TWI540322B - 關於近場電磁探針及掃描器之系統，裝置及方法 - Google Patents

Description

關於近場電磁探針及掃描器之系統，裝置及方法 相關申請案之交叉參考

本申請案主張2012年9月8日申請且題為「SYSTEMS,DEVICES AND METHODS RELATED TO NEAR-FIELD ELECTRIC AND MAGNETIC PROBES」之美國臨時申請案第61/698,615號及2012年9月8日申請且題為「SYSTEMS AND METHODS RELATED TO NEAR-FIELD ELECTROMAGNETIC SCANNERS」之美國臨時申請案第61/698,617號的優先權，該兩個申請案中之每一者以其全文引用之方式明確地併入本文中。

本發明大體而言係關於與射頻(RF)模組相關聯之電磁(EM)場之特性化。

電磁(EM)場可由射頻(RF)裝置(諸如，RF模組)之區產生或對射頻(RF)裝置(諸如，RF模組)之區有不合需要之影響。此電磁干擾(EMI)可使使用此RF模組之無線裝置之效能降級。一些RF模組可具備EM屏蔽體以減輕與EMI相關聯之此等效能問題。

根據諸多實施，本發明係關於一種用於感測接近具有側向尺寸X及Y之一射頻(RF)裝置之一電磁(EM)場的探針。該探針包括具有一近 端及一遠端之一同軸總成。該同軸總成包括介於該近端與該遠端之間的一內部導體及一外部導電屏蔽體。該探針進一步包括實施於該同軸總成之該遠端處之一感測元件。該感測元件經組態以量測該EM場之一場強度。該感測元件具有小於該等側向尺寸X及Y中之較小者的一尺寸以藉此允許對與該RF裝置之不同位置相關聯的該等EM場強度之複數個局部量測。

在一些實施例中，該探針可進一步包括實施於該同軸總成之該近端處之一同軸連接器。該外部導電屏蔽體可在該等局部量測期間連接至一接地。

在一些實施例中，該感測元件可經組態以感測該EM場之一電組件之場強度。該感測元件可包括在該同軸總成之該遠端處超出該外部導電屏蔽體的該內部導體之一未經屏蔽擴充部分。該未經屏蔽擴充部分可經組態以使得作用於該未經屏蔽擴充部分上之一電場導致在該內部導體及該外部導電屏蔽體中流動之相反差模電流。

在一些實施例中，該感測元件可經組態以感測該EM場之一磁性組件之場強度。該感測元件可包括一迴圈，該迴圈具有連接至該內部導體之一遠端的一第一末端及連接至該外部導電屏蔽體之一遠端的一第二末端。該迴圈可經組態以使得通過該迴圈之磁場通量之一改變感應一可偵測之共模電流。該迴圈可具有至少一匝、一矩形形狀或一圓形形狀。對於該圓形形狀實例，該圓形迴圈可具有1 mm或更小之一直徑。

在一些實施例中，該同軸總成可具有大約50歐姆之一特性阻抗。在一些實施例中，該場強度可包括與存在於距該RF裝置之一表面一分離距離處的該EM場強度相關聯之一近場強度。該分離距離可為大約1 mm或更小。

在諸多教示中，本發明係關於一種用於測試一射頻(RF)裝置之方 法。該方法包括操作該RF裝置以產生一電磁(EM)發射。該方法進一步包括相對於該RF裝置定位一感測元件以允許對該EM發射之一量測。該量測進一步包括經由該定位之感測元件量測一場強度。該所量測之場強度表示小於該RF裝置之一總側面積的一選定區域上之一場分佈。

在一些實施例中，該RF裝置可為一功率放大器模組。在一些實施例中，該選定區域可為該總側面積的至少十分之一。該選定區域可小於或等於大約1 mm²。

在一些實施例中，該場強度可包括一電場強度。在一些實施例中，該場強度可包括一磁場強度。在一些實施例中，該場強度可包括與存在於距該RF裝置之一表面一分離距離處的該EM場強度相關聯之一近場強度，其中該分離距離為大約1 mm或更小。

在一些實施中，本發明係關於一種用於測試一射頻(RF)裝置之系統。該系統包括一控制系統，該控制系統經組態以允許該RF裝置之操作。該系統進一步包括一信號產生器，該信號產生器經組態以將一RF信號提供至該RF裝置，使得該操作中之RF裝置產生一電磁(EM)發射。該系統進一步包括一量測系統，該量測系統包括經組態以量測一場強度之一探針，該場強度表示小於該RF裝置之一總側面積的一選定區域上之一場分佈。

根據一些實施，本發明係關於一種用於掃描電磁(EM)發射之系統。該系統包括一夾具系統，該夾具系統經組態以固持一受測裝置(DUT)且為該DUT提供電連接。該系統進一步包括一操作系統，該操作系統連接至該夾具系統且經組態以允許該DUT之操作。該系統進一步包括一量測系統，該量測系統經組態以獲得表示在該DUT之該操作期間的該DUT之複數個選定區域上之一場分佈的場強度量測，其中該等選定區域中之每一者小於該DUT之一總側面積。

在一些實施例中，該操作系統可包括經組態以將一射頻(RF)信號提供至該DUT之一RF源。該場分佈可為在該RF信號之情況下的該DUT之該操作的一結果。該操作系統可進一步包括經組態以將電力提供至該DUT之一電源。該操作系統可進一步包括經組態以將控制信號提供至該DUT之一控制器。

在一些實施例中，該夾具系統可包括經組態以固持該DUT且提供該等電連接之一印刷電路板(PCB)。該夾具系統可進一步包括經組態以促進在該複數個選定區域中之每一者處的該場強度之該量測的一可移動夾盤台。該可移動夾盤台可經組態以使該PCB沿著側向方向X及Y以增量△X及△Y移動。

在一些實施例中，該量測系統可包括經組態以感測一磁場強度之一磁場探針。該磁場探針可包括一迴圈，該迴圈具有連接至一內部導體之一遠端的一第一末端及連接至一外部導電屏蔽體之一遠端的一第二末端。該內部導體及該外部導電屏蔽體可以一同軸組態配置，其中該迴圈經組態以使得通過該迴圈之磁場通量之一改變感應一可偵測之共模電流。該迴圈可具有具1 mm或更小之一直徑之一圓形形狀。該同軸組態可具有大約50歐姆之一特性阻抗。

在一些實施例中，該量測系統可進一步包括經組態以放大表示該共模電流之一信號之一前置放大器。該量測系統可進一步包括經組態以處理該放大之信號之一頻譜分析儀。該量測系統可進一步包括經組態以控制該量測系統之一處理器。

在一些實施例中，該場分佈可包括與在距該RF裝置之一表面一分離距離處所獲得的該等場強度量測相關聯之一近場強度分佈。該分離距離可為大約1 mm或更小。

在諸多實施中，本發明係關於一種用於掃描電磁(EM)發射之方法。該方法包括固持一受測裝置(DUT)。該方法進一步包括執行與該 DUT相關聯之一操作。該方法進一步包括獲得表示在該DUT之該操作期間的該DUT之複數個選定區域上之一場分佈的場強度量測，其中該等選定區域中之每一者小於該DUT之一總側面積。

在一些實施例中，至少該場強度之該量測可在一處理器之控制下自動地執行。在一些實施例中，該等選定區域中之每一者可為該DUT之該總面積的至少十分之一。

在一些實施例中，該DUT可為一功率放大器模組。該功率放大器模組可包括一電磁屏蔽體。該等選定區域中之每一者之尺寸可經選擇以使得該電磁屏蔽體之一單一單元之移除可藉由該所量測之場強度來偵測。該單一單元可包括一屏蔽線接合。

出於概述本發明之目的，本文中已描述本發明之特定態樣、優點及新穎特徵。應理解，未必所有此等優點可根據本發明之任何特定實施例來達成。因此，可以一方式來體現或執行本發明，該方式達成或最佳化如本文中所教示之一優點或優點群組而未必達成如本文中可教示或暗示之其他優點。

20‧‧‧封裝基板

28‧‧‧I/O連接焊墊

29‧‧‧接地焊墊

30‧‧‧接地平面

36‧‧‧晶粒

43‧‧‧表面黏著裝置(SMD)

49‧‧‧連接線接合

51‧‧‧屏蔽線接合

59‧‧‧包覆模製結構

71‧‧‧導電層

75‧‧‧受測裝置(DUT)

99‧‧‧射頻(RF)組件

102‧‧‧電磁(EM)場

104‧‧‧電磁(EM)場

106‧‧‧磁場

108‧‧‧電流

110‧‧‧導電迴圈

120‧‧‧量測組態

122‧‧‧局部區

130‧‧‧近場感測元件

140‧‧‧電場探針

142‧‧‧感測末端

150‧‧‧磁場探針

152‧‧‧感測末端

200‧‧‧近場掃描組態

202‧‧‧平台

204‧‧‧測試夾具

300‧‧‧測試系統

302‧‧‧可移動夾盤台

304‧‧‧測試裝備

310‧‧‧前置放大器

312‧‧‧頻譜分析儀

314‧‧‧信號產生器

316‧‧‧控制器

320‧‧‧探針固持器

322‧‧‧夾盤台

324‧‧‧移動夾盤

330‧‧‧通用介面匯流排(GPIB)

332‧‧‧電腦可讀媒體(CRM)

400‧‧‧可實施以針對此等量測組態DUT之程序

410‧‧‧可實施以獲得近場量測以便允許DUT之局部特性化之程序

W‧‧‧節點

X‧‧‧節點

Y‧‧‧節點

Z‧‧‧節點

圖1示意地描繪一射頻(RF)模組，其中進入該模組及/或離開該模組之電磁(EM)場可如本文中所描述般特性化。

圖2展示可包括於圖1之模組中的RF場之實例。

圖3展示：在一些實施中，圖1之模組可經組態以提供與兩個或兩個以上操作模式相關聯之功能性。

圖4展示可藉由具有電流感應迴圈之電感性磁探針來偵測磁場之方式的實例。

圖5展示：若磁探針之電流感應迴圈相對於受測試之RF模組而言過大，則RF模組之局部FM場特性化困難或不可能。

圖6展示：在一些實施中，具有本文中所描述之一或多個特徵之 探針可經組態以允許受測試之RF模組之局部特性化。

圖7示意性地描繪可充當圖6之探針之電探針。

圖8示意性地描繪可充當圖6之探針之磁探針。

圖9展示圖8之磁探針之實例。

圖10A及圖10B展示可促進圖6之局部場特性化之實例近場量測組態。

圖11展示可促進圖10A及圖10B之近場量測組態之實例量測設備。

圖12展示具有圖11之量測設備之實例量測系統。

圖13示意性地描繪圖12之量測系統。

圖14示意性地描繪圖13之系統之更特定實例。

圖15A至圖15G展示與各種操作條件相關聯之實例RF模組及場量測，以使得RF模組可以局部方式特性化。

圖16A至圖16F展示與各種操作條件相關聯之另一實例RF模組及場量測，以使得RF模組可以局部方式特性化。

圖17展示可由圖13之量測系統之一或多個組件執行的實例程序。

圖18展示可由圖13之量測系統之一或多個組件執行的另一實例程序。

本文中所提供之標題(若存在的話)僅為了便利起見且未必影響所主張之本發明之範疇或意義。

圖1至圖3展示可藉由如本文中所描述之裝置、系統及/或方法而有效地特性化之射頻(RF)模組之實例。在一些實施例中，此等RF模組可為經封裝模組。儘管就此等RF模組之情況來描述，但應理解，本文中所描述之一或多個特徵亦可用於包括(例如)未經封裝之RF電路之 其他非模組化RF應用中。

圖1展示：RF模組75可包括RF組件99。如本文中所描述，此組件可包括(例如)具有一或多個積體電路之晶粒、被動式組件(諸如，表面黏著裝置(SMD))、連接特徵或其某一組合。此組件在操作期間可發射一電磁(EM)場(如箭頭102所描繪)，且/或可能易受別處所產生之EM場104影響。在一些情形中，需要保持RF組件99隔離以防止EM場102離開模組75及/或防止EM場104進入模組75。

圖1進一步展示：在一些實施例中，模組75可包括經組態以提供前述隔離功能性之RF屏蔽體。此RF屏蔽體之非限制性實例描述於以下各者中：國際公開案第WO 2010/014103號(2008年7月31日申請之題為「SEMICONDUCTOR PACKAGE WITH INTEGRATED INTERFERENCE SHIELDING AND METHOD OF MANUFACTURE THEREOF」的國際申請案第PCT/US2008/071832號)，及美國公開案第US 2007/0241440號(2006年8月4日申請之題為「OVERMOLDED SEMICONDUCTOR PACKAGE WITH A WIREBOND CAGE FOR EMI SHIELDING」的美國申請案第11/499,285號)，該等申請案中之每一者以其全文引用之方式併入本文中。儘管本文中就屏蔽線接合之情況來描述各種模組，但應理解，本發明之一或多個特徵亦可用於其他類型之屏蔽組態中。

在屏蔽線接合組態之實例情況下，圖2展示具有在模組75之周邊附近(例如，參見圖3)安置之複數個屏蔽線接合51的模組75的截面側視圖。此等屏蔽線接合51經展示為形成於封裝基板20(例如，層壓基板)上且由包覆模製結構59囊封。屏蔽線接合51之上部部分經展示為曝露於包覆模製結構59之上表面上，以便與導電層71(例如，噴塗金屬漆層)電接觸。屏蔽線接合51之下部部分經展示為電連接至接地平面30，使得接地平面30、屏蔽線接合51及導電層71之組合形成封裝基 板20上之RF隔離區。

此RF隔離區可為一或多個RF組件(諸如，晶粒36及SMD 43)提供RF隔離。實例晶粒36經描繪為藉由連接線接合49連接至模組75之其他部分。此等連接可促進電力及信號經由(例如)I/O連接焊墊28至晶粒36及/或自晶粒36之通過。接地平面30(及模組75中之其他接地)之外部接地可藉由接地焊墊29來促進。

圖3展示：在一些實施中，RF組件之前述實例可包括經組態以提供與無線裝置相關聯之RF功能性之電路。舉例而言，功率放大器(PA)電路可實施於具有屏蔽線接合51之模組75中。在一些實施例中，此PA電路可經組態以在不同頻帶及/或模式下操作。舉例而言，與高頻帶相關聯之電路可大體上駐留於一區域中，且與低頻帶相關聯之電路可大體上駐留於另一區域中。儘管在PA電路之實例情況下加以描述，但應理解，本發明之一或多個特徵亦可應用於其他類型之RF電路。

如本文中所描述，能夠以局部方式特性化EM發射對諸多應用而言可為重要的。舉例而言，可識別此等場發射之位置。基於此等位置，可實現諸如電路本身、電路在模組內之位置及/或模組相對於其他組件之位置(例如，在無線裝置之電路板上)的修改。在另一實例中，可基於對EM發射之此局部特性化之瞭解而修改或設計屏蔽組態。

圖4展示可藉由感測與EM發射相關聯之磁場來偵測此等EM發射的方式之實例。基於應用於導電迴圈110之法拉第感應定律，通過迴圈110之磁場106通量之振盪在迴圈110中感應電流108。若迴圈110之兩個末端電連接至其各別端子，則該兩個端子之間的感應電壓振幅Vg可表示為Vg=BnωAcosθ，(1) 其中B為磁場振幅，n為迴圈匝數，ω為與振盪相關聯之角頻率，A為迴圈面積，且θ為磁場與迴圈面積之法線方向之間的角度(假定大體上均勻之磁場方向)。

圖5展示：若EM感測元件110(諸如，圖4之迴圈)相對於受測裝置(DUT)75而言過大，則感測元件110對DUT之局部特性化可變得困難或不可能。在感測元件110相對於DUT 75之給定位置中，歸因於感測元件過大，大體上無法判定EM場係在DUT上之何處發射。

有可能移動DUT 75及感測元件110中之任一者或兩者，使得相對位移小於DUT 75之尺寸。甚至在此等組態之情況下，量測大體上亦僅產生可能不提供局部資訊之平均值。

本文中揭示關於能夠具有允許對來自小DUT(諸如，RF模組)之EM場發射之高精度局部量測的極精細解析度之小型近場探針的裝置及量測之實例。在一些情形中，此等局部量測可允許甚至對RF模組之單一接腳之EM發射偵測。儘管在RF模組之特性化之實例情況下描述此等近場探針，但應理解，本文中所描述之一或多個特徵亦可用於其他應用中。舉例而言，具有本文中所描述之一或多個特徵之近場探針亦可用以嗅探來自電路板(例如，電話板)層級之任何處之發射。又，儘管各種實例係在來自給定位置之發射之情況下加以描述，但應理解，本發明之一或多個特徵亦可用於進入給定位置之EM場之局部特性化，而不管此位置是否包括EM場發射器。在此情形中，此位置處之RF組件可能不發射大量EM場，而可能易受別處所產生之EM場影響。

在RF模組之情況下，圖6展示實例量測組態120，其中近場感測元件130經設定尺寸以允許模組75之局部EM發射特性。實例感測元件130(例如，圓形迴圈)經展示為具有代表性尺寸「d」(例如，圓形迴圈之直徑)，其允許具有尺寸「a」×「b」之局部區(例如，正方形)122 之特性化。在一些實施例中，與此等局部區相關聯之尺寸可足夠小以便能夠進行受一屏蔽線接合51(具有側向尺寸「c」)影響之量測。與單一屏蔽線接合相關聯之此等效應可包括(例如)屏蔽線接合之存在或不存在。

在一些實施中，局部EM發射特性化可足夠敏感以量測由與一或多個屏蔽線接合相關聯之屏蔽組態之修改產生的效應。其他量測情形亦可受益於本文中所描述之近場EM量測技術。

在一些實施中，可促進前述量測能力且具有如本文中所描述之特徵之小型近場探針可為兩種類型中之一者或組合。第一類型可經組態而包括具有為(例如)1 mm或更小之尺寸(例如，直徑或矩形之側邊尺寸)的成形磁迴圈(例如，圓形或矩形)。亦可利用大於實例1 mm尺寸之其他尺寸。此迴圈可經組態以提供對磁場之高敏感性。

第二類型可包括在末端處具有曝露之導電尖端或針之電場探針(在本文中亦被稱為E探針)。如本文中所描述，此探針可經組態以用於電場之偵測。

圖7及圖8展示可經組態以達成對RF模組之局部特性化之前述近場量測的電場探針140及磁場探針150之實例。在一些實施例中，電場探針140及磁場探針150中之每一者可包括具有由外部導電屏蔽體環繞之內部導體之一段同軸部分(例如，硬同軸電纜)。一內部絕緣體(例如，介電材料)可安置於該內部導體與該外部導電屏蔽體之間。一外部絕緣護套(例如，塑膠護套)可經設置以覆蓋該導電屏蔽體。

在操作期間，該外部導電屏蔽體可連接至接地。在一些實施中，此接地可連接至一DUT接地或一裝備(例如，頻譜分析儀)接地。對於本文中所描述之各種實例，該外部導電屏蔽體之接地連接至該裝備接地。

在一些實施例中，該同軸探針可具有一特性阻抗(例如，50歐 姆)，其大體上與相關聯於DUT之一RF電路之阻抗特性相容。為達成連接性，一連接器(諸如，SMA連接器)可設置於該同軸部分之一末端上。該同軸部分之另一末端可為感測末端，且可取決於該同軸探針是用作電場探針抑或磁場探針而如下來組態。

如圖7中所展示，同軸探針140之感測末端142可經組態以使得內部連接器之遠端曝露且不受外部導電屏蔽體屏蔽。內部連接器之曝露之遠端可或可能不延伸超出外部導電屏蔽體之遠端。在一些實施例中，曝露的內部導體之遠端可保持未連接。感測末端142之此組態可允許感測電場而大體上對磁場不敏感。藉由前述實例組態感測之電場可導致在一方向上沿著內部導體流動(例如，遠離探針140之遠端)之差模電流，及在相反方向上沿著外部導電屏蔽體流動(例如，朝向探針140之遠端)之平衡電流。

如圖8中所展示，同軸探針150之感測末端152可藉由曝露一段內部導體及用該曝露之內部導體形成一迴圈而形成。曝露之內部導體之末端可連接(例如，焊接)至外部導電屏蔽體。在一些實施例中，藉由曝露之內部導體形成之此迴圈可具有選定大小及/或形狀。舉例而言，可形成具有一直徑之大體上圓形形狀之迴圈。此直徑可經選擇為(例如)大約1 mm以促進與在大約0.8 GHz至3.0 GHz之實例範圍的EM發射相關聯之磁場量測。在其他頻率及/或量測設定下，可利用大於或小於1 mm之其他迴圈尺寸。舉例而言，在較高頻率下，較小迴圈直徑可用以增加感測末端152之敏感性且提供較精細解析度。如本文中所描述，磁場通量之變化可在迴圈中感應共模電流之不平衡流動，且此電流可經由內部導體來偵測。

如參看圖7所描述，實例電場探針140演示差模電流現象，其中(例如)電流自節點W流至節點X(描繪為實線箭頭)，且具有大體上相同量值但方向相反之平衡電流自節點Z流至節點Y(描繪為虛線箭頭)。因 此，該兩個反向電流實質上抵銷，藉此對磁場量測不敏感或不適合於磁場量測。然而，一電位存在於尖端處之內部導體與外部導電屏蔽體之間。此電位在一些EM量測情形中可相對較小。因此，此探針可用於電場量測，但歸因於前述的低可量測電位值，故具有較低敏感性。

如參看圖8所描述，感測模組152之迴圈組態可產生對電場及磁場兩者之敏感性。然而，磁場可為主要的，此係因為迴圈產生一不平衡電流(本文中亦被稱為共模電流)。由磁場之感測產生且在迴圈周圍流動之此電流大體上不會被消除。因此，此探針可用於磁場量測。

圖9展示如參看圖8所描述之磁場探針150之兩個實例。如所展示，該探針可以不同設計參數來組態。舉例而言，可實施不同的同軸尺寸(長度及/或截面尺寸)。在另一實例中，可針對不同量測應用來選擇感測末端迴圈大小及/或形狀。

圖10A及圖10B示意性地描繪利用參看圖8及圖9所描述之磁探針150之近場掃描組態200的側視圖及平面圖。在該實例中，將磁探針150之感測末端152展示為在座標(X,Y,Z)處定位於DUT(例如，RF模組)75之上，其中X及Y界定DUT 75上之側向方向，且Z界定相對於DUT 75之垂直方向。在一些實施中，當在不同的X及Y位置處進行量測時，Z之值(DUT 75上方之高度)可保持實質上均勻(例如，大約1 mm)。

在圖10A中所展示之實例中，將DUT 75描繪為在近場掃描期間定位於平台202(諸如，印刷電路板(PCB))上。圖11展示包括可充當前述測試掃描平台之PCB 202之測試夾具204的實例。PCB 202經展示為經組態以接納DUT 75且在利用近場探針(諸如，磁場探針150)之掃描期間提供用於DUT之操作的連接。

在一些實施中，前述測試夾具204可為測試系統300之部分，測試系統300之實例展示於圖12至圖14中。在圖12中，測試夾具204經展 示為安裝於經組態以提供DUT相對於探針150之側向運動的可移動夾盤台302上。探針150經展示為安裝至一探針固持設備，該探針固持設備允許(例如)探針150之高度的調整及探針150的獨立側向運動。

圖12進一步展示：測試系統300可包括經組態以(例如)操作DUT且處理來自探針150之所量測之信號的複數個測試裝備304。舉例而言，圖13示意性地展示：可藉由為DUT 75提供來自信號產生器314的RF信號來操作DUT 75。信號產生器314(例如，Agilent 8648C)可在控制器316之控制下及/或由控制器316來監視。在所展示之實例中，控制器316可基於具有一處理器之計算裝置。在DUT(例如，參看圖15及圖16所描述之PA模組)的操作及EM量測期間，PA之輸出可藉由50歐姆而終止且衰減達30 dB。

在一些實施中，且如圖13及圖14中所展示，自探針150獲得之信號可藉由前置放大器310放大(例如，大約20 dB增益)，且可由頻譜分析儀312進一步處理。可將前述實例中經處理之信號提供至控制器316以用於進一步分析及/或儲存。

在一些實施中，且如圖13及圖14中所展示，可在於控制器316之控制下掃描期間移動DUT 75。可藉由夾盤台322(例如，Cascade型號10000)之移動夾盤324來促進DUT 75之此受控運動。此夾盤台可經組態以提供DUT 75之側向移動中的不同大小步長，包括與如本文中所描述之實例掃描相關聯之彼等步長。

在一些實施中，且如圖14中所展示，可藉由一介面(諸如，經描繪為330之通用介面匯流排(GPIB))來促進與控制及量測相關聯之各種信號。另外，控制器316可經組態以與用於儲存(例如)所量測之資料及/或用於執行及/或誘發與控制器316相關聯之各種功能性之各種電腦可執行指令的電腦可讀媒體(CRM)332通信。在一些實施中，此等電腦可執行指令可以非暫時性方式儲存。

圖15及圖16展示磁場量測之實例，該等磁場量測展示針對兩個實例RF模組之局部EM發射。圖15A展示經組態以在824 MHz(「低頻帶」或「LB」)及1710 MHz(「高頻帶」或「HB」)之GSM頻帶中操作的實例PA模組。實例封裝模組具有6 mm×8 mm之外觀尺寸，且如本文中所描述之近場掃描之局部特性化能力允許將該模組之區域劃分成(例如)多個1 mm正方形。

為了執行圖15B及圖15C中所展示的針對此等1 mm正方形之實例磁場量測，將具有大約1 mm直徑之精細解析度磁迴圈感測器定位於PA模組上方大約1 mm(Z方向)。PA模組在X及Y方向上以大約0.5 mm步長移動(藉由圖14中之移動夾盤324)；且針對每一頻帶操作收集到總共221個資料點。

對於圖15B及圖15C中所展示之量測，PA模組未受到屏蔽。因此，在低頻帶操作(圖15B)期間，低頻帶電路處或附近之區經展示為具有以功率單位表示之高磁場值(例如，-2 dBm位準之峰值)。類似地，在高頻帶操作(圖15C)期間，高頻帶電路處或附近之區經展示為具有以功率單位表示之更高磁場值(例如，0 dBm位準之峰值)。若至少-20 dBm的EM發射抑制係所要的(如根據磁場強度所量測)，則吾人可瞭解，圖15B及圖15C中所展示之未經屏蔽組態未能滿足此要求。

圖15D及圖15E中所展示之量測結果係針對圖15B及圖15C之同一PA模組，但其具有大體上無效之屏蔽組態。在低頻帶操作(圖15D)期間，右上角處之區經展示為具有-18 dBm之磁場值(以功率單位表示)，其高於所要的實例-20 dBm臨限值。類似地，在高頻帶操作(圖15E)期間，高頻帶電路周圍之各個位置經展示為具有-14 dBm、-18 dBm及-18 dBm之磁場值(以功率單位表示)，該等值亦高於所要的-20 dBm臨限值。因此，在與實例-20 dBm臨限值標準相比較之情況下，允許此等EM發射之屏蔽組態可被視為無效的。

圖15F及圖15G中所展示之量測結果係針對圖15B及圖15C之同一PA模組，但其具有更有效之屏蔽組態。在低頻帶操作(圖15F)期間，右上角處之區經展示為具有-23 dBm之磁場值(以功率單位表示)，其低於所要的實例-20 dBm臨限值。類似地，在高頻帶操作(圖15E)期間，高頻帶電路周圍之各個位置經展示為具有-24 dBm、-22 dBm及-25 dBm之磁場值(以功率單位表示)，該等值亦低於所要的-20 dBm臨限值。因此，在與實例-20 dBm臨限值標準相比較之情況下，允許此等EM發射之屏蔽組態可被視為有效的。

圖16A至圖16F展示使用另一實例PA模組之磁場量測結果。實例PA模組經組態以在824 MHz(「低頻帶」或「LB」)及1710 MHz(「高頻帶」或「HB」)之GMSK頻帶中操作。在操作期間，為實例PA提供5 dBm輸入以產生大約34 dBm之輸出功率。實例PA模組具有6 mm×8 mm之外觀尺寸，且量測組態類似於參看圖15所描述之量測組態。

圖16A展示實例GMSK PA模組，其低頻帶經由低頻帶PA晶粒及對應匹配電路操作。亦展示低頻帶放大器之RF輸入及輸出。圖16B展示在圖16A之低頻帶組態中操作的未經屏蔽PA模組之量測結果。圖16C以三維輪廓圖展示相同量測結果。吾人可瞭解，該輪廓包括大體上在具有約3 dBm之磁場強度(以功率單位表示)之低頻帶PA/匹配區域上方的峰值區。吾人可瞭解，在無屏蔽之情況下，EM發射大體上散佈於低頻帶PA/匹配區域周圍之相對較廣區域上。

圖16D展示實例GMSK PA模組，其高頻帶經由高頻帶PA晶粒及對應匹配電路操作。亦展示高頻帶放大器之RF輸入及輸出。圖16E展示在圖16D之高頻帶組態中操作的未經屏蔽PA模組之量測結果。圖16F以三維輪廓圖展示相同量測結果。吾人可瞭解，該輪廓包括大體上在具有約0 dBm之磁場強度(以功率單位表示)之高頻帶PA/匹配區域上方的峰值區。吾人可瞭解，在無屏蔽之情況下，EM發射大體上散 佈於高頻帶PA/匹配區域周圍之相對較廣區域上。

類似於參看圖15A至圖15G所描述之實例，可藉由具有如本文中所描述之一或多個特徵之測試系統(例如，圖12至圖14中之300)來實施及測試一或多個屏蔽設計。此測試可揭露給定屏蔽設計相對於某一選定臨限值(例如，-20 dBm臨限值)之有效程度。另外，吾人可瞭解，如本文中所描述之局部場特性化能力可允許位置相依於給定RF模組之RF屏蔽組態之開發。舉例而言，RF模組之某一位置可具備較多屏蔽，及/或另一位置可具備較少屏蔽。

圖17及圖18展示可實施以執行如本文中所描述之量測之程序的實例。圖17展示可實施以針對此等量測組態DUT之程序400。圖18展示可實施以獲得近場量測以便允許DUT之局部特性化之程序410。

在圖17中，實例程序400可包括區塊402，在區塊402中，提供電力及控制信號以允許DUT之操作。在區塊404中，可將一RF信號提供至DUT。在一些實施中，DUT之一輸出(例如，來自PA之一經放大RF信號)可經組態以便提供一較逼真操作條件。舉例而言，用於PA之輸出的適當匹配網路可允許該DUT更接近於一實際操作條件而運轉。

在圖18中，實例程序410可包括區塊412，在區塊412中，可執行一或多個量測以將一近場探針定位於相對於一DUT之一所要位置處。可藉由移動探針、移動DUT或其某一組合來達成此等移動。在區塊414中，可在該所要位置處獲得一或多個場量測。此等量測可包括磁場量測、電場量測或其某一組合。在區塊416中，可處理自該一或多個量測獲得之信號。信號之此處理可包括(例如)預先放大及頻譜分析。

在決策區塊418中，程序410可判定對DUT之掃描是否完成。若回答為「否」，則程序410可循環回至區塊412以進一步定位及量測。若回答為「是」，則程序410在區塊420中可產生量測結果以促進(例如) 對屏蔽瑕疵、屏蔽設計改變、新屏蔽設計等之識別。

如本文中所描述的與近場探針及有關量測系統及方法相關聯之一或多個特徵可用以解決RF應用中之諸多挑戰。舉例而言，當RF裝置計數隨電路板大小變得較小而增加時，EM發射及/或干擾可對組件層級以及系統層級之效能有負面影響。在另一實例中，所輻射之發射可隨頻率變高而更嚴重；因此，對此等發射之準確偵測可提供重要的設計準則。在又一實例中，局部場量測可對RF電路之部分中或RF電路之間的串擾及/或不良干擾進行故障診斷。在又一實例中，當與可能需要時間及資源消耗反覆(且在一些情形中，試誤)之遠場技術相比較時，一DUT之局部近場特性化可顯著節省時間及資源，

如本文中所描述，本文中所描述之一或多個特徵可允許設計者在早期階段容易地識別可能的耦合及/或EM干擾問題。另外，可根據自此EM特性化獲得之原理及概念來導引設計程序。

在一些實施中，具有如本文中所描述之一或多個特徵之EM探針可為用於獲得準確的EM有關診斷以識別或減少一DUT之一極特定位置處的EM干擾之可能源的有效工具。在一些實施中，此特定位置可允許將一IC之個別接腳識別為令人不愉快的EM干擾源。基於此識別，可解決基礎問題，或若此解決方案不實際，則可提供適當屏蔽。

具有本文中所描述之一或多個特徵之小型化探針對於特性化與較小模組或甚至一些晶粒級裝置相關聯之EM發射而言可為合適的，且在一些情形中為關鍵的。如本文中所描述，此探針可組態為具有小感測迴圈尺寸之磁場探針。除空間解析度外，此小探針亦可提供針對較高頻率發射之改良之回應。以實例說明，可藉由此小探針來有效地感測大約3 GHz至12 GHz之範圍中的EM發射。

在如本文中所描述之磁場探針之情況下，此等探針可經組態為對磁場高度敏感。此等探針亦可經組態以輸送高度可重複之效能。

雖然本文中在感測領域之情況下描述各種探針(例如，電場探針及磁場探針)，但應理解，亦可反過來利用此等裝置。舉例而言，此等探針可藉由適當信號驅動(而非感測)以在非常局部之區域及區產生所需場。可將此場注入至一局部區域或區以(例如)分析該場對特定組件之影響，而無需使其他組件經受相同場。

出於描述之目的，應理解，「近場」可包括(例如)自一EM發射源延伸達等於或小於與EM發射相關聯之一波長之一長度的一區。如本文中所描述之近場亦可包括小於或等於(例如)1 m、30 cm、10 cm、1 cm、3 mm、1 mm、500 μm、100 μm、50 μm或10 μm之長度。出於描述之目的，應理解，「局部區」可具有為一DUT之總側面積的至少二分之一、五分之一、十分之一、十六分之一或四十八分之一的一區域。

本發明描述各種特徵，該等特徵中無單一特徵單獨地負責本文中所描述之益處。應理解，如一般熟習此項技術者將顯而易見，可組合、修改或省略本文中所描述之各種特徵。除本文中特別描述之彼等組合及子組合外的其他組合及子組合將為一般熟習此項技術者顯而易見的，且意欲形成本發明之一部分。本文中結合各種流程圖步驟及/或階段來描述各種方法。應理解，在許多狀況下，可將特定步驟及/或階段組合在一起，以使得流程圖中所展示之多個步驟及/或階段可作為單一步驟及/或階段來執行。又，特定步驟及/或階段可分裂成待分開執行之額外子組件。在一些例子中，可重新配置該等步驟及/或階段之次序且可完全省略特定步驟及/或階段。又，本文中所描述之該等方法應被理解為開端式的，以使得亦可執行除本文中所展示及描述之步驟及/或階段以外的額外步驟及/或階段。

本文中所描述之該等系統及方法之一些態樣可使用(例如)電腦軟體、硬體、韌體或電腦軟體、硬體及韌體之任何組合來有利地實施。 電腦軟體可包含儲存於電腦可讀媒體(例如，非暫時性電腦可讀媒體)中的在經執行時執行本文中所描述之功能的電腦可執行碼。在一些實施例中，電腦可執行碼由一或多個通用電腦處理器來執行。依據本發明，熟習此項技術者將瞭解，可使用待於通用電腦上執行之軟體來實施的任何特徵或功能亦可使用硬體、軟體或韌體之一不同組合來實施。舉例而言，此模組可使用積體電路之一組合而完全用硬體來實施。替代地或另外，此特徵或功能可完全或部分地使用經設計以執行本文中所描述之特定功能之專用電腦來實施，而非由通用電腦來實施。

可用多個分散式計算裝置來取代本文中所描述之任一計算裝置。在此等分散式環境中，一計算裝置之功能分散(例如，於一網路上)，以使得一些功能係在分散式計算裝置中之每一者上執行。

一些實施例可能參考方程式、演算法及/或流程圖說明加以描述。此等方法可使用可在一或多個電腦上執行之電腦程式指令來實施。此等方法亦可分開地實施為電腦程式產品，或實施為一設備或系統之一組件。就此而言，每一方程式、演算法、流程圖之區塊或步驟或其組合可藉由硬體、韌體及/或包括體現於電腦可讀程式碼邏輯中之一或多個電腦程式指令之軟體來實施。如將瞭解，任何此等電腦程式指令可載入至包括(但不限於)通用電腦或專用電腦之一或多個電腦或其他可程式化處理設備上以形成一機器，以使得在該(等)電腦或其他可程式化處理裝置上執行之電腦程式指令實施該等方程式、演算法及/或流程圖中所指定之功能。亦應理解，每一方程式、演算法及/或流程圖說明中之區塊或其組合可藉由執行指定功能或步驟的基於專用硬體之電腦系統或專用硬體與電腦可讀程式碼邏輯構件之組合來實施。

此外，電腦程式指令(諸如，體現於電腦可讀程式碼邏輯中之電 腦程式指令)亦可儲存於電腦可讀記憶體(例如，非暫時性電腦可讀媒體)中，該等電腦程式指令可指導一或多個電腦或其他可程式化處理裝置以特定方式起作用，以使得儲存於電腦可讀記憶體中之指令實施該(等)流程圖之該(等)區塊中所指定之該(等)功能。該等電腦程式指令亦可載入至一或多個電腦或其他可程式化計算裝置上，以使得一系列操作步驟在該一或多個電腦或其他可程式化計算裝置上執行以產生一電腦實施程序，以使得在電腦或其他可程式化處理設備上執行之指令提供用於實施方程式、演算法及/或流程圖之區塊中所指定之功能的步驟。

本文中所描述之方法及任務中之一些或全部可由一電腦系統執行且完全自動化。在一些狀況下，該電腦系統可包括經由一網路通信並相互操作以執行所描述之功能之多個相異電腦或計算裝置(例如，實體伺服器、工作站、儲存陣列等)。每一此計算裝置通常包括執行儲存於一記憶體或其他非暫時性電腦可讀儲存媒體或裝置中之程式指令或模組之一處理器(或多個處理器)。本文中所揭示之各種功能可以此等程式指令體現，但所揭示功能中之一些或全部可替代地實施於電腦系統之特殊應用電路(例如，ASIC或FPGA)中。在電腦系統包括多個計算裝置之情況下，此等裝置可(但無需)係同置型的。所揭示方法及任務之結果可藉由將實體儲存裝置(諸如，固態記憶體晶片及/或磁碟)變換至不同狀態而持久地儲存。

除非上下文另外清楚地需要，否則貫穿該描述及申請專利範圍，詞「包含」及其類似者應以包括性意義(與排他性或詳盡意義形成對比；換言之，以「包括(但不限於)」之意義)解釋。如本文中大體上所使用，詞「耦接」參考可直接連接或借助於一或多個中間元件來連接的兩個或兩個以上元件。另外，詞「本文中」、「上文」、「下文」及類似含義之詞在用於本申請案中時應參考本申請案整體而非參考本 申請案之任何特定部分。在上下文准許之情況下，上述【實施方式】中使用單數或複數數目之詞亦可分別包括複數或單數數目。詞「或」參考兩個或兩個以上項目之一清單，該詞涵蓋該詞之所有以下解釋：清單中之項目中之任一者、清單中之所有項目，及清單中之項目之任何組合。在本文中排他性地使用詞「例示性」以意謂「充當一實例、例子或說明」。本文中描述為「例示性」之任何實施未必應解釋為較其他實施較佳或有利。

本發明不欲限於本文中所展示之實施。本發明中所描述之實施之各種修改對熟習此項技術者而言可為容易顯而易見的，且本文中所界定之一般原理可在不脫離本發明之精神或範疇的情況下應用於其他實施。本文中所提供的本發明之教示可應用於其他方法及系統，且不限於上文所描述之該等方法及系統，且上文所描述之各種實施例之元件及動作可經組合以提供其他實施例。因此，本文中所描述之新穎方法及系統可以多種其他形式體現；此外，在不脫離本發明之精神之情況下，可作出本文中所描述之方法及系統之形式的各種省略、取代及改變。隨附之申請專利範圍及其等效物意欲涵蓋如在本發明之範疇及精神內的此等形式或修改。

75‧‧‧受測裝置(DUT)

150‧‧‧磁場探針

152‧‧‧感測末端

300‧‧‧測試系統

310‧‧‧前置放大器

312‧‧‧頻譜分析儀

314‧‧‧信號產生器

316‧‧‧控制器

320‧‧‧探針固持器

322‧‧‧夾盤台

324‧‧‧移動夾盤

330‧‧‧通用介面匯流排(GPIB)

332‧‧‧電腦可讀媒體(CRM)

Claims (44)

1. 一種用於感測接近具有側向尺寸X及Y之一射頻(RF)裝置之一電磁(EM)場的探針，該探針包含：具有一近端及一遠端之一同軸總成，該同軸總成包括介於該近端與該遠端之間之一內部導體及一外部導電屏蔽體；及實施於該同軸總成之該遠端處之一感測元件，該感測元件經組態以量測該EM場之一場強度，該感測元件具有小於該等側向尺寸X及Y中之較小者之一尺寸，以藉此允許對與該RF裝置之不同位置相關聯之該等EM場強度的複數個局部量測，該感測元件經組態以感測該EM場之一電組件之場強度，該感測元件包括在該同軸總成之該遠端處超出該外部導電屏蔽體之該內部導體之一未經屏蔽擴充部分，且該未經屏蔽擴充部分經組態使得作用於該未經屏蔽擴充部分上之一電場導致在該內部導體及該外部導電屏蔽體中流動的相反差模電流。
2. 如請求項1之探針，進一步包含實施於該同軸總成之該近端處之一同軸連接器。
3. 如請求項1之探針，其中該外部導電屏蔽體在該等局部量測期間連接至一接地。
4. 如請求項1之探針，其中該感測元件經組態以感測該EM場之一磁性組件之場強度。
5. 如請求項4之探針，其中該感測元件包括一迴圈，該迴圈具有連接至該內部導體之一遠端之一第一末端及連接至該外部導電屏蔽體之一遠端之一第二末端，該迴圈經組態使得通過該迴圈之磁場通量之一改變感應一可偵測之共模電流。
6. 如請求項5之探針，其中該迴圈具有至少一匝。
7. 如請求項5之探針，其中該迴圈具有一矩形形狀。
8. 如請求項5之探針，其中該迴圈具有一圓形形狀。
9. 如請求項8之探針，其中該圓形迴圈具有1mm或更小之一直徑。
10. 如請求項1之探針，其中該同軸總成具有大約50歐姆之一特性阻抗。
11. 如請求項1之探針，其中該場強度包括與存在於距該RF裝置之一表面一分離距離處之該EM場強度相關聯之一近場強度。
12. 如請求項11之探針，其中該分離距離為大約1mm或更小。
13. 一種用於測試一射頻(RF)裝置之方法，該方法包含：操作該RF裝置以產生一電磁(EM)發射；相對於該RF裝置定位一包含如請求項1之探針的感測元件，以允許對該EM發射之一量測；及經由該定位之感測元件來量測一場強度，該所量測之場強度表示小於該RF裝置之一總側面積之一選定區域上之一場分佈。
14. 如請求項13之方法，其中該RF裝置為一功率放大器模組。
15. 如請求項13之方法，其中該選定區域為該總側面積的至少十分之一。
16. 如請求項13之方法，其中該選定區域小於或等於大約1mm²。
17. 如請求項13之方法，其中該場強度包括一電場強度。
18. 如請求項13之方法，其中該場強度包括一磁場強度。
19. 如請求項13之方法，其中該場強度包括與存在於距該RF裝置之一表面一分離距離處之該EM場強度相關聯之一近場強度，該分離距離為大約1mm或更小。
20. 一種用於測試一射頻(RF)裝置之系統，該系統包含：一控制系統，其經組態以允許該RF裝置之操作；一信號產生器，其經組態以將一RF信號提供至該RF裝置，使 得該操作中之RF裝置產生一電磁(EM)發射；及一量測系統，其包括如請求項1之探針，該探針經組態以量測一場強度，該場強度表示小於該RF裝置之一總側面積之一選定區域上之一場分佈。
21. 一種用於掃描電磁(EM)發射之系統，該系統包含：一夾具系統，其經組態以固持一受測裝置(DUT)且為該DUT提供電連接；一操作系統，其連接至該夾具系統且經組態以允許該DUT之操作；及一量測系統，其包含如請求項1之探針且經組態以獲得表示該DUT之該操作期間之該DUT之複數個選定區域上之一場分佈的場強度量測，該等選定區域中之每一者小於該DUT之一總側面積。
22. 如請求項21之系統，其中該操作系統包括經組態以將一RF信號提供至該DUT之一射頻(RF)源。
23. 如請求項22之系統，其中該場分佈為利用該RF信號之該DUT之該操作之一結果。
24. 如請求項22之系統，其中該操作系統進一步包括經組態以將電力提供至該DUT之一電源。
25. 如請求項24之系統，其中該操作系統進一步包括經組態以將控制信號提供至該DUT之一控制器。
26. 如請求項21之系統，其中該夾具系統包括經組態以固持該DUT且提供該等電連接之一印刷電路板(PCB)。
27. 如請求項26之系統，其中該夾具系統進一步包括經組態以促進該複數個選定區域中之每一者處之該場強度之該量測之一可移動夾盤台。
28. 如請求項27之系統，其中該可移動夾盤台經組態以使該PCB沿著 側向方向X及Y以增量△X及△Y移動。
29. 如請求項21之系統，其中該量測系統包括經組態以感測一磁場強度之一磁場探針。
30. 如請求項29之系統，其中該磁場探針包括一迴圈，該迴圈具有連接至一內部導體之一遠端之一第一末端及連接至一外部導電屏蔽體之一遠端之一第二末端，該內部導體與該外部導電屏蔽體以一同軸組態配置，該迴圈經組態使得通過該迴圈之磁場通量之一改變感應一可偵測之共模電流。
31. 如請求項30之系統，其中該迴圈具有具1mm或更小之一直徑之一圓形形狀。
32. 如請求項31之系統，其中該同軸組態具有大約50歐姆之一特性阻抗。
33. 如請求項29之系統，其中該量測系統進一步包括經組態以放大表示該共模電流之一信號之一前置放大器。
34. 如請求項33之系統，其中該量測系統進一步包括經組態以處理該放大之信號之一頻譜分析儀。
35. 如請求項34之系統，其中該量測系統進一步包括經組態以控制該量測系統之一處理器。
36. 如請求項21之探針，其中該場分佈包括與在距該RF裝置之一表面一分離距離處所獲得之該等場強度量測相關聯之一近場強度分佈。
37. 如請求項36之系統，其中該分離距離為大約1mm或更小。
38. 一種用於掃描電磁(EM)發射之方法，該方法包含：固持一受測裝置(DUT)；執行與該DUT相關聯之一操作；及提供一量測系統，其包含如請求項1之探針，用於獲得表示該 DUT之該操作期間之該DUT之複數個選定區域上之一場分佈的場強度量測，該等選定區域中之每一者小於該DUT之一總側面積。
39. 如請求項38之方法，其中至少該場強度之該量測係在一處理器之控制下自動地執行。
40. 如請求項38之方法，其中該等選定區域中之每一者為該DUT之該總面積的至少十分之一。
41. 如請求項38之方法，其中該DUT為一功率放大器模組。
42. 如請求項41之方法，其中該功率放大器模組包括一電磁屏蔽體。
43. 如請求項42之方法，其中該等選定區域中之每一者之尺寸經選擇，使得該電磁屏蔽體之一單一單元之移除可由該所量測之場強度來偵測。
44. 如請求項43之方法，其中該單一單元包括一屏蔽線接合。