CN104038294B - 无线测试系统及应用其的测量方法 - Google Patents

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Abstract

本发明是有关于一种无线测试系统及应用其的测量方法，该无线测试系统配合屏蔽室使用，用于测量无线模块的三维辐射场型。无线测试系统包含主控计算机、转位机构、测量装置及天线。主控计算机设置于屏蔽室外，可控制转位机构、测量装置与天线运作。转位机构设置于屏蔽室内，包括旋转座、支撑臂及旋臂。旋转座可绕其第一自转轴转动。旋臂设置于支撑臂上，并可带动无线模块绕其第二自转轴转动。测量装置设置于屏蔽室外，且受控于主控计算机。天线设置于屏蔽室内，且对准于无线模块，其受控于测量装置而发射无线信号予无线模块，或接收无线模块发出的无线信号。

Description

无线测试系统及应用其的测量方法
技术领域
本发明涉及一种无线测试系统，特别是设计一种用于测量非独立运作的无线模块的三维辐射场型（3D antenna radiation pattern）的无线测试系统。
背景技术
目前各式电子装置(如笔记型计算机、平板计算机、电视等)通常会装设Wi-Fi、Zigbee、bluetooth、GPS、WiMAX等无线模块，以进行电子装置的操作或数据传输。上述各类无线模块通常是由电子装置的控制模块（如中央处理器等）进行操控，本身不具备独立运作的功能，因此其三维辐射场型的测量通常是在电子装置组装完成后，通过电子装置的作业平台进行操控与设定。然而，此种测量方式的缺点在于，无线模块的特性检测结果会受到电子装置其他电路模块的影响，而无法呈现出其原始特性。
有鉴于上述现有的无线模块测量存在的缺陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，以期创设一种新的无线测试系统，能够改进一般现有的无线模块测量，使其更具有实用性。经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可单纯就无线模块进行三维辐射场型测量的无线测试系统。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种无线测试系统，配合可遮蔽电磁辐射的屏蔽室使用，用于测量设于该屏蔽室内且非独立运作的无线模块的三维辐射场型；定义三维空间中相互垂直的X方向、Y方向及Z方向，该无线测试系统包含主控计算机、转位机构、测量装置与天线。
该主控计算机设置于该屏蔽室外，电连接于该无线模块，并控制该无线模块发射或接收无线信号。该转位机构设置于该屏蔽室内，并包括旋转座、支撑臂及旋臂。该旋转座具有沿该Z方向延伸的第一自转轴，且受控于该主控计算机而在X-Y平面上绕该第一自转轴转动。该支撑臂设置于该旋转座上，且朝该Z方向延伸。该旋臂设置于该支撑臂且间隔于该旋转座，供该无线模块对准于该第一自转轴地装设其上，并具有沿该X方向延伸且通过该支撑臂的第二自转轴。该旋臂受控于该主控计算机，带动该无线模块绕该第二自转轴转动。该测量装置设置于该屏蔽室外，且受控于该主控计算机。该天线设置于该屏蔽室内且与该旋臂位于同X-Y平面，并对准该无线模块的方向。该天线受控于该测量装置而发射无线信号予该无线模块，或接收该无线模块发出的无线信号。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
较佳地，该无线测试系统还包含设置于该屏蔽室内的远端计算机及屏蔽箱。该远端计算机分别电连接于该无线模块与该主控计算机，并受控于该主控计算机，而使该无线模块进行无线信号的收发；该屏蔽箱可遮蔽电磁辐射，并将该远端计算机收容于内。
较佳地，该测量装置是无线测试仪或无线模块的最佳样品。
本发明的目的及解决其技术问题还采用以下技术方案来实现。本发明的另一目的，在提出一种应用前述无线测试系统的测量方法，用于测试设于屏蔽室内的无线模块的三维辐射场型，其包含以下步骤：(A)该主控计算机使装设于该旋臂的无线模块发出无线信号，并通过该天线自该测量装置接收该无线信号；(B）该主控计算机使该旋臂带动该无线模块沿该旋臂的第二自转轴转动第二预定角度，并判断该旋臂的累积旋转角度是否达到第二角度上限；若判断结果为“否”，则重新执行步骤(A)；若判断结果为“是”，则执行步骤(C)；及(C)该主控计算机使该旋转座沿该旋转座的第一自转轴转动第一预定角度，并判断该旋转座的累积旋转角度是否已达到第一角度上限；若判断结果为“否”，则重新执行步骤(A)；若判断结果为“是”，则完成该测量步骤。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
较佳地，在步骤(A)该无线模块发出的无线信号是经由该主控计算机设定能量功率与频率。
较佳地，在步骤(A)该主控计算机是通过远端计算机以控制该无线模块。
较佳地，该测量装置是一无线测试仪或无线模块的最佳样品。
本发明的目的及解决其技术问题另外还采用以下技术方案来实现。另一方面，本发明应用该无线测试系统的另一测量方法，包含以下步骤：(A)该主控计算机使该测量装置通过该天线发出无线信号，并自装设于该旋臂的无线模块接收该无线信号；(B）该主控计算机使该旋臂带动该无线模块沿该旋臂的第二自转轴转动第二预定角度，并判断该旋臂的累积转动角度是否达到第二角度上限；若判断结果为“否”，则重新执行步骤(A)；若判断结果为“是”，则执行步骤(C)；及(C)该主控计算机使该旋转座沿该旋转座的第一自转轴转动第一预定角度，并判断该旋转座的累积旋转角度是否已达到第一角度上限；若判断结果为“否”，则重新执行步骤(A)；若判断结果为“是”，则完成该测量步骤。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
较佳地，在步骤(A)该天线发出的无线信号是由该主控计算机通过该测量装置设定频率、能量与封包数量。
较佳地，在步骤(A)该无线模块接收该无线信号后，是通过该远端计算机将该无线信号传输至该主控计算机。
较佳地，该测量装置是无线测试仪或无线模块的最佳样品。
借由上述技术方案，本发明的有益效果在于：该无线测试系统可单纯就非独立运作的无线模块进行三维辐射场型的测量，而能测得该无线模块的原始特性。此外，通过该主控计算机，使用者可简便地对无线模块、测量装置与转位机构进行设定与操控，以提升测量过程的便利性，并节省测试所需的时间。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是侧视示意图，说明本发明无线测试系统的第一较佳实施例。
图2是图1的俯视示意图。
图3与图4是流程图，说明应用第一较佳实施例的无线测试系统的测量步骤。
图5是系统示意图，说明本发明无线测试系统的第二较佳实施例。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的无线测试系统其具体实施方式、结构、测量方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。
在本发明被详细描述之前，应当注意在以下的说明内容中，类似的元件是以相同的编号来表示。
参阅图1与图2，为本发明无线测试系统1的第一较佳实施例。无线测试系统1包含主控计算机11、转位机构12、测量装置13及天线14，需配合可遮蔽电磁辐射的屏蔽室2使用，用于测量设于屏蔽室2内且非独立运作的无线模块3的三维辐射场型。无线模块3的类型可以是Wi-Fi、Zigbee、bluetooth、GPS、WiMAX等通信模块，但不以上述类型为限。
主控计算机11设置于屏蔽室2外，电连接于转位机构12、测量装置13与无线模块3，并控制三者运作。
转位机构12设置于屏蔽室2内，并包含旋转座121、支撑臂122及旋臂123。参照图式中的坐标轴标示，旋转座121具有沿Z方向延伸的第一自转轴124，并可受控于主控计算机11，而在X-Y平面上绕第一自转轴124转动。支撑臂122设置于旋转座121上，并朝Z方向延伸。旋臂123设置于支撑臂122上，且间隔于旋转座121，以供无线模块3对准旋转座121的第一自转轴124地装设其上，并具有沿X方向延伸且通过支撑臂122的第二自转轴125。旋臂123可受控于主控计算机11，而带动无线模块3绕其第二自转轴125转动。
测量装置13设置于屏蔽室2外，且受控于主控计算机11，而能设定天线14发出的无线信号或分析天线14接收的无线信号。本实施例中，测量装置13是采用无线测试仪，其通过一条水平极性信号线(图中未绘制)及一条垂直极性信号线(图中未绘制)连接于天线14，并通过一条接口连接线而连接于主控计算机11。但在其他实施结构中，测量装置13也可以采用经过严格认证的无线模块的最佳样品(golden sample)，其能达成的功效与无线测试仪相同，但是接线方式有所差异。具体来说，使用无线模块的最佳样品作为测量装置13时，测量装置13还必须分别通过可编程衰减器(programmable attenuator)连接于水平极性信号线与垂直极性信号线，并将上述可编程衰减器通过通用串列接口(General Purpose Interface Bus，GPIB)连接线连结于主控计算机11以进行操控。因此，依照上述说明，测量装置13的实施结构可视需要而调整，不限于特定方式。
天线14装设于屏蔽室2内，且与无线模块3位于同X-Y平面，并对准旋转座121的第一自转轴124，其受控于测量装置13而进行无线信号的收发。本实施例中，天线14是采用角型天线(horn antenna)进行无线信号的发射与接收，但天线14的类型可视需要调整，不以此为限。
要特别说明的是，前述段落所述“无线模块3对准第一自转轴124”、“天线14与无线模块3位于同X-Y平面”、“天线14对准第一自转轴124”等设置方式意指实施本发明时，可依需要而略为调整各个构件的空间位置关系，或各个构件的设置位置、对准方向存在可容许的误差范围，因此本领域具有通常知识者应可参照上述说明内容而无歧异地实施本发明的技术构想。
参阅图1至图3，以下说明第一实施例中，无线测试系统1测量无线模块3的总辐射功率(total radiated power，TRP)的三维辐射场型的流程步骤。
步骤S1：首先，使用者通过主控计算机11设定无线模块3的能量功率，并依特定频率发出无线信号。其间，主控计算机11通过测量装置13分析天线14接收到的无线信号，并予以记录。
步骤S2、S3：完成步骤S1后，主控计算机11使旋臂123带动无线模块3沿其第二自转轴125转动第二预定角度，并反复执行步骤S1、S2，直到旋臂123的累积转动角度达到第二角度上限（此处为360度）为止。
步骤S4、S5：完成前述步骤后，主控计算机11使旋转座121沿其第一自转轴124转动第一预定角度，并反复执行步骤S1～S4，直到旋转座121的累积旋转角度达到第一角度上限(此处为180度)为止。
根据上述流程，使用者可通过主控计算机11进行无线模块3的无线信号设定，并控制测量步骤的进行，以逐步收集无线模块3在三维空间中不同方位的辐射功率强度。在测量结束后，主控计算机11可依内存的测量数据，而建构出无线模块3的总辐射功率的三维辐射场型。此外，上述流程可由主控计算机11设定为从头到尾自动执行，使用者只需从主控计算机11查看最后结果，不需在每个步骤输入指令，而能提升测量的便利程度并节省操作时间。
参阅图1、图2及图4，以下说明第一实施例中，无线测试系统1测量无线模块3的总全向灵敏度(total isotropic sensitivity，TIS)的三维辐射场型的流程步骤。
步骤F1：首先，使用者通过主控计算机11对测量装置13进行无线信号的能量、频率与封包数量的设定，并通过天线14依该设定值发出对应的无线信号。无线模块3接收该无线信号并传输至主控计算机11后，主控计算机11依据测量数据修正对测量装置13的设定值，并使天线14重新发出无线信号，直到测出无线模块3在此方位的灵敏度为止。
步骤F2、F3：完成步骤F1后，主控计算机11使旋臂123带动无线模块3沿其第二自转轴125转动第二预定角度，并反复执行步骤F1、F2，直到旋臂123的累积转动角度达到第二角度上限（此处为360度）为止。
步骤F4、F5：完成前述步骤后，主控计算机11使旋转座121沿其第一自转轴124转动第一预定角度，并反复执行步骤F1～F4，直到旋转座121的累积旋转角度达到第一角度上限(此处为180度)为止。
根据上述流程，使用者可通过主控计算机11进行测量装置13的无线信号设定，并控制测量步骤的进行，以测试出无线模块3在各个方位的灵敏度。在测量结束后，主控计算机11可依内存的无线信号数据，而建构出无线模块3的总全向灵敏度的三维辐射场型。
本实施例中，在步骤F1该无线模块3在特定方位的灵敏度的一般判断标准是：在天线14发出的所有封包中，无线模块3恰可接受至少90%封包所对应的无线信号能量门槛值。但该灵敏度的判断标准可依需要而通过主控计算机11进行设定，不以此处公开的内容为限。
此外，本实施例的步骤S1～S5与步骤F1～F5可设定为自动地连续执行，不限于要分开进行，而能一次性地完成无线模块3的总辐射功率、总全向灵敏度的特性测量。进一步来说，上述测量方法还可以测量总辐射功率、总全向灵敏度以外的特性，不以本说明书公开的内容为限。
以下参阅图5，说明本发明无线测试系统1的第二较佳实施例。该第二较佳实施例与第一较佳实施例大部分相同，差别在于第二较佳实施例中，无线测试系统1还包含设置于屏蔽室2内的远端计算机15及屏蔽箱16。
具体来说，当主控计算机11连接无线模块3的线材(如USB、PCI-E等)长度不足时，可以在无线模块3与主控计算机11间设置远端计算机15，此远端计算机15分别电连接于无线模块3与主控计算机11，并受控于主控计算机11，而能控制无线模块3进行无线信号的收发。屏蔽箱16则可遮蔽电磁辐射(例如表面贴附可吸收电磁辐射的吸收材)，并将远端计算机15收容于内，隔绝远端计算机15产生的电磁辐射对无线模块3的测量造成影响。根据此设置方式，通过上述类型的线材连接无线模块3与远端计算机15，并通过足够长度的网络线连结远端计算机15与主控计算机11，也可以进行无线模块3的特性测量。
综上所述，本发明提出一种可测量非独立运作的无线模块3的无线测试系统1，及应用该无线测试系统1对无线模块3的测量方法。此外，通过此系统，使用者可通过主控计算机11快速、简便地对无线模块3、转位机构12与测量装置13进行设定与操控，以测量无线模块3的原始特性，而提升使用的便利程度，并减少测量无线模块3的三维辐射场型所需的时间，所以确实能达成本发明的目的。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种无线测试系统，配合能遮蔽电磁辐射的屏蔽室使用，用于测量设于该屏蔽室内且非独立运作的无线模块的三维辐射场型，定义三维空间中相互垂直的X方向、Y方向及Z方向，其特征在于该无线测试系统包含：
主控计算机，设置于该屏蔽室外，电连接于该无线模块，并控制该无线模块发射或接收无线信号；
转位机构，设置于该屏蔽室内，并包括：
旋转座，具有沿该Z方向延伸的第一自转轴，且受控于该主控计算机而在X-Y平面上绕该第一自转轴转动；
支撑臂，设置于该旋转座上且朝该Z方向延伸；及
旋臂，设置于该支撑臂且间隔于该旋转座，供该无线模块对准于该第一自转轴地装设其上，并具有沿该X方向延伸且通过该支撑臂的第二自转轴，该旋臂受控于该主控计算机而带动该无线模块绕该第二自转轴转动；
测量装置，设置于该屏蔽室外且受控于该主控计算机；
天线，设置于该屏蔽室内且与该旋臂位于同X-Y平面，并对准该无线模块的方向，该天线受控于该测量装置而发射无线信号予该无线模块，或接收该无线模块发出的无线信号；
远端计算机，置于该屏蔽室内，该远端计算机分别电连接于该无线模块与该主控计算机，并受控于该主控计算机，而使该无线模块进行无线信号的收发；及
屏蔽箱，置于该屏蔽室内，该屏蔽箱能遮蔽电磁辐射，并将该远端计算机收容于内。
2.根据权利要求1所述的无线测试系统，其特征在于：该测量装置是无线测试仪或无线模块的最佳样品。
3.一种以无线测试系统对非独立运作的无线模块进行测量的方法，用于测试设于屏蔽室内的该无线模块的三维辐射场型，该无线测试系统包含设置于该屏蔽室外的主控计算机与测量装置，以及设置于该屏蔽室内的转位机构、对准该转位机构的天线、远端计算机及可遮蔽电磁辐射并将该远端计算机容置其中的屏蔽箱，该转位机构包括旋转座、设于该旋转座的支撑臂及设于该支撑臂的旋臂，其特征在于该测量方法包含以下步骤：
(A)该主控计算机使装设于该旋臂的无线模块发出无线信号，并通过该天线自该测量装置接收该无线信号；
(B)该主控计算机使该旋臂带动该无线模块沿该旋臂的第二自转轴转动第二预定角度，并判断该旋臂的累积旋转角度是否达到第二角度上限；若判断结果为“否”，则重新执行步骤(A)；若判断结果为“是”，则执行步骤(C)；及
(C)该主控计算机使该旋转座沿该旋转座的第一自转轴转动第一预定角度，并判断该旋转座的累积旋转角度是否已达到第一角度上限；若判断结果为“否”，则重新执行步骤(A)；若判断结果为“是”，则完成该测量步骤。
4.根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于：在步骤(A)该无线模块发出的无线信号是经由该主控计算机设定能量功率与频率。
5.根据权利要求3所述的测量方法，其特征在于：该测量装置是无线测试仪或无线模块的最佳样品。
6.一种以无线测试系统对非独立运作的无线模块进行测量的方法，用于测试设于屏蔽室内的该无线模块的三维辐射场型，该无线测试系统包含设置于该屏蔽室外的主控计算机与测量装置，以及设置于该屏蔽室内的转位机构、对准于该转位机构的天线、远端计算机及可遮蔽电磁辐射并将该远端计算机容置其中的屏蔽箱，该转位机构包括旋转座、设于该旋转座的支撑臂及设于该支撑臂的旋臂，其特征在于该测量方法包含以下步骤：
(A)该主控计算机使该测量装置通过该天线发出无线信号，并自装设于该旋臂的无线模块接收该无线信号；
(B)该主控计算机使该旋臂带动该无线模块沿该旋臂的第二自转轴转动第二预定角度，并判断该旋臂的累积转动角度是否达到第二角度上限；若判断结果为“否”，则重新执行步骤(A)；若判断结果为“是”，则执行步骤(C)；及
(C)该主控计算机使该旋转座沿该旋转座的第一自转轴转动第一预定角度，并判断该旋转座的累积旋转角度是否已达到第一角度上限；若判断结果为“否”，则重新执行步骤(A)；若判断结果为“是”，则完成该测量步骤。
7.根据权利要求6所述的测量方法，其特征在于：在步骤(A)该天线发出的无线信号是由该主控计算机通过该测量装置设定频率、能量与封包数量。
8.根据权利要求6所述的测量方法，其特征在于：该测量装置是无线测试仪或无线模块的最佳样品。
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