TWI764129B - 用以測試包含天線的受測裝置之測試配置、自動化測試設備及方法 - Google Patents

用以測試包含天線的受測裝置之測試配置、自動化測試設備及方法

Info

Publication number
TWI764129B
TWI764129B TW109111864A TW109111864A TWI764129B TW I764129 B TWI764129 B TW I764129B TW 109111864 A TW109111864 A TW 109111864A TW 109111864 A TW109111864 A TW 109111864A TW I764129 B TWI764129 B TW I764129B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
probe
antenna
dut
test
conductors
Prior art date
Application number
TW109111864A
Other languages
English (en)
Other versions
TW202109063A (zh
Inventor
詹 赫塞爾巴斯
荷西 摩瑞拉
Original Assignee
日商愛德萬測試股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日商愛德萬測試股份有限公司 filed Critical 日商愛德萬測試股份有限公司
Publication of TW202109063A publication Critical patent/TW202109063A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI764129B publication Critical patent/TWI764129B/zh

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/302—Contactless testing
    • G01R31/3025—Wireless interface with the DUT
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/04—Housings; Supporting members; Arrangements of terminals
    • G01R1/0408—Test fixtures or contact fields; Connectors or connecting adaptors; Test clips; Test sockets
    • G01R1/0433—Sockets for IC's or transistors
    • G01R1/0441—Details
    • G01R1/045—Sockets or component fixtures for RF or HF testing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R1/00—Details of instruments or arrangements of the types included in groups G01R5/00 - G01R13/00 and G01R31/00
    • G01R1/02—General constructional details
    • G01R1/06—Measuring leads; Measuring probes
    • G01R1/067—Measuring probes
    • G01R1/06711—Probe needles; Cantilever beams; "Bump" contacts; Replaceable probe pins
    • G01R1/06733—Geometry aspects
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/01—Subjecting similar articles in turn to test, e.g. "go/no-go" tests in mass production; Testing objects at points as they pass through a testing station
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/282—Testing of electronic circuits specially adapted for particular applications not provided for elsewhere
    • G01R31/2822—Testing of electronic circuits specially adapted for particular applications not provided for elsewhere of microwave or radiofrequency circuits
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/28—Testing of electronic circuits, e.g. by signal tracer
    • G01R31/302—Contactless testing
    • G01R31/303—Contactless testing of integrated circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L22/00—Testing or measuring during manufacture or treatment; Reliability measurements, i.e. testing of parts without further processing to modify the parts as such; Structural arrangements therefor
    • H01L22/10—Measuring as part of the manufacturing process
    • H01L22/14—Measuring as part of the manufacturing process for electrical parameters, e.g. resistance, deep-levels, CV, diffusions by electrical means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
    • H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
    • H01L2924/0002—Not covered by any one of groups H01L24/00, H01L24/00 and H01L2224/00

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Variable-Direction Aerials And Aerial Arrays (AREA)
  • Tests Of Electronic Circuits (AREA)

Abstract

根據本發明之一實施例為用以測試包含一天線之一DUT的一測試配置。該測試配置包含一DUT位置及一探針，該探針包含二個導體。該測試配置經組配以將該探針定位於該DUT位置附近，使得當該DUT置放於該DUT位置中，例如一DUT插座中或置放於該DUT由探針接觸之一區中時，該探針在該DUT之一天線元件之一反應近場區中。

Description

用以測試包含天線的受測裝置之測試配置、自動化測試設備及方法
發明領域
本發明係關於一種用以測試包含天線的受測裝置之測試配置。根據本發明之其他實施例係關於一種具有單位點或多位點之用以測試包含天線的受測裝置之自動化測試設備。根據本發明之其他實施例係關於一種用以測試包含天線的受測裝置之方法。根據本發明之實施例係關於一種用於具有嵌入式天線陣列之積體電路之空中電子測試的系統及方法。
發明背景
隨著整合、小型化及無線連接性之持續推動，正開發用於例如5G或WiGig之無線應用的新一代裝置，包括在積體電路晶粒或封裝中而非前代中分離的通訊天線。此等天線通常實施為具有多個元件之陣列天線。
在毫米波頻率下之無線行動或遊牧(nomadic)通訊保證了每使用者每秒數十億位元之資料速率。因此，基於WLAN之5G標準及/或蜂巢式5G標準二者設想在高達例如28GHz、39GHz、60GHz或更高之頻率下的使用者存取。為了達成相關鏈路距離，不管在毫米波頻率下之高自由空間衰減，例如，可 在鏈路之二個末端處採用高方向性天線；在基地台側以及在使用者裝置側處。為了支援行動性及/或靈活性，例如，可在使用者裝置側處採用使用例如相控陣列原理之電子束轉向。
毫米波頻譜提供頻寬資源例如以用於例如高處理量或高資料速率無線傳輸。因此，舉例而言，5G無線通訊以及例如高階WiFi系統設想毫米波之使用。根據Friis傳輸等式
Figure 109111864-A0305-02-0004-1
其中‧Prec及Pt為接收功率及傳輸功率，‧Grec及Gt為天線增益，‧r為距離，‧且λ0表示空氣中之信號之波長， 高自由空間損耗或在毫米波頻率下每距離之高衰減可由例如無線鏈路之一個末端或二個末端上的高增益天線補償。高增益天線具有窄波束寬度。舉例而言，對於行動或遊牧應用，天線之波束方向可經恰當地調整且導向朝向鏈路之相對末端。此包括調適極化。
為電子裝置與空中介面之間的緊湊性、低成本及收發器低損耗起見，封裝整合式天線陣列模組為有利的，其包括一個或若干個多收發器積體電路以及多層平面天線陣列。天線陣列形狀因數起重要作用，使得可採用其中較佳地雙線性極化波束垂直於陣列的二維平面陣列連同源自具有端射，較佳地側向輻射之線性陣列的波束。
舉例而言，大部分應用依賴於電子束轉向及/或波束切換，而不取決於機械方式來改變波束之方向，而是藉由使用天線陣列來實現。儘管並未嚴格 要求，但許多天線陣列將陣列之輻射元件置放成彼此接近，以便例如避免輻射，或陣列之輻射器之各別貢獻在非所需方向上的建設性干涉。對於平面陣列，陣列之元件之間的典型距離或中心至中心距離為例如約0.6波長，其為自由空間波長λ0。
因此，通用天線陣列由平坦平面上之數個輻射器元件組成，各輻射器元件允許二個正交、隔離極化在垂直於該平面之方向上及在以此垂直軸為中心之空間扇區中的輻射。陣列配置在平面中之二個方向上為週期性的，其中週期性為：0.6×λ0。
此天線陣列之標準操作涉及例如來自陣列之元件之所有輻射貢獻之給定空間方向上的可預測建設性干涉。此需要各輻射器元件在量值及相位方面，較佳地對於二個極化，包括傳輸及/或接收電子件之明確界定的操作。
確切而言，複雜積體電路可組合例如多達32個收發器通道及/或在晶片上之內置自測試功能性。
併有一個或若干整合式收發器晶片及具有信號分佈及天線陣列之多層板的完整輻射模組表示顯著封裝複雜度，且因此，需要在生產中進行測試。另外，舉例而言，使用者裝置可包括裝置之不同的空間分離之位置處的若干輻射模組，且該使用者裝置可在多波束或MIMO模式中操作。在空中(OTA)測試中測試該使用者裝置之完整能力集合係極其棘手。
在過去，天線並不包括於受測裝置(DUT)中，且使用標準射頻(RF)量測技術經由電連接來測試此等裝置。晶粒中或封裝中具有整合式天線陣列的無線DUT可藉由互易(reciprocal)天線或天線陣列在該等陣列之任務模式中受測試，該互易天線或天線陣列自DUT量測無線信號及/或亦可將刺激信號提供至DUT。換言之，具有整合式天線陣列之DUT不僅可在DUT之傳輸模式中受測試，且亦可能，或在一些情況下需要在DUT之接收模式中受測試。用於測試此 等類型之裝置的自動化測試設備(ATE)或系統需要用以無線地接收及刺激DUT之方法及探針及/或天線，亦被稱作空中(OTA)測試。
用於量測具有整合式天線陣列之DUT的標準方法為在遠場量測區中，其意謂遠離DUT而在經恰當屏蔽之量測外殼上使用標準現成天線，如喇叭天線。
可藉由以下操作來測試陣列之操作：用探針以一定明確界定之距離量測周圍空間，以便映射輻射強度，以用於在量測接收在所有空間方向上類似時使用球面座標θ及φ來量測傳輸。此概念通常在具有球面掃描能力之天線無聲量測室中實施。
除精確度球面掃描之機械複雜度之外，陣列與探針天線之間的距離可能相當大，量測可在陣列天線之遠場區中進行。在若干約束下，遠場之最小距離大致給出為2×D2/λ0，其中D代表天線陣列之最大尺寸，通常為跨越陣列孔徑之對角線長度。此遠場距離在中等至高增益毫米波陣列中可為數米。
調適用於遠場量測之習知無聲室方法歸因於應將連接有測試收發器之大量天線探針安裝於無聲室中而變成極昂貴的投資。歸因於各裝置之超長量測時間，此方法對於生產測試亦並不實用。
此方法儘管對於實驗室型量測設置為理想的，但歸因於所需尺寸而無法整合於標準測試單元中以用於積體電路之大容量測試。另外，藉由在具有單一天線之遠場區中起作用，該方法將DUT天線陣列量測為單一波束，此意謂所有天線元件為輻射的且其信號組合成單一波束，而非分離地組合成DUT天線陣列上之各元件。若使探針天線接近DUT上之天線陣列之個別天線元件中的各者，則量測或探針天線本身會干擾DUT天線陣列元件且使量測無效。
替代地，探針可較佳地圍繞天線陣列以較短距離，在所謂輻射近場中球形地掃描。包括量值及/或相位之此等經量測資料可藉由使用傅立葉變換 在數學上變換至遠場。在一定程度上，亦可朝向天線陣列變換此等資料，直至獲得或大致獲得跨越輻射孔徑之局部場分佈。接著，單一失效天線陣列輻射器元件可經局部化。
回到習知近場量測，亦即，藉由在大輻射結構之輻射近場中探測該等結構而對其進行電表徵且隨後進行數學變換係無幫助的，此係因為DUT之量測時間可能變得甚至更長，因為例如需要掃描所有空間方向。
對於生產測試或對於完整輻射模組之校準，表徵自輻射模組之給定收發器至該收發器所連接之輻射器元件之空中介面的路徑可為足夠的。倘若輻射模組之測試模式支援所有收發器之依序測試，則置放於陣列天線前方、與天線陣列相距小距離或在天線陣列之輻射近場中但仍在陣列之單一輻射元件之遠場中的單一探針天線可用以進行此測試。
換言之，在單一空間方向上在量值及相位方面探測單一天線陣列輻射器連同相關聯傳輸或接收鏈之操作。若此如所需要一般起作用，則假定在所有其他方向上之輻射性質，包括與/至其他陣列元件之耦接亦起作用。後一假定係基於設計、基於模擬或基於已知良好裝置之先前量測。此方法之實例為當探針天線置放於陣列前方時。陣列之元件係一個接一個地選擇。天線陣列與探針天線之間的距離使得探針天線在陣列天線之輻射近場中，但在單一輻射陣列元件之遠場中。非反射及/或吸收外殼允許緊湊設置。
儘管概念很簡單，但存在若干缺點。首先，作為依序概念，其可能比更並行化之方法更耗時。其次，取決於設置之幾何形狀，探針天線在不同角度下「看到」緊湊設置中之大天線陣列之各別輻射元件，使得絕對量測相當複雜，且因此僅與已知良好裝置比較似乎為簡單的。第三，自「接通」輻射器元件至其他輻射器元件之耦接可以相當複雜的方式，諸如經由自由空間但不在遠場中及/或經由板表面波及/或經由收發器失配而疊加至經量測回應，且無法用信賴度定 量。
鑒於此情形，需要帶來用於測試包含天線元件之DUT之複雜度、準確度與成本之間的改良折衷之概念。
發明概要
根據本發明之一態樣，已發現，以極接近DUT之距離在所謂反應近場電磁操作範圍內無線地測試DUT為有利的。此不僅避免了在遠場電磁操作範圍上起作用之其中量測天線需要遠離DUT之方案的整合及/或機械問題，且亦允許量測DUT天線陣列上之各個別天線元件。
根據本發明之一實施例為用以測試包含一天線之一DUT的一測試配置。該測試配置包含一DUT位置及一探針，該探針包含二個導體。該測試配置經組配以將該探針定位於該DUT位置附近，使得當該DUT置放於該DUT位置中，例如一DUT插座中或置放於該DUT由探針接觸之一區中時，該探針在該DUT之一天線元件之一反應近場區中。
測試配置或測試配置之量測探針允許以極近距離在所謂反應近場操作模式中無線地及/或在空中(OTA)及/或以電子方式測試具有整合式天線陣列之DUT。測試配置及/或測試配置之探針可放置成極接近DUT，置放於例如ATE之DUT位置中。測試配置可易於整合於用以按電子方式測試大體積之積體電路的當前自動化測試單元上。
在一較佳實施例中，測試配置之探針經組配以接收由DUT經由DUT之天線傳輸的信號。測試配置之探針進一步經組配以傳輸待由DUT使用DUT之天線接收的信號。舉例而言，測試配置經組配以測試包含天線之DUT，該天線可用於傳輸及/或接收信號。
根據另一實施例，探針包含在±10°之公差內或在±20°之公差內的 二個平行導體，例如平行導線。
舉例而言，探針之平行導體相對於天線之平面具有相同傾角，且曝露於相同的干擾或非干擾信號。
在一較佳實施例中，探針之二個導體形成傳輸線。舉例而言，考慮到射頻信號之交流電之波性質，傳輸線為經構造以傳導該等交流電之設計。因此，有可能經由傳輸線將波導引至饋送點以藉此允許評估由DUT之天線元件輻射的信號。
根據另一實施例，探針之二個導體在天線側末端處、在開放末端處或在短接(shorted)末端處形成單一傳輸線。舉例而言，干擾及/或非干擾電磁干涉往往會相同地影響探針之二個導體。
此外，傳輸線可將由DUT之天線激勵的波導引至饋送點，或可自饋送點朝向DUT導引波，以激勵DUT之天線。
在一較佳實施例中，探針之二個導體例如在天線側末端處，例如在開放末端處或在短接末端處形成橫向電磁(TEM)傳輸線或準TEM傳輸線。
舉例而言，波在橫向電及磁模式中傳播，此意謂電場及磁場皆垂直於傳播方向。TEM線可經彎曲及扭曲而不會在其中產生過多負面影響或非所需電流。
根據另一實施例，探針之二個導體在天線側末端處形成對稱或基本上對稱的傳輸線，例如平行或共平面帶線，其在饋送側末端處平滑地轉變為微帶線。微帶傳輸線與當前電路建構技術高度相容。
根據其他實施例，探針之二個導體例如在天線側末端處形成平行帶線，其例如在饋送側末端處平滑地轉變為同軸線。同軸線確保了測試配置探針之二個導體與測試配置及/或包含測試配置之自動化測試設備(ATE)之饋送結構或其他部分之間的簡單連接。
根據其他實施例，藉由使用一或多個平衡-不平衡轉換器電路及/或180°混合器而組合或匹配探針之二個導體之平衡電流以轉變至非平衡線，諸如微帶線或帶線。平衡-不平衡轉換器電路在平衡信號與非平衡信號之間轉換，且有助於將探針天線與諸如同軸線之饋線介接。
根據一實施例，探針之二個導體由介電隔片分離。二個導體之間的介電隔片改良了探針之二個導體之壽命及穩定性，且防止探針及天線陣列元件之實體觸碰。
根據其他實施例，測試配置經組配以定位探針，使得探針之二個導體與DUT之天線電分離或隔離。二個導體與DUT之天線之間的電分離確保了探針及天線為非觸碰的，且測試配置之探針測試DUT之天線之所傳輸信號。
根據其他實施例，DUT之探針及天線由介電隔片或由經界定氣隙分離。天線與探針之間的介電隔片或經界定氣隙改良了探針之壽命，且確保天線與探針之間的固定距離，且防止探針及天線陣列元件之實體觸碰。
在一較佳實施例中，測試配置經組配以將探針定位於DUT之天線之反應近場附近及/或中，其中DUT之探針與天線之間的距離小於0.1×λ0，其中λ0為待量測信號之自由空間波長。將探針定位於DUT之天線之反應近場附近及/或中允許探測DUT之天線陣列之天線元件，使得僅經探測輻射器元件將顯著耦接至探針而非其相鄰者。
根據其他實施例，探針之二個導體為印刷電路板上之線，其中饋送電路系統視情況亦藉由使用印刷電路板技術而處於印刷電路板上。在電路板上印刷二個導體及/或探針及/或饋送電路系統允許快速及/或具成本效益地生產二個導體及/或探針及/或饋送電路系統。
根據另一實施例，探針之二個導體為針狀接腳。針狀接腳對DUT之天線之所傳輸信號具有小於例如探針的較小影響，其中二個導體為印刷電路 板上之線。
根據另一實施例，探針之二個導體為分離的、末端開放的非連接導體，此意謂導體之間存在小的實體間距、間隔。二個導體之間的小實體間距允許量測DUT之天線之電場，其中可使用平衡-不平衡轉換器電路或使用180°混合器來組合導體之信號。
根據其他實施例，二個末端開放的導體經組配以探測貼片天線之電場及/或DUT之槽孔天線之電場。
在一較佳實施例中，探針之二個末端開放的導體經配置以使得自第一開放末端至第二開放末端之方向在±10°或±20°之公差內平行於第一開放末端與第二開放末端之間的區中之天線元件之電場的平均方向。
以使得自第一開放末端至第二開放末端之方向實質上平行於平均電場向量的方式定位探針最大化由DUT之天線傳輸的所接收信號及/或最小化探針對由DUT之天線傳輸之信號的影響。
根據另一實施例，探針之二個末端開放的導體經配置以使得第一開放末端之區中之第一導體之方向，意謂沿主要延伸部之方向，在±10°之公差內或在±20°之公差內垂直於DUT之天線之電場的平均方向。此外，第二開放末端之區中之第二導體之方向，意謂沿主要延伸部之方向，在±10°之公差內或在±20°之公差內垂直於DUT之天線之電場的平均方向。
以使得第一導體及第二導體之方向，意謂沿主要延伸部之方向垂直於DUT之天線之電場之平均方向的方式定位探針最大化由DUT之天線傳輸的所接收信號及/或最小化第一導體及/或第二導體對DUT之天線之所傳輸之信號的影響。
在一較佳實施例中，測試配置經組配以將探針之二個末端開放的導體定位於DUT之貼片天線之第一輻射邊緣或DUT之槽孔天線之第一輻射槽 孔或槽孔部分附近。
將探針定位於貼片天線之輻射邊緣附近或槽孔天線之輻射槽孔或槽孔部分附近產生較強的所接收信號。
根據其他實施例，測試配置包含具有第一導體及第二導體之第二探針。第二探針之二個導體為分離的、末端開放的非連接導體。此外，測試配置經組配以將第二探針之二個導體定位於貼片天線之第二輻射邊緣附近或DUT之槽孔天線之第二輻射槽孔或槽孔部分附近。貼片天線之第二輻射邊緣與同一貼片天線之第一輻射邊緣相對，及/或槽孔天線之第二輻射槽孔或槽孔部分與DUT之同一槽孔天線之第一輻射槽孔或槽孔部分相對。
在相對輻射邊緣附近及/或在相對輻射槽孔或槽孔部分附近探測貼片天線及/或槽孔天線改良了量測準確性及/或降低了量測不確定性。此外，一對探針測試DUT之貼片天線及/或槽孔天線的一個極化。
根據其他實施例，測試配置經組配以組合第一探針之信號與第二探針之信號。可藉由使用所謂平衡-不平衡轉換器或180度混合器將探針上之平衡電流與非平衡電流組合。一對探針測試DUT之貼片天線及/或槽孔天線之一個極化。
在一較佳實施例中，配置包含第三探針及第四探針。第三探針及第四探針二者包含第一導體及第二導體，其中第三探針之二個導體及第四探針之二個導體為分離的、末端開放的非連接導體。
第三探針之二個導體定位於貼片天線之第三輻射邊緣附近或槽孔天線之第三輻射槽孔或槽孔部分附近。第三探針定位成在±10°或±20°之公差內垂直於貼片天線之第一輻射邊緣或DUT之槽孔天線之第一輻射槽孔或槽孔部分。
第四探針之二個導體定位於貼片天線之第四輻射邊緣附近及/或DUT之槽孔天線之第四輻射槽孔或槽孔部分附近。第四探針之位置與貼片天線 之第三輻射邊緣相對或與DUT之槽孔天線之第三輻射槽孔或槽孔部分相對。
使用二對探針，其中由第一對探針界定之線垂直於由第二對探針界定之線，允許量測信號在二個垂直方向上之極化。
根據另一實施例，測試配置經組配以例如使用信號之相位及量值的適當調適來組合第一探針之信號、第二探針之信號、第三探針之信號及第四探針之信號。
就例如極化而言，組合所有四個探針之信號提供對由DUT之天線傳輸之信號的更完整再現。
根據另一實施例，探針之二個導體在其末端處藉由一導電帶連接，從而在閉合迴路之短接末端處形成閉合迴路。
短接探針之末端允許探測DUT之天線之磁場。
根據另一實施例，測試配置經組配以將經連接以形成迴路之二個導體定位於DUT之偶極天線之反應近場區附近或該反應近場區中。
將具有閉合迴路之探針定位於DUT之偶極天線之反應近場中改良了待量測之信號強度，該信號強度係由DUT之天線傳輸。
根據其他實施例，測試配置經組配以將經連接以形成迴路之二個導體定位於DUT之偶極天線之中心或饋送點附近。
將具有閉合迴路之探針定位於偶極天線之中心提供了待量測之較高信號強度，該信號強度係由DUT之天線傳輸。
根據其他實施例，測試配置經組配以將經連接以形成迴路之二個導體定位於DUT之偶極天線之電對稱平面中。
將具有閉合迴路之探針定位於偶極天線之電對稱平面中提供了待量測之較高信號強度，該信號強度係由DUT之天線傳輸。
在一較佳實施例中，測試配置經組配以定位經連接以形成迴路之 二個導體，以經由迴路之短接末端探測DUT之偶極天線之磁場。
短接探針之二個導體之末端允許量測偶極天線之磁場。
根據其他實施例，探針之二個導體之閉合迴路或短接末端的定向由平面界定。平面由雙導體線及其短接末端界定，且在±10°或±20°之公差內垂直於雙導體線之短接末端附近之偶極天線之平均磁場的方向。
以使得由雙導體線跨越之區域垂直於DUT之天線之磁場之平均方向的方式定位探針最大化由DUT之天線傳輸的所接收信號及/或最小化探針對DUT之天線的影響。
根據其他實施例，雙導體線遠離其短接末端之方向在±10°之公差內或在±20°之公差內處於大致由雙導體線之短接末端附近之偶極天線之磁場之迴路形成的平面內。
以使得雙導體線大致處於由DUT之偶極天線之磁場之迴路形成之平面中的方式定位探針係有利的。定位最大化由DUT之天線傳輸的所接收信號及/或最小化探針對DUT之天線之所傳輸信號的影響。
在另一實施例中，探針整合至DUT插座中。
將探針整合至DUT插座中產生具有較小大小之較緊湊測試配置。此外，其允許量測DUT之二側上的天線。
在一較佳實施例中，探針整合至包含用於電接觸DUT之一或多個觸點的探頭中，該探頭可例如為晶圓、切割電路或封裝裝置。
將探針整合至包含其他探針或觸點之探頭中允許與其他測試裝置及/或測試方法並行地探測及/或測試DUT。
根據其他實施例，測試配置包含吸收器，例如以便避免非所需反射及/或耦接。吸收器可置放於例如探針之二個導體與饋送結構之間，及/或置放於探頭及/或DUT插座之其他金屬部件上。
另一實施例包含一種使用測試配置來表徵及/或校準探針及其饋送網路以用於在信號頻率下對DUT進行後續量測之方法，其中DUT在先前量測中由導電平面表面或由具有薄介電蓋之導電平面表面在DUT之天線之位置處替換。
此允許量測在探針及其饋送網路之饋送側處入射之信號的反射。量測在探針及其饋送網路之饋送側處入射的信號之反射允許校正由DUT之天線傳輸且由上文所描述之測試配置量測的信號。
另一實施例包含一種具有單位點或多位點測試能力之自動化測試設備(ATE)，其包含上文所描述之測試配置及置放於測試配置之DUT位置中的DUT。
在一較佳實施例中，DUT之天線包含在高頻率及/或微波頻率及/或毫米波頻率下之平面天線及/或貼片天線及/或槽孔天線及/或偶極天線。ATE經組配以測試及/或探測DUT之天線。
在另一實施例中，DUT包含多個天線。ATE能夠測試及/或探測例如天線陣列。
在另一實施例中，測試配置包含每天線一或多個探針。彼意謂例如當DUT包含陣列天線時，每一天線元件可藉由每天線之一或多個探針探測及/或測試。
根據本發明之其他實施例形成各別方法。
然而，應注意，該等方法係基於與對應設備相同的考慮因素。此外，該等方法可藉由本文中關於設備所描述之特徵、功能性及細節中之任一者個別及組合地加以補充。
100,850,910,1230,1300,1410a,1410b,1410c,1700,1900,2200,2300:測試配置
110,400,540,860,920,1220:受測裝置(DUT)
120:天線
130,1210:DUT位置
140,1130:探針
143,146:導體/平行針
220,710,970,1110:陣列天線/天線陣列
250,350,450,620,720:天線元件
320,420,610,1260,1420,2450:天線陣列
410,1250:晶粒
440,1240:封裝
500,600:量測方法
510,800,900,1200:自動化測試系統(ATE)
530:量測天線
550,820:測試夾具
560,880:電子信號
570:量測系統
580,640,890,960,1780,1980,2280,2380:信號
630:連接器結構
700:方法
730,950a,950b:探針天線
740,1290,1360,1470,1760,1860,1960,2260,2360:吸收器
750:探針信號
760:反射
810:量測探針
870:DUT天線陣列
930a,930b,930c:DUT天線陣列元件
940,1340,1450,1740,1940,2240,2340:饋送結構
1100:探針設計策略
1115:天線陣列元件
1120:探針尖端
1140:吸收材料
1270a:第一探針對
1270b:第二探針對
1275a:第一平衡-不平衡轉換器
1275b:第二平衡-不平衡轉換器
1295:介電隔片
1310,1710,1910,2950:貼片天線陣列
1320a,1320b,1320c,1720a,1720b,1720c,1920a,1920b,1920c:貼片輻射器
1330a,1330b,1440:針對探針
1350,1350a,1350b,1350c,2250,2350:平衡-不平衡轉換器/分配器
1380:波前/信號
1390,1790,1990,2290,2390:電場
1430:天線陣列元件/輻射器/天線陣列
1460:經輻射能量/信號
1500,1600,1800,2000,2400:模擬設置
1530,1630,1830,2030:平行帶線探針
1540,1620,1840,2040:雙極化天線元件
1550,1850,2050:雙極化貼片天線陣列
1610:週期性2D雙極化貼片天線陣列
1730a,1930a:第一平行帶探針
1730b,1930b:第二平行帶探針
1750,1950:分配器
2210:介電諧振器天線
2213:介電諧振器
2216:微帶饋源
2222:接地平面
2224:開口
2226:天線饋線
2228:基板
2310:偶極天線陣列
2320a,2320b,2320c:偶極天線陣列元件
2330:平行帶探針/閉合迴路
2335:導電帶
2430:短接平行帶探針
2440a,2440b,2440c:偶極天線
2500:實驗設置
2520:饋線/直接饋源
2540:雙極化輻射器/雙線性偏振貼片天線陣列
2550:雙線性偏振貼片天線陣列
2580:4探針系統
2910:環形波導平衡-不平衡轉換器
2920:圖表
2930:雙導線平衡傳輸線探針
2940:貼片天線陣列元件
2960:插圖
2970:探針板
隨後將參看附圖描述根據本申請案之實施例，在附圖中： 圖1 展示具有DUT位置及包含二個導體之探針之測試配置之實施例的示意性圖示；圖2 展示在DUT中使用之陣列天線之市售實例的圖像；圖3 展示在DUT中使用之天線陣列之示意性實例；圖4 展示待在圖1中所描述之測試配置中測試之DUT的示意性圖示；圖5 展示測試DUT之陣列天線之習知量測方法的示意性圖示；圖6 展示用於測試DUT之陣列天線之量測方法的示意性圖示；圖7 展示用於測試DUT之陣列天線之另一習知方法的示意性圖示；圖8 展示包含圖1中所描述之測試配置之自動化測試設備(ATE)之實施例的示意性圖示；圖9 展示ATE之初始模擬；圖10展示利用圖9中所描述之經模擬ATE之模擬量測之結果的圖表；圖11展示用於圖1中所描述之測試配置的示意性探針設計策略；圖12展示遵循圖11中所描述之設計策略之ATE的示意性設計實例；圖13展示具有二個探針對及天線陣列之測試配置的示意性實施例；圖14展示具有二個探針對及天線陣列之多個測試配置的示意性實施例；圖15a 展示具有雙極化貼片天線陣列及一個平行帶線探針之例示性模擬設置的俯視圖；圖15b 展示具有雙極化貼片天線陣列及一個平行帶線探針之例示性模擬設置的側視圖；圖15c 展示具有雙極化貼片天線陣列及四個平行帶線探針之例示性模擬設置的俯視圖；圖15d 展示具有雙極化貼片天線陣列及四個平行帶線探針之例示性模擬設置的側視圖； 圖16a 展示具有週期性2D雙極化貼片天線陣列及平行帶線探針之例示性模擬設置的俯視圖；圖16b 展示具有週期性2D雙極化貼片天線陣列及平行帶線探針之例示性模擬設置的側視圖；圖17展示測試配置及貼片天線陣列之示意性實施例，其中二個平行帶探針平滑地轉變為同軸線；圖18a 展示具有雙極化貼片天線陣列及平行帶線探針之例示性模擬設置的俯視圖，該平行帶探針轉變為同軸線；圖18b 展示具有雙極化貼片天線陣列、轉變為同軸線之平行帶線探針及吸收器層之例示性模擬設置的側視圖；圖19展示測試配置及貼片天線陣列之示意性實施例，其中二個平行帶探針平滑地轉變為微帶線；圖20a 展示具有雙極化貼片天線陣列及平行帶線探針之例示性模擬設置的俯視圖，該平行帶探針轉變為微帶線；圖20b 展示具有雙極化貼片天線陣列及平行帶線探針之例示性模擬設置的側視圖，該平行帶探針轉變為微帶線；圖21展示帶線電路中之180度混合器的示意性實例；圖22展示測試配置及介電諧振器天線之示意性實施例；圖23展示具有閉合迴路探針末端及偶極天線陣列之測試配置的示意性實施例；圖24a 展示用於測試偶極輻射器之具有短接平行帶H場探針之例示性模擬設置的俯視圖；圖24b 展示用於測試偶極輻射器之具有短接平行帶H場探針之例示性模擬設置的側視圖； 圖24c 展示用於測試偶極輻射器之具有短接平行帶H場探針之例示性模擬設置的電子場量值標繪圖；圖25a 展示貼片天線陣列之圖像；圖25b 展示具有圖25a中所展示之貼片天線陣列之實驗量測設置的圖像；圖26a 展示圖25中所描述之實驗之結果的圖表；圖26b 展示圖25中所描述之實驗之結果的放大圖；圖27a 展示具有天線陣列之概念驗證量測設置的圖像；圖27b 展示圖27a中所描述之實驗之結果的圖表；圖27c 展示插圖，其中描述了圖27b中之圖表之埠號。
在下文中，將描述不同發明實施例及態樣。又，將藉由所附申請專利範圍界定其他實施例。
應注意，如申請專利範圍所界定之任何實施例可藉由本文中所描述之細節、特徵及功能性中之任一者加以補充。另外，本文中所描述之實施例可個別地使用，且亦可視情況藉由包括於申請專利範圍中的細節、特徵及功能性中之任一者加以補充。
並且，應注意，本文中所描述之個別態樣可個別或組合地使用。因此，可將細節添加至該等個別態樣中之各者，而不將細節添加至該等態樣中之另一者。亦應注意，本揭露內容明確地或隱含地描述可用於測試配置或自動化測試設備(ATE)中之特徵。因此，本文中所描述之特徵中之任一者可用於測試配置之上下文或自動化測試設備之上下文中。
此外，與方法相關的本文中所揭示之特徵及功能性亦可用於經組配以執行此功能性之設備中。此外，本文中關於設備所揭示之任何特徵及功能性亦可用於對應方法中。換言之，本文中所揭示之方法可藉由關於設備所描述之特 徵及功能性中之任一者加以補充。
將自下文給出之詳細描述及自本發明之實施例之隨附圖式更充分地理解本發明，然而，該等實施例不應被視為將本發明限於所描述之具體實施例，而僅用於解釋及理解之目的。
根據圖1之實施例
圖1展示用於測試包含天線120之受測裝置(DUT)110之測試配置100之實施例的示意性圖示。測試配置100包含DUT位置130及探針140。探針140進一步包含二個導體143及146。測試配置100經組配以將探針140定位於DUT位置130附近，使得當DUT 110置放於DUT位置130中時，探針140在DUT 110之天線120或天線元件之反應近場區中。
測試配置100之DUT位置130經組配以例如保持及/或饋送DUT 110，而探針140之二個導體143及146定位於DUT 110之天線120之反應近場區中以便測試DUT 110。
提出適配器或探針140，其允許無線地「在空中」(OTA)以電子方式測試具有嵌入式天線120或天線陣列之DUT 110，其中量測探針140定位成極接近在所謂近場區中起作用之DUT 110，意謂極接近DUT 110。探針140係以儘管定位成極接近DUT天線120或天線陣列元件但不會顯著干擾其之方式設計。
探針140為例如由二個極接近的平行針143及146形成之高頻線，該等平行針置放於局部輻射點上方，此意謂置放於DUT天線120上方或DUT天線陣列元件上方。較佳地，在探針140與DUT天線120或DUT天線陣列元件之間不存在電流或電觸點，此意謂在其之間存在一定實體間距，其被視為將視情況允許機械接觸。在一些情況下，探針140將自輻射點、自天線元件120拾取信號，而不會顯著地干擾該天線元件。在其他情況下，測試信號經饋送至探針 140，且DUT天線120自輻射探針140拾取信號。
存在實施此探針140或適配器之多個可能方式，且該等方式將取決於受測裝置110之特定要求及量測儀器之限制以及測試單元機械要求。
根據圖2之天線陣列
圖2展示陣列天線220之一些市售實例之圖像。陣列天線220包含多個天線元件250。
天線陣列220之天線元件250之配置通常在平面中之二個方向上為週期性的，其中典型週期性介於0.5×λ0與0.6×λ0之間。此等陣列天線220構建於DUT中，且可由上文所描述之測試配置量測或表徵。
圖1上之測試配置100能夠個別地量測陣列天線220之單一天線元件250。
根據圖3之天線陣列
圖3展示類似於圖2上之220之天線陣列320的示意性實例。天線陣列包含多個天線元件350。
圖3展示天線陣列320連同附接至該天線陣列之連接之電子電路(「RFIC」)的組合，其中四個天線元件350呈2×2配置。
其亦展示偶極天線陣列，諸如具有圖23中(或圖24中)所描述之四個偶極天線輻射器元件2320(或2440)的偶極天線陣列2310(或2450)。
天線陣列320之天線元件350之配置通常在平面中之二個方向上為週期性的，其中典型週期性介於0.5×λ0與0.6×λ0之間。天線陣列320構建於DUT中，且可由上文所描述之測試配置量測或表徵。
圖1上之測試配置100能夠個別地測試天線陣列320之天線元件350。
根據圖4之DUT
圖4展示待在圖1上之測試配置100中測試的DUT 400。DUT包含耦接至封裝440之晶粒410。封裝440進一步包含天線陣列420，該天線陣列類似於圖2上之天線陣列220或圖3上之天線陣列320。該天線陣列包含耦接至晶粒410之多個天線元件450。
在一些情況下，圖1上之測試配置100經組配以測試由天線陣列420之天線元件450傳輸的信號，該等信號由封裝440包含且由晶粒410饋送。
在一些情況下，圖1上之測試配置100經組配以向探針饋送測試信號，且DUT之天線自輻射探針拾取信號。
晶粒或封裝中具有整合式天線陣列的無線DUT可僅藉由互易天線或天線陣列在該等陣列之任務模式中受測試，該互易天線或天線陣列自受測裝置量測無線信號且亦將刺激信號提供至DUT。用以測試此等類型之裝置的自動化測試系統需要無線地接收及刺激DUT之方法及探針或天線，該方法亦被稱作空中(OTA)測試。
為了在DUT天線陣列及天線之無線傳輸模式中測試該DUT天線陣列及天線，諸如圖1上之探針140或圖24上之探針2430的探針可探測或接收經無線傳輸之信號。另外，DUT可或在一些情況下必須連接至自動化測試系統(ATE)。DUT至ATE之連接通常由電流或電接點提供至DUT金屬接觸墊或金屬接觸球，諸如圖4中所展示之球。此測試理念表示為「OTA」。
為了在DUT天線陣列及天線之無線接收模式中測試該DUT天線陣列及天線，諸如圖1上之探針140或圖24上之探針2430的探針可將小量值信號無線地傳輸至DUT。另外，DUT可或在一些情況下必須連接至自動化測試系統(ATE)。DUT至ATE之連接通常由電流或電接點提供至DUT金屬接觸墊或金屬接觸球，諸如圖4中所展示之球。此測試理念表示為「OTA」。
此測試可藉由本文中所描述之測試配置及概念來達成。
根據圖5之習知量測方法
圖5展示習知量測方法500。量測方法500包含ATE 510及連接至ATE 510之量測天線530。ATE 510進一步包含量測系統570、測試夾具550及DUT 540。DUT 540定位於測試夾具550中且以電子方式連接至量測系統570。DUT 540進一步包含DUT天線陣列520。
ATE 510之量測系統570將電子信號560發送至DUT 540之DUT天線陣列520。DUT天線陣列520根據量測系統570之電子信號560傳輸信號580。DUT天線陣列520之所傳輸信號580由量測天線530接收。量測天線530之經量測信號發送至ATE 510之量測系統570且由該量測系統分析以便測試DUT天線陣列520。
此亦在相反方向上其作用：為了測試DUT之接收功能性，量測天線530傳輸由DUT天線陣列520接收之信號。
用於量測具有整合式天線陣列之DUT的標準方法為在遠場量測區中，遠離DUT而在經恰當屏蔽之量測外殼中使用標準現成天線，如喇叭天線。儘管此方法對於實驗室型量測設置為理想的，但無法整合於標準測試單元中以用於達所需尺寸之積體電路之大容量測試。
又，藉由在具有單一天線之遠場區中起作用，該方法將DUT天線陣列量測為單一波束，此意謂所有天線元件為輻射的且組合成單一波束，而非DUT天線陣列上之每一元件。
然而，若DUT支援測試模式，則形成DUT天線陣列之元件可分別受測試，該模式在時間上依序地一個接一個地選擇DUT天線陣列之天線元件。此方法顯著增加了測試時間，且在高量生產測試中可能並非可行選項。
若使量測天線接近DUT上之個別天線陣列元件中的各者，則量測天線本身會干擾DUT天線陣列元件且使量測無效。
圖1上之測試配置100提供經改良OTA測試方案以用於以電子方式測試具有嵌入式天線陣列之DUT。測試配置之量測探針藉由在DUT之所謂反應近場區中起作用而個別地測試天線陣列之天線元件而不會干擾該等元件之信號。
根據圖6之量測方法
圖6展示用於測試包含天線元件620之天線陣列610的例示性量測方法600。量測方法600包含天線陣列610之所謂輻射近場量測區中的天線陣列610及連接器結構630。連接器結構630可描繪將新的探針與標準RF連接器或同軸連接器連接之信號分佈網路，該標準RF連接器諸如所展示之矩形波導凸緣。
習知/商用陣列610之天線元件620之輻射640藉由創新且差異化之方式進行取樣/探測/受測試，如同其為本發明所描述之探針之新穎陣列一般。此等探針又藉由諸如線、混合器、分配器/組合器及開關之熟知、昂貴但簡單的技術連接/轉變至連接件630(同軸或如所展示，矩形波導)，且彼等探針最終連接至標準量測RF設備。
天線陣列610之天線元件620之信號640之干涉圍繞陣列或天線陣列610在所謂輻射近場中球形地掃描。例如量值及相位之此等經量測資料可使用傅立葉變換在數學上變換至遠場。
在一定程度上，亦可朝向天線陣列610變換此等資料，直至大致獲得跨越輻射孔徑之局部場分佈。接著，單相天線輻射器元件可經局部化。然而，球面掃描系統之成本、大小及掃描時間使得此設備無法用於天線陣列610之生產測試。
圖1上之測試配置100提供經改良OTA測試方案以用於以電子方式測試具有嵌入式天線陣列之DUT。測試配置之量測探針藉由在DUT之所謂近 場區中起作用而個別地測試天線陣列之天線元件而不會干擾該等元件之信號。
根據圖7之習知方法
圖7展示用於測試DUT之陣列天線710的習知方法700。習知方法700包含陣列天線710、探針天線730及吸收器740，該陣列天線包含天線元件720。探針天線730定位於陣列天線710之輻射近場中。吸收器740置放於量測區域周圍以便減少非所需反射及耦接。
探針天線730將探針信號750發送至天線陣列710之天線元件720。探針信號750由天線元件720接收。探針信號750用於個別地測試陣列天線元件，此意謂逐個測試天線元件720。探針信號750之反射760由吸收器740吸收。
圖7展示習知方法700之實施例，其中遠場距離中之探針天線依序一個接一個地連接至陣列輻射器中之各者。換言之，單一天線陣列輻射器720之操作連同相關聯傳輸或接收鏈係在單一空間方向上且在單一量值及相位中利用探針信號750而探測。若天線陣列元件720視需要起作用或發揮作用，則假定在所有其他方向上之輻射性質，包括至其他陣列元件之耦接亦將起作用或發揮作用。後一假定係基於設計及/或模擬或基於已知良好裝置之先前量測。此方法之實例為當探針天線置放於陣列前方時。一個接一個地選擇陣列之元件。選擇天線陣列與探針之間的距離，使得探針在陣列之輻射近場中，但在單一輻射陣列元件之遠場中。非反射及/或吸收外殼允許緊湊設置。此亦在相反方向上起作用：為了測試DUT之傳輸功能性，探測天線730接收由DUT天線720傳輸之信號。
此方法之缺點為：
‧首先，僅一個輻射器元件，或實際上僅陣列天線之單一元件之一個極化可針對傳輸及/或接收模式受測試一次。
‧其次，輻射器元件之經量測「良好」狀態對於置放於陣列中之不同位置 處的元件為不同的。此係因為陣列元件相對於探針天線之相對位置變化。
「已知良好裝置」之量測必須為各輻射器元件提供「良好」特性。
相比之下，圖1上之測試配置100提供經改良OTA測試方案以用於以電子方式測試具有嵌入式天線陣列之DUT。測試配置之量測探針藉由在DUT之所謂反應近場區中起作用而個別地測試天線陣列之天線元件而不會干擾(或不顯著干擾)該等元件之信號。
根據圖8之自動化測試設備
圖8展示包含測試配置850及DUT 860之自動化測試設備(ATE)800的實施例，該測試配置類似於圖1上之測試配置100。測試配置850包含量測探針810及測試夾具820或DUT位置。DUT 860定位於測試夾具820中且以電子方式耦接至測試配置850。DUT 860包含DUT天線陣列870，該DUT天線陣列能夠根據測試配置850之電子信號880發送無線信號890。DUT天線陣列870之天線元件由探針天線810探測，該探針天線以使得測試夾具820在DUT 860與探針天線810之間的方式定位。
ATE 800中之測試配置850將電信號880發送至DUT 860之DUT天線陣列870，該測試配置類似於上文所描述之測試配置。DUT天線陣列870傳輸由測試配置850之探針天線810接收的信號890。所接收信號用以測試DUT 860。
因為圖1上之測試配置100之探針可置放成極接近DUT，所以該探針可易於整合於自動化測試單元中或DUT位置中，該等自動化測試單元可用以按電子方式測試大體積之積體電路。
根據圖9之初始模擬
圖9展示ATE 900之初始模擬(或簡化模擬結構)，該ATE包含類似於圖1上之測試配置100的測試配置910及DUT 920。DUT 920進一步包含 具有天線元件930a至930c之陣列天線970。測試配置910包含饋送結構940及二個導體對或探針天線950a、950b。
圖9展示ATE 900之概念或初始模擬。DUT 920之天線陣列970之DUT天線陣列元件930a至930c傳輸信號960。測試配置910經組配以量測DUT天線陣列元件930a之信號960。元件930a之信號960由探針天線950a、950b接收且經轉遞至饋送結構940。
下文列出測試配置910之TEM線多線探針950之模擬的其他重要態樣：‧貼片陣列為密集的，此意謂天線元件930之間的距離例如僅略大於λ0/2；‧探針使用TEM線950a、950b，其意謂用於拾取天線元件930a之近場區中之一些電場的二個導線；‧相鄰元件或相鄰天線元件930b、930c並不耦接；‧可藉由添加吸收器來改良模擬(或配置)；‧天線元件930a與探針之導體導線對950a、950b之間的距離小於λ0/10，此意謂探針在天線元件930a之反應近場區中；‧四個導線對可(視情況)用於一個雙極化貼片天線元件，或槽孔環；‧導線之間距為可行的，但平衡-不平衡轉換器及至連接器之扇出裝置似乎為困難或難以解決的，且仍可以合理努力來實施；‧第一發射(shot)模擬展示小的解調，後續相鄰貼片930b、930c耦接比探測貼片930a小大致15dB。
在操作中，此意謂在OTA測試單一嵌入式天線陣列元件930a時模擬圖1上之測試配置100之行為提供關於測試配置及/或測試配置之量測探針的有用洞察及/或態樣。
根據圖9之測試配置900可視情況藉由本文中關於設備所描述之 特徵、功能性及細節中之任一者個別及組合地加以補充。
根據圖10之模擬結果
圖10展示利用圖9上所呈現之模擬測試配置之模擬量測的結果。結果展示，來自DUT天線陣列元件930a之信號由針對探針950a、950b以合理強度量測，來自針對探針950a、950b之DUT天線陣列元件930a上存在極少干擾，且僅存在自其他天線陣列元件至針對中之最小耦接。
在操作中，此意謂在OTA測試單一嵌入式天線陣列元件時模擬圖1上之測試配置100之行為提供關於測試配置及/或測試配置之量測探針的有用洞察及/或態樣。模擬之結果展示小的解調，而後續相鄰貼片耦接比探測貼片小大致15dB。
儘管在此實例模擬中將針對探針950a、950b之橫截面之實體尺寸有意地選擇為大且龐大的(參見圖9)，但探測貼片之解調保持為小的(展示於圖10中)且至下一未探測相鄰者之耦接保持為小的(展示於圖10中)。更先進且更複雜的實務實施可易於回到形成針對探針之更精細金屬針，藉此進一步減少解調及後續相鄰耦接。
根據圖11之探針設計策略
圖11展示測試配置之探針設計策略1100，該測試配置例如類似於圖1上之測試配置100的測試配置。探針設計策略1100假定包含天線陣列元件1115之天線陣列1110。陣列天線1110藉由間隙與探針尖端1120分離。陣列天線1110與探針尖端1120之間的間隙可為例如機械止動件。探針尖端1120在探針之天線側處。探針1130係基於TEM線針。在探針尖端1120與探針1130之饋送側之間，使用吸收材料1140以便減少回至輻射器或其他天線陣列元件1115之反射。在探針1130之饋送側上，使用轉變電路系統以便將信號上之轉變應用於波導或電路板傳輸線。扇出電路接著基於波導或電路板傳輸線。
下文列出設計策略所考慮之探針之重要態樣。此等態樣為對此探針/適配器方法之實施的要求之高階描述，其中一些或所有要求可藉由實施例滿足：‧探針(或探針尖端)置放於輻射器或天線陣列元件1115之反應近場中；‧探針係以可機械再現方式置放；‧探針並不(或至少並不顯著)影響該輻射器或天線陣列元件1115之饋送阻抗；‧探針並不(或至少並不顯著)影響其他輻射器或其他天線元件1115；‧探針自其他探針解耦(或至少顯著解耦)，且其他輻射器或天線元件不耦接至探針中；‧設置可在傳輸、相位及量值方面且在耦接方面校準。可端到端地或藉由來自大的平坦金屬板反射或藉由來自末端開放的針對探針之傳輸線反射來校準設置，其中任何實體材料在距探針末端一定距離內移除。
針對圖1上之測試配置100中之探針，藉由使用模擬量測之有用洞察及/或態樣定義探針設計策略。遵循此等指令產生例如較佳信號雜訊比或較便宜測試方法。
根據圖12之設計實例
圖12展示ATE 1200之設計實例之實施例。ATE 1200包含測試配置1230，該測試配置類似於圖1上之測試配置100且耦接至DUT 1220。
測試配置1230包含二個探針對1270a、1270b及DUT位置1210。第一探針對1270a耦接至第一平衡-不平衡轉換器1275a，且第二探針對1270b耦接至第二平衡-不平衡轉換器1275b。第一平衡-不平衡轉換器1275a耦接至第一饋送結構1280a，且第二平衡-不平衡轉換器1275b連接至第二饋送結構1280b。測試配置進一步包含置放於天線陣列1260與平衡-不平衡轉換器1275a、1275b 之間的吸收器材料1290。測試配置1230進一步包含二個針對探針1270a、1270b與DUT 1220之間的介電隔片1295，該DUT置放於DUT位置1210中。DUT 1220包含例如封裝1240及晶粒1250。封裝1240進一步包含天線陣列1260，該天線陣列包含連接至晶粒1250之二個(或更多個)天線元件。
DUT 1220之天線陣列1260中之天線元件經由晶粒1250饋送。由天線陣列1260傳輸之信號由二個探針對1270a、1270b接收。探針對1270a、1270b之平衡電流係使用各別平衡-不平衡轉換器1275a、1275b來組合以轉變為各別非平衡饋源1280a、1280b。
圖12展示ATE 1200或其中僅二個針對天線或探針1270a、1270b用以量測或測試具有二個元件之天線陣列1260的DUT 1220之量測設置的可能實施或實施例。
可視情況在實施例中個別地或組合地實施之探針設計之重要態樣如下：‧DUT 1220之天線陣列為頻率例如在57GHz與64GHz之間的堆疊式WiGig貼片天線；‧二個針對探針1270a、1270b為雙導線傳輸線，其為定位於輻射槽孔上方之針狀近場探針，換言之，針對探針1270a、1270b中之各者形成在DUT之天線之反應近場中具有開放末端的雙導線傳輸線；‧探針對由環形波導(rat-race)平衡-不平衡轉換器或180°混合器饋送；‧所有及/或若干探針及可能電路系統置放於單一PCB上；‧介電隔片1295或距離保持器由或使用塑膠及/或泡沫製成；‧視情況添加吸收器1290以防止共振及耦接。
可操作設計實例以使得由DUT無線地傳輸之信號得以探測且接著可在饋源1280a、1280b處存取(DUT傳輸模式之測試)。替代地，其可經操作 以使得注入於饋源1280a、1280b中之信號由探針無線地傳輸至DUT(DUT接收模式之測試)。
若DUT 1220在封裝1240之頂側及底側二者上具有整合式天線陣列1260，則可使用探針適配器或對探針1270之二個集合，一者用於頂側且另一者用於底側。本發明方法允許自身整合於所有不同ATE測試單元組配中以用於積體電路測試。
如關於實例，具有單位點或多位點之封裝級測試，其中例如探針及/或適配器整合於DUT插座上。
或關於另一實例，具有單位點或多位點之晶圓探測級，其中例如探針及/或適配器整合於探頭上。
另外，所呈現之方法亦可用於非ATE應用。
遵循圖11中所論述之設計策略產生用於OTA測試嵌入式天線陣列元件之ATE設計實例。ATE設計實例包含類似於圖1上之100之測試配置，該測試配置經構建以便確保例如較佳信號雜訊比或較便宜測試方法。
根據圖13之實施例
圖13展示測試配置1300及貼片天線陣列1310之實施例，該測試配置類似於圖1上之測試配置100。貼片天線陣列1310包含貼片天線陣列元件或貼片輻射器1320。
測試配置1300包含定位於貼片輻射器1320b之輻射邊緣附近的二個針對探針1330a、1330b。二個針對探針1330a、1330b為平行帶線探針。二個針對探針經由三個平衡-不平衡轉換器及/或分配器1350a至1350c連接至饋送結構1340。在貼片天線陣列1310與分配器及/或平衡-不平衡轉換器1350a至1350c之間存在吸收器1360之層。
此外，圖13展示電場1390之方向，其中豎直組件在貼片輻射器 1320b之相對側處實質上相對，且其中電場處之水平組件在第一探針對1330a之二個導體與第二探針對1330b之二個導體之間具有相同方向。
貼片天線陣列1310之貼片輻射器1320傳輸由測試配置1300之二個探針對1330a、1330b接收的信號1380。探針對1330之導體之平衡電流係使用分配器及平衡-不平衡轉換器1350來組合以便轉變為非平衡饋線1340。
圖13展示由三個貼片輻射器1320a至1320c構成之天線陣列1310的概念圖，其中中心貼片1320b輻射且由二個末端開放的平衡雙導線傳輸線1330a、1330b探測。大部分經輻射能量進入吸收器1360。諸如平衡-不平衡轉換器及分配器1350之信號組合電路系統可置放於吸收器1360上方之板上。
圖13概述或提出利用一對平行帶探針連同三個混合組合器測試貼片輻射器1320之至少一個極化的概念，該等混合組合器用於自饋送連接器之相位正確信號分佈(例如，在平行帶探針刺激DUT天線之情況下)或用於正確信號組合(例如，在平行帶探針接收自DUT天線發射之信號之情況下)。主要需要吸收器1360以避免來自承載混合組合器電路系統之電路板的反射。
換言之，圖13中以橫截切面展示之貼片輻射器之線性陣列之概念圖。中心輻射器1320b在向上方向上傳輸波前1380。貼片具有表現得類似槽孔輻射器之二個輻射邊緣。在一定時刻，引導貼片之輻射邊緣處的電場，如由圖中之箭頭所展示。雙導線平衡傳輸線(例如，1320a或1320b)指向貼片之輻射邊緣。線之開放末端拾取電磁場之小部分且以導引波形式在向上方向上(朝向饋源)導引該部分。在線之開放末端與貼片金屬之間保持一定距離。當探測傳輸線至少大致垂直於貼片平面時，輻射波之電磁場垂直於遠場中之線，且因此不會受線干擾。輻射場將由有損吸收器材料吸收，為清楚起見，該材料可在圖中描繪為錐形吸收器。然而，在近場中且接近貼片之輻射邊緣，將存在干擾及相互作用，但定量研究展示其影響係可忽略的。貼片輻射器與探針之間的耦接之強度取決於情 境之幾何形狀，主要取決於線之二個導線之間的間距及取決於線之開放末端與貼片輻射邊緣之間的距離。在吸收器上方，視需要，雙導線平衡線可連接至平衡-不平衡轉換器、分配器及額外電路系統，諸如開關。
圖13展示圖1上之測試配置100之實施例。取決於測試目標，可將多個針對元件或針對探針1330置放於各DUT天線陣列元件1320處，或使用較少量之針對探針但定位於關鍵量測點處。針對探針之導體接著使用高頻電路技術及至量測儀器之互連，例如使用高效能同軸連接器來組合。
根據圖14之實施例
圖14展示類似於圖1上之測試配置100之多個測試配置1410a至1410c及包含天線陣列元件1430之天線陣列1420的實施例。測試配置1410a至1410c到達天線陣列1420之天線陣列元件1430之反應近場中且包含二個平行針對探針1440。針對探針1440耦接至饋送結構1450。
弱耦接、非接觸的對探針1440穿透天線陣列元件或輻射器1430之反應近場。天線陣列1420之天線元件1430發射信號1460。經輻射能量1460之小部分被傳輸至探針連接器或饋送結構1450，該饋送結構包含信號組合電路系統以便將信號自平衡線轉變至非平衡線。
大部分經輻射能量(1460)變得由吸收器1470吸收，該吸收器置放於天線陣列1430與饋送結構1450之間。對探針1440之間的耦接過弱，使得經天線陣列輻射器1430請送之阻抗不(或不顯著地)受影響。
在新方法中，利用基於傳輸線之結構在其反應近場中探測天線陣列之輻射元件，此意謂極接近天線陣列，使得僅經探測輻射器元件將耦接至探針而非其相鄰者。因此，相鄰元件可利用額外探針與第一元件並行地受測試。當一些或所有特徵可存在於實施例中時，探針應組合若干特徵：‧自輻射器元件至探針之經界定(可重複)及可能校準耦接(量值及相位)， ‧經探測輻射器元件之饋送阻抗不應(或不顯著)受探針影響，‧相鄰輻射器元件不應(或不顯著)耦接至探針中，‧相鄰輻射器元件之饋送阻抗不應受探針影響。
接近輻射元件之信號強度有助於概念之實施，從而允許輻射元件與探針之輸入之間顯著但可重複且可能校準的衰減。此方法與任何無線鏈路設計相反，其中無線鏈路之二個末端之間的最大可能傳輸具有吸引力，且此亦為無聲室測試系統中之習知天線輻射測試的情況。圖14描繪三個貼片輻射器之線性陣列之所提出概念的想法，其中貼片自貼片之相對末端處之二個槽孔輻射，因此可利用二個組合探針來測試。所有三個貼片可同時探測。吸收器有助於減少非所需反射及耦接。
換言之，圖1所描述之測試配置100之概念可擴展至多個探針，從而測試雙極化貼片之二個或更多個側，及/或同時測試若干輻射器元件。取決於測試目標，可將多個針對元件置放於各DUT天線陣列元件處或使用較小數目但定位於關鍵量測點處。
根據圖15之例示性模擬設置
圖15展示具有雙極化貼片天線陣列1550之例示性模擬設置1500，該雙極化貼片天線陣列包含雙極化天線元件1540及一或多個平行帶線探針1530。
圖15a展示具有單一平行帶探針1530之自上方檢視的雙極化貼片天線陣列1550。
圖15b展示具有單一平行帶探針1530之以橫截面切面檢視的雙極化貼片天線陣列1550。
圖15c展示具有用於測試二個天線元件之四個平行帶探針1530之自上方檢視的雙極化貼片天線陣列1550。
圖15d展示具有用於測試二個天線元件之四個平行帶探針1530之以橫截面切面檢視的雙極化貼片天線陣列1550。
在圖15上模擬圖1上之測試配置100之一或多個探針之定位。圖15展示用於測試貼片輻射器1540之具有一或多個平行帶探針的例示性模擬設置1500。根據結果，自輻射器饋送連接器至探針埠之耦接為約-19dB，且自任何其他輻射器饋送之最大耦接小約9dB。
根據圖16之例示性模擬設置
圖16展示具有週期性2D雙極化貼片天線陣列1610之例示性模擬設置1600，該雙極化貼片天線陣列包含雙極化天線元件1620及平行帶線探針1630。圖16展示關於自由空間波長λ0之所有尺寸資料。在6GHz原型中使用之λ0為50mm。
圖16a展示具有單一平行帶線探針1630之週期性2D雙極化貼片天線陣列1610的俯視圖。貼片天線陣列1610之週期或二個天線元件1620之間的中心至中心距離為0.5×λ0。
圖16b展示具有單一平行帶線探針1630之週期性2D雙極化貼片天線陣列1610的側視圖。
單一平行帶線探針1630包含二個導體帶，帶寬度為0.02×λ0，且其間之間隙為0.02×λ0(例如，其中公差為±50%)。單一平行帶線探針1630以距天線陣列1610為0.01×λ0之距離置放(例如，其中公差為±50%)。
下文列出來自探針側之週期性2D雙極化貼片天線陣列1610之層：
1)正方形銅貼片，其中大小為0.24 λ0×0.24 λ0
2)貼片介電層，其中厚度為0.24×λ0(或0.03×λ0)
3)貼片銅接地層
4)饋送電路介電層。
圖16上展示之貼片銅饋線饋送正方形銅貼片。
圖16展示用於6GHz原型天線陣列之測試配置的度量、維度資料，該測試配置如圖1上之100。關於自由空間波長λ0給出尺寸，因此允許以其他頻率對天線陣列進行簡單重標度。
然而，在一些實施例中，可允許自給定大小至多因數二(或甚至更大)的偏離。
根據圖17之實施例
圖17展示類似於圖1上之測試配置100之測試配置1700及貼片天線陣列1710的實施例。貼片天線陣列1710包含貼片天線陣列元件或貼片輻射器1720a至1720c。
測試配置1700包含定位於貼片輻射器1720b之輻射邊緣附近的二個平行帶探針1730a、1730b。二個平行帶探針1730a、1730b平滑地轉變為同軸線。二個平行帶探針1730a、1730b經由分配器1750連接至饋送結構1740。吸收器1760之層在實體上在貼片天線陣列1710與分配器1750之間，其中經由該吸收器饋送同軸線。
此外，圖17展示在貼片輻射器1720之相對側處實質上相對的電場1790之方向，且電場之水平分量在第一平行帶探針1730a之二個導體與第二平行帶探針1730b之二個導體之間具有相同方向。
貼片天線陣列1710之貼片輻射器1720b傳輸由測試配置1700之平滑地轉變為同軸線之二個平行帶探針1730a、1730b接收的信號1780。平行帶探針1730之導體之平衡電流係使用分配器1750來組合以便轉變為非平衡饋線1740。
可操作設計實例以使得由DUT無線地傳輸之信號得以探測且接著可在饋源1740處存取(DUT傳輸模式之測試)。
替代地，其可經操作以使得注入於饋源1740中之信號由探針無線地傳輸至DUT天線1720b(DUT接收模式之測試)。
圖17提出利用平滑地轉變為同軸線之一對平行帶探針1730測試貼片輻射器1720的概念，其中信號組合需要使用單一180度混合器或分配器1750。舉例而言，平行帶中之第一帶平滑地傳輸至同軸線之外部屏蔽件中，而平行帶中之第二帶形成同軸線之內部導體。舉例而言，同軸線之外部屏蔽件在自請送結構朝向探針之開放末端的方向上愈來愈大程度地開放。
利用平滑地轉變為同軸線之一對平行帶探針1730測試貼片輻射器1720之至少一個極化。因此，平衡-不平衡轉換器性質為探針尖端之部分。因此，自饋送連接器1740之信號分佈僅需要一個混合組合器或分配器1750。沿探針尖端可能存在大量、同相或非平衡電流，因此在一些情況下，亦需要吸收器1760減少來自探針尖端之可能的單極狀輻射。另外，在一些情況下，亦需要吸收器1760避免來自承載混合組合電路系統之電路板的反射。
圖17展示使用不同類型之探針-平行帶探針之圖1上之測試配置100的實施例，該探針轉變為同軸線。新類型之探針經由僅使用一個分配器之同軸線簡單連接至饋送結構。
根據圖18之例示性模擬設置
圖18展示具有雙極化貼片天線陣列1850之例示性模擬設置1800，該雙極化貼片天線陣列包含雙極化天線元件1840及轉變為同軸線之平行帶線探針1830。
圖18a展示具有單一平行帶線探針1830之雙極化貼片天線陣列1850的通視圖，該探針轉變為同軸線。
圖18b展示具有單一平行帶線探針1830之雙極化貼片天線陣列1850及吸收器層1860的側視圖，該探針轉變為同軸線。
圖18展示用於測試貼片輻射器之具有雙極化貼片天線陣列及平行帶探針的例示性模擬設置，該平行帶探針平滑地轉變為同軸線。在一些情況下，需要吸收器材料以抑制同軸外部導體上之共振，否則其將導致單極狀輻射及至相鄰輻射器元件之強耦接。
在圖18中模擬(其)轉變為同軸線之平行帶探針在圖1上之測試配置100中的定位。圖18展示用於測試貼片輻射器1840之具有平行帶探針的例示性模擬設置1800，該平行帶探針平滑地轉變為同軸線。根據結果，自輻射器饋送連接器至探針埠之耦接為約-19dB，且自任何其他輻射器饋送之最大耦接小10dB以上。
根據圖19之實施例
圖19展示測試配置1900及貼片天線陣列1910之實施例，該測試配置類似於圖1上之測試配置100。貼片天線陣列1910包含貼片天線陣列元件或貼片輻射器1920a至1920c。
測試配置1900包含定位於貼片輻射器1920b之輻射邊緣附近的二個平行帶探針1930a、1930b。二個平行帶探針1930a、1930b平滑地轉變為微帶線。二個平行帶探針1930a、1930b經由分配器1950連接至饋送結構1940。在貼片天線陣列1910與分配器1950之間存在吸收器1960之層。
此外，圖19展示在貼片輻射器1920之相對側處實質上相對的電場1990之方向，且電場之水平分量在第一平行帶探針1930a之二個導體與第二平行帶探針1930b之二個導體之間具有相同方向。
貼片天線陣列1910之貼片輻射器1920傳輸由測試配置1900之平滑地轉變為微帶線之二個平行帶探針1930a、1930b接收的信號1980。平行帶探針1930a、1930b之導體之平衡電流係使用分配器1950來組合以便轉變為非平衡饋線1940。
圖19提出利用平滑地轉變為微帶線之一對平行帶探針1930a、1930b測試貼片輻射器1920b的概念，其中信號組合需要使用單一180度混合器或分配器1950。
利用平滑地轉變為微帶線之一對平行帶探針1930測試貼片輻射器1920b之至少一個極化。因此，平衡-不平衡轉換器性質為探針尖端之部分。因此，自饋送連接器1940之信號分佈僅需要一個混合組合器或分配器1950。沿探針尖端存在同相或非平衡電流，因此在一些情況下，亦需要吸收器1960減少來自探針尖端之可能的單極狀輻射。另外，在一些情況下，亦需要吸收器1960避免來自承載混合組合電路系統之電路板的反射。
圖19展示使用不同類型之探針-平行帶探針之圖1上之測試配置100的實施例，該探針轉變為微帶線。新類型之探針與當前電路建構技術相容。
根據圖20之例示性模擬設置
圖20展示具有雙極化貼片天線陣列2050之例示性模擬設置2000，該雙極化貼片天線陣列包含雙極化天線元件2040及轉變為微帶線之平行帶線探針2030。
圖20a展示具有單一平行帶線探針2030之雙極化貼片天線陣列2050的俯視圖，該探針轉變為微帶線。
圖20b展示具有單一平行帶線探針2030之雙極化貼片天線陣列2050的側視圖，該探針轉變為微帶線。
舉例而言，微帶探針之接地導體朝向平行帶探針之尖端持續變窄。微帶線之中心導體自接地導體朝向平行帶探針在橫向方向上持續求解(solve)。
因此，接地導體及中心導體(例如，在垂直於承載微帶線之電路板之表面的突出部中)之重疊不斷地偏離，此係由於中心導體延伸至之擴張自變窄接地導體延伸至之方向略微偏離(例如，5至20度)。
朝向平行帶探針之尖端，接地導體及中心導體已轉變為分離的非重疊導體。
圖20展示用於測試貼片輻射器之具有平行帶探針的例示性模擬設置，該平行帶探針平滑地轉變為微帶線。
在圖20上模擬平滑地轉變為微帶線之平行帶探針在圖1上之測試配置100中的定位。圖20展示用於測試貼片輻射器2040之具有平行帶探針的例示性模擬設置2000，該平行帶探針平滑地轉變為微帶線。根據結果，自輻射器饋送連接器至探針埠之耦接為約-20dB，且自任何其他輻射器饋送之最大耦接小約8dB。
根據圖21之平衡-不平衡轉換器或混合器
圖21展示帶線電路中之180度混合器之實例，該帶線電路覆蓋小於交叉偶極之區域或雙極化貼片之區域。
在一些情況下，分佈電路可能必須包括分配器及/或平衡-不平衡轉換器以用於各天線輻射器之各極化。諸如在圖17或圖19中平衡-不平衡轉換器整合至探針中的概念需要雙極化輻射器天線元件之每區域二個分配器及/或平衡-不平衡轉換器。此在單一帶線電路層中達成，如圖21中所描繪。用於諸如圖13中所展示之探針系統之雙極化輻射器元件之每區域適配六個分配器及/或平衡-不平衡轉換器將複雜得多。
在一些情況下，經由開關自諸如波導或同軸連接器之饋送連接器至天線輻射器埠的路由可，在一些情況下應，在單獨帶線或微帶層上進行。因此，可，在一些情況下應，考慮具有最少三個介電層(四個導體層)之多層電路。
藉由使用一或多個平衡-不平衡變壓器電路及/或180°混合器而組合圖1上之測試配置100之探針上的平衡電流以轉變至非平衡線，諸如微帶線或帶線。平衡-不平衡變壓器電路在平衡信號與非平衡信號之間轉換，且有助於 將探針天線與諸如同軸線之饋線介接。
根據圖22之實施例
圖22展示測試配置2200及介電諧振器天線2210之實施例，該測試配置類似於圖1上之測試配置100。
介電諧振器天線2210包含介電諧振器2213及微帶饋源2216。微帶饋源2216包含具有開口2224、天線饋線2226及基板2228之接地平面2222。接地平面2222藉由基板2228與天線饋線2226分離。介電諧振器2213定位於接地平面2222上，使得接地平面2222之開口2224定位於介電諧振器2213之中心與基板2228之間，且亦定位於介電諧振器2213之中心與天線饋線2226之間。
測試配置2200包含定位於介電諧振器2213附近、介電諧振器2213之中心線中的平衡平行帶探針2230。平行帶探針2230之二個導體經由分配器或平衡-不平衡轉換器2250連接至饋送結構2240。
在介電諧振器天線2210與平衡-不平衡轉換器或分配器2250之間存在吸收器2260之層。此外，圖22展示電場2290之方向。
介電諧振器天線2210傳輸由測試配置2200之平行帶探針2230接收的信號2280。平行帶探針2230之導體之平衡電流係使用分配器2250來組合以便轉變為非平衡饋線2240。
圖22展示用於不同類型之天線-用於介電諧振器天線2213之圖1上之測試配置100的實施例。此類型之天線可藉由本發明作為如上文所論述之其他類型之天線來測試。
根據圖23之實施例
圖23展示類似於圖1上之測試配置100之測試配置2300及偶極天線陣列2310的實施例。偶極天線陣列2310包含偶極天線陣列元件2320a至2320c。
測試配置2300包含平行帶探針2330，其中探針2330之二個導體在該等導體之末端處與導電帶2335連接，從而形成閉合迴路。平行帶探針之閉合迴路定位於偶極天線元件2320b附近、偶極天線元件2320之對稱平面附近。具有閉合迴路2330之平行帶探針經由平衡-不平衡轉換器或分配器2350連接至饋送結構2340。在偶極天線陣列2310與分配器2350之間存在吸收器2360之層。
此外，圖23展示在接地與偶極天線元件2320之相對端之間的電場2390之方向。
偶極天線陣列2310之偶極天線元件2320b傳輸信號2380。在偶極之近場區中產生的磁場穿透閉合迴路，由平行帶探針2330及導電帶2335形成，且誘發導向饋源2340之信號。平行帶探針2330之導體之電流係使用平衡-不平衡轉換器或分配器2350來組合以便轉變為非平衡饋線2340。
換言之，圖23展示利用主要用於感測磁場之短接平行帶探針2330測試偶極天線陣列元件2320之所提出概念的實施例。單一180度混合器2350用於組合信號。
圖23展示所提出概念之變體，其可在無接地情況下應用於平面天線，以便偶極狀結構朝向板平面之方向用於(端射)輻射。此處，具有導電短路或帶2335之探針可用於偶極狀天線陣列元件2330之中心對稱平面中之磁場的弱探測。
圖23展示由三個機載偶極輻射器2320a至2320c構成之天線陣列2310的概念圖，其中該等輻射器具有中心偶極輻射且由平衡雙導線傳輸線2330之短路末端2335探測。大部分經輻射能量2380進入吸收器2360。諸如平衡-不平衡轉換器2350之信號組合電路系統可置放於吸收器2360後方之板上。
可探測機載端射偶極天線2320a至2320c之線性陣列，如圖23之 概念圖中所展示。此處，探針之雙導線平衡傳輸線2330置放於偶極天線之電對稱平面中。因此，偶極不受進入其反應近場區之金屬結構影響。包圍偶極天線2320之中心部分之強磁場的一部分經由雙導線傳輸線2330之短接末端2335耦接至該雙導線傳輸線。此外，自相鄰偶極輻射器之耦接極小。因此，可並行置放若干探針且分別探測各偶極。
圖1上之測試配置100可藉由短接二個導體之末端來修改，以便探測天線元件之磁場。圖23展示偶極天線及感測磁場之短接平行帶線探針的基本想法。根據量測及/或模擬，自輻射器饋送連接器至探針埠之耦接為約-19dB，且自相鄰偶極之耦接小約15dB。
根據圖24之例示性模擬設置
圖24展示用於測試偶極天線陣列2450之偶極輻射器2440a之具有短接平行帶H場探針2430的例示性模擬設置2400。
圖24a展示包含三個偶極天線2440a至2440c及短接平行帶探針2430之天線陣列2450的幾何圖，該探針定位於偶極天線元件之所謂近場區中且沿垂直於天線陣列2450之平面的主延伸部。
圖24b展示同一模擬設置2400之側視圖。在此處指出天線陣列2450及探針2430之正交定向。
圖24c展示模擬設置2400之電子場量值標繪圖，該模擬設置在饋送及探測最上偶極時，展示至相鄰偶極之一定耦接、至探針之一定耦接及主要不受探針影響之輻射。
圖1上之測試配置100可藉由短接二個導體之末端來修改，以便探測天線元件之磁場。圖24展示具有包含三個偶極輻射器2440及感測磁場之短接平行帶探針2430之偶極天線陣列的例示性模擬設置。自輻射器饋送連接器至探針埠之耦接為約-19dB，且自相鄰偶極之耦接小約15dB。
根據圖25之探針之實驗驗證
圖25展示概念驗證的實驗驗證。
圖25a展示具有四個雙極化輻射器2540及8個饋線2520之雙線性偏振貼片天線陣列2550，其經設計以用於或在5.85GHz下操作。
圖25a展示具有穿過接地平面之直接饋源2520之四個雙線性偏振貼片天線2540的陣列。天線設計為標準的，使用60mil RO4003介電(εrel=3.55)材料，且天線陣列元件之間隔或中心至中心距離為25mm或0.49波長。八個天線饋源之量測結果展示歸因於製造公差之一些變化，諸如±0.1%之中心頻率變化。在-10dB下之貼片阻抗頻寬為約2.1%。
圖25b展示具有天線陣列2550及4探針系統2580之實驗量測設置，該探針系統之特徵在於逐漸變窄為微帶線之雙帶探針。
頻率定標之實驗設置2500經設計及量測以便證明所提出技術之以下關鍵態樣或優點：‧自輻射器元件至探針之經界定耦接。耦接量值大約為-20dB；‧探針不(或不顯著)影響經探測輻射器元件之饋送阻抗。使用敏感型(亦即，窄頻帶)貼片天線；‧相鄰輻射器元件不(或不顯著)耦接至探針中。經量測耦接將顯著小於自經探測元件之耦接。
圖25中所展示具有四個雙極化輻射器且具有8個饋源之經設計貼片天線陣列。圖中亦展示具有天線陣列及4探針系統之實例實驗室量測設置，該探針系統之特徵在於逐漸變窄為微帶之雙帶探針。
圖1上之測試配置100之實驗實施例展示於圖25b上，以便量測模擬結果。用於實驗中之DUT展示於圖25a中。實驗之結果論述於圖26中。
根據圖26之探針之實驗驗證之結果
圖26展示圖25中所描述之實驗之結果。四個雙模式貼片天線之8個饋源之輸入請送反射係數量值呈現於圖表上。圖26a及圖26b展示相同圖表，但26b經放大以便強調經探測之二個饋源之間的差異。
圖1上之測試配置100之實施例的實驗結果展示於圖26上，其中四個雙模式貼片之8個饋源之輸入饋送反射係數量值。探測二個饋源，如圖25中所描述，且該等饋源引起天線饋送阻抗諧振之約0.3%至0.4%的解調，而此貼片輻射器之-10dB大於2%。
雖然具有4個雙極化貼片天線之天線陣列提供8個饋送埠(編號為1...8)，但探針對附接至貼片饋送埠數目1，且另一探針對附接至貼片饋送埠號3(如圖25b中所展示)。在圖26a、26b中表示為S11之8個饋送埠輸入反射係數之量值在約5.85GHz之天線操作頻率下較小(參見圖26a)。此量測之放大標繪圖展示(圖26b)與貼片之饋送埠及未經探測之極化相關的六個幾乎相同量測(展現歸因於製造不準確性之小變化)。其亦展示標記為「探測元件」之二個量測，其為二個貼片/附接有探針之極化的輸入反射係數量值(如圖25b中之實驗設置中所展示)。在圖表之圖例中之饋送埠編號詳述於圖28中。
根據圖27之探針之實驗驗證及結果
圖27a展示天線陣列2950，其中利用一對雙帶線探針2930探測一個天線元件2940。使用平衡雙導線傳輸線探針2930測試貼片天線陣列2950之概念經實施用於在5.85GHz之頻率下的概念驗證。窄頻帶貼片天線由於其對其反應近場之干擾的高敏感性而被選擇。
圖27a展示一對雙導線平衡傳輸線探針2930，其測試貼片天線陣列元件2940之特定極化。二個環形波導平衡-不平衡轉換器2910及同相組合器為探針板2970之部分。
圖27a展示量測設置，其中在一個極化中利用一對雙導線傳輸線 探測一個貼片天線元件。應注意，使探針結構有意地龐大，特別是雙導線之金屬帶之寬度及間距以及該等金屬帶之支撐介電基板之厚度，使得至較高頻率及/或較小大小，例如至60GHz之定標為可直接實行的。藉由將探針應用於貼片天線，阻抗頻寬朝向較低頻率偏移小於0.3%，亦即少量偏移，恰好在給定天線之頻寬內。
此實驗驗證之結果展示於圖27b上之圖表2920上。
量測之結果表示於圖29b上之圖表2920上。圖表2920顯示自所有八個天線饋源至探針連接器之經量測傳輸量值。自天線饋源至探針之經量測耦接為約-18dB，其包括幾dB之線損耗。非探測饋源至探針之經量測耦接對於參見編號3之共線極化相鄰貼片及參見編號7之平行極化相鄰貼片小約9dB，且對於所有其他輻射器小得多。
埠編號展示於圖27c上之插圖2960中。舉例而言，|S213|表示自天線3埠至探針之傳輸，而探針安裝於天線1極化上。|S211|為經探測傳輸。所關注頻率為5.85GHz，其由單一|S11|曲線指示。
圖27a展示圖1上之測試配置100之實驗配置，亦即具有利用一對雙帶線探針探測之一個元件的天線陣列。照片僅用於說明，其展示在具有饋線編號7之天線元件上方的探針。
圖27b展示經量測耦接。天線陣列元件如圖27c上之插圖中所指示而編號。
在圖27b上展示圖1上之測試配置100之實驗實施例之結果。圖表2920展示自八個天線連接器中之各者至探針連接器之經量測傳輸量值。對於埠編號，參考圖中之插圖2960。經探測天線至探針之傳輸為-18dB，其包括包含平衡-不平衡轉換器及組合器之探針電路之約1.5dB之模擬傳輸損耗。因此，耦接相當強，且較弱耦接，例如探針與貼片之間的稍大距離亦將減少天線解耦。自 其他七個天線饋源之「非所需」耦接小得多，其中共線及平行極化後續相鄰者耦接在約-27dB下最強。模擬指示藉由添加吸收器材料來減少非所需耦接。其未在實驗中進行或受測試，此係歸因於關於設置不穩固之問題。關於在適當位置之所有探針線的模擬，其意謂關於四個雙極化貼片天線之16個雙導線的模擬，展示陣列元件之間自不具有探針之陣列中之約-17dB最差情況至具有所有16個探針線之陣列中之約-15dB最差情況的增加之耦接，但自天線埠至相鄰元件上之探針的非所需耦接位準不增加。
結論
揭示用於以快速方式以低技術投入量探測毫米波平面天線陣列之方式。根據一態樣及其他實施例及態樣，主要創新為陣列天線輻射器在其反應近場中之非接觸探測。達成探針對輻射器之極小、因此可忽略的擾動。此意謂天線饋送阻抗不由探針解調，且經連接收發器可操作為既定用於標準操作條件。此亦意謂測試裝置為緊湊的，此係因為不必遵循遠場輻射距離約束。
輻射器與探針之間弱的但經明確界定之信號傳輸可用作量值及相位二者之測試簽名。該概念易於應用於平面，以及應用於多層的貼片狀或槽孔狀輻射器。論述了不同探針形狀，諸如共平面帶、微帶、同軸等。以類似方式，可利用磁性探針測試諸如針對主要導引至電路板之平面中之輻射所需的偶極狀天線。
所提出之測試方式可經並行化，且相比於在遠場中或在受測試天線陣列之輻射近場中操作的任何其他已知測試方法，有可能在時間及成本方面高效得多，且設置亦在實體上更緊湊。
換言之，本發明提出使用插入於輻射元件之反應近場中之探針之毫米波天線及天線陣列的測試概念。天線反應近場之干擾導致天線在輻射特性以及饋送阻抗方面之解調。應注意，饋送阻抗由探針解調之天線之測試完全無 用，此係因為饋送網路中之強駐波將對完整輻射模組之被動及主動部分二者之行為造成不可預測的影響。本發明提出特定針對一些典型類別之輻射器元件的若干技術，其中由探針插入至反應近場中造成的天線輻射器饋送阻抗之干擾為可忽略的。因此，可分別在振幅及/或相位方面探測完整輻射模組之各輻射器或完整輻射模組之輻射器之各極化，與同時測試相鄰元件之另一探針並行。後者允許測試非所需耦接效應及/或藉由並行性提高測試速度。
新方法之變體可來源於晶片-波導耦接及板-波導耦接之熟知技術。此處，諸如矩形或介電波導之波導連接至晶片上或機載之激勵結構。在無附接波導之情況下，此激勵結構可充當天線輻射器，但可能充當不良及經解調天線輻射器。在附接波導之情況下，存在最小輻射，其被視為非所需「輻射損耗」及至波導之最大傳輸。對於機載安裝之短波導喇叭天線的特殊情況，輻射器在二種情況之間的解調、輻射至自由空間中及耦接至探測介電棒波導可最小化，且因此，在此特定情境下，單元件探測成為可能。
本發明中所提出之技術解決了避免探針對天線輻射器進行解調之問題。該方法具有二個主要態樣，其可個別地或組合地使用：
‧天線與定位於該天線之反應近場中之探針之間的耦接較小。不同於上文所描述之旨在完全傳輸的波導耦接方法，該耦接大約為-20dB，且因此若其在傳輸情況或模式下，則仍然輻射輻射器之大部分能量；接收情況或模式為互易的。
‧探針及其連接金屬傳輸線置放於輻射器之電對稱平面中，或接近一平面，其中電場具有主要垂直於彼平面之向量分量。接著，探針之金屬傳輸線並不或並不過多干擾天線之輻射。
‧連接至探針末端之金屬傳輸線較佳為具有小橫截面之TEM線(或準TEM線，諸如微帶線)。此結構產生自天線陣列之相鄰天線元件之輻射至探針(亦即，至沿探針傳輸線攜載之信號)的最小(非所需)耦接。其亦最小化對天線陣列之鄰 近天線元件之輻射場(且因此，饋送阻抗)之干擾。
在下文中，針對二個類別之天線說明新的探針概念：‧平面背接地槽孔天線，其包括貼片天線、背腔槽孔等等，及‧具有平面內接地之平面偶極天線，其包括機載八木(yagi)天線。
回到輻射器之電磁場論述此等結構之通用實例。為在5.85GHz下操作且利用不同近場探針探測之四個雙極化貼片天線之天線陣列提供量測，藉此證明整體概念。
呈現使用插入於單一輻射元件之反應近場中之金屬探針之毫米波天線及陣列的測試概念。揭示了若干探針技術，其中通常歸因於金屬探針插入至輻射器之反應近場中而遇到的天線輻射器饋送阻抗之干擾為可忽略的。
用於毫米波天線陣列之空中測試的所提出測試概念允許單獨及並行地探測陣列元件及其極化。實情為，可採用簡單的金屬探針來測試平面天線，諸如貼片或偶極。弱耦接及對稱性之使用允許探針穿透至輻射之反應近場中而不干擾該等輻射器。在5.85GHz下之概念驗證實驗展示方法之有效性，從而開闢一種增加頻率及複雜度之方式。所提出之方法為實現高度整合之無線毫米波模組之生產測試的有價值貢獻。
模擬及實驗展示穩定饋送阻抗及自天線饋源至探針埠之約-20dB的傳輸量值。在同一探針埠處，自相鄰輻射器元件之非所需耦接小至少10dB。技術應用於例如貼片天線、平面偶極天線。論述了用於毫米波收發器整合式天線陣列模組之生產測試的所提出概念之優點。
測試系統之主要態樣為吸收器、校準、分佈電路及開關。
在「真實」測試系統中有時需要吸收器。此報導中所呈現之大部分模擬及所有量測並不使用吸收器。吸收器之使用可能在進一步減少非所需耦接，尤其至探針之後續相鄰耦接方面改良系統效能。
吸收器材料層可添加至機械設置。在毫米波下，有損介電填充之柔軟聚合物層為可用的。商用實例為美國馬薩諸塞州埃姆斯伯里之ARC技術公司(ARC Technologies Inc)的「SB1007」及「SB1011」。典型可用層厚度為0.508mm及1.016mm。
通過測試系統之校準傳輸量值及相位以及所有路徑之等同性可藉由以下操作獲得：抵靠「短路」，亦即金屬板，可能以不同界定距離附接測試裝置，及量測各別反射係數。
習知1：N開關(「SPNT」)之主要問題為低傳輸或插入損耗。此需要開關電抗之補償及完美阻抗匹配。必須避免駐波影響，此係因為其減少頻寬且引起隨著頻率之傳輸變化。
對於所提出之探針測試概念，可有意地將一定明確界定之衰減添加至開關分支中之各者以用於減少駐波及相關劣化效應。
參考文獻
[1] A.H. Naqvi and S. Lim, “Review of recent phased arrays for millimeter-wave wireless communication,” Sensors, vol. 18, no. 10, Oct. 2018, pp. 3194/1-31.
[2] M.A. Mow, B.H. Noori, M. Pascolini, X. Han, V.C. Lee, M.-J. Tsai, and S. Paulotto, “Electronic device with millimeter wave antenna arrays,” U.S. Patent Application US2018/0090816A1, Mar. 29, 2018.
[3] X. Gu, D. Liu, C. Baks, O. Tageman, B. Sadhu, J. Hallin, L. Rexberg, and A. Valdes-Garcia, “A multilayer organic package with 64 dual-polarized antennas for 28GHz 5G communication," in IEEE MTT-S International Microwave Symposium (IMS), June 2017, pp. 1899-1901.
[4] S. Shahramian, M. J. Holyoak, and Y. Baeyens, "A 16-element W-band phased-array transceiver chipset with flip-chip PCB integrated antennas for multi-gigabit wireless data linlks," IEEE Trans. Microwave Theory Techniques, vol. 66, no. 7, July 2018, pp. 3389-3402.
[5] M.-C. Huynh, “System and method for testing radio frequency wireless signal transceivers using wireless test signals,” U.S. Patent 9 774 406, Sep. 26, 2017.
[6] A. Pabst and C. Rowell, “Test system and test method,” U.S. Patent 9 954 279, Apr. 24, 2018.
[7] J. Kyrolainen and P. Kyosti, “Systems and methods for performing multiple input, multiple output (MIMO) over-the-air testing,” U.S. Patent 10 033 473, Jul. 24, 2018.
[8] C. Parini, S. Gregson, J. McCormick, and D.J. van Rensburg, Theory and practice of modern antenna range measurements, London, U.K.: IET, 2014.
[9] J. Peeters, “Production test of cm and mmWave devices,” in Proc. Salland Test Technology Symposium, Zwolle, Netherlands, Sep. 2018, [Online]. Available: https://www.salland.com/wp-content/uploads/2018/09/11-SE-Symposium-Jan-Peeters-Xcerra.pdf.
[10] N. Dolatsha and J. Hesselbarth, "Millimeter-wave chip-to-chip transmission using an insulated image guide excited by an on-chip dipole antenna at 90 GHz,” IEEE Microwave Wireless Components Lett., vol. 22, no. 5, May 2012, pp. 266-268.
[11] G. Schuppener and R.F. Payne, “Interface between an integrated circuit and a dielectric waveguide using a dipole antenna, a reflector and a plurality of director elements,” U.S. Patent 9 300 024, Mar. 29, 2016.
[12] Z. Ahmad and J. Hesselbarth, "Probing concept for an antenna array for 60 GHz band," in 47th European Microwave Conference (EuMC), Nuremberg, Germany, Oct. 2017, pp. 1325-1328.
[13] M. Wojnowski, C. Wagner, R. Lachner, J. Böck, G. Sommer, and K. Pressel, “A 77-GHz SiGe single-chip four-channel transceiver module with integrated antennas in embedded wafer-level BGA package,” in IEEE 62nd Electronic Components Technology Conf, San Diego, CA, June 2012, pp. 1027-1032.
[14] M. Wojnowski, C. Wagner, R. Lachner, J. Böck, G. Sommer, K. Pressel, “A 77-GHz SiGe single-chip four-channel transceiver module with integrated antennas in embedded wafer-level BGA package,” IEEE 62nd Electronic Components Technology Conf., June 2012.
[15] I. Nasr, R. Jungmaier, A. Baheti, D. Noppeney, J.S. Bal, M. Wojnowski, E. Karagozler, H. Raja, J. Lien, I. Poupyrev, S. Trotta, ,, A highly integrated 60 GHz 6-channel transceiver with antenna in package for smart sensing and short-range communications, “IEEE Journal Solid-State Circuits, vol. 51, no. 9, Sep. 2016, pp. 2066-2076.
100:測試配置
110:受測裝置(DUT)
120:天線
130:DUT位置
140:探針
143,146:導體/平行針

Claims (40)

  1. 一種用以測試受測裝置DUT之測試配置，該DUT包含一天線，其中該測試配置包含一DUT位置及一探針，其中該探針包含二個導體；其中該測試配置經組配以將該探針定位於該DUT位置附近，使得當該DUT置放於該DUT位置中時，該探針在該DUT之一天線元件之一反應近場區中；其中該測試配置經組配以定位該探針，使得該探針之該等二個導體與該DUT之該天線電氣分離，並且使得在該探針以及該DUT之該天線元件之間沒有電流或電氣接觸，其中該探針包含在+/-10度之一公差內或在+/-20度之一公差內的二個平行導體。
  2. 如請求項1之測試配置，其中該探針經組配以接收由該DUT經由該DUT之該天線所傳輸的信號；或經組配以傳輸由該DUT使用該DUT之該天線所接收的信號。
  3. 如請求項1之測試配置，其中該探針之該等二個導體形成一傳輸線。
  4. 如請求項3之測試配置，其中該探針之該等二個導體在天線側末端處形成一對稱傳輸線。
  5. 如請求項1或2之測試配置，其中該探針之該等二個導體形成一TEM傳輸線或一準TEM傳輸線。
  6. 如請求項1之測試配置，其中該探針之該等二個導體形成一基本上對稱的傳輸線，該傳輸線轉變為一微帶線。
  7. 如請求項1之測試配置，其中該探針之該等二個導體形成一平行帶線，該平行帶線轉變為同軸線。
  8. 如請求項1之測試配置，其中該探針之該等二個導體之平衡電流係使用一平衡-不平衡轉換器電路或使用一180度混合器來組合以轉變為一非平衡線。
  9. 如請求項1之測試配置，其中該探針之該等二個導體由一介電隔片分離。
  10. 如請求項1之測試配置，其中該探針及該DUT之該天線由一介電隔片或由一經界定氣隙分離。
  11. 如請求項1之測試配置，其中該測試配置經組配以將該探針定位於該DUT之該天線之該反應近場附近及/或中，其中該探針與該DUT之該天線之間的距離小於0.1×λ，其中λ為待量測之一信號之一自由空間波長。
  12. 如請求項1之測試配置，其中該探針之該等二個導體為一印刷電路板上之線。
  13. 如請求項1之測試配置，其中該探針之該等二個導體為針狀接腳。
  14. 如請求項1之測試配置，其中該探針之該等二個導體為分離的、末端開放的非連接導體。
  15. 如請求項14之測試配置，其中該等二個末端開放的導體經組配以探測該DUT之貼片天線及/或槽孔天線之電場。
  16. 如請求項14之測試配置，其中該探針之該等二個末端開放的導體經配置以使得自一第一開放末端至一第二開放末端之一方向以+/-10度或+/-20度之一公差平行於在該第一開放末端與該第二開放末端之間的一區中之該天線之一電場的一平均方向。
  17. 如請求項14之測試配置，其中該探針之該等二個末端開放的導體經配置以使得該第一開放末端之一區中之第一導體之一方向在+/-10度之一公差內或在+/-20度之一公差內垂直於該DUT之該天線之一電場之一方向，且使得該第二開放末端之一區中之該第二導體之一方向在+/-10度之一公差內或在+/-20度之一公差內垂直於該DUT之該天線之一電場之一方向。
  18. 如請求項14之測試配置，其中該測試配置經組配以將該探針之該等二個末端開放的導體定位於該DUT之一貼片天線之一第一輻射邊緣或該DUT之一槽孔天線之一第一輻射槽孔或槽孔部分之附近。
  19. 如請求項14之測試配置，其中該測試配置包含一第二探針，其中該第二探針包含一第一導體及一第二導體，其中該第二探針之該等二個導體為分離的、末端開放的非連接導體，其中該測試配置經組配以將該第二探針之該二個導體定位於該DUT之該貼片天線之一第二輻射邊緣附近，該第二輻射邊緣與該DUT之該貼片天線之該第一輻射邊緣相對，或該DUT之該槽孔天線之一第二輻射槽孔或槽孔部分附近，其與該DUT之該槽孔天線之該第一輻射槽孔或槽孔部分相對。
  20. 如請求項19之測試配置，其中該探針係一第一探針，且其中該測試配置經組配以組合該第一探針及該第二探針之該等信號。
  21. 如請求項19之測試配置，其中該配置包含一第三探針及一第四探針，其中該第三探針包含一第一導體及一第二導體，其中該第三探針之該等二個導體為分離的、末端開放的非連接導體，其中該測試配置經組配以將該第三探針之該等二個導體定位於 在該DUT之該貼片天線之一第三輻射邊緣附近，該第三輻射邊緣在+/-10度或+/-20度之一公差內垂直於該DUT之該貼片天線之該第一輻射邊緣，或該DUT之該槽孔天線之一第三輻射槽孔或槽孔部分附近，該第三輻射槽孔或槽孔部分在+/-10度或+/-20度之一公差內垂直於該DUT之該槽孔天線之該第一輻射槽孔或槽孔部分，其中該第四探針包含一第一導體及一第二導體，其中該第四探針之該等二個導體為分離的、末端開放的非連接導體，其中該測試配置經組配以將該第四探針之該二個導體定位於該DUT之該貼片天線之一第四輻射邊緣附近，該第四輻射邊緣與該DUT之該貼片天線之該第三輻射邊緣相對，或該DUT之該槽孔天線之一第四輻射槽孔或槽孔部分附近，該第四輻射槽孔或槽孔部分與該DUT之該槽孔天線之該第三輻射槽孔或槽孔部分相對。
  22. 如請求項21之測試配置，其中該測試配置經組配以組合該第一探針之該等信號、該第二探針之該等信號、該第三探針之該等信號及該第四探針之該等信號。
  23. 如請求項1或2之測試配置，其中該探針之該等二個導體在其末端處與一導電帶連接，從而形成一閉合迴路，亦即短接末端。
  24. 如請求項23之測試配置，其中該測試配置經組配以將經連接以形成一迴路之該等二個導體定位於該DUT之一偶極天線附近。
  25. 如請求項23之測試配置，其中該測試配置經組配以將經連接以形成一迴路之該等二個導體定位於該DUT之一偶極天線之一中心附近。
  26. 如請求項23之測試配置，其中該測試配置經組配以將經連接 以形成一迴路之該等二個導體定位於該DUT之一偶極天線之一電對稱平面中。
  27. 如請求項23之測試配置，其中該測試配置經組配以定位經連接以形成一迴路之該等二個導體以探測該DUT之一偶極天線之磁場。
  28. 如請求項27之測試配置，其中該閉合迴路或該探針之該等二個導體之該等短接末端的定向由雙導體線及其短接末端所界定之一平面界定，在+/-10度或+/-20度之一公差內垂直於該雙導體線之該等短接末端附近的該偶極天線之該磁場之方向。
  29. 如請求項28之測試配置，其中該雙導體線遠離其短接末端之方向在+/-10度之一公差內或在+/-20度之一公差內處於由該雙導體線之該等短接末端附近之該偶極天線之磁場之迴路所形成的平面內。
  30. 如請求項1之測試配置，其中該探針整合至一DUT插座中。
  31. 如請求項1之測試配置，其中該探針整合至一探頭中，該探頭包含用於電氣接觸該DUT之一或多個觸點。
  32. 如請求項1之測試配置，其中該測試配置包含一吸收器。
  33. 一種使用如請求項1至32中任一項之測試配置來表徵及校準該探針及其饋送網路以用於在信號頻率下對該DUT進行後續量測之方法，其中該DUT在一先前量測中由一導電平面表面或由具有一薄介電蓋之一導電平面表面在該DUT之該天線之位置處替換，從而允許量測在該探針及其饋送網路之饋送側處入射之一信號的一反射。
  34. 一種具有單位點或多位點測試能力之自動化測試設備ATE，其包含如請求項1至32中任一項之一測試配置及置放於該測試配置之該DUT位置中之一DUT。
  35. 如請求項34之ATE，其中該DUT之該天線包含在高及/或微波頻率及/或毫米波頻率下之一平面天線及/或一貼片天線及/或一槽孔天線及/或 一偶極天線。
  36. 如請求項34或35之ATE，其中該DUT包含多個天線。
  37. 如請求項36之ATE，其中該測試配置包含每天線一或多個探針。
  38. 一種用於測試包含一天線之一DUT的方法，該測試在根據如請求項34至37中任一項之ATE中進行，其中該方法包含將包含二個導體之一探針定位於該DUT之一天線元件之一反應近場之區中。
  39. 如請求項38之用於測試包含一天線之一DUT之方法，其中該方法包含：分析由該探針提供之一信號，該信號係基於由該DUT之該天線傳輸的一信號，以便獲得一測試結果；及/或將一信號饋送至該探針，以藉此刺激該DUT，以便獲得一測試結果。
  40. 一種用於測試包含一天線之一DUT的方法，該測試在根據如請求項34至37中任一項之ATE中進行，其中該方法係使用如請求項1至32中任一項之一測試配置來執行。
TW109111864A 2019-08-28 2020-04-08 用以測試包含天線的受測裝置之測試配置、自動化測試設備及方法 TWI764129B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/EP2019/073023 WO2021037363A1 (en) 2019-08-28 2019-08-28 A test arrangement, an automated test equipment and a method for testing a device under test comprising an antenna
WOPCT/EP2019/073023 2019-08-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW202109063A TW202109063A (zh) 2021-03-01
TWI764129B true TWI764129B (zh) 2022-05-11

Family

ID=67902495

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW109111864A TWI764129B (zh) 2019-08-28 2020-04-08 用以測試包含天線的受測裝置之測試配置、自動化測試設備及方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US12099088B2 (zh)
JP (1) JP7470781B2 (zh)
KR (1) KR20220052912A (zh)
CN (1) CN113661396A (zh)
TW (1) TWI764129B (zh)
WO (1) WO2021037363A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11671144B2 (en) * 2019-03-28 2023-06-06 Intel Corporation Near-field test apparatus for far-field antenna properties
CN114499703B (zh) * 2022-01-13 2023-10-24 维沃移动通信有限公司 射频信号测试电路、测试探针和电子设备
TWI807847B (zh) * 2022-06-06 2023-07-01 川升股份有限公司 初次反射抑制的天線量測暗室
WO2024022627A1 (en) * 2022-07-29 2024-02-01 Advantest Corporation Test arrangement for over-the-air testing an angled device under test that is tilted relative to a surface of a carrier structure
WO2024056173A1 (en) * 2022-09-14 2024-03-21 Advantest Corporation A pusher for use in an automated test equipment and method for mechanically pushing a device under test into a test socket

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080238774A1 (en) * 2007-03-30 2008-10-02 Sony Deutschland Gmbh Broadband beam steering antenna
TWI456211B (zh) * 2012-11-22 2014-10-11 Nat Univ Chung Cheng 高頻晶片天線量測平台
US20140370821A1 (en) * 2013-06-12 2014-12-18 Apple Inc. Methods and Apparatus for Testing Electronic Devices with Antenna Arrays
CN104297567A (zh) * 2014-10-23 2015-01-21 西安电子科技大学 用于测量超高频射频识别电子标签上天线阻抗的夹具
TWI572090B (zh) * 2014-06-26 2017-02-21 仁寶電腦工業股份有限公司 電子裝置及測試系統
WO2017179792A1 (en) * 2016-04-11 2017-10-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Wireless communication system including polarization-agile phased-array antenna
TWM553501U (zh) * 2017-09-01 2017-12-21 宏碁股份有限公司 具有天線結構的電子裝置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060152232A1 (en) * 2002-12-20 2006-07-13 The Provost Fellows And Scholars Of The College Of Method and apparatus for inspection of high frequency and microwave hybrid circuits and printed circuit boards
IT1399914B1 (it) * 2010-04-29 2013-05-09 St Microelectronics Srl Circuito di test di un circuito integrato su wafer del tipo comprendente almeno una antenna di tipo embedded e relativo circuito integrato ottenuto mediante singolazione a partire da una porzione di wafer dotata di un tale circuito di test.
JP5875482B2 (ja) 2012-08-09 2016-03-02 日本放送協会 光電界センサを用いたアンテナの特性測定システムおよび光電界センサを用いたアンテナの特性測定方法
US9774406B2 (en) 2013-03-15 2017-09-26 Litepoint Corporation System and method for testing radio frequency wireless signal transceivers using wireless test signals
US9373878B2 (en) 2013-03-19 2016-06-21 Texas Instruments Incorporated Dielectric waveguide with RJ45 connector
DE102016111884B4 (de) * 2016-06-29 2024-08-22 Infineon Technologies Ag Vorrichtung, System und Verfahren zum automatischen Testen integrierter Antennen
US11750303B2 (en) * 2016-06-30 2023-09-05 Keysight Technologies, Inc. Compact system for characterizing a device under test (DUT) having integrated antenna array
US10205224B2 (en) 2016-09-23 2019-02-12 Apple Inc. Electronic device with millimeter wave antenna arrays
US10571487B2 (en) * 2016-11-30 2020-02-25 Formfactor Beaverton, Inc. Contact engines, probe head assemblies, probe systems, and associated methods for on-wafer testing of the wireless operation of a device under test
US10033473B1 (en) 2017-01-23 2018-07-24 Keysight Technologies, Inc. Systems and methods for performing multiple input, multiple output (MIMO) over-the-air testing
US9954279B1 (en) 2017-06-14 2018-04-24 Rohde & Schwarz Gmbh & Co. Kg Test system and test method
EP3483615A1 (en) * 2017-11-10 2019-05-15 Rohde & Schwarz GmbH & Co. KG Measuring system and measuring method for over the air measurement of electric field potential
US11536760B2 (en) * 2017-11-28 2022-12-27 Ase Test, Inc. Testing device, testing system, and testing method
US11050496B2 (en) * 2018-05-21 2021-06-29 National Instruments Corporation Over-the-air testing of millimeter wave integrated circuits with integrated antennas
JP7066570B2 (ja) 2018-08-18 2022-05-13 京セラ株式会社 プローブ保持装置およびそれを用いたアンテナパターン測定装置
DE112018007971T5 (de) * 2018-09-05 2021-06-02 Keysight Technologies Inc. A Delaware Corporation Nahfeldantenne zur funkfernsteuerung eines antennenarrays
JP7386327B2 (ja) * 2019-08-28 2023-11-24 株式会社アドバンテスト 回路および回路に連結されるアンテナを備える被試験デバイスを試験するための試験装置、自動試験装置および方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20080238774A1 (en) * 2007-03-30 2008-10-02 Sony Deutschland Gmbh Broadband beam steering antenna
TWI456211B (zh) * 2012-11-22 2014-10-11 Nat Univ Chung Cheng 高頻晶片天線量測平台
US20140370821A1 (en) * 2013-06-12 2014-12-18 Apple Inc. Methods and Apparatus for Testing Electronic Devices with Antenna Arrays
TWI572090B (zh) * 2014-06-26 2017-02-21 仁寶電腦工業股份有限公司 電子裝置及測試系統
CN104297567A (zh) * 2014-10-23 2015-01-21 西安电子科技大学 用于测量超高频射频识别电子标签上天线阻抗的夹具
WO2017179792A1 (en) * 2016-04-11 2017-10-19 Samsung Electronics Co., Ltd. Wireless communication system including polarization-agile phased-array antenna
TWM553501U (zh) * 2017-09-01 2017-12-21 宏碁股份有限公司 具有天線結構的電子裝置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2021037363A1 (en) 2021-03-04
KR20220052912A (ko) 2022-04-28
CN113661396A (zh) 2021-11-16
TW202109063A (zh) 2021-03-01
US20220308107A1 (en) 2022-09-29
JP7470781B2 (ja) 2024-04-18
US12099088B2 (en) 2024-09-24
JP2022545936A (ja) 2022-11-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI764129B (zh) 用以測試包含天線的受測裝置之測試配置、自動化測試設備及方法
JP7474713B2 (ja) 試験対象アンテナアレイを含む試験対象ミリ波無線周波数信号トランシーバを試験するための試験システムの少なくとも一部を含む装置、及びそのトランシーバを試験する方法
TWI757719B (zh) 用以測試包含電路和耦接至此電路的天線的待測裝置之測試配置、自動測試設備及方法
US10659175B2 (en) System and method for over-the-air (OTA) testing to detect faulty elements in an active array antenna of an extremely high frequency (EHF) wireless communication device
Bao et al. A novel broadband dual-polarization antenna utilizing strong mutual coupling
Beer et al. Probe based radiation pattern measurements for highly integrated millimeter-wave antennas
Reniers et al. The influence of the probe connection on mm-wave antenna measurements
Zwick et al. Probe based MMW antenna measurement setup
Smolders et al. Axial ratio enhancement for circularly-polarized millimeter-wave phased-arrays using a sequential rotation technique
Ranvier et al. Compact 3‐D on‐wafer radiation pattern measurement system for 60 GHz antennas
Titz et al. A novel fully-automatic 3D radiation pattern measurement setup for 60 GHz probe-fed antennas
Alhaqbani et al. Wideband diversity MIMO antenna design with hexagonal slots for 5G smart mobile terminals
Dey et al. Over-the-air test of dipole and patch antenna arrays at 28 GHz by probing them in the reactive near-field
Trzebiatowski et al. A dual-polarized 39 GHz 4x4 microstrip antenna array for 5G MU-MIMO airflight cabin connectivity
Reniers et al. Guidelines for millimeter-wave antenna measurements
EP3945325B1 (en) Field probe and method for conducting antenna measurements
Hesselbarth et al. Probing millimeter-wave antennas and arrays in their reactive near-field
Ahmad et al. Probing concept for an antenna array for 60 GHz band
Dong et al. Wideband split-ring antenna arrays based on substrate integrated waveguide for Ka-band applications
Musters et al. The Antenna Dome Real-Time Distributed Antenna Pattern Characterization System
US11454662B1 (en) System and method for over-the-air (OTA) testing to detect faulty elements in an active array antenna of an extremely high frequency (EHF) wireless communication device
Blersch et al. A switched beam antenna for hemispherical coverage
Lee et al. Streamlined Millimeter-Wave and Subterahertz Spherical Far-Field Measurement System Supporting Various Antenna Types and Feed Interfaces: Use cases of antenna measurement system
Laitinen et al. Research activities on small antenna measurements at Helsinki University of Technology
Auinger et al. On the Envelope Correlation Coefficient of an LTE Reference Antenna System for Band 13