(57)【要約】  無線周波数（ＲＦ）信号送受信機の到来時間（ＴｏＡ）又は到来角度（ＡｏＡ）の性能を試験するために、高い時間粒度と一貫した広帯域遅延性能とを備えた可変時間遅延を提供するためのシステム及び方法。複数の遅延を共通のＲＦ信号に与えて、ソース位置から発信され、且つそれぞれの直交軸に対するそれぞれの位置座標を有する様々な位置において受信されたＲＦ信号に対応する複数の遅延ＲＦ信号と、加えて、ソース位置から発信され、且つ直交軸の交点での位置において受信されたＲＦ信号に対応する別の遅延ＲＦ信号を提供し得る。
2021511732.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の無線周波数（ＲＦ）信号の相対的な到来時間（ＴｏＡ）又は到来角度（ＡｏＡ）を決定できる被試験デバイス（ＤＵＴ）を試験するシステムを含む装置であって、
一の共通ＲＦ信号を提供するＲＦ信号源と、
複数の信号端子と、
前記ＲＦ信号源及び前記複数の信号端子と電気通信する遅延回路構成と
を含み、
前記遅延回路構成は、前記複数の信号端子のそれぞれに複数の遅延ＲＦ信号の対応する１つを提供するべく前記共通ＲＦ信号に複数の可変遅延を与えることによって１つ以上の制御信号に応答し、
前記複数の遅延ＲＦ信号は、
ソース位置から発信され、且つ複数の直交軸の第１の軸に対する第１の複数の位置座標の１つを有する第１の位置において受信された第１のＲＦ信号に対応する第１の遅延ＲＦ信号と、
前記ソース位置から発信され、且つ前記複数の直交軸の交点での基準位置において受信された基準ＲＦ信号に対応する基準遅延ＲＦ信号と
を含み、
前記複数の可変遅延のうちの第１及び第２の可変遅延に応じて、前記第１の複数の位置座標が、前記第１の複数の位置座標のうちの第１及び第２の異なる位置座標を含む、装置。
【請求項２】
前記複数の遅延ＲＦ信号は、前記ソース位置から発信され、且つ前記複数の直交軸の第２の軸に対する第２の複数の位置座標の１つを有する第２の位置において受信された第２のＲＦ信号に対応する第２の遅延ＲＦ信号をさらに含み、
前記複数の可変遅延のうちの前記第１及び第２の可変遅延に応じて、前記第２の複数の位置座標が、前記第２の複数の位置座標のうちの第１及び第２の異なる位置座標を含む、請求項１の装置。
【請求項３】
前記複数の遅延ＲＦ信号は、前記ソース位置から発信され、且つ前記複数の直交軸の第３の軸に対する第３の複数の位置座標の１つを有する第３の位置において受信された第３のＲＦ信号に対応する第３の遅延ＲＦ信号をさらに含み、
前記複数の可変遅延の前記第１及び第２の可変遅延に応じて、前記第３の複数の位置座標が、前記第３の複数の位置座標のうちの第１及び第２の異なる位置座標を含む、請求項２の装置。
【請求項４】
前記第１の複数の位置座標が、前記複数の直交軸の前記第１の軸に沿って離れた第１の複数の距離座標を含む、請求項１の装置。
【請求項５】
前記第１の複数の位置座標が、前記複数の直交軸の前記第１の軸に対する第１の複数の鋭角ＡｏＡを含む、請求項１の装置。
【請求項６】
前記第１の遅延ＲＦ信号及び基準遅延ＲＦ信号が、前記共通ＲＦ信号に対して、第１の時間遅延及び基準時間遅延だけそれぞれ遅延される、請求項１の装置。
【請求項７】
前記第１の遅延ＲＦ信号及び基準遅延ＲＦ信号が、前記共通ＲＦ信号に対して、第１の信号位相及び基準信号位相をそれぞれ有する、請求項１の装置。
【請求項８】
前記遅延回路構成は、複数の受動時間遅延回路要素を含む、請求項１の装置。
【請求項９】
前記遅延回路構成は、前記第１の遅延ＲＦ信号及び基準遅延ＲＦ信号をそれぞれ提供するべく前記共通ＲＦ信号に第１の遅延及び基準遅延を与えることによって前記１つ以上の制御信号に応答する、第１のプログラマブル遅延回路及び基準プログラマブル遅延回路を含む、請求項１の装置。
【請求項１０】
前記第１のプログラマブル遅延回路及び基準プログラマブル遅延回路はそれぞれが、
第１の複数の受動時間遅延回路要素を含む第１の遅延ステージと、
前記第１の遅延ステージと電気通信して第２の複数の受動時間遅延回路要素を含む第２の遅延ステージと
を含み、
前記第１の遅延ステージは、前記共通ＲＦ信号に対応する中間遅延信号に第１の複数の追加された時間遅延の１つを提供するべく、前記共通ＲＦ信号を遅延させることによって前記１つ以上の制御信号の第１の部分に応答し、
前記第２の遅延ステージは、前記第１の遅延ＲＦ信号、第２の遅延ＲＦ信号、及び基準遅延ＲＦ信号のそれぞれの１つに第２の複数の追加された時間遅延の１つを提供するべく、前記中間遅延信号を遅延させることによって前記１つ以上の制御信号の第２の部分に応答する、請求項９の装置。
【請求項１１】
前記第１の複数の追加された時間遅延は、第１の低時間遅延、第１の中間時間遅延、及び第１の高時間遅延を含み、
前記第２の複数の追加された時間遅延は、第２の低時間遅延、第２の中間時間遅延、及び第２の高時間遅延を含み、
前記第１及び第２の中間時間遅延はそれぞれが、前記第１及び第２の低時間遅延よりも２の倍数だけ長く、
前記第１及び第２の高時間遅延はそれぞれが、前記第１及び第２の低時間遅延よりも３の倍数だけ長い、請求項１０の装置。
【請求項１２】
前記第１の複数の追加された時間遅延は、第１の低時間遅延、第１の中間時間遅延、及び第１の高時間遅延を含み、
前記第２の複数の追加された時間遅延は、第２の低時間遅延、第２の中間時間遅延、及び第２の高時間遅延を含み、
前記第１及び第２の中間時間遅延はそれぞれが、前記第１及び第２の低時間遅延よりも８の倍数だけ長く、
前記第１及び第２の高時間遅延はそれぞれが、前記第１及び第２の低時間遅延よりも９の倍数だけ長い、請求項１０の装置。
【請求項１３】
複数の無線周波数（ＲＦ）信号の相対的な到来時間（ＴｏＡ）又は到来角度（ＡｏＡ）を決定できる被試験デバイス（ＤＵＴ）を試験する方法であって、
一の共通ＲＦ信号を生成することと、
複数の信号端子を提供することと、
前記複数の信号端子のそれぞれに複数の遅延ＲＦ信号の対応する１つを伝達するべく前記共通ＲＦ信号に複数の可変遅延を与えることによって１つ以上の制御信号に応答することと
を含み、
前記複数の遅延ＲＦ信号は、
ソース位置から発信され、且つ複数の直交軸の第１の軸に対する第１の複数の位置座標の１つを有する第１の位置において受信された第１のＲＦ信号に対応する第１の遅延ＲＦ信号と、
前記ソース位置から発信され、且つ前記複数の直交軸の交点での基準位置において受信された基準ＲＦ信号に対応する基準遅延ＲＦ信号と
を含み、
前記複数の可変遅延のうちの第１及び第２の可変遅延に応じて、前記第１の複数の位置座標が、前記第１の複数の位置座標のうちの第１及び第２の異なる位置座標を含む、方法。
【請求項１４】
前記複数の遅延ＲＦ信号は、前記ソース位置から発信され、且つ前記複数の直交軸の第２の軸に対する第２の複数の位置座標の１つを有する第２の位置において受信された第２のＲＦ信号に対応する第２の遅延ＲＦ信号をさらに含み、
前記複数の可変遅延の前記第１及び第２の可変遅延に応じて、前記第２の複数の位置座標が、前記第２の複数の位置座標のうちの第１及び第２の異なる位置座標を含む、請求項１３の方法。
【請求項１５】
前記複数の遅延ＲＦ信号は、前記ソース位置から発信され、且つ前記複数の直交軸の第３の軸に対する第３の複数の位置座標の１つを有する第３の位置において受信された第３のＲＦ信号に対応する第３の遅延ＲＦ信号をさらに含み、
前記複数の可変遅延の前記第１及び第２の可変遅延に応じて、前記第３の複数の位置座標が、前記第３の複数の位置座標のうちの第１及び第２の異なる位置座標を含む、請求項１３の方法。
【請求項１６】
前記第１の複数の位置座標が、前記複数の直交軸の前記第１の軸に沿って離れた第１の複数の距離座標を含む、請求項１３の方法。
【請求項１７】
前記第１の複数の位置座標が、前記複数の直交軸の前記第１の軸に対する第１の複数の鋭角ＡｏＡを含む、請求項１３の方法。
【請求項１８】
前記第１の遅延ＲＦ信号及び基準遅延ＲＦ信号が、前記共通ＲＦ信号に対して、第１の時間遅延及び基準時間遅延だけそれぞれ遅延される、請求項１３の方法。
【請求項１９】
前記第１の遅延ＲＦ信号及び基準遅延ＲＦ信号が、前記共通ＲＦ信号に対して、第１の信号位相及び基準信号位相をそれぞれ有する、請求項１３の方法。
【請求項２０】
前記複数の信号端子のそれぞれに複数の遅延ＲＦ信号の対応する１つを伝達するべく前記共通ＲＦ信号に複数の遅延を与えることは、複数の受動時間遅延回路要素の対応する１つ以上を介して、前記複数の信号端子のそれぞれに前記共通ＲＦ信号を伝達することを含む、請求項１３の方法。
【請求項２１】
前記複数の信号端子のそれぞれに複数の遅延ＲＦ信号の対応する１つを伝達するべく前記共通ＲＦ信号に複数の遅延を与えることは、対応する１つ以上のプログラマブル遅延回路を介して前記複数の信号端子のそれぞれに前記共通ＲＦ信号を伝達することによって前記１つ以上の制御信号に応答することを含む、請求項１３の方法。
【請求項２２】
前記対応する１つ以上のプログラマブル遅延回路を介して前記複数の信号端子のそれぞれに前記共通ＲＦ信号を伝達することは、
前記共通ＲＦ信号に対応する中間遅延信号に第１の複数の追加された時間遅延の１つを提供するべく前記共通ＲＦ信号を遅延させることによって前記１つ以上の制御信号の第１の部分に応答することと、
前記第１、第２、第３、又は第４の遅延ＲＦ信号のそれぞれ１つに第２の複数の追加された時間遅延の１つを提供するべく前記中間遅延信号を遅延させることによって前記１つ以上の制御信号の第２の部分に応答することと、を含む、請求項２１の方法。
【請求項２３】
前記第１の複数の追加された時間遅延は、第１の低時間遅延、第１の中間時間遅延、及び第１の高時間遅延を含み、
前記第２の複数の追加された時間遅延は、第２の低時間遅延、第２の中間時間遅延、及び第２の高時間遅延を含み、
前記第１及び第２の中間時間遅延はそれぞれが、前記第１及び第２の低時間遅延よりも２の倍数だけ長く、
前記第１及び第２の高時間遅延はそれぞれが、前記第１及び第２の低時間遅延よりも３の倍数だけ長い、請求項２２の装置。
【請求項２４】
前記第１の複数の追加された時間遅延は、第１の低時間遅延、第１の中間時間遅延、及び第１の高時間遅延を含み、
前記第２の複数の追加された時間遅延は、第２の低時間遅延、第２の中間時間遅延、及び第２の高時間遅延を含み、
前記第１及び第２の中間時間遅延はそれぞれが、前記第１及び第２の低時間遅延よりも８の倍数だけ長く、
前記第１及び第２の高時間遅延はそれぞれが、前記第１及び第２の低い時間遅延よりも９の倍数だけ長い、請求項２２の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
この出願は、２０１８年１月２６日に出願された米国特許出願第１５／８８１，１８１号に対する優先権を主張し、その開示は参照により本明細書に明示的に組み込まれる。
【背景技術】
【０００２】
本発明は、無線デバイスの試験に関し、特に、被試験ＲＦ信号送受信機デバイス（ＤＵＴ）に送信される複数の無線周波数（ＲＦ）信号の遅延を制御して、そのような遅延ＲＦ信号の相対的な到来時間（ＴｏＡ）又は到来角度（ＡｏＡ）を決定するデバイスの能力を試験することに関する。
【０００３】
今日の電子機器の多くは、接続と通信との両方の目的で無線信号技術を使用している。無線デバイスは電磁エネルギを送受信し、２つ以上の無線デバイスには信号周波数及び電力スペクトル密度によって相互の動作を妨害する可能性があるため、これらのデバイス及びその無線信号技術は、様々な無線信号技術規格仕様に準拠しなければならない。
【０００４】
そのような無線デバイスを設計する際には、エンジニアは、そのようなデバイスが規格に基づいた仕様で規定された無線信号技術に含まれるそれぞれに適合するか、それを超えるように細心の注意を払う。更に、これらのデバイスは、後に大量生産される際に、試験されて製造上の欠陥が不適切な動作を引き起こさないことを確認するが、これには、包含された無線信号技術規格に基づいた仕様への準拠も含まれる。
【０００５】
そのような無線デバイスの試験には、典型的に、被試験デバイス（ＤＵＴ）の受信及び送信サブシステムの試験が含まれる。試験システムは、例えば、異なる周波数、電力レベル、及び／又は信号変調技術を使用して、試験データパケット信号の規定のシーケンスをＤＵＴに送信して、ＤＵＴ受信サブシステムが適切に動作しているかどうかを決定する。同様に、ＤＵＴは、試験システムによる受信及び処理に対して様々な周波数、電力レベル、及び／又は変調技術における試験データパケット信号を送信して、ＤＵＴ送信サブシステムが適切に動作しているかどうかを決定する。
【０００６】
これらのデバイスを製造及び組み立てに続いて試験するために、現在の無線デバイス試験システムは、典型的に、様々なサブシステムを有する試験システムを使用して、各被試験デバイス（ＤＵＴ）に試験信号を提供し、各ＤＵＴから受信した信号を分析する。いくつかのシステム（しばしば「テスタ」と呼ばれる）には、少なくとも、ＤＵＴに送信されるソース信号を提供するための１つ以上の試験信号源（例えば、ベクトル信号発生器、又は「ＶＳＧ」の形式で）と、ＤＵＴによって生成された信号を分析するための１つ以上の受信機（例えば、ベクトル信号分析器、又は「ＶＳＡ」の形式で）とが含まれる。ＶＳＧによる試験信号の生成、及びＶＳＡによって実行される信号分析は、（例えば、内部プログラマブルコントローラ、又はパーソナルコンピュータなどの外部プログラマブルコントローラの使用を介して）一般にプログラマブルであり、それによって、異なる周波数範囲、帯域幅、及び信号変調特性で、様々な無線信号技術規格への準拠に対して様々なデバイスを試験するために、各々を使用することを可能にする。
【０００７】
図１を参照すると、典型的な試験環境１０ａは、テスタ１２及びＤＵＴ１６を含み、試験データパケット信号２１ｔ及びＤＵＴデータパケット信号２１ｄは、典型的には同軸ＲＦケーブル２０ｃ及びＲＦ信号コネクタ２０ｔｃ、２０ｄｃの形式である、導電性信号経路２０ａを介して、テスタ１２とＤＵＴ１６との間で伝達されるＲＦ信号として交換される。上記のように、テスタは、典型的に、信号源１４ｇ（例えば、ＶＳＧ）及び信号分析器１４ａ（例えば、ＶＳＡ）を含む。テスタ１２及びＤＵＴ１６はまた、テスタ１２内のファームウェア１４ｆ及びＤＵＴ１６内のファームウェア１８ｆにおいて典型的に具体化される、所定の試験シーケンスに関するプリロードされた情報を含み得る。所定の試験フローに関するこのファームウェア１４ｆ、１８ｆ内の試験詳細は、典型的にデータパケット信号２１ｔ、２１ｄを介して、テスタ１２とＤＵＴ１６との間の何らかの形式の明示的な同期を典型的に必要とする。或いは、試験は、ここに示されるように、テスタ１２に一体化され得るか、又は外部（例えば、プログラムされたパーソナルコンピュータ）であり得るコントローラ３０によって制御されてもよい。コントローラ３０は、１つ以上の信号経路（例えば、イーサネット（登録商標）ケーブルなど）３１ｄを介してＤＵＴ１６と通信して、コマンド及びデータを伝達してもよい。テスタ１２の外部にある場合、コントローラ３０は更に、１つ以上の追加の信号経路（例えば、イーサネットケーブルなど）３１ｔを介してテスタ１２と通信して、追加のコマンド及びデータを伝達してもよい。
【０００８】
図２を参照すると、代替的な試験環境１０ｂは、試験データパケット信号２１ｔ及びＤＵＴデータパケット信号２１ｄがテスタ１２及びＤＵＴ１６のそれぞれのアンテナシステム２０ｔａ、２０ｄａを介して通信され得る無線信号経路２０ｂを使用する。
【０００９】
通常、テスタを用いて無線デバイス（例えば、無線フィデリティ（ＷｉＦｉ）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｚｉｇｂｅｅ（登録商標）、Ｚ−Ｗａｖｅ（登録商標）、又は同様のデバイス）を試験する場合に、いったんテスタとＤＵＴとの間の通信が確立されると、テスタ及びＤＵＴは試験フローを実行し、その間に、テスタ又はコントローラは、（例えば、ＤＵＴに関連付けられたドライバソフトウェアを介して制御コマンドを実行することによって）ＤＵＴの挙動を制御する。コマンドには、テスタから試験パケットを受信するか、又はテスタにパケットを送信するように、ＤＵＴに命令することが含まれ得る。電力レベル、周波数、データレート、変調などのパケットの特性もまた制御され得る。
【００１０】
現在では、より多くの無線デバイスが、それらの物理的位置を決定するための位置認識能力を含んでいる。内部の無線位置決めシステムは、様々な内部センサから入手可能な位置特定情報を使用し、並びに外部ソースから受信した信号の特定の特性を測定する。例えば、デバイスの相対位置は、着信信号の到来時間（ＴｏＡ）又は到来角度（ＡｏＡ）などの着信信号パラメータを測定することによって推定され得る。しかしながら、そのような機能の正確で時間効率の良い試験を実行することは、生産試験環境では困難であることが証明されている。例えば、モバイルアプリケーションにおけるＡｏＡ試験の時間遅延分解能は、通常、生成するのが難しい信号である数十ピコ秒（ｐｓｅｃ）未満の範囲スケールにある。また、１つの試験手法には、無線（ＯＴＡ）試験が含まれる。ただし、ＯＴＡ試験では、受信アンテナにおいて平面信号波を確実に受信するために、信号源と被試験デバイス（ＤＵＴ）との間に大きな距離を必要とする。更に、異なる遅延及び入射角度の試験では、ソースに対するＤＵＴのそのような距離及び再配向（例えば、回転）を変更する必要がある。これらの要件の両方を、試験環境に実装することは難しい。したがって、正確な位置決めデータに対するそのようなデバイスのユーザによる需要の増加を考慮すると、そのような試験を実行するためのシステム及び方法の必要性が存在する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１１】
無線周波数（ＲＦ）信号送受信機の到来時間（ＴｏＡ）又は到来角度（ＡｏＡ）の性能を試験するために、高い時間粒度と一貫した広帯域遅延性能とを備えた可変時間遅延を提供するためのシステムと方法。複数の遅延を共通のＲＦ信号に与えて、ソース位置から発信され、且つそれぞれの直交軸に対するそれぞれの位置座標を有する様々な位置において受信されたＲＦ信号に対応する複数の遅延ＲＦ信号と、加えて、ソース位置から発信され、且つ直交軸の交点での位置において受信されたＲＦ信号に対応する別の遅延ＲＦ信号を提供し得る。
【００１２】
例示的な実施形態によれば、複数の無線周波数（ＲＦ）信号の相対的な到来時間（ＴｏＡ）又は到来角度（ＡｏＡ）を決定できる被試験デバイス（ＤＵＴ）を試験するためのシステムは、共通ＲＦ信号を提供するＲＦ信号源と、複数の信号端子と、遅延回路構成と、を含み、ＲＦ信号源及び複数の信号端子と電気通信する際に、１つ以上の制御信号に応じて、共通ＲＦ信号に複数の可変遅延を与えることによって、複数の信号端子のそれぞれに複数の遅延ＲＦ信号のそれぞれの１つを提供する。複数の遅延ＲＦ信号は、ソース位置から発信され、且つ複数の直交軸の第１の軸に対する第１の複数の位置座標の１つを有する第１の位置において受信された第１のＲＦ信号に対応する第１の遅延ＲＦ信号と、ソース位置から発信され、且つ複数の直交軸の交点での基準位置において受信された第４のＲＦ信号に対応する基準遅延ＲＦ信号と、を含み、複数の可変遅延の第１及び第２の可変遅延に応じて、第１の複数の位置座標が、第１の複数の位置座標の第１及び第２の異なる位置座標を含む。
【００１３】
別の例示的な実施形態によれば、複数の無線周波数（ＲＦ）信号の相対的な到来時間（ＴｏＡ）又は到来角度（ＡｏＡ）を決定できる被試験デバイス（ＤＵＴ）を試験するための方法は、共通ＲＦ信号を生成することと、複数の信号端子を提供することと、共通ＲＦ信号に複数の可変遅延を与えて、複数の信号端子のそれぞれに複数の遅延ＲＦ信号のそれぞれ１つを伝達することによって、１つ以上の制御信号に応答することと、を含む。複数の遅延ＲＦ信号は、ソース位置から発信され、且つ複数の直交軸の第１の軸に対する第１の複数の位置座標のうちの１つを有する第１の位置において受信された第１のＲＦ信号に対応する第１の遅延ＲＦ信号と、ソース位置から発信され、且つ複数の直交軸の交点での基準位置において受信された基準ＲＦ信号に対応する基準遅延ＲＦ信号と、を含み、複数の可変遅延の第１及び第２の可変遅延に応じて、第１の複数の位置座標が、第１の複数の位置座標の第１及び第２の異なる位置座標を含む。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、導電性又は有線環境における、被試験無線周波数（ＲＦ）データパケット信号送受信機デバイス（ＤＵＴ）に対する典型的な試験環境を示す。
【図２】図２は、放射性又は無線環境における、ＲＦデータパケット信号送受信機ＤＵＴに対する典型的な試験環境を示す。
【図３】図３は、着信信号の到来時間（ＴｏＡ）及び到来角度（ＡｏＡ）を決定するための２次元（２Ｄ）信号受信環境を示す。
【図４】図４は、着信信号の到来時間（ＴｏＡ）及び到来角度（ＡｏＡ）を決定するための２次元（２Ｄ）信号受信環境を示す。
【図５】図５は、着信信号の到来角度（ＡｏＡ）を決定するための３次元（３Ｄ）信号受信環境を示す。
【図６】図６は、例示的な実施形態による、試験中に受信された複数の試験信号の測定された空間関係を示す。
【図７】図７は、例示的な実施形態による、図５の試験信号を生成するための複数の信号遅延サブシステムを備えたシステムを示す。
【図８】図８は、例示的な実施形態による、図７の信号遅延サブシステム用の回路トポロジを示す。
【図９】図９は、例示的な実施形態による、図７の信号遅延サブシステム用の別の回路トポロジを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下の詳細な説明は、添付の図面を参照して、現在、特許請求されている発明の例示的な実施形態の説明である。そのような説明は、例示を意図したものであり、本発明の範囲に対して限定するものではない。そのような実施形態は、当業者が主題発明を実施できるように十分詳細に記載されており、且つ他の実施形態が、主題発明の精神又は範囲から逸脱することなく、いくつかの変形と共に実施し得ることが理解されよう。
【００１６】
本開示全体を通して、文脈に反する明確な指示がなければ、説明される個々の回路要素が単数又は複数であってよいことが理解されよう。例えば、「回路」及び「回路構成」という用語は、単一の構成要素又は複数の構成要素を含むことができ、能動的及び／若しくは受動的であり、且つ一緒に接続若しくは他の方法で結合されて（例えば、１つ以上の集積回路チップとして）規定の機能を提供する。加えて、「信号」という用語は、１つ以上の電流、１つ以上の電圧、又はデータ信号を指し得る。図面内で、類似又は関連する要素は、類似又は関連するアルファベット、数字、又は英数字の指定子を有する。更に、本発明は（好ましくは、１つ以上の集積回路チップの形式で）個別の電子回路構成を使用する実装の状況で説明されてきたが、そのような回路構成の任意の部分の機能は、代替的に、処理される信号周波数又はデータレートに応じて、１つ以上の適切にプログラムされたプロセッサを使用して実装されてもよい。更に、図面が様々な実施形態の機能ブロックの図を示す範囲内、機能ブロックは、ハードウェア回路構成間の分割を必ずしも示すものではない。
【００１７】
携帯電話、スマートフォン、タブレットなどの無線デバイスは、ＩＥＥＥ８０２．１１ａ／ｂ／ｇ／ｎ／ａｃ（「ＷｉＦｉ」）、３ＧＰＰ  ＬＴＥ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｚｉｇｂｅｅ、Ｚ−Ｗａｖｅなどの規格に基づいた技術を利用する。これらの技術の基礎となる規格は、信頼できる無線接続及び／又は通信を提供するように設計されている。規格は、一般的に、エネルギ効率を高く、且つ無線スペクトルに隣接又はそれを共有する同じ又は他の技術を使用するデバイス間の干渉を最小化するように設計された、物理的でより上位レベルの仕様を規定する。
【００１８】
これらの規格で規定されている試験は、そのようなデバイスが規格で規定された仕様に適合するように設計され、且つ製造されたデバイスがそれらの規定された仕様に適合し続けることを確実にすることを意図している。大部分のデバイスは、少なくとも１つ以上の受信機と１つ以上の送信機とを含む送受信機である。したがって、試験は、受信機と送信機との両方が適合しているかどうかを確認することを意図している。ＤＵＴの受信機の試験（ＲＸ試験）には、典型的に、試験システム（テスタ）が試験パケットを受信機に送信すること、及びＤＵＴ受信機がそれらの試験パケットにどのように応答するかを決定する何らかの方法が含まれる。ＤＵＴの送信機の試験（ＴＸ試験）は、パケットを試験システムに送信することによって実行され、試験システムは次いで、ＤＵＴからの信号の様々な物理的特性を評価し得る。
【００１９】
ＷｉＦｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、Ｚｉｇｂｅｅ、及びＺ−Ｗａｖｅデバイスなどの無線デバイスの試験は、固有デバイス識別子、及びＰＨＹの一部のみが能動的である非リンク試験ソリューションを使用して、テスタとＤＵＴとの間の頻繁な双方向メッセージングから、試験フローの主要部分が内部で実行され、テスタとＤＵＴとの間で調整される、頻度ではないメッセージングへと進行している。しかしながら、そのような試験の結果は、プロトコルスタックの上位レベルがアクティブではないため、典型的に、通信ポート及び経路を介してＤＵＴからテスタに伝達され得ており、それによってデータが送信パケットで簡単に伝達されることを防止する。したがって、ＤＵＴとテスタとの間の唯一の接続が伝導性又は放射性信号経路であり、且つデータがデータパケットを介して交換される場合、少しでも可能であっても、ＤＵＴが非リンク試験方法を使用してテスタに試験結果を伝達することは困難であり得る。以下でより詳細に説明するように、現在、特許請求されている発明の例示的な実施形態によれば、ＲＦデータパケット送受信機の試験は、ネットワークデータパケット信号通信プロトコルの下位層において試験することによって、少なくとも部分的に、実行することができる。
【００２０】
以下でより詳細に説明するように、プログラマブル遅延設計が提案されており、較正とともに、ＤＵＴの受信アンテナポートにおける相対信号到来時間の正確な制御を実現できる。そのようなプログラマブル遅延設計は、プリント伝送線などの受動信号遅延要素を用いて実装でき、リアクティブ（例えば、インダクタンスに加えてキャパシタンス）回路構成、同軸ケーブル、又は能動信号遅延線回路構成などの他のアプローチに勝る利点を提供し得る。利点には、（例えば、物理的な伝送線の長さを変更することによる）より細かい粒度、高速遅延スイッチング、広帯域幅、（信号レベルに依存しない）高ダイナミックレンジ、及び動作環境安定性が含まれる。較正プロセスと共に、方法は、位置決めシステムに対して高再現性と正確な時間測定機能とを達成できる。
【００２１】
図３及び図４を参照すると、位置認識デバイスの無線位置決めシステムにおける位置特定情報は、ＴＯＡ（図１）及びＡＯＡ（図２）を測定することによって推定することができる。これらのパラメータは、受信信号τ１、τ２の時間差Δτを測定することによって導出され、既知の原理に従って距離ｄ及び／又は角度ψ情報に変換される。
【００２２】
図５及び図６を参照すると、３Ｄ位置決めの目的のために、それぞれのデカルト軸Ｘ、Ｙ、Ｚに沿って入射角度ψｘ、ψｙ、ψｚを測定することによってＡｏＡを決定することができる。角度測定ごとに２つの要素が必要とされ、４つのアンテナポートａ０、ａｘ、ａｙ、ａｚが必要であり、図示するように配置することができる。
【００２３】
図５を参照すると、３つの直交軸Ｘ、Ｙ、Ｚの原点にあると考えられるＤＵＴ５０は、ＤＵＴ５０に対してΨｘ、Ψｙ、及びΨｚの方向に位置する点光源５２から信号を受信する。換言すれば、信号点源５２の位置は、それらの点が３つの軸Ｘ、Ｙ、Ｚに対して一定の角度Ψｘ、Ψｙ、Ψｚを有する３つの円５１ｘ、５１ｙ、５１ｚの切片にある。
【００２４】
図６を参照すると、点光源５２によって生成された平面波の一部を表す４つの光線５３ａ、５３ｘ、５３ｙ、５３ｚは、ＤＵＴアンテナ要素ａ０、ａｘ、ａｙ、ａｚに到達する。ソース５２とＤＵＴ５０との間の距離は（信号波長の数に関して）非常に大きいと想定されるため、軸方向のオフセットによる遅延変動は無視することができる。次いで、３つの到来角度は、アンテナ要素ペア（ａ０、ａｘ）＝＞Ψｘ、（ａ０、ａｙ）＝＞Ψｙ、及び（ａ０、ａｚ）＝＞Ψｚによって測定することができる。
【００２５】
図７を参照すると、位置認識デバイスの試験に必要な４つの信号は、ＲＦ信号源１１４ｇ（例えば、テスタ１１２内のＶＳＧ）から４つの可変時間遅延回路１３０ａ、１３０ｘ、１３０ｙ、１３０ｚ（以下で詳しく説明する）のそれぞれに共通ＲＦ信号１１５を提供することによって生成することができ、４つの信号のそれぞれは、（例えば、テスタ１１２内部の又は外部の）制御部１４０からの１つ以上の制御信号１４１に従って制御（例えば、プログラム）されてもよい。結果として生じる遅延信号１３１ａ、１３１ｘ、１３１ｙ、１３１ｚは、好ましくはそれぞれの導電性信号経路１３２ａ、１３２ｘ、１３２ｙ、１３２ｚ（例えば、ＲＦケーブル）を介して、ＤＵＴ１１６用のアンテナアレイ１３６の端子１３４ａ、１３４ｘ、１３４ｙ、１３４ｚに伝達される。（図５及び図６に関して）上述したように、このように提供された４つの信号は、それぞれの信号遅延τ０、τ０＋Δτｘ、τ０＋Δτｙ、τ０＋Δτｚを有し、ここで、τ０は、遅延回路１３０ａ、１３０ｘ、１３０ｙ、１３０ｚのそれぞれによって導入された一定の遅延であり、追加された遅延Δτｘ、Δτｙ、Δτｚのそれぞれは、方向成分信号１３１ｘ、１３１ｙ、１３１ｚに対して遅延回路１３０ｘ、１３０ｙ、１３０ｚのそれぞれの１つによって導入された異なる遅延である。
【００２６】
図８を参照すると、例示的な実施形態による複数の信号遅延サブシステムを備えたシステム２３０ａは、信号ルーティングステージ２３２、２３４、２３６、２３８を介して連続的に結合された制御可能な信号遅延の複数のステージ２４２ａ、２４４ａ、２４６ａを含む。信号ルーティングステージ２３２、２３４、２３６、２３８としての使用に適した回路構成の例には、単極４投（ＳＰ４Ｔ）ＲＦ信号スイッチが（限定なしに）含まれる。入力ステージ２３２の極は、共通ＲＦ信号１１５を受信することができ、出力ステージ２３８の極は、結果として生じる遅延信号２３１ａを提供することができる。中間ステージ２３４、２３６は、それぞれの極を介して相互接続されたＳＰ４Ｔ  ＲＦ信号スイッチ２３４ａ、２３４ｂ、２３６ａ、２３６ｂを含み得る。
【００２７】
信号遅延ステージ２４２ａは、τ０、τ０＋τＳ、τ０＋２τＳ、τ０＋３τＳの利用可能な信号遅延のサブステージを有し、ここで、τ０は一定の遅延であり、τＳは所望の追加の遅延ステップ又は持続時間である。ダウンストリーム信号遅延ステージ２４４ａ、２４６ａは、τ０＋４τＳ、τ０＋８τＳ、及びτ０＋１２τＳ、並びにτ０＋１６τＳ、τ０＋３２τＳ、及びτ０＋４８τＳである、４の倍数ずつ順次より高くなる、対応する追加の信号遅延を有する。
【００２８】
図９を参照すると、代替的な例示的実施形態による複数の信号遅延サブシステムを備えた別のシステム２３０ｂは、同様に、信号ルーティングステージ２３２、２３４、２３６、２３８を介して連続的に結合された制御可能な信号遅延の複数のステージ２４２ｂ、２４４ｂ、２４６ｂを含む。しかしながら、この場合、選択された信号遅延サブステージ２４２ａｃ、２４４ａｃ、２４６ａｂは、以前の遅延ステージ２４２ａ、２４４ａ、２４６ａから、他の遅延ステージ２４４ｂ、２４２ｂ、及び異なる遅延サブステージ２４２ｂｅ（τ０＋９τＳ）、２４４ｂｅ（τ０＋１８τＳ）、２４６ｂｅ（τ０＋３６τＳ）に置換されている。これにより、有利には、マイクロストリップなどの受動信号要素に実装されると、より一貫してコンパクトな回路設計に物理的に実装され得る、より高い及びより低い信号遅延のそれぞれの組み合わせを有する信号遅延ステージ２４２ｂ、２４４ｂ、２４６ｂを生成する。
【００２９】
例示的な実施形態によれば、典型的な共通遅延ステップ持続時間τＳは５ｐｓｅｃであり得るが、試験条件及び性能要件に応じて他の持続時間が使用され得る。
【００３０】
前述の説明に基づいて、そのような遅延回路構成トポロジが複数の利点と共に高精度で３Ｄ  ＡｏＡを試験できる試験システムを可能にすることを容易に理解することができ、システムは、広い周波数範囲にわたるフラットな遅延応答、信号レベルに依存しない応答遅延、（例えば、最近の屋内測位システムに必要な精度である、１０ｃｍのＲＦ信号伝播距離に相当する）少なくとも３００ｐｓｅｃの調整可能範囲、角度測定の精度が受信信号の信号対雑音比（ＳＮＲ）によってのみ制限され、試験システムからの寄与が実質的にないことを確実にする５ｐｓｅｃの遅延ステップサイズ、プログラマブル遅延要素によって可能となる高精度時間遅延制御、マルチパス及びノイズ影響下での３Ｄ  ＡｏＡの高精度試験、角度及び距離試験用の受信アンテナアレイへの入力のプログラマブル遅延制御、時間情報が正確に導出されることを確実にするための各遅延の組み合わせの較正及び保持、スイッチング時間がＴｏＡ又はＡｏＡ試験時間（典型的には数ミリ秒の範囲内）全体に大きく影響しないことを確実にするための、高速遅延スイッチング間隔（例えば、２０マイクロ秒以内）、ブロードバンド性能、優れた再現性、及びコスト有効性を有する良好な時間遅延制御を可能にするための、プリント伝送線構造（例えば、マイクロストリップ）の使用、を含む。テスタ及びＤＵＴの（通常は独立しており、例えば周波数ロックされていない）クロック信号源の周波数ドリフトによって導入される不正確さにより、利用可能な遅延間隔間の高速スイッチングが特に重要となる場合がある。テスタ及びＤＵＴクロック信号の周波数は、たとえわずかだけでも互いにドリフトしてずれているために、スイッチング遅延間隔と比較して重大になるほどはるかに十分にドリフトし得、その場合、遅延測定が損なわれる。したがって、遅延をより速く調整できるほど、クロックドリフトによる誤差を小さくできる。また、上述のように、カスケードされたクワッドスイッチング構造を使用して、パス損失を最小化した高遅延分解能を達成でき、広帯域で、広ダイナミックレンジのＲＦスイッチを用いて、周波数、温度、及びＲＦ信号電力レベルにわたって安定性を維持することができる。更に、複数の信号経路を使用することにより、リードラグ遅延条件を制御して、ＡｏＡ試験における完全な鋭角測定を提供することが可能になる。
【００３１】
本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、本発明の構造及び動作方法における様々な他の修正及び代替案が、当業者には明らかであろう。本発明を特定の好ましい実施形態に関連して説明されてきたが、特許請求される発明は、そのような特定の実施形態に過度に限定されるべきではないことを理解されたい。以下の特許請求の範囲が本発明の範囲を定義し、これらの特許請求の範囲内の構造及び方法、並びにそれらの均等物が特許請求の範囲によってカバーされることが意図されている。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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