使用天线阵列的无线测试夹具，用于执行无线生产测试的方法

技术领域

本发明涉及射频(RF)发射器和RF接收器测试的领域，并且更具体地涉及对包括天线的装置的测试。

背景技术

RF和毫米波(mmW)技术的重要性快速增长，例如，随着第五代(5G)无线技术正变得越来越广泛。用于测试具有传输和/或接收RF和mmW信号的集成天线的装置的当前方法可能速度缓慢和/或昂贵。期望本领域的改进。

发明内容

下面提出用于测试(例如，快速和廉价地)具有集成天线的装置的系统和方法的各个实施例，该集成天线被配置用于射频(RF)和毫米波(mmW)传输和/或接收。待测试装置(例如，被测装置(DUT))可以安装到接口，该接口提供有线或无线连接以用于输入和输出信号、电力、控制，并定位在测量夹具中。可被测试的示例性装置包括：具有内置天线的集成电路(IC)、大规模多输入多输出(MIMO)收发器、汽车雷达、波束控制基站和具有相控天线阵列的各种装置及各种可能性。

可通过接口测试DUT的电力和数据连接。可使用天线或探测器的阵列，例如，在测量夹具内无线地测试DUT的RF特性(例如，包括功率、频谱占用和/或调制以用于传输、接收和/或波束成形)。阵列中的天线或探测器的任何组合可连接至RF测试设备，可能由一个或多个开关连接至RF测试设备。

天线探测器阵列可用于生产测试。天线探测器阵列可用来表征DUT，并为一个或多个天线方向图确定更大阵列的元件中的哪个子集提供相关(例如，特别有用的)测量结果。天线探测器阵列可稍后通过使用相关元件的子集对DUT(或多个DUT)执行测量来对DUT进行生产测试。天线探测器阵列可用来无线地测量参数(例如，以下当中的任一个或全部：功率、相位、频率、调制质量、互调、频谱占用、接收器特性等)。这些测量可使用天线探测器阵列的相关元件的子集(例如，在优化的位置处)来执行。此外，来自几个元件的信号可以例如使用波束成形算法组合。

附图说明

当结合以下图式考虑对优选实施例的以下详细描述时，可以获得对本发明的更好理解，其中：

图1图示了根据一些实施例的被配置成对集成电路执行测试的计算机系统。

图2A图示了根据一些实施例的仪器控制系统。

图2B图示了根据一些实施例的工业自动化系统。

图3为根据一些实施例的图1、图2A和图2B的计算机系统的示例性框图。

图4-9图示了根据一些实施例的示例性集成电路。

图10-16图示了根据一些实施例测试毫米波集成电路射频性能的方面。

图17-20图示了根据一些实施例的各种测试方法。

图21-28图示了根据一些实施例的用于对毫米波装置进行生产测试的方法和系统和各个方面。

尽管本发明易于有各种修改和替代性形式，但其特定实施例在图式中通过实例示出，并且在本文中详细描述。然而，要理解图式和对其的详细描述不旨在将本发明限制到所公开的具体形式，而是相反，本发明要覆盖落入如由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有修改、等同和替代方案。

具体实施方式

术语

以下是本申请中使用的术语表：

存储器介质-任何各种类型的非暂时性计算机可访问存储器装置和存储装置。术语“存储器介质”旨在包括安装介质，例如，CD-ROM、软盘104或磁带装置；计算机系统存储器或随机存取存储器，诸如DRAM、DDR RAM、SRAM、EDO RAM、存储器总线RAM等；非易失性存储器，诸如闪存、磁介质，例如，硬盘驱动器或光存储器；寄存器或其它类似类型的存储器元件等。存储器介质也可包括其它类型的非暂时性存储器或其组合。此外，存储器介质可以位于执行程序的第一计算机中，或者可以位于通过网络(诸如互联网)连接至第一计算机的第二不同的计算机中。在后一种情况下，第二计算机可以将程序指令提供至第一计算机以执行。术语“存储器介质”可包括可以驻存在不同位置，例如，通过网络连接的不同计算机中的两个或两个以上存储器介质。

载体介质-如上所述的存储器介质以及物理传输介质，诸如总线、网络和/或传送诸如电、电磁或数字信号等的信号的其它物理传输介质。

可编程硬件元件-包括各种硬件装置，包括通过可编程互联连接的多个可编程功能块。实例包括FPGA(现场可编程门阵列)、PLD(可编程逻辑器件)、FPOA(现场可编程对象阵列)和CPLD(复杂PLD)。可编程功能块可以从细粒度(组合逻辑或查询表)到粗粒度(算术逻辑单元或处理器内核)范围。可编程硬件元件也可以被称作“可重配置逻辑”。

处理元件-指能够在装置(诸如用户设备或蜂窝网络装置)中执行功能的各种元件或元件的组合。处理元件可包括例如：处理器和相关联存储器、个别处理器内核的部分或电路、整个处理器内核、处理器阵列、诸如ASIC(专用集成电路)的电路、可编程硬件元件，诸如现场可编程门阵列(FPGA)以及上述各种组合中的任一种。

软件程序-术语“软件程序”旨在具有其通常意义的完全广度，包括可以存储在存储器介质中并由处理器执行的任何类型的程序指令、代码、脚本和/或数据或其组合。示例性软件程序包括：用基于文本的编程语言，诸如C、C++、PASCAL、FORTRAN、COBOL、JAVA、汇编语言等编写的程序；图形程序(用图形编程语言编写的程序)；汇编语言程序；已经被编译成机器语言的程序；脚本；以及其它类型的可执行软件。软件程序可包括以某种方式互操作的两个或更多个软件程序。注意，本文中描述的各种实施例可以由计算机或软件程序实施。软件程序可以存储为存储器介质上的程序指令。

硬件配置程序-一种可以用来编程或配置可编程硬件元件的程序，例如，网表或位文件。

程序-术语“程序”旨在具有其通常意义的全部广度。术语“程序”包括1)可以存储在存储器中并由处理器执行的软件程序或者2)可用于配置可编程硬件元件的硬件配置程序。

计算机系统-任何各种类型的计算或处理系统，包括个人计算机系统(PC)、主机计算机系统、工作站、网络工具、互联网工具、个人数字助理(PDA)、电视系统、网格计算系统或其它装置或装置的组合。通常，术语“计算机系统”可以广义地定义为涵盖具有执行来自存储器介质的指令的至少一个处理器的任何装置(或装置的组合)。

测量装置-包括仪器、数据采集装置、智能传感器和被配置成采集和/或存储数据的各种类型的装置中的任一种。测量装置还可以可选地被进一步配置成分析或处理所采集或所存储的数据。测量装置的实例包括仪器、诸如传统独立的“盒”仪器、基于计算机的仪器(卡上仪器)或外部仪器、数据采集卡、计算机外部的类似于数据采集卡操作的装置、智能传感器、机架中的一个或多个DAQ或测量卡或模块、图像采集装置，诸如图像采集(或机器视觉)卡(也称作视频捕获板)或智能摄像头、运动控制装置、具有机器视觉的机器人和其它类似类型的装置。示例性“独立”仪器包括示波器、万用表、信号分析器、任意波形发生器、分光镜和类似测量、测试或自动化仪器。

测量装置可被进一步配置成执行控制功能，例如，响应于对所采集或所存储数据的分析。例如，测量装置可以响应于特定数据将控制信号发送至外部系统，诸如运动控制系统或发送至传感器。测量装置还可以被配置成执行自动化功能，即可以接收和分析数据，并作为响应发布自动化控制信号。

功能单元(或处理元件)-指各种元件或元件的组合。处理元件包括例如电路，诸如ASIC(专用集成电路)、个别处理器内核的部分或电路、整个处理器内核、个别处理器、可编程硬件装置，诸如现场可编程门阵列(FPGA)和/或包括多个处理器的系统的较大部分以及其任何组合。

自动地-指无需直接指定或执行动作或操作的用户输入由计算机系统(例如，由计算机系统执行的软件)或装置(例如，电路、可编程硬件元件、ASIC等)执行的动作或操作。因此，术语“自动地”与由用户手动地执行或指定的操作相反，在此操作中，用户提供输入以直接执行操作。自动程序可以由用户提供的输入发起，但“自动地”执行的随后的动作不由用户指定，即不是“手动”执行的，其中，用户指定执行的每个动作。例如，用户通过选择每个字段，并提供指定信息的输入(即通过键入信息，选择复选框、单项选择等)填写电子表格是手动填写表格，即使计算机系统必须响应于用户动作更新此表格。在计算机系统(例如，在计算机系统上执行的软件)分析表格的字段并无需指定字段的回答的任何用户输入填写表格时，表格可以由计算机系统自动地填写。如上面指示的，用户可以调用表格的自动填写，但不参与表格的实际填写(例如，用户不手动指定字段的回答，而是自动地完成的)。本说明书提供了响应于用户已经采取的动作自动地执行的操作的各种实例。

并发-指任务、进程或程序以至少部分地重叠的方式执行的并行执行或实现。例如，可以使用任务并行地在相应的计算元件上(至少部分地)执行的“强”或严格的并发性或使用任务以交错方式(例如，通过执行线程的时间复用)执行的“弱并行性”实施并发。

无线-指电磁或声波通过空间而不是沿着电线传送信号的通信、监测或控制系统。

近似地-指在目标值的误差或不确定性的某个指定冗余或可接受裕度内的值，其中，特定冗余或裕度通常取决于应用。因此，例如，在各种应用或实施例中，术语近似可以表示：本技术的特定应用要求的目标值的.1％之内，目标值的.2％之内，目标值的.5％之内，目标值的1％、2％、5％或10％之内等等。

图1A—计算机系统

图1A图示了被配置成执行本文中公开的技术的实施例的计算机系统82。方法(例如，用于对集成电路的生产测试)的实施例在下面描述。注意，本文公开的技术的各种实施例可以各种不同的方式实施。例如，在一些实施例中，一些或所有技术可以用文本或图形程序实施，所述文本或图形程序可以部署成或用于配置各种硬件装置中的任一种。

然而，尽管根据在计算机(例如，计算机系统82)上执行的一个或多个程序(例如，图形程序)描述了一些实施例，但这些实施例只是示例性的，不旨在将技术限制到任何特定的实施方式或平台。因此，例如，在一些实施例中，所述技术可以在功能单元(在本文中也称作处理单元)上执行或者由功能单元执行，所述功能单元可包括例如电路，诸如ASIC(专用集成电路)、个别处理器内核的部分或电路、整个处理器内核、个别处理器、可编程硬件装置，诸如现场可编程门阵列(FPGA)和/或可包括多个处理器的系统的较大部分以及其任何组合。

如图1中所示，计算机系统82可包括显示器装置，该显示器装置被配置成在图形程序被创建和/或执行时显示该图形程序。显示器装置还可以被配置成在图形程序的执行期间显示图形用户界面或图形程序的前面板。例如，取决于计算平台，图形用户界面可包括任何类型的图形用户界面。

计算机系统82可包括至少一个存储器介质，在该存储器介质上可以存储根据本发明的一个实施例的一个或多个计算机程序或软件组件。例如，存储器介质可以存储可执行以执行本文中描述的方法的一个或多个程序，诸如图形程序。存储器介质还可以存储操作系统软件以及用于操作计算机系统的其它软件。各种实施例还包括接收或存储根据前述描述在载体介质上实施的指令和/或数据。

示例性系统

本发明的实施例可以涉及执行测试和/或测量功能；对仪器或工业自动化硬件进行控制和/或建模；建模和仿真功能，例如，对被开发或测试的装置或产品进行建模或仿真等。示例性测试应用包括硬件在环测试和快速控制样机制作等。

然而，注意本发明的实施例可用于过多应用，不限于上述应用。换言之，在本描述中讨论的应用只是示例性的，且本发明的实施例可用于各种类型的系统中的任一种中。因此，本发明的系统和方法的实施例被配置成用在各种类型的应用中的任一种中，包括控制各种类型的装置，诸如多媒体装置、视频装置、音频装置、电话装置、互联网装置等以及通用软件应用，诸如文字处理、电子表格、网络控制、网络监测、财务应用、游戏等。

图2A图示了可以实施本文中描述的实施例的示例性仪器控制系统100。系统100包括主机计算机82，该主机计算机联接到一个或多个仪器。主机计算机82可包括CPU、显示屏、存储器和一个或多个输入装置，诸如所示的鼠标或键盘。计算机82可以与一个或多个仪器例如通过执行软件104一起操作以分析、测量或控制被测单元(UUT)或过程150。

一个或多个仪器可包括GPIB仪器112和相关联的GPIB接口卡122，插入到或另外与机架124联接的具有相关联信息调理电路126的数据采集板114，VXI仪器116，PXI仪器118，视频装置或摄像头132和相关联图像采集(或机器视觉)卡134，运动控制装置136和相关联的运动控制接口卡138和/或一个或多个基于计算机的仪器卡142及其它类型的装置。计算机系统可以联接到这些仪器中的一个或多个并与其一起操作。仪器可联接到被测装置(DUT)或过程150，或者可以联接成接收通过由换能器产生的场信号。系统100可用在数据采集和控制应用中，用在测试和测量应用、图像处理或机器视觉应用、过程控制应用、人机接口应用、仿真应用或硬件在环验证应用等中。

图2B图示了可以实施本文中描述的实施例的示例性工业自动化系统200。工业自动化系统200类似于图2A中所示的仪器或测试和测量系统100。与图2A中的元件相似或相同的元件具有相同的参考数字以为了方便。系统200可包括计算机82，该计算机联接到一个或多个装置或仪器。计算机82可包括CPU、显示屏、存储器和一个或多个输入装置，诸如所显示的鼠标或键盘。计算机82可以与一个或多个装置例如通过执行软件104一起操作以执行关于过程或装置150的自动化功能，诸如HMI(人机接口)、SCADA(监测控制和数据采集)、便携式或分布式数据采集、过程控制、先进分析或其它控制及其它。

一个或多个装置可包括插入到或另外与机架124联接的数据采集板114，该数据采集板具有相关联信号调理电路126、PXI仪器118、视频装置132和相关联图像采集卡134、运动控制装置136和相关联运动控制接口卡138、现场总线装置270和相关联现场总线接口卡172、PLC(可编程逻辑控制器)176、串行仪器282和相关联串行接口卡184、或分布式数据采集系统，诸如可从美国国家仪器公司获得的场点(fieldpoint)系统185、以及其它类型的装置。

在上面图2A和2B的实施例中，各种装置中的一个或多个可以通过网络(诸如互联网)彼此联接。在一个实施例中，用户操作以从多个可能目标装置中选择目标装置以用于编程或配置。因此，用户可以在计算机上创建程序并使用(执行)该计算机上的程序或将程序部署到目标装置(用于在目标装置上远程执行)，该目标装置位于计算机远程并通过网络联接到计算机。

执行数据采集、分析和/或呈现，例如，用于测量、仪器控制、工业自动化、建模或仿真的软件程序，诸如在图2A和2B中所示的应用中的软件程序可以称作虚拟仪器。

图3—计算机系统框图

图3是表示图1、2A或2B中图示的计算机系统82的一个实施例的框图12。注意，可以根据需要使用任何类型的计算机系统配置或架构，图4图示了代表性PC实施例。还要注意，计算机系统可以是通用计算机系统、在安装在机架中的卡上实施的计算机或其它类型的实施例。为了简洁，理解本描述不需要的计算机元件已经省略。

该计算机可包括至少一个中央处理单元或CPU(处理器)160，CPU联接到处理器或主机总线162。CPU 160可以是各种类型中的任一种，包括任何类型的处理器(或多个处理器)以及其它特征。存储器介质166，通常包括RAM并称作主存储器，通过存储器控制器164联接到主机总线162。主存储器166可以存储被配置成实施本技术的实施例的程序(例如，图形程序)。主存储器还可以存储操作系统软件以及用于操作计算机系统的其它软件。

主机总线162可以通过总线控制器168或总线桥逻辑联接到扩展或输入/输出总线170。扩展总线170可以是PCI(外围组件互连)扩展总线，不过可以使用其它总线类型。扩展总线170包括用于如上述的各种装置的槽。计算机82还包括联接到扩展总线170的视频显示子系统180和硬盘驱动器182。计算机82还可包括联接到GPIB总线112的GPIB卡122和/或联接到VXI机架116的MXI装置186。

如所示的，装置190也可以连接至计算机。装置190可包括可执行实时操作系统的处理器和存储器。装置190还可以或另外包括可编程硬件元件。计算机系统可以被配置成将程序部署到装置190以用于在装置190上执行该程序。所部署的程序可以采用图形程序指令或直接表示图形程序的数据结构的形式。替代性地，所部署的程序可以采用从程序生成的文本代码(例如，C代码)的形式。举另一例子，所部署的程序可以采用从程序生成或者从接着从程序生成的文本代码生成的编译代码的形式。

图4-9—具有天线的集成电路(IC)

具有集成天线的集成电路(IC)越来越普遍。这种IC包括于许多装置中，并可以被配置成执行各种功能，包括无线通信(例如，包括传输和/或接收)和雷达。具体地，5G无线通信标准(或其它标准)可以提供使用毫米波(mmV)带无线信号和波束成形(例如，定向传输/接收)。IC或专用IC(ASIC)可以是被配置成使用这些标准通信的许多无线装置的重要元件。例如，具有集成天线阵列(例如，相控阵列)的IC可以是包括此5G无线能力的通常手段。此外，一些IC可包括多个天线阵列。

图4图示了可以并入到诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)单片微波集成电路(MMIC)等的IC中的相控天线阵列。如所示的，IC可以近似1cm×1cm以及各种可能值。

图5图示了示例性IC，其包括集成天线阵列(502)。此IC可以近似2.5cm宽及各种可能值。IC可包括用于数据、控制和电力的有线和/或无线连接(504)。

图6图示了芯片上的示例性天线阵列256。该阵列可以近似4cm宽，及各种可能值。应当注意，天线的其它数字或配置以及其它尺寸的芯片是可能的。此外，根据一些实施例，天线可以是在片上、在封装上或甚至位于单独的物理结构上。

图7图示了示例性IC。如所示的，IC包括安装到芯片(704)(例如，印刷电路板(PCB)、玻璃晶片、硅晶片等)的多个(例如，任何期望数目)天线贴片(702)。天线贴片可以向集成RF芯片(706)往返传输信号。注意，RF芯片(706)可包括于芯片(704)中，但可不达到芯片(704)的全厚度。在所图示的实例中，RF芯片(706)达到高度h1，该高度小于芯片(704)的全高度h2。RF芯片(706)可例如经由有线连接连接至IC的其它元件。

图8图示了示例性IC的天线连接的不同类型。在第一配置(802)中，天线可嵌入在印刷电路板(PCB)中，RF芯片和散热器可安装到该印刷电路板。根据一些实施例，此配置可用于相对低的频率，例如，近似75GHz。在第二配置(804)中，天线贴片可嵌入在封装片中，封装片又安装到RF芯片和(例如，第二级)PCB。RF芯片可以(经过PCB)连接至散热器。此配置可用于中等频率，例如，94GHz及各种可能值。第三配置(806)可包括嵌入玻璃衬底中并堆叠在RF芯片(例如，在封装上，第二级PCB)上的天线贴片和散热器。在一种变形中，玻璃晶片可以安装在硅晶片上而不是封装上。此配置可用于较高频率，例如，110GHz及以上频率及各种可能值。

图9图示了具有集成天线阵列(904)的示例性mmW IC(902)。如所示的，每个天线元件(例如，贴片)(906)可以具有专用(例如，每个元件)电路(908)。注意，所示的具体天线元件电路只是示例性的，可以使用其它电路配置。

图10-16—mmW IC RF性能的测试

随着对具有集成天线阵列的IC的需求的增长，期望改进生产和测试此类IC的成本。例如，根据常规技术测试mmW IC可能出于各种原因是有挑战性的。可以没有物理(例如，有线)连接(诸如同轴电缆、波导或引脚)将天线连接至测试设备。然而，可能要使用常规的例如有线方法进行电力和控制连接。因此，射频(RF)性能(例如，mmW传输和接收)必须无线(over-the-air)测试。电波暗室可以是避免例如由于反射的信号和多路径效应造成干扰可能使测试测量复杂化的常用技术。然而，为了避免RF耦合(例如，测试设备干扰天线阵列的性能)，测试设备可能需要相当大的空间。此外，波束成形需求可导致封装或芯片上的许多天线，并且可能期望测试天线阵列/IC的波束成形定向能力。测试波束成形能力可能是昂贵、耗时或困难的，例如，从可能大量的位置获得测量值，例如，因为RF性能可能在空间中变化。换言之，为了测试空间RF性能，必须在许多位置(例如，在三维中，例如，根据x、y和z位置)进行测量。此详细的空间测试可能需要复杂的校准。还有，可以需要相对大的距离(例如，远离天线阵列)测量完全形成的波束，并且小的电波暗室可能不允许在阵列的远场(例如，波束可能完全形成)中测量。

图10图示了根据一些实施例的对RF性能的无线测试的某些方面。可例如使用天线(1002a和1002b)，例如，如图示的喇叭天线或其它类型的天线(例如，贴片、偶极子、环形、定向阵列等)测试整个阵列。为了测试阵列的波束成形能力，天线可定位在足够大的测量距离(1004)处以致完全形成波束。此外，测量可从各种不同位置进行，以便测试波束在不同方向的性能。整个阵列测试(1006a)可涉及相对高的功率信号，例如，如所示的+40dB(例如，等效各向同性幅射功率(EIRP))以及各种可能值。天线阵列可以相对于单个天线具有功率增益(例如，阵列增益)。替代性地，可以执行单个元件测试(1006b)。测试可能要求喇叭天线足够远离待测试的天线元件以避免RF耦合。此距离对于单个元件测试可以比对于波束成形，例如，对于整个阵列测试的距离要小。单个元件测试可以不测试阵列的波束成形性能。单个元件测试可能涉及相对低的功率信号，例如，如所示的-10dB及各种可能值。

图11图示了由短偶极子天线生成的场，具体地根据距离天线的距离的波阻抗。“短”偶极子可以是其长度比1/2波长短(例如，短很多)的偶极子。对于远场，该距离大于波长，以下关系可成立：

E/H＝377，对于r/λ＞1，其中，E是电场，H是磁场，r是半径，λ是波长；

E和H随着1/r减小；以及

功率随着1/r^2降低。

对于近场，磁场或者电场可能主导。放置在近场电抗区中的导体可电或磁耦合(例如，电抗耦合)，并使驱动天线的源负担过重。例如，放置在近场区中的测试设备可能由于电抗耦合干扰天线的运行。

图12图示了由短偶极子天线生成的场，具有不同区域的进一步的细节，例如，根据与天线的距离。在近场辐射区和过渡区中，E和H可随着1/r^n减小，其中，n从1到6变化。

图13图示了例如与短偶极子天线相比用于大于波长一半的天线的辐射区。在一些实施例中，个别天线贴片(1302)的长度，例如，如并入mmW IC中的可以近似等于波长的一半。然而，此天线阵列可以比波长的一半大(例如，大得多)。因此，此天线阵列可以表现出类似于例如如所示的比波长的一半大的单个天线的特性。近场(例如，电抗)区(1304)可以定义为：

菲涅耳(或过渡)区(1306)可以定义为：

在此区域中可能没有完全形成辐射方向图。此区域中的导体可能不显著改变辐射方向图。

辐射远场区可定义为：

在此区域中可能完全形成辐射方向图(1308)。

图14图示了4个天线元件的示例性阵列的辐射方向图。注意，在靠近天线处不完全形成辐射方向图，并且随着距离增加变得越清楚(例如，更完全形成)。

图15和16图示了根据频率(单位GHz)的5厘米(例如，方形)天线阵列的近场区和远场区(例如，相应地)的边界。接收天线(例如，诸如测试设备)在置于电抗性近场时例如由于RF耦合，例如，电抗(电容或磁)耦合可显著地影响方向图。接收天线在置于远场中时可以不显著影响方向图，例如，因为远场中的功率辐射到空间中。在近场边界和远场边界之间(例如，在过渡区或菲涅耳区，例如，在大于图15的近场边界但小于图16的远场边界的距离处)可以不完全形成方向图，但其可能不受接收天线的显著影响。对于每个元件过渡区可以是远场。然而，在此范围中可能不完全形成(例如，组合)波束，例如，波束方向图可以与近场或远场波束方向图不同。

例如，考虑30GHz传输，例如，其在5G通信系统中可能是普遍的。如图15中所示，近场区可以在远离天线阵列的约7厘米处结束。远场区可在远离天线阵列的约50厘米处开始。因此，对于与5厘米阵列相关联的30GHz传输的示例性情况，过渡区可以是在距离天线阵列的7厘米与50厘米之间的区域。注意，其它阵列大小和频率是可行的，本文中公开的技术和系统可以根据需要应用于其它大小和频率，区域边界例如可以基于大小和频率变化。

图17-19—在菲涅耳区中测试

在第一组实施例中，天线的mmW阵列可以使用3-D定位器测试。此3-D定位器可以在电波暗室中操作，例如，大小针对18-87GHz频率以及各种可能值。3-D定位臂可以执行螺旋扫描，例如，以在任何数目的位置处例如使用喇叭天线进行测量。低反射天线(例如，小雷达横截面)可用于测试，例如，以便最小化对场的影响。测量可以在近场进行(例如，在近场的菲涅耳区)。可以执行测试以在任何数目的位置处测量信号/场的幅值和相位。远场方向图可以基于近场测量值计算。近场到远场的转换可以使用任何合适的计算方法完成。此计算可以在天线方向图/配置已知时相对直接，或者对任意方向图更复杂。近场方向图的图形可以生成。此3-D定位系统可用于设计和表征测试，然而，设备可能相对昂贵，且测试可能耗时。首先，测试过程本身可能需要大量时间，例如，原因是需要将3-D定位臂移动通过大量的位置以测试每个DUT。其次，电波暗室可能需要足够大以允许在足够的位置(例如，在3-D空间中)处进行测量以计算远场方向图。在一些实施例中，电波暗室可能足够大使得可在辐射远场进行测量。

图17是根据一些实施例图示电波暗室(1704)中的3-D定位器(1702)的框图。如所示的，阵列(例如，DUT 1706)可以安装在暗室中，并且可以被配置成在波束成形方向图(例如，在被测波束形式)(1708)中传输信号。3-D定位臂可以在暗室中各个位置移动喇叭天线以进行测量。

图18是电波暗室内部3-D定位臂的示例性描述。

图19是由DUT生成的场的示例性图形。此图形可以基于执行的测试生成。

图20—在近场区中测试

在第二组实施例中，不是像在第一组实施例中在近场的菲涅耳区中执行测试，测试可以在电抗性近场(例如，图13中描绘的近场1304)中执行。例如，每个天线可以被单独地测量，例如，通过将DUT天线元件匹配到测试夹具中的天线元件阵列。

图20图示了此示例性测试方法。如所示的，具有天线阵列的芯片可以靠近测试夹具的匹配阵列定位(例如，在电抗性近场中，例如，可能接触测试夹具的匹配阵列)。此方法可以允许每个天线被单独地测量，例如，可确定天线驱动(例如，驱动信号的幅值和相位)。相对于上面讨论的实施例，此实施例可能不需要庞大的测试设备，例如，大的电波暗室或用这种大的电波暗室在各种各样的空间位置进行测试。然而，近场中的电抗性耦合可以改变每个天线的加载以及每个天线的响应的幅值和相位。此外，测试夹具的阵列可以专门创建以匹配每个不同的DUT(例如，或类型的DUT)，并且因此可以产生费用高且耗时的测试过程。

图21-28—天线阵列生产测试

在第三组实施例中，测试天线阵列(例如，天线探测器阵列)可以定位在测量夹具中。在一些实施例中，测量夹具可以是或可以包括紧凑的电波暗室。在一些实施例中，测量夹具可以是或可以包括插槽。测量夹具可以提供接口，该接口包括用于被测装置(DUT)的电力、控制和数据(例如，输入/输出信号)连接。可被测试的示例性装置包括：具有内置天线的集成电路(IC)，相控天线阵列，大规模多输入多输出(MIMO)收发器，汽车雷达以及波束控制基站及各种可能装置。

该接口还可以将DUT相对于测试天线定位在三维空间中，例如，以便对DUT的无线能力/性能执行无线测试。测试天线可以定位在距离被测装置的各个距离处，例如，在近场的菲涅耳区中，电抗性近场或远场中，及各种可能性。

在一些实施例中，测试天线阵列的每个天线可连接至二极管功率探测器，可以测量每个天线的电压。

在一些实施例中，测试天线阵列的每个天线可以连接至Rx/Tx测试设备。Rx/Tx测试设备可以测量以下当中的一个或多个：功率、相位、频率、调制质量(例如，由误差矢量幅度(EVM)、累积分布函数(CCDF)等测量的)、互调制(例如，三阶截断点(IP3))、频谱占用(例如，由相邻信道功率(ACP)测量的等；注意，频谱占用测量可包括谐波的检测和测量，例如，确定DUT符合规定和/或其它要求以限制/避免在某些频率范围内传输所需的)，和/或接收器测量值(例如，灵敏度、选择性、镜像抑制、假响应、阻塞等)。

在某些一件或多件Rx/Tx测试设备(例如，仪器)可以通过一个或多个开关(例如，开关矩阵)连接至测试天线阵列的天线的任何组合。此开关可以被配置成一次将测试装置连接至测试天线阵列的一个(或多个)天线。因此，天线的任何组合可以用来按顺序执行测量(例如，在通过开关连接至Rx/Tx测试设备时)，例如，第一天线可以连接，接着开关可以断开第一天线并连接第二天线等。可以包括任何数目的开关和/或任何件测试设备。例如，第一仪器可以连接至第一开关，第一开关可以将第一仪器连接至测试天线阵列的天线的第一子集中的任何一个(或多个)。类似地，第二仪器可以连接至第二开关，第二开关可以将第二仪器连接至测试天线阵列的天线的第二子集中的任何一个或(多个)等。单个开关可以被配置成将任何数目的仪器连接至任何数目的天线。

在各个实施例中，测试天线阵列的天线的空间布置可以根据需要被配置。例如，测试天线阵列可以是扁平的，安装到球形表面(例如，呈半球)，安装到抛物表面或任何其它规定的形状。

在各个实施例中，测试天线阵列可以定位在相对于DUT的各个距离处。例如，测试天线阵列可以定位在近场、菲涅耳区或远场中。该距离可以是固定的或可调节的。可以包括多个阵列，并且可以将其定位在相同或不同距离处。

在各个实施例中，测试天线阵列的天线可以是任何类型(或多个类型)的天线。例如，天线可以是偶极子、环形、贴片、喇叭、介质天线和/或铁氧体天线等。

在各个实施例中，测试天线阵列中的天线的大小和间距可以与波长成比例(例如，根据待测试的传输频率，DUT充当发射器和/或接收器)。此外，随着阵列大小增加，天线增益和有效天线横截面可以增加。

在各个实施例中，测试天线阵列的天线可以根据图案布置，或者可以随机地定位。例如，天线在图案中的位置可以具有规则间距。图案可以是网格、同心圆、条等。

阵列可以是稀疏阵列或全阵列。在全阵列中，在阵列的天线图案中的每个点可以有天线(例如，所有点可以由天线填充)。在稀疏阵列中，只有一部分位置可以由天线填充。可以确定稀疏阵列中填充的位置以收集有用的测试数据，例如，天线可以定位在最可能产生可用于确定DUT的RF性能的信息的位置处。

在一些实施例中，测试天线阵列的天线的相位和/或幅值(例如，功率)可以是可调节的，例如，用于波束成形。类似地，天线的各种组合可以被激活和/或停用以用于波束成形。换言之，阵列的天线的任何子集可以被激活，且天线的活动子集的相对相位/幅值可以被配置成根据需要传输和/或接收定向/波束成形信号。例如，码字(例如，来自码本)可以用来设置各个天线的相对相位和幅值，以形成期望的波束以用于传输和/或接收。每个码字可以对应于天线方向图，例如，活动天线的子集和其相位/幅值。由每个天线方向图产生的波束可以具有诸如方向、形状(例如，峰值、零)、宽度、聚焦等的特性。这些特性可以在不同的码字和/或天线方向图之间变化。多个不同的码字可以产生相同(或相似)的天线方向图或波束。

如下面进一步解释的，此第三组实施例可以很好地适于DUT的RF能力的生产测试(例如，快速筛选)以及全表征测试。生产测试可包括对DUT执行不完全测试，例如，以比全表征测试较低等级的细节或彻底性。可以测试DUT的传输(Tx)和接收(Rx)功能，包括天线方向图测试，例如，波束成形。在波束成形中，阵列中天线的相对相位可以被调节以便在一个或多个方式/方向“引导”或“成形”传输或接收“波束”。为了测试Tx，DUT可以被配置成传输信号(或信号方向图)，且所产生的信号可以由测试天线阵列接收，并由系统测量和/或分析。天线方向图测试可以是Tx测试类型，其中，波束成形的Tx信号的空间变化被测试。相反，为了测试Rx，DUT可以被配置成接收由一个或多个测试天线传输的信号，并且所接收的信号可以由系统测量和分析。

此第三组实施例可以提供几个优点，例如，相对于第一组和第二组。这些优点可包括：

1)将电波暗室(或其它测量夹具)和测试天线阵列定位在BATS内，因此允许同时测试DUT的RF能力和其它特征(例如，电力、数据连接等)；

2)将测试天线阵列定位在用于测试波束方向图的装置的测量夹具内部；

3)天线阵列可以放置在固定位置，例如，以允许快速评估/筛选DUT；

4)天线阵列可以安装在可移动致动器中/可移动致动器上(例如，阵列元件可以定位在X-Y平面上。致动器可以在Z方向上移动整个阵列。这可用于天线方向图的3-D映射)；

5)二极管探测器可连接至测试天线阵列中的每个天线，以将场强的测量变成许多DC测量；

6)场方向图签名可用于对mmW IC或其它装置进行生产测试或筛选；

7)远场波束方向图可从天线的测量值计算，例如，即使测试天线阵列位于近场或菲涅耳区中；

8)可以使用天线探测器阵列无线测量参数。例如，功率、相位、频率、调制质量(例如，由误差矢量幅度(EVM)、累积分布函数(CCDF)等测量的)、互调制(例如，三阶截断点(IP3))、频谱占用(例如，由(ACP)等测量的；注意，频谱占用测量可包括谐波的检测和测量，例如，确保DUT符合规定和/或其它要求以限制/避免在某些频率范围中传输可能必须的)和/或接收器测量值(例如，灵敏度、选择性、镜像抑制、假响应、阻塞等)可以被无线测试。

图21图示了例如，根据第三组实施例中的至少一些被配置成用于测试DUT天线阵列的示例性系统。注意，图21的系统只是可能系统的一个实例，且此公开的特征可以根据需要在各种系统中的任一个中实施。在各种实施例中，所示的元件中的一些可以在与所示的不同位置被配置、连接或调节，可以由其它元件替代或者可以被省略。也可以根据需要包括附加元件。如所示的，该系统可以如下操作。

如所示的，该系统可包括内置天线测试系统(BATS)2102，诸如半导体测试系统(STS)2102。BATS可以是测试包括天线，例如，mmW IC的装置的各种形式中的任一种的系统。BATS可以被配置成对一个或多个DUT执行无线测试。BATS也可以被配置成对DUT执行其它类型的测试，例如，对DUT执行电力、控制和/或数据连接等的测试。

一个或多个待测试DUT可以安装在托盘(2104)上。托盘可以允许简单快速地安装DUT。例如，电力、数据和控制连接可以是可用的，例如，通过接口板和/或标准匹配连接器(例如，DSUB、VHDCI等)。连接可以是有线的和/或无线的(例如，无线)。例如，电力可以无线地提供，例如，通过感应充电，一个或多个天线、线圈结构等。类似地，数据和/或控制连接可以使用任何合适形式的无线连接提供。例如，可以使用各种无线电接入技术(RAT)，诸如无线局域网(例如，IEEE 802.11或Wi-Fi)、蓝牙、近场通信(NFC)、射频识别(RFID)和/或蜂窝。例如，待测试无线连接(例如，蜂窝连接)也可以用来传输/接收数据和/或控制与测试过程有关的信号。电力、数据和/或控制连接可以通过导电连接和/或通过DUT的一个或多个天线建立。连接可以是标准的、定制的和/或可配置的。连接可提供输入和/或输出信号。接口可以是固定的或者可以是可调节的，例如，接口可以提供固定或可配置定位。托盘可以安装在测量夹具的一侧上(例如，在所示的实例中安装到顶部；其它位置是可行的，包括其它形状的测量夹具，例如，球形)。在所示的实施例中，测量夹具是电波暗室(2106)。托盘可以被配置成加载在加载位置(2108)(如图中图示的)，且容易地配合到测量夹具上(例如，或者测量夹具中)，例如，托盘可以附接到测量夹具的“盖”，盖可以简单地关闭，例如以将DUT放置到测试位置(2110)中。例如，托盘可以通过铰链机构附接。

测量夹具的一个或多个其它侧/区域可包括天线阵列以供测试(例如，测试天线)(2112)。测试天线阵列可以定位在远离DUT的在菲涅耳区/过渡区内的距离处，例如，对于DUT天线阵列的大小和待测试的频率或频率范围。测试天线阵列可以定位在其它距离处，例如，在近场中，或者在远场中。在一些实施例中，测试天线阵列可以被配置成固定在离DUT的固定位置或距离处。在其它实施例中，测试天线阵列可以被移动。例如，在图示的实例中，测试天线阵列可以是竖直调节的，例如，以便允许在离DUT的不同距离处进行测量。例如，该位置可以在过渡区的范围内调节。

在一些实施例中，可包括多个测试天线阵列。例如，一个或多个天线阵列可覆盖测量夹具的多个表面。类似地，天线阵列可以定位在离DUT的不同距离处。

在一些实施例中，电力、数据和/或控制连接可通过天线阵列2112的一个或多个元件无线建立。例如，天线阵列2112的天线中的一些可以用来往返DUT传输和/或接收数据和/或控制信号，例如，除了执行测试测量之外。此外，一个或多个天线可以被过载以提供电力连接。此外或者替代性地，该连接可以通过BATS的一个或多个其它天线建立，例如，除了测试天线阵列2112的元件之外。换言之，BATS可包括被配置成通过任何期望的RAT向DUT提供电力、数据和/或控制连接的任何数目的天线(在图21中未图示)。

在一些实施例中，测量夹具可包括各种其它元件中的任一种。例如，测量夹具可包括与任何数目的测量装置相关联的任何数目的传感器或探测器，和/或可包括整个测量装置。测量夹具和/或测试天线阵列2112可包括任何类型的任何数目的天线。例如，夹具/阵列可包括相对简单的天线贴片或探测器和/或可包括定向天线(例如，高度定向天线)或其它类型的天线。

图22图示了图21的系统的另外的细节。如所示的，DUT(2202)可以相对测试天线阵列(2204)安装，例如，在测量夹具(未示出)的内部。测试天线可安装在RF吸收材料(2206)上。阵列中的测试天线可以相对于彼此处于恒定位置，例如，测试天线可以不相对于彼此移动。例如，测试天线可以任何图案排列，诸如网格或径向图案，及各种可能性。各类型的天线的任何组合可以包括在测试阵列2204中。

在一些实施例中，每个测试天线可以与二极管功率探测器配对，例如，二极管功率探测器可以将由DUT传输并由相应的测试天线接收的无线信号(2208)转换成直流(DC)电压，例如，以便测试被测DUT的Tx功能。DC电压可以由例如多信道源测量单元(SMU)测量，例如，该多信道源测量单元通过一个或多个电缆连接至二极管。例如，N×N个测试天线阵列可以产生N^2个DC电压信号。所述系统可以解释电压，以便确定在每个测试天线的位置处RF信号的强度。所述系统可以基于电压计算远场RF方向图，并且可以存储或显示结果，例如，用于对DUT进行分析或表征。

在一些实施例中，测试天线阵列中的一些或所有测试天线可以是相对简单且廉价的天线贴片(例如，天线贴片2210)。然而，一个或多个其它天线(例如，喇叭、偶极子、环形或定向阵列天线)可包括在测试天线阵列(2212)中。例如，喇叭天线(和/或其它类型的天线)可以用于Rx或Tx测量，例如，包括需要矢量信号分析器(VSA)、矢量信号发生器(VSG)或矢量信号收发器(VST)或其它测试设备的参数测量。例如，喇叭天线可以用来例如使用VST将测试信号传输到被测DUT，可以测试DUT接收测试信号的能力(例如，使用BATS的数据连接)。结果可以存储和/或显示以用于表征DUT。此外或替代性地，实际接收的信号可以与预期信号/结果比较(例如，使用一个或多个阈值)，且可基于比较对拒绝(或不拒绝)DUT做出确定。此外，在一些实施例中，其它天线(例如，贴片天线)也可以用于Rx测量，例如，以传输DUT接收的信号。

在一些实施例中，所述系统可包括超过一个测量夹具，例如，允许在第一夹具中测试一个或多个DUT，而其它DUT被交换以用于不同夹具中的测试。例如，DUT可通过多个夹具例如串行地测试，和/或多个DUT可并行地测试，例如，在并行操作的多个夹具中。此外，对于相应DUT可同时使用每个夹具，例如，允许通过室以流水线和/或自动化方式进行测试。

在一些实施例中，附加设备可包括在系统中。例如，可提供风扇冷却，可包括附加仪器(例如，以测试DUT的其它特征)等。

图23图示了通过插槽2304附接的DUT 2302。如所示的，插槽2304可将DUT定位在距离测量天线阵列2306(可包括多个天线)的测量距离处(例如，在近场、菲涅耳区或远场中及各种可能性)。DUT与测量天线阵列(例如，测试天线阵列)之间的距离可以是固定的或可以是可调节的。而且，可以其它方式调节相对位置，例如，改变DUT和天线阵列之间的角度或对准。例如，DUT可以相对于一个或多个测量阵列侧向地偏置。

插槽可充当接口以提供DUT的电力、数据和控制连接。插槽还可以将DUT和/或测量天线阵列与干扰屏蔽(例如，插槽可以被RF屏蔽)。插槽还可包括RF吸收材料或另外被配置成降低DUT和测量天线阵列之间的传输的RF反射。

测量天线阵列可以通过RF测试头2308连接至一个或多个RF仪器，例如，RF测量设备2310。RF测试头和测量设备可以对由测量天线阵列接收的信号执行各种测量。例如，RF测试头和测量设备可以执行DC电压测量。此外，RF测试头和测量设备可以(附加地或替代性地)执行相位、调制、功率、频率和/或频谱测量的任何组合。

图24图示了包括多个测试Rx/Tx仪器的示例性测试系统。DUT 2402可以定位在距离测试天线阵列2412的测量距离处。如图示的，DUT可包括天线阵列(例如，被配置成用于波束成形和/或MIMO)(2402a)和(可能物理分离的)用于控制天线2402a的Tx/Rx装置2402b(例如，处理器或控制器)。DUT天线2402a(以及可能Tx/Rx装置2402b)可以定位在测量夹具中。天线(例如，天线2410a)可以安装在RF吸收材料(2206)上。天线可以任何图案排列，且可以是任何类型的天线。

天线阵列中的每个天线可以连接至一个或多个Rx和/或Tx测试仪器(2420a和2420b)。测试仪器2420可以被配置成测量功率、频谱(频率)和/或调制(例如，波形、EVM)。因此，为了测试DUT的Tx能力/性能，由测试天线阵列2412的每个天线2410接收的信号可以被测量，例如，在DUT正在传输时。类似地，为了测试DUT的Rx能力，信号可以从阵列2410的一个、一些或所有天线2410传输，且由DUT接收的信号(例如，在由Tx/Rx装置2402b处理之前或之后)可以由所述系统评估(例如，对于功率、频谱、调制等)。

图25图示了示例性测试系统，其包括一个或多个测试Rx/Tx仪器，该仪器被切换一次测试单个元件。DUT 2402可以定位在距离测试天线阵列2412的测量距离处。如图示的，DUT可包括天线阵列(例如，被配置成用于波束成形和/或MIMO)(2402a)和用于控制天线2402a的(可能物理分离的)Tx/Rx装置2402b(例如，处理器或控制器)。DUT天线2402a(和可能Tx/Rx装置2402b)可以定位在测量夹具中。天线(例如，天线2410a)可以安装在RF吸收材料(2206)上。天线可以任何图案排列，且可以是任何类型的天线。

天线阵列中的每个天线可以由开关2530连接至一个或多个Rx和/或Tx测试仪器(2420)。可包括任何数目的开关2530和/或仪器2420。开关2530可以用来在任何特定时间控制哪个天线2410活动(例如，以传输和/或接收)。对DUT的Tx和/或Rx能力的测试可以如上执行，例如，使用活动天线。可以活动天线的任何序列执行测试。例如，天线可以用来一次测试一个，一次两个，一次30个等，如由开关2530控制的，例如，第一组天线可以在开关处于第一位置时使用，第二组天线在开关处于第二位置时使用等。此外，测试天线2410的组合可以匹配到DUT的特定功能(例如，波束成形方向图)。因此，测试天线的不同组合可以用来测试不同的波束成形方向图或其它能力。换言之，DUT的Tx或Rx波束可通过几个(例如，已知的)方向图控制，开关2530可以切换哪个天线连接至仪器2420并用来对每个方向图测试DUT的性能。用来测试每个方向图的天线可以被选择以便最佳地确定在该方向图DUT的性能。

图26和27图示了测试天线阵列2412的替代性形状。如图26中图示的，测试天线阵列2412可以成形为球形的一部分(例如，如所示的半球形)。如图27中图示的，测试天线阵列2412可以是抛物形的。将要认识到，测试天线阵列2412可以根据需要是任何形状，包括扁平/平面(例如，如图21-25中图示的)、柱形、对角线、凸形、凹形或任何自定义形状。

用于执行生产测试的方法

一个DUT或多个DUT的无线(OTA)测试可包括用测试天线阵列执行测量。在一些实施例中，可形成DUT的预期签名或指纹，且预期签名或指纹可用来加速和/或简化测试过程。此外，此签名可以允许减小测试设备的大小和/或成本。在生产测试期间(例如，在自动化生产测试(APT)期间)，一个或多个DUT可以安装在测试位置，可以测试DUT的性能。DUT的性能可以与预期签名进行比较。基于该比较，APT可以确定DUT是否满足期望的质量标准。因此，与对每个方向图/波束执行完全测试/表征相比，生产测试可以基于用于确定DUT的性能的测量的有效性简单且快速地测试预选择(例如，在签名中)的某些测量。

图28是简化的框图，图示了对具有内置天线，例如，mmW IC的装置执行生产测试的示例性方法。注意，图28的方法仅是可能方法的一个实例，此公开的特征可根据需要以各种方法中的任何一种实施。图28的方法的方面可以根据需要由系统(诸如关于图式图示和描述的)及其它系统和装置实施。例如，图28的方法可以由诸如图21-27中所示的系统和装置执行，及各种可能性。在各个实施例中，所示的方法的元素中的一些可以以与所示的不同的次序并行地执行，可以被其它方法元素取代，或者可以被省略。根据需要也可以执行附加方法元素。如所示的，所述方法可如下操作。

可以为一个DUT或多个DUT(例如，用于设计成表现出类似性能特性的许多DUT的生产测试)(2810)形成签名(例如，指纹)。可以为一个或多个无线(OTA)Tx、Rx和/或VST测试形成签名。签名可以是可用于(例如，简单地)确定DUT是否满足期望的性能标准的一组预期测量值。签名可包括基于对信号/RF场方向图的计算的预期“场方向图签名”，该场方向图签名可由理想或完美DUT和/或基于对另一DUT的测量产生或接收。场方向图签名可形成并用于以高水平细节(例如，包括测试天线阵列的每个天线的预期值)或降低水平细节测试(例如，仅包括提供特别相关测量的天线的子集的预期值，例如，稀疏阵列)。签名可通过数学方法、经验方法和/或计算机生成的模型(例如，使用人工智能(AI)和/或机器学习(ML))确定。

在一些实施例中，形成签名可包括为一个或多个已知天线方向图中的每一个(例如，波束)确定对于测试天线阵列的天线元件哪些位置可提供(例如，具体地)相关测量(例如，零或峰值等)。天线元件的位置或子集可以表示稀疏天线阵列，例如，在关键位置处以测量在Tx测试中由DUT生成的场的最相关或有用区域，和/或对于Rx测试生成传输到DUT的场。例如，第一天线子集可用于第一天线方向图(例如，波束成形方向图)，第二天线子集可用于第二方向图/波束。换言之，可基于在空间中的位置(例如，在笛卡尔系中的x、y和z坐标)选择天线以获得最佳性能。例如，对于Tx测试，可选择DUT的Tx方向图的最佳天线(例如，天线位置)，例如，使得在所选位置处的天线可用于使用相同的传输方向图对DUT进行快速/高效的生产测试。可以例如基于对于许多已知方向图(例如，DUT的传输波束)具有最强(和/或最弱)信号的位置选择测试天线阵列的一个或多个天线。可为任何数目的传输方向图确定最佳天线位置，且所选天线可用于在生产测试期间根据需要测试尽量多的传输方向图。

此外，签名可包括与每个天线方向图相关联的预期测量值。例如，对于OTA Tx测试，签名可包括对于稀疏阵列中的每个天线位置的预期测量值(注意，也可以包括全阵列中每个位置的预期值)。例如，对于OTA Rx测试，签名可包括对于输出数据和/或质量度量的值。

签名可包括任何数目的接收方向图定义，例如，码字或波束成形方向图以在Rx测试期间与测试信号一起使用。每个接收方向图定义可包括预期测量值、输出信号和/或质量度量，该质量度量可响应于使用接收方向图定义传输而由理想DUT生成。类似地，签名可包括任何数目的传输方向图定义，例如，测试输入和相关联的码字或波束成形方向图以在Tx测试期间使用。每个传输方向图定义可包括对于测试天线阵列中天线的任何组合(例如，位置)响应于由理想DUT使用传输方向图定义产生的预期测量值。

可形成传输和/或接收方向图定义以便评估DUT中存在/不存在故障(例如，问题)。例如，传输和/或接收方向图定义可被设计成暴露普通故障和/或特别关心的故障。可能特别关心的故障的实例可以是在某些条件下可使得DUT违反一个或多个标准，诸如与频谱占用或最大允许暴露(MPE)有关的需求。例如，对可能违反此标准的一个或多个(例如，故障)DUT的经验评估和/或数学或计算机建模可以用于确定在生产测试期间在实际DUT中可能暴露于这些故障的传输方向图定义。因此，签名可包括可能暴露于故障的方向图定义，并且还可包括相关联的预期测量值。预期测量值可以表示理想或高质量DUT的测量值，例如，哪个不会表现出故障。因此，通过比较实际测量值与预期测量值，可以确定DUT是否表现出故障。

在一些实施例中，可基于对一个或多个模型、样机或示例性DUT，例如，已知或高质量的DUT的经验测试或表征来形成签名。例如，对一个或多个DUT的相对详细的表征可用来选择随后DUT的(例如，相对快速的)生产测试使用的一组天线元件。

在一些实施例中，签名可以基于对理想或(例如，理论、假设)完美DUT的计算和/或建模。例如，可以使用数学方法(例如，表示电磁行为的物理和等式)和/或计算机生成的模型(AI和/或ML)形成签名。此AI和/或ML可以至少部分地基于例如对模型DUT的经验测量。此外，可以使用对DUT的近场、菲涅耳区和/或远场测量(例如，在生产和/或在R&D中)开发和细化模型。

在一些实施例中，签名可以基于对样机的测试/表征、计算和/或建模的任何组合。例如，ML/AI可以用来在收集更多数据时改善签名。此外，可以基于在研究开发中生产和/或测试样机时测量DUT来开发和细化计算机生成的模型(和相关联签名)。

一个或多个DUT(例如，mmW IC及各种可能性)可安装在测试位置(2820)。可以连接至少第一DUT(例如，经由有线和/或无线连接)以用于电力、数据和/或控制。连接可以被配置成驱动DUT的天线以用于Tx测试和/或接收由DUT接收的信号以用于Rx测试。第一DUT可附接到托盘，托盘可配合到第一测量夹具中。

一个或多个测试天线阵列中的天线可以定位在预期在测试期间例如基于签名提供相关测量的位置处。

测试系统可以执行对DUT的测试(2830)。测试可包括对DUT的无线(OTA)Tx、Rx和/或VST测试。测试还可包括测试DUT的一个或多个连接(有线和/或无线)。一些测试可以使用无线和有线技术或连接的组合。

矢量信号收发器(VST)测试可确定DUT的定向/波束成形能力，例如，作为发射器、接收器或两者。换言之，对于Tx测试，输入信号可以提供到DUT，以使得DUT传输定向波束，测试天线阵列可以被配置成测量波束。例如，在波束方向上的天线可预期测量相对高功率信号，其它方向(例如，预期波束之外)的天线可预期测量低或零功率。对于Rx测试，DUT可以由控制信号配置成调谐其天线中的至少一些以从某个方向接收，信号可从测试天线阵列从该方向传输，可基于由DUT生成的输出信号确定由DUT接收的信号的强度。

OTA Rx测试可包括确定DUT是否(例如，在某个程度上)具有合适的灵敏度、选择性或抗干扰。无线测试信号可从测试天线阵列传输到DUT。可以传输具有接收方向图定义，例如，与签名相关联的波束成形方向图的测试信号。DUT可以接收并解码调制信号。DUT可以直接报告恢复的数据和/或调制信号。此外或替代性地，DUT可以执行对信号的质量评估，并且可以报告恢复的调制/数据的质量。例如，DUT可以确定并报告一个或多个各种质量度量，例如，误码率(BER)、误帧率(FER)、信号噪声和失真(SINAD)等。数据和/或度量可通过有线连接或无线连接报告。换言之，对于此测试，DUT可以从测量夹具中的天线(由该天线传输的)接收无线信号，并将该输入信号转换成所接收信号(例如，IQ采样)的数字表示或信号质量的测量，并且可以提供信号或测量以用于评估。所接收信号的数字表示可以任何期望的细节等级被输出(例如，从DUT到测试系统)。例如，可对DUT的每个个别的天线输出数据，或者来自DUT的天线的数据可根据需要被组合和/或总结。

在一些实施例中，传输到DUT以用于OTA Rx测试的测试信号可包括一个或多个损伤。换言之，接收方向图定义可包括任何数目的损伤。损伤可被故意引入，例如，以测试DUT在损伤可能发生的现实世界情况下执行Rx功能的能力。测试损伤可包括低功率、干扰、噪声和/或波束成形损伤，例如，不良/不准确形成的波束。例如，用于将波束成形信号(例如，具有波束成形损伤)传输到DUT的码字或天线方向图可以被修改，例如，以便误导或另外不良地形成所传输的波束成形信号。

OTA Tx测试可包括确定DUT是否(例如，在某个程度上)准确地再现预期信号作为RF信号，例如，以恰当的功率、频率、波束、定时等。例如，EVM测试可以被执行。类似地，频谱占用、功率和/或其它特性可以被测量。换言之，测试可包括使得DUT基于测试输入传输一个或多个信号并测量由DUT传输的无线信号。由DUT传输的无线信号可以用测试天线阵列和连接至这些测试天线的任何仪器测量。无线信号的测量值可与一个或多个预期测量值(例如，基于签名)比较，与预期测量值比较测量的差异可以被确定。注意，预期测量可以与测试天线阵列的个别(或天线位置)天线相关联。示例性OTA Tx测量值可包括：由一个或多个测试天线例如和相关联二极管测量的电压；误差矢量幅度(EVM)；频谱占用(例如，由DUT产生哪些频率，包括谐波等)。可使用测试天线阵列的任何天线进行这些测量。

例如，OTA测试可包括使得DUT传输波束成形信号，例如，使用特定的方向图定义。可以具有普通故障(例如，或普通类型的故障)的DUT可能在所传输的波束的至少一个区域中例如，基于谐波未能通过频谱占用要求的方式形成方向图定义。测试可包括测量该区域中的频谱占用。

可以例如部分地基于与签名的比较确定DUT的质量(2840)。例如，可以关于一个或多个度量对DUT评分(例如，RF传输、RF接收、波束成形、数据连接、电力连接等)。另外或替代性地，所述系统可确定DUT是否通过一个或多个质量标准(例如，基于测量与基于签名的标准的比较等)。此测试可以是二进制(例如，通过/不通过)筛选测试，例如，可用于快速筛选(例如，大量的)DUT。

例如，可通过将例如作为OTA Tx、Rx和/或VST测试的一部分执行的测量与基于签名的预期测量值进行比较来评估DUT。例如，所述系统可以将测量的测量方向图(例如，质量度量、电压、EVM等)与例如基于签名的测量的预期方向图比较。所述系统可以基于所测量性能与例如基于签名的预期/理想测量值的比较，对DUT的质量或性能做出确定。此确定可以是相对快的肯定(yes)/否定(No)或通过(go)/不通过(no-go)比较。换言之，如果测量在理想/预期测量值的冗余带内，则可确定DUT具有足够的质量。相反，可确定与在冗余带之外的测量相关联的DUT不满足质量标准，且可被决绝、修理或进一步研究。

此确定可以基于将一个或多个测量与一个或多个阈值进行比较。阈值可应用到个别、平均/均值、中值、百分位、标准偏差或其它值。例如，如果单个测量值(例如，或其它数目的测量值)与理想值相差超过某个阈值，则DUT可被拒绝(例如，未能通过生产测试)。换言之，如果由单个天线(例如，在Tx测试期间测试天线阵列的)测量的测量值与该天线测量的预期值相差超过阈值，则DUT可被拒绝。阈值可特定于每个天线/点、一组点或者可以被一般化。例如，每个个别点可以具有相关联的个别阈值，或者所有点可以共用单个阈值，或者点的任何数目的组可以与阈值相关联等。类似地，如果DUT的单个天线的输出数据(例如，在Rx测试期间)与该天线测量的预期值相差超过阈值，则该DUT可以被拒绝。

此外或者替代性地，如果测量点的平均值与预期平均值不同(例如，相差至少阈值量)，则DUT可以被拒绝。例如，多个相应测量值和相关联相应预期值之间的差的绝对值的平均值可以与阈值比较。

在一些实施例中，如果测量值和理想值之间的差的方差(例如，或者标准偏差等)高于阈值，则DUT可被拒绝。作为另一种可能性，如果值的阈值部分(例如，对于DUT总体上，或者在DUT的一个或多个子区域或子部分中)与理想值相差超过阈值，则DUT可以被拒绝。根据一些实施例，其它比较是可行的。

附加信息

在一些实施例中，OTA测试可以用测试天线阵列在菲涅耳区中执行。例如，在Tx测试期间，在菲涅耳区中从测量(例如，DC电压测量及各种可能性)观察到的方向图可以用于计算远场波束方向图。计算的远场方向图可用于表征DUT及各种可能性。从菲涅耳区中的测量观察到的方向图可以与预期(例如，之前存储的或计算的)签名/方向图比较。替代性地或者另外，计算的远场表征可以与计算的或之前测试的模型DUT的远场测试结果比较。比较可以使用任何数目的阈值和/或任何统计技术。

在一些实施例中，OTA测试可以在近场区和/或远场区中执行。

在一些实施例中，OTA测试可包括使用测试天线阵列测量传输和/或接收参数，诸如功率、频率、相位、调制质量、频谱占用、灵敏度、选择性、镜像抑制、假响应、阻塞等。根据与DUT的距离变化的性能可以由浴盆曲线表示(例如，在Tx测试中，太靠近DUT，测试天线可能过载；太远离DUT，来自DUT的信号的强度可能相对于噪声/干扰较小)。浴盆曲线还可以应用于Rx测试中。

在一些实施例中，在Tx测试期间，来自测试天线阵列的多个元件的信号可以被组合，例如，使用波束成形算法，并且可以测试组合信号。在一些实施例中，可以个别地测试来自个别天线的个别信号。

在一些实施例中，测试可以自动地执行，例如，响应于将DUT放置在所述系统中，并连接至电力/控制连接。

在一些实施例中，测试还可包括测试DUT的电力连接和数据连接(例如，与对RF功能的无线测试同时或顺序地)。在一些实施例中，也可以无线测试电力连接和数据连接。

在一些实施例中，多个传输和/或接收方向图定义可在对DUT进行生产测试期间使用。例如，第一接收方向图定义可以用于DUT性能的某些方面，第二接收方向图定义可以用于测试第二方面。类似地，多个传输方向图定义可以用于测试性能的各个方面。

在一些实施例中，可以测试多个DUT。例如，多个DUT可以安装在测试位置，且可并行或顺序地被测试。不同的场方向图签名可用于不同测试位置的DUT。类似地，所述方法可包括使得多个DUT顺序地安装在测试位置并例如被自动地测试。

在一些实施例中，可针对相位、功率、频谱、频率和/或调制测试DUT的无线能力。此能力可以在传输和/或接收中被测试。

在一些实施例中，签名可在测试之前和/或期间被确定。例如，签名可例如在更多DUT被测试时随时间推移被细化。

在下面，提供示例性实施例。

在一组实施例中，半导体测试系统(STS)可包括：处理元件；电波暗室；固定导电接口，其中，固定导电接口被配置成将被测装置(DUT)定位在电波暗室内部，其中，固定导电接口向DUT提供电力连接和数据连接；天线阵列，其中，天线阵列在电波暗室内部，其中，天线阵列被配置成测试DUT的射频(RF)特性。

在一些实施例中，天线阵列可以在固定位置，其中，固定位置在菲涅耳区内。

在一些实施例中，天线阵列的位置可以是可调节的。

在一些实施例中，天线阵列的每个相应天线可以连接至相应的二极管探测器，其中，每个二极管探测器将场强的测量转换成相应的直流(DC)电压测量。

在一些实施例中，STS可以被配置成将DC电压测量与场方向图签名进行比较，其中，该比较可用于对DUT进行生产测试或筛选。

在一些实施例中，STS可以被配置成计算远场波束方向图，其中，远场波束方向图基于DC电压测量。

另一示例组的实施例可包括非暂时性计算机可访问存储器介质，其包括程序指令，该程序指令在装置处执行时，使得装置实施前述实例中任一个的任何或所有部分。

再一示例组的实施例可包括计算机程序，该计算机程序包括用于执行前述实例中任一个的任何或所有部分的指令。

又一示例组的实施例可包括设备，该设备包括用于执行前述实例中任一个的任何或所有元素的装置。

尽管已经相当详细地描述了上面的实施例，但在全面认识到上面公开内容后，各种变化和改进将对本领域技术人员是显然的。意图是以下权利要求书被解释为包含所有这些变化和改进。