用于捕获在自动测试设备(ate)上的测试期间由无线芯片发射的紧密接近电磁辐射的波导的制作方法
【专利摘要】测试装置具有用作波导的柔性塑料线缆。被测试设备(DUT)是工作在30?300GHz的极高频率(EHF)频带中的小收发器和天线。DUT收发器的尺寸非常小，限制所发出的电磁辐射的功率以使得紧密接近通信被使用。用于接收的包络可以只从DUT收发器延伸大约一厘米，大约与测试插座的尺寸相同。槽被形成在测试插座中紧密接近天线的地方。槽接收塑料波导的端部。槽延伸至DUT收发器的包络中以使得紧密接近辐射被塑料波导捕获。该波导具有高相对介电常数和反射性金属强以使得辐射可以被运载至在包络外部的接收器。
【专利说明】
用于捕获在自动测试设备(ATE)上的测试期间由无线芯片发射的紧密接近电磁辐射的波导
技术领域
[0001]本发明涉及测试系统，并且更具体地涉及测量由设备发出的电磁辐射的测试器。
【背景技术】
[0002]无线通信设备通常具有驱动天线的发射器芯片。天线可以被集成在发射器芯片内部，但是更常见地是发射器芯片和天线被集成到模块或其它设备上。
[0003]已经开发了各种自动测试设备(ATE)以测试诸如发射器芯片之类的芯片。ATE可以被连接到喇叭天线上以直接测量由天线发出的电磁辐射。
[0004]图1示出了被连接到ATE以测试来自收发器的被发射电磁辐射的喇叭天线。接口板被连接在ATE 128与被测试设备(DUT)收发器100之间，该DUT收发器100可以被置于接口板120上的插座(未被显示)中。
[0005]在测试期间，ATE128或其它测试仪器发出激励或输入信号，这些信号通过接口板120被路由到DUT收发器100的输入。来自DUT收发器100的电子输出通过接口板120被路由到ATE 128，该ATE 128可以执行诸如针对短路、开路、电源电流、编程寄存器、模式和接收器的各种电测试以及其它功能。但是，DUT收发器100的主要功能是驱动天线(未被显示)以发出诸如射频(RF)波之类的电磁辐射。天线可以作为与收发器集成电路(IC) 一起形成DUT收发器100的模块的一部分。
[0006]当ATE128激活DUT收发器100发射信号时，电磁辐射波144从DUT收发器100中的天线处被发射。这些波144传播远离DUT收发器100。天线的被辐射的信号强度和物理几何形状使得电磁辐射波144具有一般可以被描述为具有包络114的图案，其中包络114内的辐射强度在例如可被接收器检测的阈值量以上。包络114可以是围绕DUT收发器100的自由空间包络或者可以通过例如被放在收发器附近的金属、塑料或散射材料的结构被修改。
[0007]喇叭天线102可以被放在包络114内以接收这些波144。喇叭天线102具有形状像喇叭的张开的金属侧面，允许喇叭天线102收集电磁辐射。在喇叭的附近的检测器接收从喇叭的张开侧面弹开并进入喇叭的后面的电磁辐射。这个检测器将电磁辐射转换为被发送给ATE 128的电信号以评估从DUT收发器100发出的电磁辐射的强度。
[0008]喇叭天线对于300MHz以上的无线电波特别有用。但是，它们往往尺寸很大且笨重。通常，DUT收发器100比喇叭天线102要小得多。物理上将大喇叭天线102放在DUT收发器100附近在很多测试环境下是很具挑战性的或者是不可能的。因而使用大喇叭天线可能不现实。
[0009]图2示出了测试环境中的辐射腔体。一些DUT收发器100可以利用非常小的功率进行发射。接口板120上的DUT收发器104利用非常低的功率进行发射以使得所发出的电磁辐射波144形成较小的包络116。由于来自DUT发射器104的小辐射功率和喇叭天线1 2的实际尺寸，喇叭天线102可能不能完全接收被发射的信号。辐射腔体122帮助容纳辐射并将其引导至喇叭天线102。辐射腔体122还阻止不想要的噪声辐射到达喇叭天线102。噪声辐射可能在ATE测试环境中由被发送至接口板120或者ATE 128内或周围的高速信号产生。
[0010]辐射腔体122中的开口被放在DUT收发器104上以接收较小的包络116。电磁辐射波144可以从辐射腔体122的金属化壁弹开，直到波144到达喇叭天线102。在喇叭天线102附近的检测器将这些电磁辐射波转换为被发送至ATE 128以进行评估的电信号。
[0011]虽然辐射腔体122可以扩展喇叭天线102的范围，但是仍然存在由于DUT收发器104的小辐射功率所造成的限制。最终到达在喇叭天线102的附近的检测器的电磁辐射波144的量可能太低以至于不能准确地测量来自DUT收发器104的所发出的辐射。电磁辐射可能由于辐射腔体122内的不理想腔体壁的多次弹开而被过多地衰减。辐射腔体122可能太长或者太笨重以至于不能用在测试环境中。
[0012]当被优化用于米至千米范围内的距离上的通信的典型的RF接收器不与发射器紧密接近(0.1mm至20_)处时，该接收器不太可能能够准确地接收非常低功率的信号。接收器应当最优地与低功率发射器紧密接近地被放置。最优放置可以是从0.1mm至20_。由于很多测试装置(fixture)都很大且笨重，通常尺寸远大于20mm，阻碍接收器物理上被放在与正在测试装置中被测试的DUT发射器足够近的地方，所以这是个问题。
[0013]具有更长波长的较低频率与较高频率信号相比具有更大的近场区域。因而，通常结合射频标识(RFID)使用的无线电波具有大约几米的近场区域，但是数据速率被无线电频率限制为大概几kHz到几MHz。因而，RFID系统往往发射少量的数据，例如标识符。
[0014]希望能无线地发射要求高数据速率的视频及其它数据。RFID受无线电波的低频的过度限制。受让人已开发了使用极高频率(EHF)电磁辐射而不使用射频(RF)电磁辐射的无线通信系统。EHF辐射具有30GHz到300GHz范围内的频率。这个更高的频率允许数据速率比利用MHz范围内的RF传输快1000倍。但是，辐射波长比用于当前RFID系统的辐射波长小得多。
[0015]喇叭天线102可能太笨重以至于不能被放在DUT收发器104的l-2cm距离内。喇叭天线102还可能对发射器造成不希望有的负载效应并且可能甚至会偏移其所发射的频率。因而，测试EHF收发器是有问题的。可以从例如用于DUT收发器104中的小型IC驱动的天线发射的能量的量可能非常小，使得典型的接收器不能在大于20mm的距离处完全地获取被发射的信号。
[0016]需要一种收集和检测电磁辐射的测试系统。需要一种能够将往来于DUT的辐射引导至测试装置以外的位置处的测试装置。需要一种可以收集少量辐射的测试方法，所述少量辐射只能在发射天线的几厘米距离内被检测到。需要一种收集从发射器发出的少量辐射的低成本方法。还需要一种可以被添加到ATE的EHF近场辐射收集器。
【附图说明】
[0017]图1示出了被连接到ATE以对从收发器发出的电磁辐射进行测试的喇叭天线。
[0018]图2示出了测试环境中的辐射腔体。
[0019]图3示出了具有塑料波导的测试系统，该塑料波导捕获从DUT收发器发出的紧密接近电磁辐射。
[0020]图4示出了具有塑料波导的测试系统，该塑料波导捕获从DUT收发器向下发出的紧密接近电磁辐射。
[0021]图5示出了具有塑料波导的测试系统，该塑料波导捕获从DUT收发器向侧面发出的紧密接近电磁辐射。
[0022]图6是用于测试DUT收发器的测试装置的三维透视图。
[0023]图7A-B示出了在测试装置中被切割出以捕获来自DUT收发器的向上引导的紧密接近辐射的槽。
[0024]图8A-B示出了在测试装置中被切割出以捕获来自DUT收发器的向下引导的紧密接近辐射的槽。
[0025]图9示出了用于捕获来自多发射器DUT的紧密接近发射的并行测试装置。
[0026]图10示出了用于捕获来自多个DUT收发器的紧密接近发射的并行测试装置。
[0027]图11示出了用于捕获来自多个DUT收发器的紧密接近发射并将所捕获的发射合并入天线喇叭中的并行测试装置。
[0028]图12示出了空间上将所捕获的辐射复用到喇叭天线中的天线喇叭阵列。
[0029]图13A-B示出了测试固件中的周期性的紧密接近引向器。
【具体实施方式】
[0030]本发明涉及紧密接近测试的改进。以下描述被呈现以允许本领域普通技术人员制作并使用如特定申请及其要求的上下文中所提供的本发明。对优选实施例的各种修改对于本领域的技术人员来说将是很明显的，并且这里所限定的总体原则可以被应用于其它实施例。因此，本发明不希望被局限于所示出和描述的特定实施例，而是要依据与这里所公开的原理和新特征一致的最宽的范围。
[0031]发明人已意识到塑料波导可以被用于捕获来自近场包络内的EHF电磁辐射并将该辐射运送给检测器或接收器。具有高相对介电常数(介电常数为2.0或更大)和EHF频带内的低损耗特性的塑料材料可以被选择以使得与通过空气相比波被运载更长的距离。诸如低密度聚乙烯(LDPE)之类的塑料材料具有这样的特性。塑料波导的波导壁可以例如通过沉积被涂覆铝或其它金属，以将EHF波反射回塑料材料中。塑料还可以用较低介电常数的材料环绕，例如泡沫。波导的塑料材料可以是柔性的，允许其用作运载EHF辐射的线缆。
[0032]允许对通常紧密接近(例如在0.1mm与2cm之间)的发射器和接收器进行测试。紧密接近通信使得在通过空气运载时接收和发射天线被置于距离彼此0.1mm与2cm之间。这个
0.1mm到2cm的距离范围可以使用外部组件被修改，例如电磁透镜塑料、耗散材料和反射材料。
[0033]图3示出了具有塑料波导的测试系统，该塑料波导捕获从DUT收发器发出的紧密接近电磁福射C3DUT收发器10包括天线12，该天线利用EHF信号被驱动并福射出电磁福射。该电磁辐射可以是定向的和/或被极化，生成来自天线12的紧密接近辐射的包络14。在该示例中，天线12将发出物向上引导至塑料波导中。
[0034]插座活塞24在DUT收发器10上向下按压以保持DUT收发器10被按压到插座基底22中以使得DUT收发器10上的接触引脚16与插座基底22上的接触引脚吻合。由ATE 18或另一测试设备或测试控制器生成的电信号通过接口板20和接触引脚16驱动DUT收发器10。当被激活时，DUT收发器10生成EHF频带中的电信号，这些电信号通过天线12被运载以生成EHF电磁辐射。插座活塞24或插座基底22可以阻挡、衰减、引导或改变由DUT收发器10生成的电磁辐射。辐射可被阻挡或者引导绕过插座活塞24或插座基座22中的诸如夹持件、弹簧和螺丝钉之类的金属部件。
[0035]槽26被切割、钻取或以其它方式被形成在插座活塞24中，其尺寸使得塑料波导40的端部可以被插入到槽26中。理想地，槽26直接在DUT收发器10中的天线12上面或者与天线12对其以使得被插入槽26中的塑料波导40的端部在包络14内并且面向天线12。由于紧密接近发射大部分在包络14内，所以这些紧密接近发射中的一些被塑料波导40的端部捕获。EHF电磁辐射波44通过塑料波导40传播。塑料波导40可以是柔性的，以使得其可以弯曲，允许EHF电磁辐射波在塑料波导40被放置的地方被引导。塑料波导40的金属化壁包含在塑料波导40内的电磁辐射，但是一些信号衰落可能发生。
[0036]由于塑料波导40中的塑料材料的相对介电常数(Er)高于空气的相对介电常数，所以电磁辐射沿塑料波导40被更加集中。被集中的辐射被塑料波导引导，允许辐射沿塑料波导40比通过空气传播更大的距离。例如，具有相对介电常数4的塑料材料可以被选择用于塑料波导40，使得EHF辐射将被更加集中。塑料波导40的金属化壁包含允许其传播更大距离的集中福射。
[0037]塑料波导40的长度可以长达若干米，与可能只有2cm的紧密接近包络14相对比。因而塑料波导40允许紧密接近电磁辐射被运载到比紧密接近包络远得多的地方。这个结果允许辐射检测器被放置为相对远离DUT收发器10、插座基底22和插座活塞24，可以相对较大且笨重。
[0038]塑料波导40的另一端被引导至已知为良好的收发器30内的接收器天线32上。已知为良好的收发器30可以是已通过测试并且被已知为功能正常的或者“良好”的DUT收发器10的“金牌”示例。接口板34将已知为良好的收发器30连接到ATE 28。当电磁辐射波44沿塑料波导40传播并被引导至接收器天线32上时，电磁信号在接收器天线32上被检测到，所述电磁信号被检测、放大并被已知为良好的收发器30输出给ATE 28oATE 28可以将来自已知为良好的收发器30的这些输出信号与预期数据模式进行比较，或者与DUT收发器10被指示发射的数据模式进行比较。数据不匹配可以指示DUT收发器10有故障，而匹配来自已知为良好的收发器30的数据指示DUT收发器10良好。
[0039]塑料波导40的末端可以通过夹持件、槽或其它装置被保持在接收器天线32上的适当位置处。在测试一批DUT收发器10期间，已知为良好的收发器30没有被替换，但是DUT收发器10在每个测试过程之后被替换，被测试的DUT收发器10被分类到良好收发器群组或坏收发器群组中。
[0040]图4示出了具有塑料波导的测试系统，该塑料波导捕获从DUT收发器向下发出的紧密接近电磁辐射。DUT收发器10包括天线12，该天线12利用EHF信号来驱动并辐射出电磁辐射。辐射可以是定向的和/或被极化的，产生来自天线12的紧密接近辐射的包络14。在该示例中，天线12向下而非向上引导发射，如图3中的示例中所示。
[0041 ]由于在图4的示例中包络14从DUT收发器10被向下引导，槽46被形成在插座基底22中而非插座活塞24中。从天线12发出的电磁辐射可以在接触引脚16周围通过并进入塑料波导40的末端。
[0042]虽然塑料波导40可以是柔性的，但是其可能不能像槽46那样做出90度的弯曲。塑料波导40可以被迫插入槽46的水平部分，直到其末端到达DUT收发器10下面的槽46的垂直部分。被插入到槽46中的塑料波导40的末端可以不是金属化的，或者去除其金属化，使得被发射到槽46的垂直部分中的来自天线12的电磁辐射可以进入塑料波导40。所捕获的辐射跟随具有更高相对介电常数的区域，例如塑料波导40中的塑料，并反射离开导电表面，例如金属化的塑料波导40的外壁。
[0043]槽46的垂直和水平部分可以与金属化的斜面结合以使得从天线12向下垂直移动的辐射被反射90度到水平槽46中并且到达塑料波导40中。在一些应用中，辐射能够顺着水平与垂直部分之间的弯曲部分，而不使用斜面拐角。
[0044]来自塑料波导40的所收集的辐射被引导至已知为良好的收发器30的接收器天线上。ATE 28随后将来自已知为良好的收发器30的接收的数据与由DUT收发器10发出的数据进行比较。
[0045]图5示出了具有塑料波导的测试系统，该塑料波导捕获从DUT收发器侧面发出的紧密接近电磁辐射。DUT收发器10包括利用EHF信号驱动的天线12。在该示例中，天线12将发射水平地引导至DUT收发器10的侧面以外，而不是如图3的示例中所示地向上引导。
[0046]槽48被切割出或形成在插座基底22的侧面上，例如通过在插座基底22中钻出小洞。电磁辐射被天线12发射到DUT收发器10的侧面以外，使得包络14具有总体上的水平而非垂直取向。被插入到槽48中的塑料波导40的末端在包络14内并且从而捕获从侧面引导的天线12发出的紧密接近辐射。一旦被捕获，电磁辐射波44沿塑料波导40传播直到被引导至已知为良好的收发器30中的接收器天线32上。
[0047]图6是用于测试DUT收发器的测试装置的三维透视图。插座活塞24能够例如通过被升高和减低或者通过绕铰链旋转而打开和关闭，以允许进入DUT腔室90。当插座活塞24打开时，DUT收发器10(未被示出)被放到DUT腔室90中。然后插座活塞24被降低至插座基底22上以将DUT收发器10按压到DUT腔室90中，使得接触引脚16与DUT腔室90内部的接触垫片吻合。一旦测试完成，插座活塞24被再次打开，允许DUT收发器10被移除并且另一 DUT收发器10被放入DUT腔室90中进行测试。
[0048]图7A-7B示出了在测试装置中被切割出以捕获来自DUT收发器的向上的紧密接近辐射的槽。在图7A中，塑料波导40的端部被插入插座活塞24的槽26中。在图7B中，槽26中的塑料波导40收集来自在插座活塞24与插座基底22之间的DUT腔室90中的DUT收发器10(未被示出)的电磁辐射。
[0049]图8A-B示出了在测试装置中被切割出以捕获来自DUT收发器的向下的紧密接近辐射的槽。在图8A中，塑料波导40的端部被插入插座基底22的槽46中。在图8B中，槽46中的塑料波导40收集来自在插座活塞24与插座基底22之间的DUT腔室90中的DUT收发器10(未被示出)的电磁辐射。
[0050]图9示出了用于捕获来自多发射器DUT的紧密接近发射的并行测试装置。多发射器DUT 62包含四个收发器60，每个收发器具有生成紧密接近EHF电磁辐射的包络14的天线(未被示出)。接口板20驱动电信号从ATE 28到多发射器DUT 62以激活四个收发器60发出辐射。
[0051]四个塑料波导40被提供，每个塑料波导具有在由四个收发器60中的一个产生的包络14内部的末端。四个塑料波导40的另外的末端被适配器66合并在一起。适配器66可以是WR-15波导至同轴线转换器或者其它类似的转换器，该转换器将电磁辐射波转换为被应用于ATE 28的电信号。四个塑料波导40可以被适配器66合并在一起或者在输入到适配器66之前被合并。四个收发器60中的一个可以在某一时刻被ATE 28激活，所收集的辐射被适配器66合并且评估。ATE 28可以是能够支持60GHz的同轴线ATE或者基于波导的发射-接收测试系统。
[0052]图10示出了用于捕获来自多个DUT收发器的紧密接近发射的并行测试装置。接口板70包含八个测试插座68，每个测试插座可以保持DUT收发器64以利用来自ATE 28的信号进行测试。每个DUT收发器64具有生成紧密接近EHF电磁辐射的包络14的天线(未被示出)。接口板70驱动电信号从ATE 28到DUT收发器64以激活收发器发出辐射。
[0053]八个塑料波导40被提供，每个塑料波导具有在由八个DUT收发器64中的一个产生的包络14内部的末端。八个塑料波导40的另外的末端被适配器66合并在一起或者在适配器66之前被合并。适配器66可以是WR-15波导至同轴线转换器或者其它类似的转换器，该转换器将电磁辐射波转换为被应用于ATE 28的电信号。
[0054]八个DUT收发器64中的一个在某一时刻被ATE28激活，所收集的辐射被适配器66合并且评估。ATE 28可以是能够支持60GHz的同轴线ATE或者基于波导的发射-接收测试系统。
[0055]图11示出了用于捕获来自多个DUT收发器的紧密接近发射并将所捕获的发射合并到天线喇叭中的并行测试装置。接口板70包含八个测试插座68，每个测试插座可以保持DUT收发器64以利用来自ATE 28的信号进行测试。每个DUT收发器64具有生成紧密接近EHF电磁辐射的包络14的天线(未被示出)。接口板70驱动电信号从ATE 28到DUT收发器64以激活收发器发出福射。
[0056]八个塑料波导40被提供，每个塑料波导具有在由八个DUT收发器64中的一个产生的包络14内部的末端。八个塑料波导40的另外的末端分别被应用于喇叭阵列76中的天线喇口八74。每个天线喇叭74在该喇叭的较小末端接收所捕获的来自塑料波导40的辐射，并在天线喇叭74的张开或较大末端中发射所捕获的辐射。从八个天线喇叭74发出的辐射被喇叭天线72收集，该喇叭天线72的张开开口面向天线喇叭74的张开开口。因而，辐射在空间上被面向喇叭天线72的开口的八个天线喇叭74复用。
[0057]八个DUT收发器64中的一个在某一时刻被ATE28激活，所收集的辐射被喇叭天线72合并且评估。波导至同轴线适配器(未被示出)可以被放在喇叭天线72之后以向ATE 28提供电信号。ATE 28可以是能够支持60GHz的同轴线ATE或者基于波导的发射-接收测试系统。
[0058]图12示出了在空间上将所捕获的辐射复用到喇叭天线中的天线喇叭阵列。天线喇叭74可以具有基于利用多层印刷电路板(PCB)处理过程形成的形状的金属化的外表面。每个天线喇叭74的后部被连接到距离DUT收发器64最远的塑料波导40的末端。从塑料波导40收集的辐射被天线喇叭74发射到喇叭天线72的大开口中。因而，来自八个塑料波导40的辐射被喇叭天线72合并。
[0059]图13A-B示出了测试装置中的周期性的紧密接近引向器。金属微带88被形成在接口板20的表面上或者附近。这些金属微带88用作八木(Yagi)引向器。
[0060]金属微带88彼此并行地被放置，并且间隔为从DUT收发器10中的天线12发出的电磁福射波44的载波波长的分数。对于60GHz，金属微带88可以具有1.25mm的间隔。可以存在比图13A-B中所示的更多的金属微带88。
[0061]插座基底22中不需要有槽。包络14到达金属微带88中的第一个金属微带，然后沿着金属微带88的阵列运载所发出的电磁波44。被反射的电磁波45随后从金属微带88中的最后一个金属微带被发送至已知为良好的收发器30中的接收天线32，所述收发器30被保持在接口板20上的插座84中。ATE 28可以通过接口板20连接到DUT收发器10和已知为良好的收发器30。
[0062]金属微带88与电磁辐射波44的传播方向垂直。波44可以传播大于包络14的l-2cm的距离。塑料波导40的功能被金属微带88实现，所以金属波导40在该实施例中是不需要的。
[0063]替代实施例
[0064]发明人构想了若干个其它实施例。例如，DUT收发器10可以具有被集成到与收发器电路相同的硅或砷化镓或其它半导体基板上的天线，或者以其它方式被置于与收发器电路相同的封装内部或外部的天线。不止一个收发器可以被集成到相同的半导体基板上。天线可以具有在其附近的金属反射器以在特定方向(例如向上或水平地)上引导电磁辐射。术语向上、向下、水平、垂直等是相对的术语并且可以根据观察者的参考系而变化。
[0065]虽然已经描述了DUT收发器，但是DUT可以是不包括接收器的发射器，或者可以是永久性或者暂时性地禁用了接收功能的收发器。同样，已知为良好的接收器可以是禁用了其发射器的收发器。在图3-5的示例中，已知为良好的收发器30被显示具有向上的接收器天线32，该接收器天线与图4、5中的DUT收发器10的天线方向不匹配。当测试那些种类的设备时，底部或侧面天线可以被替换用于图5、6的示例中的已知为良好的收发器30中的接收器天线32，或者不匹配的已知为良好的收发器30可以如图所示地被使用。不同种类的辐射检测器可以代替已知为良好的收发器30;检测器不需要是与DUT收发器10完全相同种类的设备，但是这可能对于简化测试程序开发而言是需要的。
[0066]虽然接触引脚16已经被描述用于DUT收发器10，但是其它互连方式也可以被使用，例如引脚、接合垫片、滚珠或边缘连接器，这些互连方式可以按栅格、线条、外围或其它布置方式来布置。插座活塞24可以使用弹簧、夹针、夹持件或其它元件将DUT收发器10夹在插座基底22上。插座活塞24可以是机器人系统的一部分。当插座活塞24打开时，DUT收发器10可以被放置就位，然后插座活塞24被关闭以进行测试。机器人臂可以移动、放置、插入和移除DUT收发器10。插座基底22和插座活塞24的很多物理配置是可能的。多个DUT收发器10可以被放在多插座装置中以进行并行测试。
[0067]一些实施例可以删除插座活塞24。作为代替，机器人臂可以将DUT收发器10放在DUT腔室90中，并且插座基底22可以使得其自己的夹持件、杠杆或其它元件将DUT收发器10锁定就位以进行测试，而不需要插座活塞24在DUT收发器10上向下按压。插座活塞24将DUT收发器10保持到位的功能因而可以由插座基底22实现，并且插座基底22可以被认为是将插座基底22和插座活塞24集成到同一插座装置中。
[0068]高温测试可以通过为插座活塞24或插座基底22添加加热元件而被支持。一股冷或热气流可以被吹到测试装置上，或者整个测试装置可以被放在温度受控的腔体中。
[0069]槽26、46和48可以具有各种形状和尺寸。塑料或其它材料可以填充槽26、46和48，而不是使塑料波导40被完全按压到这些槽中。内部塑料波导可以被构建在插座基底22或插座活塞24中，然后耦合到外部塑料波导40 AHF反射材料可以被置于槽26、46和48的槽壁上以加强波引导属性。或者，切口或洞可以被凿入插座基底22或插座活塞24中以允许柔性塑料波导40被插入包络14中。
[0070]槽可以是具有圆形截面的洞、具有矩形截面的矩形洞、具有三角形、六边形或诸如任何多边形或形状之类的其它截面的三角形、六边形或其它洞。槽可以是利用锯或其它切割设备做出的切口，或者可以在测试插座的制作期间被形成。测试插座中的已有开口可以被用于槽。当测试插座没有完全覆盖DUT收发器并且天线将辐射引导至测试插座的未被覆盖的部分中时，塑料波导40可以被夹在、粘在或者以其它方式被保持在天线12上的适当位置，而不在测试插座中切割出槽，因为测试插座的未被覆盖的部分用作预留的接入端口或槽。
[0071]塑料波导40可以是具有高相对介电常数(介电常数)和低损耗因数的固态柔性塑料线缆。塑料材料一般是低成本的，与喇叭天线相比降低了测试设备的成本。这个线缆的长度和截面面积可以被调谐到电磁辐射的频率，例如60GHz。虽然固态塑料材料的塑料波导40已被描述，但是被填充空气或其它材料的小腔室也可以被使用。塑料波导40可以完全由同一塑料材料制成，或者可以具有不同的塑料或其它材料的区域。材料的不连续性可以因为各种目的而策略上被引入，例如为了反射、偏转或分割电磁辐射。虽然塑料波导40的金属化壁已被描述，但是非金属化的波导壁或者仅仅是塑料的表面也可以反射足够用的电磁能量。
[0072]如图所示的紧密接近辐射包络14的形状和取向被简化。真实的辐射模式可能在强度、节点、相对最大区和最小区上有变化，可以弯曲绕过对象或者通过对象(例如插座基底22或插座活塞24的部分)，并且可以按不常见的方式向外扩展或变窄。实际包络14可以是不对称的并且具有奇异的形状。包络14可以利用各种仪器来仿真或测量。
[0073]作为图9-11的替代，在多个塑料波导40被合并在一起之后，已知为良好的收发器30(图3)可以被放置，而不使用适配器66。如果塑料波导40没有被合并在一起，四个或八个已知为良好的收发器30也可以被使用。一些其它数目的DUT收发器64可以被接口板70测试。多发射器DUT 62可以包含不同数目(例如8、2、16等)的收发器。
[0074]金属微带88可以与槽26、46或48或者与塑料波导40组合。例如，槽46可以将更多的电磁辐射引导到金属微带88上。金属微带88可以终结于塑料波导40的第一端，塑料波导40随后将电磁辐射波运载到接收器的剩下的距离。天线喇叭74可以用例如通过印刷过程的各种方法制成，并且可以是单独的或者被集成到单个基板上。
[0075]虽然已经描述了对DUT收发器10的发射功能的测试，但是在DUT收发器10还在插座基底22中时接收功能也可以被测试。更大尺寸且更强力的发射器可以被使用，该发射器被ATE 28激活，并且具有可以穿透插座活塞24的大得多的紧密接近包络。或者，第二测试装置可以被创建，该测试装置使用已知良好的设备作为进入塑料波导40的发射器，并且使用被置于接口板34上的DUT代替已知为良好的收发器30。或者，已知为良好的收发器30可以被设置为利用在塑料波导40中在相反方向上传播的电磁辐射波44进行发射，并且DUT收发器10被设置为利用所述电磁辐射波44进行接收。
[0076]很多无线连接应用需要非常小的形状因子，例如用于无线连接到坞站的智能电话或平板计算机。DUT收发器10可能需要每个边小于lcm，而多发射器DUT 62可能需要在其最长尺寸上小于5cm。一些应用可能要求DUT收发器10的最长尺寸只有0.5cm。针对收发器和天线的这个小尺寸严重限制可以作为电磁辐射被辐射出的功率量。因而包络14的尺寸非常小，例如在近场效应消失之前小于2cm。
[0077]本发明的【背景技术】部分可以包含关于本发明的问题或环境的背景信息而不是描述其它的现有技术。因而在【背景技术】部分中所包含的内容不是
【申请人】对现有技术的认可。
[0078]这里所描述的任何方法或处理过程是用机器实现的或者计算机实现的并且意图利用机器、计算机或其它设备实现，并且不希望在没有这样的机器帮助的情况下仅仅由人来实现。所产生的有形结果可以包括诸如计算机监视器、投影设备、声音生成设备和相关的媒体设备之类的显示设备上的报告或其它机器生成的显示，并且可以包括同样是机器生成的硬拷贝打印。对其它机器的计算机控制是另一种有形结果。
[0079]所描述的任何优点和好处可以不应用于本发明的所有实施例。当单词“部件”(“means”)在权利要求要素中被引述时，
【申请人】意图使该权利要求要素落在35 USCSect.112, paragraph 6下。通常具有一个或多个单词的标签在单词“部件”之前。在单词“部件”之前的单词是意图简化对权利要求要素的引用的标签并且不意图表示结构上的限制。这样的部件加功能权利要求意图不仅涵盖这里所描述的用于实现功能的结构及其结构等同物，还涵盖等同结构。例如，虽然钉子和螺丝钉具有不同的结构，但是由于它们都实现扣紧的功能所以它们是等同结构。没有使用单词“部件”的权利要求不意图落在35 USCSect.112, paragraph 6下。信号通常是电信号，但是也可以是例如可以通过光纤线路运载的光信号。
[0080]对本发明的实施例的以上描述已为了说明和描述的目的而被呈现。不希望是穷尽性的或者将本发明限制为所公开的确切形式。在以上教导的启发下很多修改和变形都是可能的。希望本发明的范围不受该详细描述的限制，而是由所附权利要求限定。
【主权项】
1.一种用于测试发出紧密接近电磁辐射的被测试设备(DUT)的测试系统，所述测试系统包括: 在测试期间保持所述DUT的测试插座； 接口板，所述接口板在所述DUT被保持在所述测试插座中时被电连接在测试控制器与所述DUT的电接触之间； 被形成在所述测试插座中的开口，所述开口延伸到在所述DUT被所述测试控制器测试并被保持在所述测试插座中时由所述DUT产生的电磁辐射的包络中； 具有被插入到所述开口中的第一端的塑料波导，所述塑料波导的所述第一端被放置为接收在测试期间由所述DUT发出的电磁辐射;以及 被放置在所述塑料波导的第二端附近的接收器天线，其中在测试期间由所述DUT发出的所述电磁辐射被所述塑料波导运载并被引导到所述接收器天线上； 其中所述接收器天线在物理上位于所述包络外部； 其中所述接收器天线接收在测试期间由所述DUT发出并且由所述塑料波导运载的所述电磁辐射。2.根据权利要求1所述的测试系统，其中所述DUT在能够传递所述测试控制器的测试例程时具有足够的辐射功率以实现被置于所述包络内的接收器天线的可靠接收，但是不具有足够的辐射功率以实现被置于所述包络外部的接收器天线的可靠接收。3.根据权利要求2所述的测试系统，其中所述包络在其最长的尺寸上小于2厘米； 其中所述DUT具有小于5厘米的最长尺寸； 其中所述DUT中的天线具有小于I厘米的最长尺寸。4.根据权利要求2所述的测试系统，其中所述DUT工作在30GHz到300GHz的极高频率(EHF)区域中； 其中从所述DUT发出的所述电磁辐射是具有30GHz与300GHz之间的频率的EHF辐射， 其中所述DUT是EHF发射器。5.根据权利要求4所述的测试系统，其中所述开口是被切割到所述测试插座中的槽，所述槽的尺寸被确定为接收所述塑料波导，并且其中所述塑料波导的所述第一端被置于所述包络内。6.根据权利要求5所述的测试系统，其中所述DUT具有在向上方向上辐射的天线，其中所述包络在所述DUT上方； 其中所述塑料波导的所述第一端被置于所述DUT中的天线上面并且面向所述DUT以接收在测试期间由所述DUT中的天线发出的电磁辐射。7.根据权利要求5所述的测试系统，其中所述测试插座还包括: 被连接到所述接口板的插座基底； 用于在测试期间接收所述DUT的在所述插座基底中的DUT腔室； 位于所述插座基底上面的插座活塞，所述插座活塞在测试期间将所述DUT按压到所述DUT腔室中； 其中当所述DUT具有在向上方向上辐射的天线并且所述包络延伸到所述插座活塞中时，所述开口被形成在所述插座活塞中； 其中当所述DUT具有在向下方向上辐射的天线并且所述包络延伸到所述插座基底中时，所述开口被形成在所述插座基底中。8.根据权利要求7所述的测试系统，其中当所述DUT具有在水平方向上辐射的天线并且所述包络延伸到所述插座基底的侧面中时，所述开口被水平地形成在所述插座基底的所述侧面中。9.根据权利要求2所述的测试系统，还包括: 收发器； 其中所述接收器天线在所述收发器中； 其中所述塑料波导将由所述DUT发出的所述电磁辐射引导至所述收发器中的所述接收器天线中； 其中所述测试控制器将由所述收发器接收的数据与预定数据模式进行比较，当接收的所述数据与所述预定数据模式不匹配时，所述测试控制器指示所述DUT是坏的。10.根据权利要求9所述的测试系统，其中所述收发器包括旨在于在终端用户系统中与所述DUT配对的设备类型的已知为良好的收发器。11.根据权利要求4所述的测试系统，其中所述DUT是包含EHF收发器集成电路(IC)和由所述EHF收发器IC驱动的天线的模块。12.根据权利要求4所述的测试系统，其中所述DUT是包含EHF收发器电路的集成电路1C，所述EHF收发器电路与由所述EHF收发器电路驱动的天线被集成在相同的半导体基板上。13.根据权利要求2所述的测试系统，其中所述DUT是包含多个收发器集成电路(IC)的、具有多个天线的模块，其中每个天线生成针对所述多个收发器IC中的一个收发器IC的包络; 多个所述塑料波导，每个塑料波导具有位于所述DUT的所述多个天线中的不同的一个天线的包络中的第一端。14.根据权利要求13所述的测试系统，还包括: 接收所述多个塑料波导的第二端的适配器，所述适配器合并由所述多个塑料波导运载的电磁辐射以用于由接收器接收。15.根据权利要求13所述的测试系统，其中所述塑料波导具有金属化外壁。16.—种测试装置，包括: 被测试的多个发射器设备，每个发射器设备利用在至少30GHz的载波上的编码数据来驱动天线，每个天线在被所述载波驱动时生成电磁辐射的包络； 其中接收器在被置于所述包络外部时不能可靠地接收所述编码数据； 多个塑料波导，每个塑料波导具有位于所述多个发射器设备中的不同的一个发射器设备的包络内的第一端，其中所述第一端收集来自所述包络内的电磁辐射； 其中每个塑料波导由具有针对30GHz信号的至少为2的相对介电常数的塑料材料制成； 每个塑料波导的第二端，所述第二端不在所述包络内，其中在所述第一端处捕获的电磁辐射通过所述塑料波导被运载至所述第二端；以及 测试器，所述测试器将从所述塑料波导的第二端处的所述电磁辐射重新生成的数据与由所述发射器设备发射的预期数据进行比较，并且当重新生成的所述数据与所述预期数据不匹配时发信号通知故障发射器设备。17.根据权利要求16所述的测试装置，其中每个塑料波导具有金属化外壁。18.根据权利要求16所述的测试装置，其中所述多个塑料波导的第二端被熔接在一起成为合并塑料线缆； 与所述多个发射器设备相同类型的接收器设备，所述接收器具有被置于所述合并塑料线缆的端部处的接收器天线以接收由所述多个塑料波导中的任何塑料波导运载的电磁辐射。19.根据权利要求16所述的测试装置，其中所述多个塑料波导的第二端被熔接在一起成为合并塑料线缆； 被附接到所述合并塑料线缆的端部的波导至同轴线转换器，所述波导至同轴线转换器将由所述多个塑料波导中的任何塑料波导运载的电磁辐射转换为被发送给所述测试器的电信号。20.根据权利要求16所述的测试装置，还包括: 多个天线喇叭，每个天线喇叭具有接收来自所述多个塑料波导中的一个塑料波导的电磁辐射的波导端，以及截面面积比所述波导端大的张开端； 喇叭天线，所述喇叭天线具有面向所述多个天线喇叭的张开端的张开端，其中所述喇叭天线收集通过所述多个天线喇叭中的任何天线喇叭被发送的来自所述多个塑料波导中的任何塑料波导的电磁辐射； 所述喇叭天线的波导端，所述喇叭天线的波导端具有比所述喇叭天线的张开端小的截面面积；以及 被附接到所述喇叭天线的波导端的波导至同轴线转换器，所述波导至同轴线转换器将由所述多个塑料波导中的任何塑料波导运载的电磁辐射转换为被发送给所述测试器的电信号。21.根据权利要求16所述的测试装置，还包括: 用于在测试期间保持设备的测试插座； 其中所述多个发射器设备被一起集成到多发射器模块上，其中所述多发射器模块被插入到所述测试插座中。22.根据权利要求16所述的测试装置，还包括: 用于在测试期间保持设备的多个测试插座； 其中所述多个发射器设备各自被插入到所述多个测试插座中的不同的一个测试插座中。23.一种用于对从发射器发出的电磁辐射进行测试的方法，所述方法包括: 在测试器上执行测试程序以将激励信号通过接口板驱动至被保持在测试插座中的被测试设备(DUT)发射器； 响应于由所述测试器应用的所述激励信号从所述DUT发射器上的天线发出电磁辐射； 其中所述电磁辐射具有至少30GHz的频率； 其中从所述DUT发射器上的所述天线发出的电磁辐射形成包络； 其中被置于所述包络外部的接收器不能可靠地接收通过所述电磁辐射被编码的数据；使用具有位于所述包络内的第一端的塑料波导捕获从所述DUT发射器中的所述天线发出的电磁福射中的一些电磁福射； 通过所述塑料波导将在所述塑料波导的第一端处捕获的电磁辐射运送至所述塑料波导的第二端； 将通过所述塑料波导运送的电磁辐射引导至接收器上，所述接收器在所述包络外部；使用所述接收器生成接收的数据，所述接收的数据表示通过穿过所述塑料波导被发送的电磁辐射来编码的数据；以及 将所述接收的数据与预期数据进行比较，并且当发生数据不匹配时发信号通知所述DUT发射器有故障。24.—种用于测试从被测试设备(DUT)发出的电磁辐射的测试系统，包括: 在测试期间保持DUT的测试插座； 接口板，所述接口板在所述DUT被保持在所述测试插座中时被电连接在测试控制器与所述DUT的电接触之间； 被形成在所述接口板上的金属微带阵列，所述金属微带阵列具有小于或等于在所述DUT被所述测试控制器测试并且被保持在所述测试插座中时由所述DUT产生的电磁辐射的载波的四分之一波长的间隔； 其中所述金属微带阵列的金属微带中的第一微带被放置为接收在测试期间由所述DUT发出的电磁辐射；以及 被放置于所述金属微带阵列中的最后的微带附近的接收器天线，其中在测试期间由所述DUT发出的电磁辐射由所述金属微带阵列运载并且被引导至所述接收器天线上； 其中所述接收器天线物理上位于包络外部； 其中所述接收器天线接收在测试期间由所述DUT发出并且由所述金属微带阵列运载的电磁辐射； 其中所述DUT在能够传递所述测试控制器的测试例程时具有足够的辐射功率以实现被置于所述包络内的接收器的可靠接收，但是不具有足够的辐射功率以实现被置于所述包络外部的接收器的可靠接收。25.根据权利要求24所述的测试系统，还包括: 塑料波导，所述塑料波导具有位于所述金属微带阵列中的所述最后的微带附近的第一端，其中所述第一端收集从所述金属微带阵列中的所述最后的微带发出的电磁辐射，其中所述塑料波导具有在所述接收器天线附近的第二端，所述塑料波导将由所述金属微带阵列发出的电磁辐射运载至所述接收器天线。
【文档编号】G01R31/00GK105980867SQ201380082029
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2013年12月17日
【发明人】R·艾萨克, B·萨哈德, G·D·麦科马克, I·A·凯勒斯, F·G·威斯
【申请人】基萨公司