校准方法和校准装置与流程

本发明涉及一种针对用于测试RF待测设备的RF测试装置的校准方法和校准装置。

背景技术：

诸如移动通信设备或移动计算设备的电子器件在制造之后要经受多种电子测试。这种测试通常必须确认待测设备(DUT)的多种元件的正确配置、校准和功能性。为了测试目的，启用模拟预定测试条件下的测试环境的专门测试装置。尤其关注针对操作在对射频(RF)信号敏感的环境中的电子装置的测试和测试装置。可以将这种设备用于输出、接收或处理RF敏感参数和信号。

为了进行测试，将专用线缆(诸如RF同轴线缆)连接到测试装置的信道端子。实际上，这些线缆的物理特性是不同的，具体地，它们的长度、电阻、类型等不同。因此，当在测试期间使用这些线缆时，得到的衰减基本是不同的，即使在使用相同类型和/或相同长度的线缆的情况下。对于高灵敏度的测试装置(诸如RF测试装置)，由于衰减的变化导致测试结果不再是可靠的，该现象不可接受。因此，在开始测试之前需要测试当前RF测试装置。

WO 2012/084028 A1公开了一种针对RF装置的校准模块。该校准模块包括配置为在测量模式和校准模式之间切换的模式选择器。提供单独的校准模块以便基于测量信号对RF信号进行校准。

技术实现要素：

根据本发明的公开，可以实现一种针对用于测试RF待测设备的RF测试装置的校准方法和校准装置。

具体地，根据本发明的第一方面，提供了一种针对用于测试RF 设备的RF测试装置的校准方法，所述方法包括：提供具有多个通道端子(channel terminal)的RF测试装置、具有多个主板端子(board terminal)的校准主板以及第一数目个线缆，其中线缆中的每一个的第一端连接到RF测试装置的通道端子之一，并且第二端连接到校准主板的主板端子之一，校准主板包括由第二数目个连接构成的内部配线，使得在RF测试装置的通道端子之间提供第二数目个连接回路，其中第二数目大于或等于第一数目；建立由第二数目个数学方程构成的方程组，用于针对第二数目个连接回路中的每一个计算衰减；针对第二数目个连接回路中的每一个测量衰减；针对校准主板上第二数目个连接中的每一个测量衰减；通过对方程组求解，来确定第一数目个线缆衰减；基于所确定的线缆衰减，在针对与RF测试装置的对应通道端子相连的每一单独线缆开始测试过程之前，提供路径校正。

根据本发明的第二方面，提供了一种针对用于测试RF待测设备的RF测试装置的校准装置，所述装置包括：RF测试装置，具有多个通道端子；第一数目个线缆，其中线缆中的每一个的第一端连接到RF测试装置的通道端子之一，并且第二端连接到校准主板的主板端子；校准主板，具有多个主板端子，并包括由第二数目个连接构成的连接电路，以便在RF测试装置的通道端子之间提供第二数目个连接回路，其中第二数目大于或等于第一数目；测量设备，配置为针对第二数目个连接回路中的每一个测量衰减，针对校准主板上的第二数目个连接中的每一个测量衰减；校准设备，配置为建立由第二数目个数学方程构成的方程组，以便针对第二数目个连接回路中的每一个计算衰减，通过对所述方程组求解来确定第一数目个线缆衰减，基于所确定的线缆衰减，针对连接到RF测试装置的对应端子上的每一单独线缆提供路径校正。

本发明基于以下构思：不必为了提供对测试装置的校准而将RF线缆与RF测试装置断开。取而代之，提供了一种校准主板，并将其连接到RF测试装置的线缆中的每一个。这种校准主板通过将测试装置的输入/输出通道端子逐个彼此相连来提供多个连接回路。这得到多个不同连接回路。然后，通过测试装置针对这些连接回路中的每一个 测量物理参数，诸如随频率的衰减。由于可以通过单个方程来描述每个物理参数，这得到了形成方程组的多个不同方程。

本发明的构思在于这种方程组中方程数目(其数目与不同连接回路相对应)至少等于或大于方程组中未知参数的数目。因此，方程组是超定的，因而在数学上可解。

换言之，方程组中的未知参数取决于不同连配线缆的数目。如果测试装置包括三个或更多个输入/输出通信端子，则当以任何可用排列连接这些输入/输出通道端子时，连接线缆的数目小于连接回路的数目。这样，通过由已知数学方法求解超定方程组，则可以确定未知参数。所确定的未知参数与该线缆的未知衰减相对应。当获知这些未知参数(即，衰减)时，可以执行对测试装置的校准。

这种用于确定不同线缆的衰减的方法基于如下假设：可忽略线缆与测试装置的连接的衰减效果，即，由线缆的测试装置侧的阳性连接器和测试装置的对应阴性连接器引起的衰减。如果不应用该假设，则根据本发明所确定的特定未知参数是指特定线缆以及该线缆到测试装置(即，线缆的测试装置侧阳性连接器和测试装置的对应阴性连接器)的对应连接的衰减。

可以在任何时刻执行根据本发明的这种校准方法，而无需断开该线缆与测试装置。这样，提供了非常简单和方便的校准而无需断开该线缆与测试装置和/或DUT。

在独立权利要求中阐述了本发明的特定实施例。

根据其它方面，第二数目个连接回路中的每一个包括两个不同线缆。

根据另一方面，方程组的每个数学方程被指派给不同连接回路，其中连接回路中的每个连接回路包含两个测量到的衰减和两个未知衰减，其中两个未知衰减被指派给连接回路的两个线缆。

根据另一方面，方程组的数学方程具有以下形式：XY＝XX′+X′Y′+YY′，其中XY是在RF测试装置的第一通道端子X和第二通道端子Y之间的连接回路的测量到的衰减，其中XX′是在RF测试装置的第一通道端子X和校准主板的第一主板端子X′之间的第一线缆的 未知衰减，其中X′Y′是在校准主板的第一主板端子X′和第二主板端子Y′之间的校准主板的内部连接的测量到的衰减，其中Y′Y′是在校准主板的第二主板端子Y′和RF测试装置的第二通道端子Y之间的第二线缆的未知衰减。

根据第一方面，由RF测试装置执行针对第二数目个连接回路中的每一个测量衰减的步骤或针对校准主板上的第二数目个连接中的每一个测量衰减的步骤。

根据另一方面，第一数目至少是3。具体地，第一数目是4、6或8。

根据另一方面，校准主板包括可控切换机械机构，用于在校准主板的不同主板端子之间提供所述第二数目个连接回路。这样，预定连接回路是可设置的。

根据另一方面，通过RF测试装置控制所述切换机械结构。

根据备选方面，校准主板包括在校准主板的不同主板端子之间的第二数目个硬连接。

根据另一方面，针对第二数目个连接回路中的每一个测量衰减的步骤包括：向预定连接回路的第一通道端子提供预定测量信号，以及测量在预定连接回路的第二通道端子上的响应信号。

根据另一方面，在开始测试过程之前，或在预定数目个测试循环之后，或在在测试装置上进行切换之后，或在将线缆连接到通道端子之后，自动执行校准方法。换言之，可以在测试DUT之前的任何时刻执行校准。

根据另一方面，线缆是RF同轴线缆，通常具有不同长度或不同类型，因此示出了不同的物理特性(诸如，衰减和电阻)。

根据另一方面，校准装置还包括信号发生器，配置为向连接回路的第一通道端子提供预定测量信号，其中所述测量设备配置为测量在相同连接回路的第二通道端子上的响应信号。具体地，信号发生器是RF测试装置的一部分。

根据另一方面，测量设备和校准设备中的至少一个是RF测量装置的一部分。

根据另一方面，测试装置包括：第一数目个通道，每个通道被指派给不同通道端子，其中至少一半的通道是发送(TX)通道，至少另一半的通道是接收(RX)通道。根据另一方面，至少一个通道既是发送通道也是接收通道，因此配置为既发送信号也接收信号。

根据另一方面，测试装置包括至少3个通道端子，其中校准主板包括至少相同数目的主板端子。具体地，测试装置包括4、6或8个通道端子，其中校准主板包括至少相同数目的主板端子，且反之亦然。

根据另一方面，校准主板是用于在测试期间接收DUT的试验箱(test chamber)或测试环境的一部分。

根据参考下文所述的实施例，清楚并阐明了本发明的上述和其它方面。

附图说明

此外，参考附图示意性地描述了本发明的其它细节、方面和实施例。为了方便和清楚的目的，示出了附图中的元素，这些元素不必是按比例绘制的。

图1示意性地示出了根据本发明方面的校准装置；

图2示意性地示出了校准主板的第一示例；

图3示意性地示出了根据本发明另一方面具有校准主板的校准装置；

图4A-4C示意性地示出了校准主板的第二示例；

图5示出了根据本发明另一方面在校准之后的测试环境。

在所有附图中，除非明确说明，否则用相同附图标记表示相同或至少功能相同的附图要素、特征和组件。

具体实施方式

图1示意性地示出了针对用于测试RF待测设备的RF测试装置的校准装置。所述校准装置10包括：测试装置11、校准主板12以及在测试装置11和校准主板12之间的多个RF同轴线缆13。

在图1的实施例中，测试装置11包括测试模块14、测试设备15、校准设备16、RF通道设备17和信号发生器22。

可以使用测试模块14以便对一个或多个DUT执行功能测试和测试例程。具体地，测试模块14可以用于针对移动通短信或计算设备(诸如，膝上型计算机、笔记本、平板、智能电话、移动电话、传呼机、PDA、数字摄像机、移动PC和相似电子设备)执行测试。当然，应认识到也可以测试其它非移动性电子设备，诸如但不限于：工业领域设备、无线电通信基站、视频和TV设备、例如扬声器的音频设备等。

在图1的实施例中，通道设备17包括两个RF通道18a、18b。通道18a、18b中的每个通道包括至少一个发送路径(TX)和至少一个接收路径(RX)。每个通道18a、18b既连接到接收(RX)通道端子19也连接到发送(TX)通道端子19，使得在测试操作期间，通道18a、18b能够向测试模块14的通道端子发送并从测试模块14的通道端子接收测量信号。通道设备17被布置在通道端子19和测试模块14之间。

在其它实施例中，通道18a、18b中的至少一个通道路径以及由此至少一个通道端子19被配置为既发送也接收信号。

通道设备17包括通过通道18a、18b发送并接收信号的功能。这样，通道设备17包括用于通过对应通道18a、18b来发送信号和接收信号的发送电路和接收电路(图1未示出)。

校准主板12包括多个主板端子20。主板端子20的数目至少与测试装置11的通道端子19的数目相对应。校准主板12包括内部连接电路21，用于在主板端子20中的每一个与另一主板端子20之间提供若干连接。

将线缆13连接在校准主板12的主板端子20中的每一个和测试装置11的对应通道端子19之间。这些线缆13包括在线缆13的两端的连接器，该连接器分别适配到通道端子19和主板端子20的对应连连接器。

测试装置11还包括测量设备15。测量设备15连接到通道设备17。这种测量设备15能够测量物理参数，诸如所接收信号的衰减。通过经由一个发送通道发送预定信号，经由接收通道接收对应接收信号 并就特定参数(诸如衰减)将两个信号进行比较，来进行测量。

为此，测试装置11包括信号发生器22。该信号发生器22产生预定信号。测量设备15将由信号发生器22通过发送通道发送的预定信号与通过对应接收通道接收的响应信号进行比较。通过将这两个信号进行比较，可以得到物理参数，诸如衰减。因此，这种物理参数或衰减分别是针对在发送通道和对应接收通道之间的连接回路的测量值。这样，可以分别测量多个不同连接回路的物理参数或衰减。

配置校准主板12的连接电路21，使得在校准期间不同线缆13可以彼此相连，以便在测试装置11的通道端子19之间提供多个不同连接回路。

测量设备15配置为针对这些连接回路中的每一个测量衰减。具体地，测量设备15能够测量线缆13对物理参数(诸如，衰减)的影响。测量设备还可以用于针对连接电路21中的每一个测量衰减。

校准设备16能够基于测量到的线缆13的影响来校准测试装置11，因此能够在测试期间消除不希望的线缆13的影响。具体地，校准设备16配置为建立包括第二数目个数学方程的方程组，用于针对连接回路中的每一个计算衰减。校准设备16还配置为通过对方程组求解来确定线缆13的衰减。

由于校准主板12的连接电路21配置为使得可将通道端子19中的每一个连接到测试装置11的其它通道端子19中的每一个，可以提供多个数学方程。方程的数目大于线缆13的数目。因此，建立了超定方程组。这种超定方程组包括具有第一数目个未知系数和第二数目个数学方程。第一数目个未知系数基本与在通道端子19和主板端子20之间的线缆13的数目相对应。第二数目个数学方程与通道端子19经由连接电路21到另一通道端子20的可能连接的所有排列相对应。这样导致方程组的未知系数比方程少。通过公知数学方法可以容易地对这种方程组求解。

在这种情况中，测试装置11总共包括4个通道18a、18b，因此包括经由4个线缆13连接到校准主板12的对应主板端子20的4个通道端子19。如果通过线缆13和连接电路21将这些通道端子19中的 每一个连接到另一通道端子19，则这样导致6个不同连接回路。未知系数是线缆13的物理特性。可以通过测量设备15以上述方式来测量所有连接回路的特性。将相同方法应用于对连接电路21中的连接的物理特性进行测量。这样导致方程组具有6个方程和4个未知系数，这种方程组在数学上可解。这样，可以确定由4个线缆13引起的衰减。

可以在处理电路中执行测试模块14、测量设备15和校准设备16的功能，优选地，在相同处理电路中。这种处理电路包括可编程设备，诸如微处理器、微控制器、数字信号处理器、嵌入式处理器等。

原则上不限制测试装置11的输入/输出通道端子19的数目。然而，通道端子19的数目可以是4个或更多个，更具体地，8个或更多个。通道端子19和对应通道18a、18b的数目将确定可以并行测试多少个DUT 40和/或多少个测试例程。

图2示出了校准主板12的第一实施例。校准主板12的连接电路21包括布置在每个通道路径中的多个开关30a-30d。这些开关30a-30d是可控的，配置为使得为了进行测量和校准，开关30a-30d中总有两个开关是接通的，30a-30d中的其它两个开关是断开的。这样，可以针对每个测试和校准步骤，在通过主板端子20的测试装置11的一个通道端子19和连接电路21之间建立返回到另一通道端子19的连接回路。在测量并校准该连接回路之后，切换开关30a-30d使得建立另一连接回路。这样，在图2的实施例中，可以总共逐个建立6个不同连接回路。

下文中，根据图3，解释使用测试装置11和校准主板12的通道校准：

在第一步骤，在两个通道端子A、B之间建立校准回路31。这里，将通道端子A指派给发送通道TX，将通道端子B指派给接收通道RX。通过接通两个开关30a、30b来建立连接回路31。其它开关30c、30d保持断开。这样得到在通道端子A、B之间的连接回路31。

下文中，在第二步骤中，测量设备15测量随频率的衰减AB：AB＝A_out-B_in。

在该方程中，A_out是例如由信号发生器22向通道端子A提供的 发送信号的信号电平。B_in是在通道端子B处接收到的响应信号的信号电平，其中例如由测量设备15测量通道端子B。A_out和B_in以及测量到的衰减AB是矢量。

这样得到了方程组的第一方程：

AB＝AA’+BB’+A'B’

在该方程中，AB是如上所述测量到的随频率的衰减。A’B’是在主板端子A'B’之间的连接的已知衰减。还可以例如通过测试装置11的测量设备15来测量这种已知衰减A'B’。因此，上述方程包括两个已知参数(即，AB和A'B’)以及两个未知参数(即，AA’、BB’)。

下文中，在其他步骤中，通过适当切换连接电路21的开关30a-30d来建立另一连接回路。

这样，可以总共建立6个不同连接回路31。对于这些连接回路31中的每一个，可以测量与对应通道端子19之间的衰减。这样得到以下方程组：

方程1：AB＝AA’+BB’+A’B’；

方程2：AC＝AA’+CC’+A’C’；

方程3：AD＝AA'+DD’+A'D’；

方程4：BC＝BB’+CC’+B’C’；

方程5：BD＝BB’+DD’+B’D’；

方程6：CD＝CC’+DD’+C’D’.

这种方程组总共包括6个不同方程，其中每个方程针对一个不同连接回路。这样得到6个不同方程仅具有4个未知参数。未知参数是AA’、BB’、CC’、DD’。这样得到超定的方程组。

通过对方程组进行数学求解可以确定未知参数，即，衰减AA’、BB’、CC’、DD’。然后，由校准设备16使用由线缆13引起的通道端子19和对应主板端子20之间的不同衰减的信息，以便校准通道18a、18b。

图4A-4C示出了根据第二实施例的校准主板。图4A-4C的第二实施例提供对校准主板12的简化电路设计。这里，连接电路21在不同主板端子20之间不包括开关，仅包括硬连接32。为了在3个附图 (图4A-4C)中进行更好的描述，示出了在四个不同主板端子A’、B’、C’、D’之间的6个不同连接32。这样得到在测试装置11的不同通道端子A、B、C、D之间的六个不同连接回路。

与图2和3所示的第一实施例不同，在图4A-4C所示的第二实施例中，假定通过不同硬连接32引起的每个衰减是未知的。还假定这种未知衰减对于所有不同的硬连接32是相同的。这样得到以下方程组：

方程1：AB＝AA'+BB’+X；

方程2：AC＝AA’+CC’+X；

方程3：AD＝AA’+DD’+X；

方程4：BC＝BB’+CC’+X；

方程5：BD＝BB’+DD’+X；

方程6：CD＝CC’+DD’+X.

参数X表示由每个硬连接32引起的未知衰减。这种方程组包括六个独立方程，具有5个未知参数。该方程组是超定的，同样可以通过应用已知数学方法方便地对其求解。对方程组求解以得到未知参数AA'、BB’、CC’、DD’、X。然后，校准设备16可以使用所确定的参数AA'、BB’、CC’、DD’、X的这些信息，以便校准测试装置11和对应通道18a、18b。

在校准之后，通过将线缆13与主板端子20去耦接来断开校准主板12与测试装置11。然后，将测试装置11用于测试DUT。

在另一实施例中，将自动运行以上结合图3和4A-4C所述的校准处理，而无需断开测试装置11与测试环境42。具体地，校准主板12还可以是布置DUT 40的测试装置42的一部分。

图5示出了用于测试DUT的测试环境。通过附图标记42来表示测试环境42。测试环境42包括至少一个试验箱41，在该实施例中，将两个DUT 40布置在该试验箱中。通过若干线缆13将试验箱41连接到通道端子19。在当前情况下，这些线缆13是半柔性的RF同轴线缆。测试装置11包括两个通道18a、18b。这些通道18a、18b中的每一个被连接到DUT 40之一。

要在测试环境42中同时或并行测试的DUT 40的数目通常不限于 任何特定数目，而是由所用测试装置11的特性和能力来确定。通常，需要同时测试尽可能多的DUT 40以便增加测试例程的效率并保证DUT 40组的整体测试时间尽可能短。

可以根据要对一个或多个DUT 40上执行的所需测试例程，来产生测试例程信号。测试例程信号可以涉及对特定测试信号或测试信号序列和它们对应特性(诸如，信号频率、信号幅度、发信号强度、脉冲时长、脉冲速率等)的指令。然后，当在测试信号接口处接收到测试例程信号时，可以产生要根据测试例程信号产生的测试信号。

在上述说明书中，参考本发明的特定实施例示例描述了本发明。然而，应认识到，可以进行多种修改和变型，而不脱离由所附权利要求描述的本发明的广义精神和范围。例如，结合附图所示和所述的多种元件之间的连接可以是适合例如通过中间设备向对应节点、单元或设备发送信号或接收信号的连接类型。因此，除非文中进行暗示或阐述，否则连接可以是例如直接连接或间接连接。

由于实现本发明的装置大部分由本领域技术人员所熟知的电子元件和电路构成，为了理解和领会本发明的主要构思以及不混淆或偏离本发明的教义，将不再详细阐述除了认为必要电路和其元件之外的其它电路和元件的细节。

此外，本发明不限于在非编程硬件中实现的物理器件或单元，还可以应用于能够通过根据适合编码代码进行操作来执行所需器件功能的可编程器件或单元。此外，所述器件可以被物理分布在大量装置上，但仍如单个器件一般进行操作。可以将功能上构成单独器件的器件集成在单个物理设备中。本领域技术人员应认识到，在逻辑组块或功能组块之间的边界仅是示意性的，备选实施例可以合并逻辑或功能组块，或在多种逻辑或功能组块上强加对功能的备选分解。

在本描述中，任何附图标记不应理解为限制权利要求。词语“包括”不排除存在除了权利要求中所列的元件或步骤之外的其他元件或步骤。此外，这里所用的术语“一”或“一个”被限定为一个或更多个。此外，不应将在权利要求中使用诸如“至少一个”和“一个或多个”的引导性短语(introductory phrases)理解为暗指由不定冠词“一”或“一个” 对另一权利要求元素的介绍将包含所介绍的这种权利要求元素的任何特定权利要求限制为仅包含一个这种元素的发明，即使在同一权利要求既包括引导性短语“一个或多个”或“至少一个”也包括诸如“一”或“一个”的不定冠词的情况下。对定冠词的使用也是这样。除非明确指出，否则例如“第一”和“第二”的术语被用于任意区分这种术语所述的元素。因此，这些术语非必须性地表示这种元素的时间或其它优先次序。事实上，在相互不同的权利要求中引用一些测量不表示不能有利地使用这些测量的组合。除非权利要求中明确指出，否则在权利要求中呈现的方法步骤的顺序不损害实际执行该步骤的顺序。

本领域技术人员应认识到，在本发明的多种实施例中，对在附图中所选元素的描述只是用于帮助改善对这些元素的功能和布置的理解。此外，为了帮助理解本发明的多种实施例的技术构思，通常在附图中不描述在商业可行的实施例中使用的或必须的公知元素。还应认识到，可以以特定的发生顺序来描述或描绘所述方法中的一些程序阶段，但是本领域技术人员应认识到实际上并不需要这种相对顺序的明确性。

所用附图标记的列表

10 校准装置

11 测试装置

12 校准主板

13 (RF)线缆、同轴线缆

14 测试模块

15 测量设备

16 校准设备

17 通道设备

18a，18b 通道

19 通道端子

20 主板端子

21 连接电路

22 信号发生器

30a-30d 开关

31 连接回路

32 硬连接

40 待测设备、DUT、用户设备

41 校准箱

42 测试环境

A，B，C，D 通道端子

A’，B’，C’，D’ 主板端子

RX 接收端子/通道

TX 发送端子/通道

X 未知衰减