TWI559698B - 近場多輸入多輸出無線測試系統、結構與程序 - Google Patents
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Description
本發明大致關係於用於無線或RF(射頻)通訊系統的測試結構與程序。更明確地說,本發明關係於提供MIMO無線裝置及系統的近場測試的結構與程序。
單輸入單輸出(SISO)無線裝置已經被開發與實施很多年,以傳送及/或接收想要信號進出其他元件,以在無線網路,例如無線PAN(個人區域網路)、無線LAN(區域網路)、無線WAN(廣域網路)、胞式網路、或實際上任何其他無線電網路或系統中的裝置間之提供無線連接性及通訊。此等SISO裝置可以操作於各種頻帶,例如但並不限於2.4GHz及5.0GHz頻帶。測試系統及標準化測試模型已經開發及實施用於SISO無線裝置很多年。
然而,增加頻帶的成長需求,即增加資料傳送的需求已經驅使多輸入多輸出(MIMO)裝置的開發。
雖然各種系統與標準模型已經被開發用以測
試SISO裝置,但現行並沒有任何標準系統與模型,用以適當測試多輸入多輸出(MIMO)裝置的效能。
因此,較佳提供一系統、結構及方法,以提供在各種操作狀況下MIMO裝置的適當效能測試。此一系統與程序將構成主要技術進步。
本案之系統、程序及結構允許MIMO無線裝置(DUT)的上鏈及/或下鏈效能的加強近場測試,例如,用於產品開發、產品驗證、及/或生產測試的任一。通道可以較佳被仿真以測試待測裝置(DUT)在近場測試環境內一距離範圍的效能。加強程序提供透過例如但並不限於WLAN的無線網路的DUT的自動測試。加強MIMO近場測試結構、系統及程序可以較佳在高動態範圍下操作。
10‧‧‧SISO系統
12‧‧‧裝置
14‧‧‧天線
16‧‧‧無線信號
18‧‧‧天線
20‧‧‧裝置
22‧‧‧距離
42‧‧‧MIMO裝置
44a-d‧‧‧天線
46a-d‧‧‧無線信號
48a-d‧‧‧天線
50‧‧‧MIMO裝置
52a-d‧‧‧距離
54a-d‧‧‧MIMO通道
60‧‧‧晶片組
64‧‧‧信號處理電路
100‧‧‧近場無線測試系統
102‧‧‧測試室
104a‧‧‧第一測試區
104b‧‧‧第二區
104c‧‧‧第三區
106‧‧‧待測裝置(DUT)
108‧‧‧天線矩陣
110a-d‧‧‧測試天線
112‧‧‧參考天線
114‧‧‧側面板隔框
116‧‧‧天線纜線
118‧‧‧輸入路徑
120‧‧‧RF衰減單元
121‧‧‧信號處理電路
122‧‧‧表
123‧‧‧輸入信號處理組件
124‧‧‧可程式衰減器組件
126‧‧‧巴特勒矩陣
130‧‧‧輸出信號處理組件
132‧‧‧控制器
134‧‧‧輸出信號連接
136‧‧‧信號源
138‧‧‧校正模組
140‧‧‧GUT模組
124a-d‧‧‧可程式衰減器
118a-d‧‧‧路徑
137‧‧‧纜線
181‧‧‧密封件
182‧‧‧RF放大器
183‧‧‧入口埠
184‧‧‧PS元件
186‧‧‧輸出
190‧‧‧USB埠
192‧‧‧功率表
196‧‧‧USB埠
198‧‧‧參考輸入埠
202‧‧‧USB埠
230‧‧‧控制板
232‧‧‧電源輸入
232a‧‧‧5伏直流電源
232b‧‧‧24伏直流電源
232c‧‧‧12伏直流電源
236‧‧‧輸出埠
240‧‧‧信號路徑
242‧‧‧墊
244‧‧‧DC方塊
246‧‧‧DC方塊
248‧‧‧墊
250‧‧‧RF開關元件
252‧‧‧RF衰減墊元件
253‧‧‧矩陣旁路連接
254‧‧‧RF開關元件
256‧‧‧墊元件
258‧‧‧PS元件
282‧‧‧金屬密封件
284‧‧‧功率切割器
286a-d‧‧‧輸出
288a-d‧‧‧分割器/組合器模組
302‧‧‧金屬密封件
304‧‧‧內部區域
306‧‧‧無線MIMO裝置
308‧‧‧信號纜線
310‧‧‧電力連接
312‧‧‧RJ45連接器
314‧‧‧USB連接
806‧‧‧移動機制
814‧‧‧出入門
810‧‧‧吸收元件
圖1為例示SISO系統的示意圖;圖2為例示MIMO系統的示意圖;圖3為例示加強近場MIMO無線測試系統的示意圖;圖4為用於近場MIMO無線測試系統的例示RF衰減單元的示意圖;圖5為在一入口埠與出口埠間的RF衰減單元
內的一路徑的詳細部份示意圖,該入口埠係可連接至一或通道天線,該出口埠可連接至金待測單元(GUT)模組;圖6為用於近場MIMO無線測試系統的例示校正模組的示意圖;圖7為用於近場MIMO無線測試系統的例示GUT模組的示意圖;圖8為用以仿真系統效能的例示程序的流程圖;圖9為一圖表,顯示流通量為用於2GHz通道6上鏈(具有台(STA)/用戶)路徑損失的函數;圖10為第二圖表,顯示流通量為用於2GHz通道6上鏈(具有台(STA)/用戶)路徑損失的函數;圖11為用於RF自動系統(RAS)的測試資料圖表;圖12為用於第一QC單元的測試資料圖表;圖13為用於第二QC單元的測試資料圖表;圖14為一圖表,顯示流通量為用於2GHz通道6RAS及QC上鏈(具有台(STA)/用戶)路徑損失的函數;圖15為用於RAS單元的測試資料的圖表;圖16為第一QC單元的測試資料的圖表;圖17為一圖表,顯示流通量為用於2GHz通道6RAS及QAC下鏈(具有台(STA)/用戶)的路徑損失;
圖18為一圖表,顯示流通量為用於2GHz通道6下鏈(具有台(STA)/用戶)路徑損失的函數;圖19為用於Netgear接取點(AP)路由器的測試資料的圖表;圖20為用於第一接取點(AP)QC單元的測試資料的圖表;圖21為用於第二接取點(AP)QC單元的測試資料的圖表;及圖22為例示加強MIMO測試室的部份切去圖。
圖1為例示單一輸入單一輸出(SISO)系統10的簡化示意圖。第一裝置12,例如,發射器12由天線14發射無線信號16。無線信號16係在有關於第二接收裝置20的天線18處被接收,該接收裝置使用信號處理電路及微處理器,處理信號16。於圖1所見之SISO系統10中的發射器12及接收器16具有單一天線14、18並可操作以發送或接收單一信號16。
在圖1所見的例示SISO系統10中,一或二裝置12、20可以相對於另一裝置20、12移動,使得在天線14、18間之距離22可以例如於無線信號16的傳輸之間及/或在傳輸無線信號16之時改變。雖然距離22改變無線信號的行進時間,但第二裝置20仍可以接收及處理
信號16,只要信號16未損失,例如但並不限於路徑損失,即路徑衰減。路徑損失也可以由各種狀況下發生,例如但並不限於距離、反射、折射、繞射、及/或吸收之任一。
不同SISO裝置的效能已經立即執行很多年,例如,在設計、開發及生產的任一期間。此測試可以立即執行於任何距離22,例如,在近場及遠場間之任何範圍。因為SISO裝置12、20包含單一SISO通道24,以發送及/或接收單一無線信號22,所以,除了一般信號衰減外,本質上並沒有由於距離而有差異。
不同於圖1所見的SISO系統10,圖2為例示多輸入多輸出(MIMO)系統40的簡化示意圖。第一MIMO裝置42由個別天線44,例如44a-44d發射多數無線信號46,例如46a-46d。無線信號46,例如46a-46d典型在有關於第二MIMO裝置50的對應多數天線48,例如48a-48d處被接收,該第二MIMO裝置例如使用信號處理電路64及至少一微處理器60處理信號46a-46n。圖2所見之MIMO系統40中之兩MIMO裝置42、50具有多數天線44、48,其中裝置係被組態以發送或接收多數信號46,例如46a-46d。
在圖2所見之例示MIMO系統40中,一或二裝置42、50可以相對於另一裝置50、42移動,使得在天線44、48間之距離52、52a-52d可以,例如於傳輸無線信號46之間、及/或傳輸無線信號46期間改變。雖然距
離52改變無線信號46的行進時間,但接收裝置50仍可以接收及處理信號46,例如46a-46n,只要信號46未遺失,例如但並不限於路徑損失,即路徑衰減。路徑損失可以在各種情況下發生,例如但並不限於距離、反射、折射、繞射、及/或吸收之任一。
不同於SISO裝置,例如12、20,MIMO裝置,例如42、50的效能係唯一地相關於多數信號46同時透過多數MIMO通道54,例如54a-54d的傳輸,以及,距離52,例如52a-52d。例如,在具有兩通道54a及54d的簡化MIMO系統中,各個裝置42、50包含兩無線電通道54,其係彼此獨立。然而,在接收端,各個天線48a及48d接收合成信號46a及46d,其包含來自信號46a及46d的資料,例如,自第一信號46a接收的“資料A”及自第二信號46d接收的“資料B”及在天線48a及48d接收的“資料A+B”。因此,接收器50需要處理信號46a及46d,以根據各個對應通道54a及54d分割資料,以再捕捉資料,例如在第一通道54a的“資料A”及在第二通道54d的“資料B”,並防止於通道54a及54d間之干擾。
因為多數信號52a及52d於MIMO系統40中同時發射,所以頻寬增加,例如相較於等效SISO系統10倍增了頻寬。同樣地,增加通道愈多,例如,三乘三(3×3)或四乘四(4×4)MIMO系統40,提供增加頻寬與進一步處理要求,以分割用於多數通道54a-54d的組合及加總
信號。
重要的是,避免於通道54a-54d間之干擾及/或抵銷,因為信號52a-52d典型具有相同頻率及振幅。同時,因為接收裝置,例如50同時接收各個多數信號,例如52a及52d,所以,例如50的接收裝置不能指明哪一信號52正由哪一天線44,例如44a或44d出來。
用於MIMO信號52的傳輸及/或接收的信號處理典型係為一或更多處理器60所執行,即,在MIMO裝置42、50中之晶片組60所執行,其中獨立晶片組商家共同提供晶片組及所有內部方塊。
圖3為例示加強近場MIMO無線測試系統100的示意圖。測試室102包含第一區104a、第二區104b及第三區104c。待測裝置(DUT)106係可位於第一測試區104a內。第一測試區可以較佳包含RF屏蔽,例如但並不限於雙層壁鋼、網、纖維、漆、及/或泡沫。
加強近場MIMO無線測試系統100提供標準系統及仿真模型,以適當地測試MIMO裝置106的效能,針對近場效能與遠場效能兩者。例如,在一些實施例100中,MIMO裝置106的近場效能較佳可以被仿真於近場MIMO測試系統100內。
天線矩陣108包含多數測試天線110,例如天線110a-110d,這些係位於第一測試室104a內並由此向外延伸118。天線矩陣108係被連接118至RF衰減單元120。再者,參考天線(REF)112係位於第一測試區
104a內並由此向外延伸116,然後,被連接至在RF衰減單元120內的表122。在現行系統實施例中,表122包含RF&微波功率表122,其同時提供掃描多通道量測,用於加強近場MIMO無線測試系統100的自校正。
在天線矩陣108中之各個天線110,例如110a-110d較佳包含分時雙工(TDD)天線110,其應用分時多工,例如分開向外(上鏈)信號52與返回(下鏈)信號52。
例如,在四乘四設立中,各個DUT106包含四個分時多工(TDM)天線44,其中各個裝置天線44a-44d係被架構以發射上鏈信號46並接收組合下鏈信號46。對於此一四乘四架構,為了測試DUT106的MIMO效能,在測試系統100中各個四測試天線110a-110d係被架構以接收組合的上鏈信號46,並發射下鏈信號46,其係較佳被衰減並組合以模擬在測試天線110與裝置天線44a-44d間之一或更多距離52。測試天線110a-110d包含部份測試系統100,並典型包含在DUT測試區104a內的標準MIMO天線。
天線矩陣108提供輸入路徑118(圖5),例如用於4×4DUT106及4×4MIMO測試系統100的四路徑118a-118d,這些係連接至信號處理電路121,例如,透過輸入信號處理組件123,其中,信號處理電路121包含可程式衰減組件124。
可程式衰減組件124典型包含多數可程式衰
減器,例如,124-124d(圖4、圖5),對應於各個多數天線路徑118。
各個可程式衰減器126被架構以模擬用於各個多數天線路徑118a-118d的真實世界距離。例如,在現行MIMO測試系統實施例100中,可程式衰減器126可較佳被架構以由零米至一或更多公里的任何距離。
可程式衰減器124被連接至至少一巴特勒(Butler)矩陣126,其係被架構以組合多數MIMO信號,以仿真一或更多真實世界情況,例如,仿真用於多數距離的組合MIMO信號。在一些系統實施例100中,系統100被架構以在Butler矩陣方塊126間,例如,在2.4GHz方塊126a(圖4、圖5)及5GHz方塊126b(圖4、圖5)間,提供可選擇切換。
因此,系統100較佳被架構以調整衰減,其模擬在待測裝置106與測試天線110間之距離52,例如52a、52b。衰減可以較佳被數位規劃,並可以較佳例如獨立或成串改變。
Butler矩陣組件126的輸出係例如透過輸出信號處理組件130連接至輸出埠236(圖4),其係可連接150、146至校正模組138,或至例如位於第三測試區14c內的GUT模組140。
例如位於RF衰減單元120內的信號源136也可連接137至校正模組138。在一些現行系統實施例10,信號源136包含Lab Brick LSG串列信號產生器,例如可
以由麻州Haverhill的Vaunix技術公司所購得之型號LSG-02,其具有由20MHz至6GHz的頻率範圍。為了校正,信號源136係被架構以產生有想要頻率的連續波(CW)信號,其係被泵送至天線矩陣118,即,天線鏈118,並然後使用功率表192、122加以匹配。
圖3所見的例示測試系統100包含4×4QC測試台100,用以測試4通道MIMO裝置106的近場效能。加強系統100與相關程序340(圖8)提供在小,即近場形狀因數內的測試,同時仿真顯著較大,即遠場環境,其中系統100準確地決定在真實世界MIMO環境內的DUT106的效能。
圖3所見的例示測試系統100中,在元件,例如116、118、137、146等間的一或更多纜線可以較佳包含同軸RF同軸電纜,具有適當的連接器,例如,但並不限於SubMiniature版本A(SMA)連接器。其他電連接,例如但並不限於位在測試室102之第三區14c內的元件間的信號連接可以包含RJ45配線及連接器。
圖4為例示RF衰減單元120的示意圖180,例如用於近場MIMO無線測試系統100。見於圖4的例示RF衰減單元120係安裝在密封件181內。圖5為在可連接至天線矩陣108的入口埠183與可連接至校正模組138與GUT模組140的出口埠236間的RF衰減單元120內的一路徑118的詳細部份示意圖240。
如於圖4所見,信號源136的輸入被連接188
至USB埠190。信號源136的輸出係連接至RF放大器182,其係饋送入PS元件184。在現行例示系統100中,RF放大器182包含寬帶功率放大器182。PS元件184然後連接至輸出186,其係可連接137至校正模組138(圖2、圖6)。PS元件184也連接至功率表192,其係連接194至對應USB埠196。
也見於圖4,參考天線纜線116可連接至參考輸入埠198,其係連接至參考信號功率表122。參考信號功率表122也連接200至對應USB埠202。在現行系統實施例中,功率表122及192包含RF&微波功率表。
見於圖4及圖5的例示信號處理電路121包含在輸入埠183與可程式衰減器124間的輸入信號處理組件123。在一些實施例中,輸入信號處理組件123包含墊242及對應於各個天線110,例如測試天線矩陣108的天線110a-110d的DC方塊244,這些係連接至各個信號路徑之對應衰減器模組。在一些現行實施例中,可程式衰減器124,例如,124a-124d包含固態可程式衰減器,例如,由印第安納州印第安波里的JFW工業公司所購得之型號50P-1857模組。
見於圖4及圖5的例示信號處理電路121也包含在可程式衰減元件124,例如124a與一或更多對應Butler矩陣模組126間的後衰減處理組件125。在一些實施例中,後衰減處理組件125包含DC方塊246、墊248、及八個RF開關元件250。在一些現行實施例中,RF
開關元件250包含單極多投(SPnT)RF開關。
可以由圖4及圖5所見,在信號處理電路121中的各個信號路徑240可以包含一或更多Butler矩陣模組126,例如,126a、126b。例如,圖5所見之第一Butler矩陣模組126a包含用於2G操作的4×4模組。在例示現行實施例中,第一Butler矩陣模組126a包含由MT的Belgrade的Emhiser Tele-Tech有限公司所購得之型號BC44-30模組。同時,見於圖5中之第二Butler矩陣模組126b可以較佳包含用於5G操作的4×4模組,其在一現行實施例中,包含由Emhiser Tele-Tech有限公司所購得之型號BC44-31模組。另外,信號處理電路121可以更包含RF衰減墊元件252及/或矩陣旁路連接253。
見於圖4及圖5的例示信號處理電路121也包含在Butler矩陣組件126與輸出埠236間的輸出信號處理組件130,例如其包含但並不限於八個RF開關元件254、墊元件256及PS元件258。在一些現行實施例中,RF開關元件254包含單極多投(SPnT)RF開關。墊元件256典型包含RF衰減墊,例如用以降低輸出信號的位準至可接受以輸入至校正模組138或GUT模組140的任一的位準。
RF開關元件250及254允許圖4及圖5所見的例示實施例100被可控制地切換於Butler矩陣組件126中之模組間,例如,用於各個天線路徑118的在第一Butler矩陣模組126a、第二Butler矩陣模組126b、RF衰
減墊元件252或矩陣旁路連接253之任一間。
進一步由圖4所見,RF衰減模組120更包含控制板230,其具有一或更多電源輸入232,例如5伏直流電源232a、24伏直流電源232b、及/或12伏直流電流232c。控制板230控制在RF衰減模組124內的幾個模組,例如,包含轉接器、衰減器124、及在元件與路徑118間所需之任何切換的任一。
在一些系統實施例100中,控制板230係被架構以在Butler矩陣方塊126間,例如2.4GHz方塊126a(圖4、圖5)及5GHz方塊126b(圖4、圖5)間提供可選擇切換。同時,控制板230也較佳被架構以多數頻率作同時操作,例如,同時2.4GHz及5GHz操作。
圖6為用於近場MIMO無線測試系統100的例示校正模組138的示意圖280,其典型包含金屬密封件282。四向功率切割器284,即功率梳284係被安裝在密封件282內,並連接137至在衰減模組124的信號源136。在例示現行系統實施例100中,四向功率切割器284包含RF功率切割器/組合器,其係額定於2GHz至8GHz的頻率範圍。用於4×4系統100的輸出286,例如286a-286d由功率切割器284延伸至對應分割器/組合器模組288,例如288a-288d。在現行系統實施例100中,分割器/組合器模組288a-288d包含RF功率切割器/組合器。
校正模組138使用來自頻率源136的已知取樣信號,給與加強測試系統100的自動校正。已知信號係
經由功率梳284及分割器/組合器288被傳送146、150至所有四個路徑118,例如,118a-118d。RF開關250及254(圖5)然後被控制以中斷或切斷除了一個以外的所有路徑118。例如,三個路徑118b-118d被“切斷”,以終止對應信號,同時,剩餘路徑118a被“導通”。所選擇“導通”路徑118,例如118a透過開關250、butler矩陣126、墊248、對應衰減器124,例如124a及到達對應天線110,例如在測試室104a中之例如110a,以承載來自頻率源136的信號。
使用功率表192(圖4),信號係在源進入137的校正模組138時量測。使用相同功率表192,或第二功率表22,信號係在測試室104a的參考天線112被量測。當此兩量測值被相加,提供了用於測試路徑118,例如,118a的路徑損失。當信號為已知時,所發送及接收信號可以相比較於被使用作為參考的原始信號。
藉由改變頻率源136至想要通道頻率,並選擇路徑118為被校正,則相同處理被重覆用於其他三個路徑118的每一路徑,例如118b-118d。
圖7為用於近場MIMO無線測試系統100的例示GUT模組的示意圖,其包含金屬密封件302,具有內部區域304界定於其中。金待測單元(GUT)306包含無線MIMO裝置306,其係已知符合所有所需效能參數,因此,其可以提供流量遮罩,包含在各個衰減或範圍位準中以Mbps表示的最小允許流通量,藉此比較待測裝置106
的效能。
可以由圖7看出,金待測單元(GUT)306係位於GUT模組密封件的內部區域304內。信號纜線308被連接至GUT306,例如,透過8個SMA連接器146連接146至RF衰減單元120。在一些實施例中,信號纜線308包含RF纜線308,例如RF介面纜線。也對GUT裝置306作其他連接,例如電力連接310,例如12伏直流、RJ45連接器312、及USB連接314。
加強MIMO測試系統100也可以組態為各種尺寸,例如但並不限於測試3×3及/或4×4MIMO裝置106。例如,被組態以設計及/或開發的加強MIMO測試系統100也可以具有相對大的第一區域104a,例如,如具有邊長3米的具有約27立方米的體積。加強MIMO測試系統100可以迅速仿真真實世界環境,並也可以補償在測試環境內的差異。因此,為了生產測試,加強MIMO測試系統100也可以迅速被組態為較小,即近場形狀因數,以降低該室的成本及/或複雜度。
加強MIMO測試系統100的各個實施例提供適當的多埠能力,在具有降低干擾的實體環境內,以最大化待測裝置106的效能有效性。
圖8為用於仿真待測裝置DUT106的系統效能的例示程序340的流程圖。在步驟342,提供加強MIMO測試系統100,其係被架構以仿真透過多數距離,例如,由近場至遠場的DUT106的上鏈或下鏈操作的任
一。
在步驟344,予以測試之DUT106的MIMO裝置係被置放於測試室102的第一區域104a內,並被連接至電源及其他接線,例如但並不限於測試信號輸入、及/或信號輸出。DUT及/或系統100的一或更多操作模式可以在步驟346例如,根據頻率模式、仿真距離或其他操作模式設定。
在步驟350,系統100決定是否DUT106的量測效能係可接受用於測試模式,例如,藉由量測DUT106的路徑損失402(圖9)及流通量404(圖9)。如果效能決定350對測試模式346為負352,例如,如果量測效能並未符合通過-未通過準則,則系統100可以提供輸出354以表示未通過,例如但並不限於列印輸出、顯示輸出、光、聲音或其他表示法。
在一些系統實施例100中,例如,用於原型及/或產品開發或故障排除,其可以想要使未通過測試348的裝置106持續355被以其他模式測試,或被修改或修理及重測。在生產時,如果DUT106未通過測試,則進一步測試可以停止,測試中該單元可以被分流、加標籤或退貨。
如果在測試模式346中,效能決定350為正356,例如,如果量測效能符合通過-未通過準則,則可以作出是否有其他殘留測試或模式需要對DUT106執行的決定358。如果是360,則程序340可以較佳返回362,例
如,以選擇346及測試348另一模式。如果所有測試完成364,則系統100可以提供輸出366,以表示成功,例如但並不限於列印輸出、顯示輸出、光、聲、或其他表示法。
圖9為一圖表400,其顯示相較於預期效能資料的第一例示待測裝置106a的流通量404為路徑損失402的函數,其中第一例示待測裝置106a包含可以由加州聖荷西的Netgear公司所購得之N750無線雙頻帶十億位元路由器接取點(AP),其係被架構以同時執行2.4GHz及5GHz。圖9中之第一線形406顯示預期上鏈流通量404(以Mb/s表示)成為用於RAS參考裝置,例如GUT306的路徑損失402(以dB表示)的函數或資料。在圖9中之第二線形408a顯示例如,用於品質控制(QC)測試之上鏈流通量404(以Mb/s表示)成為用於待測裝置106的路徑損失402(以dB表示)的函數,其可以較佳在生產位置執行。
圖10為第二圖表440,其顯示相較於預期效能資料,用於第二例示待測裝置106b的流通量404為路徑損失402的函數,其中第二例示待測裝置106b也包含Netgear N750無線雙頻帶十億位元路由器。也如同圖9所示,在圖10中之第一線形406顯示用於RAS參考裝置,例如GUT306的預期上鏈流通量404(以Mb/s表示)成為路徑損失402(以dB表示)的函數或資料。圖10中之第二線形408b顯示例如用於品質控制(QC)測試之用於
第二待測裝置106的上鏈流通量404(以Mb/s表示)成為路徑損失402(以dB表示)的函數。
如圖9及圖10所見,在可相比待測裝置106間的所得效能得到可以相比於參考資料406的測試資料,以決定哪些待測裝置106符合或未能符合效能的臨限位準。圖11為用於RF自動系統(RAS),例如GUT306的測試資料的圖表460。圖12為用於例如作品質控制(QC)測試之第一待測裝置106a的測試資料的圖表480。圖13為例如作品質控制(QC)測試的第二待測裝置106a的測試資料的圖表500。在一些系統實施例中,線形406、408之任一或資料可以被提供例如作輸出、儲存或顯示之任一。如上所討論,自動結果,例如通過或未通過可以根據一或更多測試的結果加以提供。
圖14為一圖表520,其顯示相較於預期效能資料的第三例示待測裝置106,例如106c的流通量404成為路徑損失402的函數間之比較,其中第二例示待測裝置106c同時也包含Netgear N750無線雙頻帶十億位元路由器。在圖14中之第一線形406顯示用於RAS參考裝置,例如GUT306的上鏈流通量404(以Mb/s表示)成為路徑損失402(以dB表示)的函數或資料。在圖14中之第二線形408c顯示用於第三待測裝置106,例如106c,例如作品質控制(QC)測試的上鏈流通量404(以Mb/s表示)成為路徑損失402的函數。圖15為用於RAS參考裝置,例如GUT306的測試資料的圖表540。圖16為
例如用於品質控制(QC)測試的用於第三待測裝置106c的測試資料的圖表560。
圖17為圖表600,顯示用於例示待測裝置106d的下鏈流通量604成為路徑損失602的函數,相較於預期效能資料間的比較,其中該例示待測裝置106d包含可以由美國加州聖荷西的Netgear公司所購得之N900無線雙頻帶十億位元路由器接取點(AP),其係被架構以提供900Mbps的組合流通量(對於每一通道額定450Mbps)。在圖17中之第一線形606顯示用於RAS參考裝置,例如GUT306的預期下鏈流通量604(以Mb/s表示)成為路徑損失602(以dB表示)的函數,或資料。在圖17中之第二線形608a顯示用於例示待測裝置106d,例如用於品質控制(QC)測試的下鏈流通量604(以Mb/s表示)成為路徑損失602(以dB表示)的函數,其較佳係被執行於生產位置。
圖18為一圖表640,其顯示用於另一例示待測裝置106e的下鏈流通量4604成為路徑損失4602的函數並與預期效能資料間之比較,其中第二例示待測裝置106e也包含Netgear N900無線雙頻帶十億位元路由器。在圖18中之第一線形606顯示用於RAS參考裝置,例如,GUT306的預期下鏈流通量604(以Mb/s表示)成為路徑損失602(以dB表示)的函數,或資料,也例如於圖17所示。在圖18中之第二線形608b顯示用於品質控制(QC)測試的另一例示待測裝置106e的下鏈流通量
604(以Mb/s表示)成為路徑損失602(以dB表示)的函數。
可以由圖17及18所示,在可比較待測裝置106d、106e間之所得下鏈效能得到測試資料608a、608b,其可以相較於參考資料606,以決定哪些待測裝置106通過,或未通過效能的臨限位準。
圖19為用於Netgear N900無線雙頻帶十億位元路由器RAS參考裝置,例如GUT306的測試資料的圖表700。圖20為用於第一Netgear N900無線雙頻帶十億位元路由器,例如用於品質控制(QC)測試的測試資料的圖表720。圖21為用於第二Netgear N900無線雙頻帶十億位元路由器,例如用於品質控制(QC)測試的測試資料的圖表740。在一些系統實施例中,任一線形606、608或資料可以被提供,例如用於任一輸出儲存或顯示。例如,可以由圖18所見,第二Netgear N900無線雙頻帶十億位元路由器DUT106e提供近場及遠場下鏈效能608b,如在加強測試系統100中所仿真,其可以相當符合參考資料606。相反地,第一DUT106d提供近場及遠場下鏈效能608a,如在加強測試系統100中所仿真,其表示相較於參考資料606,在流通量604中之較高位準的路徑損失的下降。如上所討論,仿真結果,例如通過或未通過可以根據一或更多測試的結果加以提供。
加強近場MIMO無線測試系統100可以以相當小的形狀因數加以實施,其可以被組態以測試各種的
MIMO裝置至多其最大頻寬,用於多數無線通道54a-54d的每一個,用於下鏈及/或上鏈操作。通道的操作較佳可以同時被激勵,使得各個被傳輸的信號在其目的地適當地接收。
加強近場MIMO無線測試系統100被組態以操作於近場測試環境,同時,仿真效能及/或提供共相關以提供反映在真實世界狀況下的待測裝置(DUT)106的效能的結果。加強系統100及程序340因此提供在小,即近場形狀因數內的測試,同時,仿真顯著較大,即遠場環境,其中系統準確地決定在真實世界MIMO環境中之DUT的效能。
加強近場MIMO無線測試系統100可以較佳被組態以提供作以下之任一的近場測試:.產品開發;.產品驗證;及/或.產品生產及運送,例如,品質控制。
同時,近場MIMO無線測試系統100的相關形狀因數,即大小可以適當地適用於予以執行之測試類型。例如,產品開發測試可以較佳被執行於較大測試室,例如但並不限於:.較大測試天線110;.用於不同或其他儀器及/或感應器的空間;.用於工程師或技師的房間;.用於較大原型的空間;及/或
.對DUT106、天線110、122、纜線或連接之一的增加出入口。
MIMO裝置產品生產及運送的測試可以較佳地執行於如有關於一或更多原廠裝置製造(ODM),例如合約製造者、及/或晶片組販賣者的一或更多設施。近場MIMO無線測試系統100的相關形狀因數,即大小係可迅速地適用至生產環境中,例如ODM設施中之DUT106的測試,其中測試的空間、成本及速度變成更加重要。在此一測試環境中,具有相當小DUT區域104a的小規模測試室102可以被使用,其中近場MIMO無線測試統100可以使用信號仿真及資料共相關,以準確地反映用於不同位準的路徑損失402、602的DUT106的下鏈及/或上鏈效能,即,反映在不同距離52的DUT效能,而迅速地提供DUT106的整個頻寬的效能測試。
對於特定群的DUT106,近規格MIMO效能追蹤可以較佳使用不同測試室10執行,例如在較大近規格室102及較小近規格室102內執行,其中效能結果可以在不同室102間作比較。例如,已知待測裝置DUT106的效能可以相較於在不同室102內的相同裝置DUT106,例如,用以確認後續測試340的新近規格室102的適當性。在一些實施例中,比較較佳可以在一或更多資料點間,及/或在整個效能圖表,例如408、608間完成。
在另一例子中,一或更多無線MIMO DUT106的效能,例如新MIMO產品系列的代表圖可以在第一,即
已知及相信較大近規格室102內測試,例如,以建立該產品系列的基準規格與建立在不同位準的路徑損失402、602處的上鏈及/或下鏈流通量204、404的可接受公差,其中路徑損失係共相關至不同距離,即範圍的裝置的衰減。
隨後,品質控制測試340可以在任一相同測試系統100、或例如架構用於時間及成本效益生產測試的不同測試系統100執行,其中生產DUT的效能被檢查及相較350(圖8)於一或更多先前建立的值及公差。
因此,在產品開發時,無線MIMO裝置可以初始時測試在滿刻度室內測試。在隨後的開發階段,或隨後階段,即大量生產時,測試可以在加強,即小規模測試系統100中執行,其提供改良設立,以及,品質控制測試的減少時間與成本。
圖22為用於加強MIMO測試室100的例示測試室102的部份剖去圖800。在測試室102的一些實施例中,DUT106或天線110,例如110a-110d的矩陣108的任一係可以彼此相關可移動的804。例如,可以由圖22所見,移動機制806可以較佳提供待測裝置DUT106的一或更多方向802的控制移動804,例如包含在X-方向802x、Y-方向802y、及/或Z-方向802z的移動804。
如圖22所見的天線110,例如110a-110d的矩陣108可以較佳可以根據以特定MIMO測試系統100執行測試類型而加以特定。例如,在組態以初始產品開發的
大規模系統100中,天線110可以選擇以在大小及/或成本上較少的侷限,同時,在想要的準確度及/或靈敏度上有較大侷限。在被組態以此測試的現行系統中,測試天線成本大約每個10000美金。相反地,對於被組態以作隨後品質控制的較小規模系統,天線110可以在大小及/或成本上有更多侷限。在被組態作此品質控制測試的現行系統中,測試天線成本大約每個100美金。
雖然一些元件可以被選擇,以降低一些加強測試系統100的成本,例如,需要在有限數量衰減位準的效能流通量的基本確認的生產的測試,但其他部件及元件,例如但並不限於標準部件、纜線、儀器、處理器、控制器或儲存體的任一。
可以由圖22看出,測試天線110a-110d的矩陣108包含加強MIMO測試系統100的部份,並典型包含在DUT測試區域104a內的標準MIMO天線。天線連接118(圖18,典型包含由DUT測試區延伸,例如直接或透過裝置,例如同軸電燈裝置的纜線,例如,SMA纜線,其可以連接至一或更多纜線連接,其例如透過連接區104向RF衰減單元120延伸。
同樣地,待測裝置DUT106例如可以透過在DUT測試區中之裝置可連接作功率,及作輸入及輸出信號連接134(圖3)。在測試時,例如來自控制器132(圖3)的一或更多輸入信號134被送給DUT,作處理及上鏈效能的測試。同樣地,接收的MIMO無線MIMO下鏈信
號係為DUT所接收與處理,其中所得下鏈信號134係被傳送134並在測試處理期間被分析。
也可以由圖22所見,測試天線110,例如110a-110d的矩陣108可以較佳被彼此相近地定位,例如,在其間具有固定間隔812。在一現有系統實施例100中,天線間隔812為1公分,這允許天線110操作於近場環境104a,同時,仿真由近場至長範圍的自由空間中的想要範圍。
可以由圖22進一步看出,DUT測試區104a可以較佳包含吸收元件810,例如,顯著地減少或免除,例如位於在DUT區104的所有內表面上,例如頂、底、側面及出入門814的反射RF信號。
一旦DUT106被放置在DUT測試區內並連接至電源及信號連接134,則出入門關閉,及系統100供電DUT106,以操作及測試DUT106進行全面測試參數及/或模式。
雖然在圖22中所示之例示DUT測試區104a包含門814,但應了解的是,用於DUT測試區的出入口814可以較佳相較於內部區104a位於任意處。例如,在一些組態作生產測試340的系統組態100中,出入口814可以位在DUT區104a的頂部,其中,予以測試的DUT106係降低至DUT區104a,例如至測試夾具,其包含用於電源、輸入及輸出信號的快連,例如RJ45連接器。在此一組態中,一旦DUT106被掛上並通電,則出入
門814關閉,並可以開始測試。
如圖3及圖22所見,有關於多輸入及輸出(MIMO)的大部份的控制、硬體及連接可以較佳位於離開DUT區104,例如在中間區104b及/或後端控制區104c之任一內。例如,測試天線矩陣108的後端,及天線纜線118可以較佳地配線經過中間區,例如,經由側面板隔框114離開該室。無線信號的傳輸與接收依據TDM待測裝置106的真實世界操作而加以交錯,以執行近場MIMO測試340,其適當地反映裝置106需要如何操作。MIMO測試的測試結構與方法的設計係迅速縮放用於不同系統環境100,即使在小形狀因數,也需要生產測試。
加強近場MIMO無線測試系統100係因此可組態以執行上鏈及下鏈測試,以模擬在多數模式及/或步驟中,在不同距離下的多路徑操作,例如用以決定待測裝置106的流通量(每秒百萬位元)成為路徑損失(dB)的函數。
例如用於產品開發的一些系統實施例100中,測試340可以在大範圍的上鏈及/或下鏈路徑損失402、602,以一直到流通量404、604變成零的點下執行。在其他系統實施例100中,例如,用於生產品質控制時,測試340可以在某範圍下執行,例如,用以確認該效能係相符於在該範圍部份內的預期通過-未通過準則,並可能確認流通量開始以某一角度下降之處。此測試並不需要測試遠範圍,即,一直到流通量404、604變成零的
點,因為此測試可能花用太多時間並未能得到生產環境的有用資訊。
雖然於此描述了一些加強MIMO無線測試系統100的用於MIMO裝置的近場測試,但應了解的是,很多結構與程序也可以較佳被用於元件的遠場測試,例如用於測試天線。例如,加強無線測試系統100可以較佳被組態以提供遠場量測,例如,被動天線測試。此系統100可以較佳提供2維圖表、模擬效能及/或正視圖,例如,由一或更多天線取得頻譜效益。
雖然本發明於此係參考較佳實施例加以描述,但熟習於本技藝者可以立即了解,其他應用也可以替代於此所述者,而不脫離本發明之精神與範圍。因此,本發明應被以下所包含的申請專利範圍所限定。
100‧‧‧近場無線測試系統
102‧‧‧測試室
104a‧‧‧第一測試區
104b‧‧‧第二區
104c‧‧‧第三區
106‧‧‧待測裝置(DUT)
108‧‧‧天線矩陣
110a-d‧‧‧測試天線
112‧‧‧參考天線
114‧‧‧側面板隔框
116‧‧‧天線纜線
118‧‧‧輸入路徑
120‧‧‧RF衰減單元
121‧‧‧信號處理電路
122‧‧‧表
123‧‧‧輸入信號處理組件
124‧‧‧可程式衰減器組件
126‧‧‧巴特勒矩陣
130‧‧‧輸出信號處理組件
132‧‧‧控制器
134‧‧‧輸出信號連接
136‧‧‧信號源
138‧‧‧校正模組
140‧‧‧GUT模組
137‧‧‧纜線
Claims (20)
- 一種用以測試多輸入多輸出(MIMO)裝置的測試系統,包含:測試室,具有內部區域界定於其中,用以安裝將被測試的MIMO裝置,該測試室包含用於該MIMO裝置的至少一電源連接及至少一信號連接;天線矩陣,位於該測試室內,其中該天線矩陣包含多數測試天線,其中各個該等測試天線對應於該等MIMO通道之一;及衰減模組,連接至該天線矩陣,其中該衰減模組包含含有至少一處理器的控制器及多數信號處理路徑,其中各個該測試天線對應於該等MIMO通道之一,其中各個該等信號處理路徑包含:可程式衰減器,及至少一巴特勒(Butler)矩陣,其中該控制器被組態以控制各個該等可程式衰減器,以控制對應信號處理路徑的衰減,並控制各個該等巴特勒矩陣,以可控制地組合一信號;其中該多數信號處理路徑係可控制,以仿真在該MIMO裝置與該等測試天線間之一或更多距離。
- 如申請專利範圍第1項所述之測試系統,其中該衰減模組係可切換於多數頻率模式。
- 如申請專利範圍第1項所述之測試系統,其中該可切換頻率模式包含2.4GHz操作模式或5.0GHz操作模 式之任一。
- 如申請專利範圍第1項所述之測試系統,其中該衰減模式被組態以同時操作於多數頻率模式。
- 如申請專利範圍第1項所述之測試系統,更包含:信號源;及連接至該信號源的校正模組;其中該信號源被組態以產生有想要頻率的校正信號;及其中該校正模組被組態以將該校正信號輸入至該天線矩陣,及其中該系統被組態以透過該天線矩陣量測被接收之信號。
- 如申請專利範圍第5項所述之測試系統,更包含:至少一功率表;其中透過該天線矩陣接收之信號與該等校正信號係透過該至少一功率表而可量測。
- 如申請專利範圍第1項所述之測試系統,更包含:參考MIMO裝置,具有一或更多已知效能參數。
- 如申請專利範圍第7項所述之測試系統,其中該系統被組態以比較待測裝置(DUT)的效能與參考MIMO裝置的效能。
- 如申請專利範圍第7項所述之測試系統,其中該 系統被組態以由該參考MIMO裝置發送信號至該待測裝置(DUT)。
- 如申請專利範圍第1項所述之測試系統,其中該測試室更包含用以吸收信號的機制。
- 一種程序,包含步驟:供電給在測試室內的無線多輸入多輸出(MIMO)裝置;由各個該多數裝置天線發送上鏈信號;在該測試室內的多數測試天線的各個測試天線接收組合信號,其中各個該多數測試天線更包含與之相關的天線路徑;在對應可程式衰減器內衰減各個該多數天線路徑;及在巴特勒矩陣組件中,處理各個該等衰減信號,其中該處理包含組合該等信號,以仿真在該等裝置天線與該等測試天線間之距離。
- 如申請專利範圍第11項所述之程序,更包含步驟:決定在規劃距離處的該MIMO裝置的流通量是否在可接受的位準內;及提供輸出,以表示DUT符合該可接受位準或是未符合該可接受位準之任一。
- 如申請專利範圍第11項所述之程序,更包含步驟:決定在一或更多該等仿真距離處的該MIMO裝置的該 流通量成為路徑損失的函數。
- 如申請專利範圍第11項所述之程序,更包含步驟:控制該等衰減信號的頻率。
- 如申請專利範圍第11項所述之程序,更包含步驟:提供校正信號;由頻率源,傳送該校正信號;接收該被傳送的校正信號;量測在該源極之該校正信號及在該參考天線;該接收校正信號;及使用該量測之校正信號及該接收校正信號,計算路徑損失。
- 一種程序,包含步驟:供電在測試室內的無線多輸入多輸出(MIMO)裝置;提供多路徑信號;可控制地處理透過多數信號路徑的信號,其中該已處理信號被衰減以仿真在測試天線矩陣與該無線MIMO裝置間之距離;由在該測試室內的多數測試天線,傳輸該已處理信號;接收在該裝置的各個該等MIMO天線處的組合下鏈信號; 處理在該MIMO裝置的該接收組合下鏈信號;由該裝置,輸出一或更多的該等處理接收組合下鏈信號;分析該等輸出處理下鏈信號;及提供對應於DUT的下鏈效能的輸出。
- 如申請專利範圍第16項所述之程序,更包含步驟:決定在規劃距離處的該DUT的下鏈效能是否在可接受位準內;及提供輸出,以指示該DUT符合下鏈效能的該可接受位準或者未能符合下鏈效能的該可接受位準。
- 如申請專利範圍第16項所述之程序,更包含步驟:決定在一或更多仿真距離的該MIMO裝置的流通量成為路徑損失的函數。
- 如申請專利範圍第16項所述之程序,更包含步驟:控制該等衰減信號的頻率。
- 如申請專利範圍第16項所述之程序,更包含步驟:提供校正信號;由該MIMO裝置傳輸該校正信號;接收該被傳輸的校正信號;比較該校正信號與該被接收的校正信號;及 根據該比較,調整一或更多該等天線路徑。
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