 도시한다. 유전체 슬래브가 있거나 없는 측정 장치의 전송 계수 사이에는 약 7.5 dB의 차이가 있다.
다이어그램(1310)은 또한 유전체 도파관 슬래브를 갖는 측정 장치가 유전체 도파관 슬래브가 없는 측정 장치와 비교할 때 7.5 dB 더 높은 전송 계수를 갖는다는 것을 도시한다. 이는 유전체 도파관 슬래브가 없는 측정 장치에 비해 유전체 도파관 슬래브가 있는 측정 장치에서 전송된 신호의 더 큰 부분이 주파수 변환 구조물에 의해 수신될 것임을 의미한다.
즉, 이 차이는 유전체 도파관 슬래브에서 센서 안테나의 전기적 길이(εr=6)가 자유 공간에 비해 더 길기 때문이다.
슬래브(1320)를 갖는 측정 장치의 일부의 개략적 표현이 도 13(b)에 도시되어 있다. 측정 장치 부분(1320)은 유전체 도파관 슬래브(1360) 내의 주파수 변환 구조물(1350)의 방향으로 신호(1340)를 전송하는 안테나(1330)를 포함한다. 도 13(b)는 안테나에서 주파수 변환 구조물로의 전송을 설명한다.
도 14에 따른 주파수 변환 구조물과 무선 주파수 구성요소 간의 전송 비교
도 14a는 유전체 도파관 슬래브(1430)를 통해 유전체 도파관 전이부(1450)를 통해 무선 주파수 구성요소(1440)로 유도되는 주파수 변환 신호(1420)를 전송하는 주파수 변환 구조물(1410)을 포함하는 측정 장치의 일부(1400)의 개략적 표현을 도시한다. 도 14a는 주파수 변환 구조물(1410)에서 무선 주파수 구성요소(1440)로의 전송을 설명한다.
도 14b는 유전체 도파관 슬래브가 없는 측정 장치에서 주파수 변환 구조물에 의해 무선 주파수 구성요소로 전송된 신호의 전기장의 시뮬레이션된 절대값을 도시한다.
도 14c는 유전체 도파관 슬래브가 있는 측정 장치에서 주파수 변환 구조물에 의해 무선 주파수 구성요소로 전송된 신호의 전기장의 시뮬레이션된 절대값을 도시한다.
도 14b와 도 14c의 시뮬레이션을 비교하면, 유전체 도파관 슬래브가 있는 측정 장치에서 전송된 주파수 변환된 신호의 더 많은 부분이 슬래브 내에서 계속 유도된다.
유사한 결과가 도 14d의 다이어그램(1470)에 의해 제공된다. 도 14d는 유전체 도파관 슬래브가 없는 측정 장치와 유전체 도파관 슬래브가 있는 측정 장치인 2개의 측정 장치의 전송 계수 곡선을 비교하는 다이어그램을 도시한다. 다이어그램(1470)은 유전체 도파관 슬래브가 없는 측정 장치의 곡선의 스케일링 버전인 시뮬레이션된 전송 계수 곡선을 더 포함한다. 센서 안테나를 자유 공간에 배치하면 전기적 길이가 줄어들어 전력이 덜 방사하게 된다. 센서를 공정하게 비교하기 위해 유전체 도파관 슬래브에서와 마찬가지로 자유 공간에서도 동일한 전기적 길이를 얻도록 스케일링한다.
도 13(a)와 도 14d 모두에 도시된 바와 같이, 패치 안테나 어레이의 안테나 요소에서 무선 주파수 구성요소로 전송되는 신호의 전송 계수는 유전체 도파관 슬래브를 사용하는 경우 가장 높다. 이 전송 증가는 상당하다. 예를 들어, 도 13(a) 및 도 14d의 예에서 결합된 전송 증가는 약 30dB이다.
따라서 테스트 대상 디바이스의 정확한 특성화가 가능하다.

Claims (28)

  1. 복수의 안테나(120, 220, 620, 820, 1010a-c, 1120, 1240, 1330)를 포함하는 무선 주파수 장치(110, 210, 600, 710, 810, 930, 1010)를 특성화하기 위한 측정 장치(100, 200, 800, 900, 1100, 1210, 1220)로서,
    상기 측정 장치는,
    유전체 도파관 슬래브(130, 230, 880, 1030, 1130, 1280, 1360, 1430) - 상기 유전체 도파관 슬래브 내에 또는 상에 복수의 주파수 변환 구조물(150, 250, 950, 1050, 1150, 1260, 1650, 1410)이 배열됨 - 와,
    상기 유전체 도파관 슬래브의 상이한 위치에 배열되고 각각의 무선 주파수 구성요소(160, 260, 860, 1160, 1440)에 결합된 복수의 도파관 전이부(140, 204, 840, 1140, 1450)를 포함하되,
    상기 무선 주파수 구성요소는 무선 신호(133, 136, 233, 236, 825, 1080, 1090, 1170, 1180, 1340, 1420)를 송신 및/또는 수신하도록 구성되고,
    상기 주파수 변환 구조물은 상기 복수의 안테나의 각각의 안테나와 연관되며,
    상기 주파수 변환 구조물은 수신된 신호(133, 233, 1090, 1170, 1340)에 대해 주파수 변환을 수행하여, 주파수 변환된 신호(136, 236, 825, 1080, 1180, 1420)를 초래하도록 구성되고,
    상기 주파수 변환 구조물은 주파수 변환 방식으로 각각의 안테나를 상기 유전체 슬래브에 결합하도록 구성되어,
    상기 안테나와 상기 복수의 도파관 전이부 사이에 주파수 변환 커플링을 수립하여,
    상기 안테나와 상기 무선 주파수 구성요소 사이에 주파수 변환 커플링을 초래하고,
    상기 측정 장치는 상기 무선 주파수 장치를 특성화하기 위해 상기 안테나와 상기 무선 주파수 구성요소 사이의 상기 주파수 변환 커플링을 사용하도록 구성되는,
    측정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측정 장치는 신호 평가 회로부(270)를 포함하며, 상기 신호 평가 회로부는 상기 무선 주파수 구성요소에 결합되고, 상기 무선 주파수 구성요소에 의해 수신된 신호를 평가함으로써 상기 무선 주파수 장치를 특성화하도록 구성되며,
    상기 무선 주파수 구성요소에 의해 수신된 상기 신호는 상기 안테나에 의해 송신된 신호 및 상기 안테나와 상기 무선 주파수 구성요소 사이의 상기 주파수 변환 커플링에 의해 변환된 주파수에 기초하는,
    측정 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 신호 평가 회로부는 삼각 측량을 사용하여 송신하는 안테나의 위치를 찾도록 구성되는,
    측정 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 측정 장치는 상기 안테나에 의해 수신된 신호를 평가하여 상기 무선 주파수 장치를 특성화하도록 구성되는 신호 평가 회로부를 포함하고,
    상기 안테나에 의해 수신된 상기 신호는 상기 무선 주파수 구성요소에 의해 송신된 신호 및 상기 안테나와 상기 무선 주파수 구성요소 사이의 상기 주파수 변환 커플링에 의해 변환된 주파수에 기초하는,
    측정 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 무선 주파수 구성요소는 서로 다른 주파수를 갖는 신호를 송신하도록 구성되는,
    측정 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 무선 주파수 구성요소는 2개의 상이한 주파수에서 신호를 동시에 송신하도록 구성되고, 상기 신호는 상기 주파수 변환 구조물에 의해 혼합되며,
    상기 측정 장치는, 상기 무선 주파수 장치를 특성화하기 위해, 상기 동시에 송신된 신호에 기초하여 획득된 혼합 신호(236)를 평가하도록 구성되는,
    측정 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 무선 주파수 구성요소는 2개 이상의 상이한 주파수에서 신호를 동시에 송신하도록 구성되고,
    상기 측정 장치는 상기 상이한 주파수의 상이한 신호를 사용하여 상기 무선 주파수 장치의 별개의 분기를 동시에 테스트하도록 구성되는,
    측정 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체 도파관 슬래브는 상기 안테나 중 하나 이상 또는 상기 무선 주파수 구성요소 중 하나 이상에 의해 송신되는 상기 신호의 자유 공간 파장의 절반 미만의 두께를 갖는,
    측정 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체 도파관 슬래브는 하나 이상의 층을 포함하는,
    측정 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유전체 도파관 슬래브의 상기 하나 이상의 층은 실리콘 및/또는 석영 및/또는 폴리머 및/또는 세라믹으로 만들어지는,
    측정 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 주파수 변환 구조물은 상기 복수의 안테나의 각각의 연관된 안테나의 반응성 근거리장에 배열되는,
    측정 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주파수 변환 구조물은 각각,
    상기 복수의 안테나 중 각각의 안테나의 필드와 결합하도록 구성되는 안테나 구조물(258, 952)과,
    상기 주파수 변환 구조물을 상기 유전체 슬래브와 결합하도록 구성된 모드 커플러(256, 956) 및
    하나 이상의 비선형 요소(254, 954)를 포함하되,
    상기 하나 이상의 비선형 요소는 상기 안테나 구조물 및 상기 모드 커플러와 결합되고,
    상기 하나 이상의 비선형 요소는 주파수 변환을 수행하도록 구성되는,
    측정 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    주파수 변환 구조물의 상기 안테나 구조물은 상기 복수의 안테나의 연관된 안테나보다 작은,
    측정 장치.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    상기 주파수 변환 구조물 또는 상기 주파수 변환 구조물의 상기 안테나 구조물은 상기 복수의 안테나의 연관된 패치형 안테나의 방사 에지 환경에 배열되는,
    측정 장치.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주파수 변환 구조물의 상기 하나 이상의 비선형 요소는 실리콘 및/또는 갈륨 비화물로 만들어지는,
    측정 장치.
  16. 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주파수 변환 구조물의 상기 하나 이상의 비선형 요소는 쇼트키 다이오드를 포함하는,
    측정 장치.
  17. 제12항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 주파수 변환 구조물의 상기 하나 이상의 비선형 요소는 조명될 때 상기 주파수 변환 구조물을 바이어스하도록 구성된 포토다이오드를 포함하는,
    측정 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 포토다이오드는 조명될 때 상기 주파수 변환 구조물의 변환 손실을 감소시키도록 구성되는,
    측정 장치.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서,
    상기 포토다이오드는 조명될 때 상기 주파수 변환 구조물을 선택적으로 활성화하도록 구성되는,
    측정 장치.
  20. 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 포토다이오드는 변조된 광(290)으로 조명될 때 교번 신호를 생성하도록 구성되는,
    측정 장치.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 측정 장치는 변조 주파수로 변조된 광(290)을 상기 포토다이오드에 조사하도록 구성되고,
    상기 주파수 변환 구조물은, 상기 주파수 변환 구조물의 착신 신호의 주파수와 상기 주파수 변환 구조물의 발신 신호의 주파수 사이의 주파수 차이가 상기 변조 주파수에 의해 결정되도록 구성되는,
    측정 장치.
  22. 제17항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정 장치는 하나 이상의 대응하는 주파수 변환 구조물의 포토다이오드를 조명하도록 구성된 하나 이상의 레이저 다이오드 또는 발광 다이오드(280)를 포함하는,
    측정 장치.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호의 주파수 및/또는 상기 주파수 변환된 신호의 주파수는 30 GHz와 300 GHz 사이인,
    측정 장치.
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 신호 및/또는 상기 주파수 변환된 신호는 처프 신호(chirp signal)인,
    측정 장치.
  25. 자동화된 테스트 장비로서,
    제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 따른 측정 장치 및 상기 측정 장치 근처에 있는 테스트 대상 디바이스 위치를 포함하되,
    상기 테스트 대상 디바이스 위치는 복수의 안테나를 포함하는 테스트 대상 디바이스를 운반하도록 구성되는,
    자동화된 테스트 장비.
  26. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 따른 측정 장치를 사용하여 복수의 안테나를 포함하는 테스트 대상 디바이스를 특성화하는 방법으로서,
    상기 테스트 대상 디바이스의 상기 복수의 안테나 중 적어도 하나의 안테나와 상기 유전체 도파관 슬래브의 상이한 위치에 배열된 상기 복수의 도파관 전이부 사이에 주파수 변환 커플링을 수립하여 상기 안테나와 상기 무선 주파수 구성요소 간에 주파수 변환 커플링을 초래하는 단계 - 상기 주파수 변환은 상기 유전체 도파관 슬래브 내에 또는 상에 배열된 상기 주파수 변환 구조물에 의해 수신된 신호에 대해 수행됨 - 와,
    상기 테스트 대상 디바이스를 특성화하기 위해 상기 안테나와 상기 무선 주파수 구성요소 사이의 상기 주파수 변환 커플링을 사용하는 단계를 포함하는,
    방법.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 특성화는 상기 안테나에 의해 송신된 신호, 상기 안테나와 상기 무선 주파수 구성요소 사이의 상기 주파수 변환 커플링에 의해 변환된 주파수 및 상기 무선 주파수 구성요소에 의해 수신된 신호를 평가함으로써 수행되는,
    방법.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 특성화는 상기 무선 주파수 구성요소에 의해 송신된 신호, 상기 안테나와 상기 무선 주파수 구성요소 사이의 상기 주파수 변환 커플링에 의해 변환된 주파수 및 상기 안테나에 의해 수신된 신호를 기반으로 하는 신호를 평가함으로써 수행되는,
    방법.
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