JP4135707B2 - 高周波自動試験システム及び導波管切替スィッチ - Google Patents

Description

この発明は導波管を接続して行う高周波電子機器の自動試験システム及び導波管切替スィッチに関するものである。

被測定デバイス、ネットワーク・アナライザ、内部増幅器、第１のスイッチ、第２のスイッチ、第３のスイッチ、第１のエア・ライン方向性結合器、および第１の減衰器を含む。特性測定方法は、被測定デバイスからの高調波信号をスペクトラム・アナライザに供給するステップと、発生された信号および反射された信号を、ネットワーク・アナライザ内に配置された第１の受信器に供給するステップと、ネットワーク・アナライザのパラメータ偏差を記録するステップとを含むものは開示されている。(例えば、特許文献１参照。)
また、複数の供試体を搭載して複数の試験項目を複数の測定器を用いて試験するシステムが開示されている(例えば、特許文献２参照。)。

特開２００４―４０８１３号公報（第１図） 特開平７―３８５１２号公報（第１図）

しかしながら、特許文献１においては、複数ある測定器を順次使用するに留まるので、効率が悪く、特許文献２においては、同時に複数個の供試体に対して測定を行うのではなく、一時刻、一供試体に一試験を行うことをスィッチを切り替えて実施するに留まり、測定器の利用効率は悪いという問題がある。

本発明は、上記の点に鑑み、高周波電子機器の製品試験の試験効率を上げ、試験時間を短縮することを目的に、試験システムに搭載された複数個の供試体を着脱すること無く、複数の供試体に対し同時に異なる種類の試験を実施でき、しかも、順次接続を自動切替して、全ての供試体に対し全ての試験項目を実施する自動試験システムを提供することを目的とする。

第１の発明の高周波自動試験システムは、複数の信号発生器と、複数の供試体の入力ポートに接続された第１の導波管群と複数の上記信号発生器に接続された第２の導波管群との接続を切り替える入力側切替スィッチと、複数の高周波測定器と、複数の上記供試体の出力ポートに接続された第３の導波管群と複数の上記高周波測定器に接続された第４の導波管群との接続を切り替える出力側切替スィッチと、複数の供試体を同時に測定し、上記入力側切替スィッチ及び上記出力側切替スィッチによる切替を行って、全ての供試体に同時測定を繰り返す制御装置とを具備するものである。

第２の発明の高周波自動試験システムは、Ｎ（正の整数）個の供試体の試験を対象として、高周波測定器の各々に対応したＭ（正の整数）個の信号発生器と、ＭとＮのうち大きい方の値をＬ、小さい方をＫ（正の整数）と置いた時、Ｌ（正の整数）種類に導波管の接続を切替可能にした各上記信号源から上記供試体の入力側切替スィッチと、Ｌ種類に導波管の接続を切替可能にした上記供試体の出力から上記高周波測定器への出力側切替スィッチと、上記供試体のＫ個を同時に測定を並行して行い、上記入力側切替スィッチによる切替と同時測定を繰り返すことにより、全ての上記供試体に高周波試験を実施できるＭ個の高周波測定器とを具備したものである。

第１の発明の導波管切替スィッチは、入力側切替スィッチ及び上記出力側切替スィッチにおいて、１列に間隔を置いてＭ個の高周波信号が入力される入力ポートを有する入力インターフェース部と、上記入力インターフェース部に対向して、１列に間隔を置いてＮ（正の整数）個の高周波信号が出力される出力ポートを有する出力インターフェース部と、上記入力インターフェース部と上記出力インターフェース部の間を相対的に移動可能であり、各入力ポートと出力ポートをＫ個だけ接続可能なようにＫ（正の整数）本の導波管を配した接続単位をＬ種類、接続単位間で重複した入出力ポート間の接続組み合せがないように導波管を配置して、これらの接続単位を重ねて配された移動切替部とを具備するものである。

第２の発明の導波管切替スィッチは、入力側切替スィッチ及び上記出力側切替スィッチにおいて、Ｉ（正の整数）とＪ（正の整数）を任意の自然数とした時、高周波信号が入力される一列に間隔を置いて形成されたＩのＪ乗個の入力ポートを有する入力インターフェース部と、上記高周波信号が出力される一列に間隔を置いて形成されたＩのＪ乗個の出力ポートを有する出力インターフェース部と、上記入力インターフェース部と出力インターフェース部の間に移動可能に配置され、前記移動によって互いにＩ種類の異なる入出力間を接続できる導波路を有する移動切替部と、を具備する導波管切替スィッチ単位を、J段直列に接続し、J段の各切替スィッチ単位の移動切替部を各々I種類に切替えてIのJ乗種類の導波管接続の組み合せを出来るようにしたものである。

高周波電子機器の製品試験の試験効率を上げ、試験時間を短縮することを目的に、試験システムに搭載された複数個の供試体を着脱すること無く、複数の供試体に対し同時に異なる種類の試験を実施でき、しかも、順次接続を自動切替して、全ての供試体に対し全ての試験項目を実施する自動試験システムを提供できるという効果がある。

実施の形態１．
図１は実施の形態１に係る高周波自動試験システムを示すブロック図であり、１はトランジションアナライザー、２はネットワークアナライザー、３はパワーメーター、４はスペクトラムアナライザー、５ａ〜５ｃは信号発生器、６は入力側切替スィッチ、７は出力側切替スィッチ、８ａ〜８ｄは供試体、１７はコントローラである。

実施の形態１に係る発明の高周波自動試験システムは、導波管を接続して行う高周波電子機器の自動試験システムに関し、複数の測定器を用いて複数の試験項目を試験する際、複数の供試体８ａ〜８ｄを一旦載置した後は着脱すること無く、複数個を同時に試験して、試験の効率化を図る自動試験システムに関するものであり、供試体８ａ〜８ｄ及び測定器を着脱することなく接続変更する導波管切替スィッチを使用した試験システムに関するものである。

高周波電子機器の製品試験においては、出力電力、高調波、Ｓパラメータ、過渡特性等の測定項目があり、これらを測定するために、トランジションアナライザー１、ネットワークアナライザー２、パワーメータ３、スペクトラムアナライザー４、信号発生器５ａ〜５ｃ等が用いられる。

これらの試験を実施するに際しては従来は、１つの供試体を一つの測定器に接続して一つの試験項目を測定し、次に当該供試体を別の測定器に繋ぎ直して他の試験項目を実施することを繰り返して一つの供試体８の試験を終了していた。

これに対し、実施の形態１に係る発明は、一つの供試体８を試験システムに接続すれば着脱なく複数項目を測定するシステムを提供するものである。

トランジションアナライザー１、ネットワークアナライザー２、パワーメーター３、スペクトラムアナライザー４、の４個の測定器と、信号発生器５ａ〜５ｃ、ネットワークアナライザー２の持つ信号源、の４つの信号源と、入力側導波管切替スィッチ６と、出力側導波管切替スィッチ７と、コントローラ１７とで構成されており、これに４個の供試体８ａ〜８ｄが接続されている状態を示している。

信号発生器５ａ〜５ｃの一つからの信号が供試体８ａ〜８ｄの一つに入力され、これからの出力がトランジションアナライザー１で受信されて過渡特性が測定される。
ネットワークアナライザー２が内蔵する信号源からの信号が供試体８ａ〜８ｄの一つに入力され、これからの出力がネットワークアナライザー２に返ってＳパラメータが測定される。

他の信号発生器５ａ〜５ｃの一つからの信号が供試体８ａ〜８ｄの一つに入力され、これからの出力がパワーメータ３で受信され出力電力が測定される。
残り一つの信号発生器５ａ〜５ｃからの信号が供試体８ａ〜８ｄの一つに入力され、これからの出力がスペクトラムアナライザー４で受信されて高調波が測定される。

コントローラ１７は入力側導波管切替スィッチ６と出力側導波管切替スィッチ７を駆動させて、導波管が電磁波的に接続されるように、所定の位置へ移動させるように制御を行うものである。

また、コントローラ１７は信号発生器５ａ〜５ｃ及びネットワークアナライザー２へ試験条件の設定データを送ったり、試験開始時に、各試験が同時に可能なように、起動信号を送ったりすることができる。また、各試験を個別に実施することも可能であることは言うまでもない。なお、これらの試験条件の設定や起動については、作業者が手動で各信号発生器５ａ〜５ｃ及びネットワークアナライザー２の起動や条件設定を行うこともできるようになっており、自動／手動操作の両方が可能である。

さらに、コントローラ１７はトランジションアナライザー１、ネットワークアナライザー２、パワーメーター３、スペクトラムアナライザー４、の４個の測定器からの測定結果の収集を行って、測定データの集中管理を行ったり、試験状態のシステム全体をモニターすることにより、システムの異常状態の検出や入力条件の設定の変更等へ利用が可能なものである。
なお、この測定器についても、手動で操作することも可能にすることは当然のことである。

図２は実施の形態１に係る導波管切替スィッチを示す図であり、図２（ａ）は外観図、図２（ｂ）は導波管切替スィッチの接続を説明する図、図２（ｃ）は導波管切替スィッチの入出力対応表である。

この発明の一実施例の入力部または出力部における切替スィッチの外観図である。
この切替スィッチは一列に間隔を置いたＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの４つの入力ポートを持つ入力インターフェース部９と、これに対向して置かれた一列に間隔を置いたα、β、γ、δ、の４つの出力ポートを持つ出力インターフェース部１０と、これらのインターフェース部の間を上下方向で移動可能に配置された稼動切替部１１とからなる。

入力インターフェース部９と出力インターフェース部１０が停止した状態で、稼動切替部１１が上下方向にｚ軸方向に可動するステージ等に搭載させて移動させて、所定の段数の導波管位置が勘合する位置で停止させる構造になっている。

また、以上とは逆に、稼動切替部１１を上下方向で静止させ、入力インターフェース部９と出力インターフェース部１０を同時に上下方向で移動させる構造でも、同様の性能を得れることは明白である。

移動切替部１１には各入力ポートと出力ポートを接続可能なように４本のフレキシブル導波管を配した接続単位が１段から４段まで重ねられて配されており、かつ、これら入力ポートと出力ポートとの接続の組み合せ方が各接続単位間で重複無きように配されている。

各段の接続の様態は図２（ｂ）のようになっており、図２（Ｃ）の表に各段での入出力の対応を示す。
このような構成の入力側切替スィッチ６のＡにネットワークアナライザー２の信号源を接続し、入力側切替スィッチ６のαにＤＵＴ１（供試体８ａ）の入力を接続し、入力側切替スィッチ６のＢに信号発生器５ａを接続し、入力側切替スィッチ６のβにＤＵＴ２（供試体８ｂ）の入力を接続し、入力側切替スィッチ６のＣに信号発生器５ｂを接続し、入力側切替スィッチ６のγにＤＵＴ３（供試体８ｃ）の入力を接続し、入力側切替スィッチ６のＤに信号発生器５ｃを接続し、入力側切替スィッチ６のδにＤＵＴ４（供試体８ｄ）の入力を接続し、出力側切替スィッチ７のＡにＤＵＴ１（供試体８ａ）の出力を接続し、αにネットワークアナライザー２を接続し、出力側切替スィッチ７のＢにＤＵＴ２（供試体８ｂ）の出力を接続し、入力側切替スィッチ６のβにトランジションアナライザー１を接続し、出力側切替スィッチ７のＣにＤＵＴ３（供試体８ｃ）の出力を接続し、入力側切替スィッチ６のγにスペクトラムアナライザーを接続し、出力側切替スィッチ７のＤにＤＵＴ４（供試体８ｄ）の出力を接続し、入力側切替スィッチ６のδにパワーメーター３を接続する。

このような構成および接続で、入力切替スィッチ６、出力切替スィッチ７を１段目の高さに設定して測定を開始する。
ＤＵＴ１（供試体８ａ）はネットワークアナライザー２を用いたＳパラメータ測定を、ＤＵＴ２（供試体８ｂ）はトランジションアナライザー１を用いた過渡特性測定を、ＤＵＴ３（供試体８ｃ）はスペクトラムアナライザー４を用いたスプリアス測定を、ＤＵＴ４（供試体８ｄ）はパワーメータ３を用いた電力測定を行う。

全てのＤＵＴ（供試体８ａ〜８ｄ）で測定が完了したら、入力切替スィッチ６、出力切替スィッチ７を第２段目に設定して測定を開始する。
各ＤＵＴ（供試体８ａ〜８ｄ）での測定項目は１つずれて、ＤＵＴ１（供試体８ａ）は電力測定を、ＤＵＴ２（供試体８ｂ）はＳパラメータ測定を、ＤＵＴ３（供試体８ｃ）は過渡特性測定を、ＤＵＴ４（供試体８ｄ）はスプリアス測定を行う。

全てのＤＵＴ（供試体８ａ〜８ｄ）での測定が終われば、更に入力切替スィッチ６、出力切替スィッチ７の段数をずらせて、測定を繰り返す。ここで、入力切替スィッチ６と出力切替スィッチ７はコントローラ１７で制御されものである。

このようにして、４回のスィッチ設定で全ての供試体に対して４種類の測定を実施し、これに要する試験時間は、最も長い測定時間を要する測定の４倍と、スィッチの切替時間のみとなり、１供試体づつ順次測定する場合に比べて、他のより短時間で測定できる測定項目に要する時間の総和分の時間短縮を図ることができる。

このようなシステムは、同様な性能を要求される大量の高周波回路素子の出荷試験において、生産効率を高めるために必要となる。

実施の形態２．
図３は実施の形態２に係る導波管切替スィッチを示す図であり、図３（ａ）は外観図、図３（ｂ）は導波管切替スィッチの切替の態様を示す図、図３（ｃ）は導波管切替スィッチの入出力対応表である。

図１のシステムに使われる切替スィッチの他の実施例を説明するための構成図である。
この切替スィッチは、入力側切替スィッチ６及び出力側切替スィッチ７の双方に共通に使用されるものであり、切替スィッチのＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ４個の入力ポートを持ち、α、β、γ、δ４個の出力ポートを持つ。

等間隔に並べた４個の入力ポートを持つ入力インターフェース部１２、等間隔に並べた４個の出力ポートを持ち入力インターフェース部１２に対向して配置された出力インターフェース部１６、両者の間に２段に分けて移動可能に配置され夫々が左と右の２箇所へシリンダー駆動やステージを使用して移動させることによって２つの接続状態を実現できるフレキシブル導波管で形成された導波路を持つ移動切替部１３、移動切替部１５、この２つの移動切替部１３と移動切替部１５を接続するインターフェース部１４よりなる。

第１段目の移動切替部１３を左に移動すると、ＡとＢ、ＣとＤが夫々入れ替わり、第２段目の移動切替部２０を左に移動すると、ＡとＣ、ＢとＤが夫々入れ替わるような導波管の接続としている。

図３（ｂ）〜図３（ｅ）に各可動部を左右に移動した場合の４態様を示す。
図３（ｂ）は、第１段目の移動切替部１３を右、第２段目の移動切替部１５を右に移動した状態を示している。
図３（ｃ）は、第１段目の移動切替部１３を左、第２段目の移動切替部１５を右に移動した状態を示している。
図３（ｄ）は、第１段目の移動切替部１３を右、第２段目の移動切替部１５を左に移動した状態を示している。
図３（ｅ）は、第１段目の移動切替部１３を左、第２段目の移動切替部１５を左に移動した状態を示している。

図３（ｆ）の表にこの時の入出力の対応表を示す。
第１段目の移動切替部１３、第２段目の移動切替部１５の各々の左右の位置によって、入力側のＡ〜Ｄの４通りに対して、入力と出力の組み合せを実現できることが分かる。

この様な構成の切替スィッチを入力側および出力側に用いて試験を行えば、実施の形態１と同様に、４回の切替で４供試体全てについて４種類の測定器を用いた試験を行うことが可能になる。

実施の形態１に係る高周波自動試験システムを示すブロック図である。 実施の形態１に係る導波管切替スィッチを示す図である。 実施の形態２に係る導波管切替スィッチを示す図である。

符号の説明

１ トランジションアナライザー、 ２ ネットワークアナライザー、 ３ パワーメーター、 ４ スペクトラムアナライザー、 ５ 信号発生器、 ６ 入力側切替スィッチ、 ７ 出力側切替スィッチ、 ８ 供試体、 ９ 入力インターフェース部、１０ 出力インターフェース部、１１ 移動切替部、１２ 入力インターフェース部、１３ 移動切替部、 １４ インターフェース部、 １５ 移動切替部、 １６ 出力インターフェース部、 １７ コントローラ。

Claims (6)

1. 複数の信号発生器と、
   複数の供試体の入力ポートに接続された第１の導波管群と複数の上記信号発生器に接続された第２の導波管群との接続を切り替える入力側切替スィッチと、
   複数の高周波測定器と、
   複数の上記供試体の出力ポートに接続された第３の導波管群と複数の上記高周波測定器に接続された第４の導波管群との接続を切り替える出力側切替スィッチと、
   複数の供試体を同時に測定し、上記入力側切替スィッチ及び上記出力側切替スィッチによる切替を行って、全ての供試体に同時測定を繰り返す制御装置と、
   を具備することを特徴とする高周波自動試験システム。
2. Ｎ（正の整数）個の供試体の試験を対象として、
   高周波測定器の各々に対応したＭ（正の整数）個の信号発生器と、
   ＭとＮのうち大きい方の値をＬ、小さい方をＫ（正の整数）と置いた時、Ｌ（正の整数）種類に導波管の接続を切替可能にした各上記信号源から上記供試体の入力側切替スィッチと、
   Ｌ種類に導波管の接続を切替可能にした上記供試体の出力から上記高周波測定器への出力側切替スィッチと、
   上記供試体のＫ個を同時に測定を並行して行い、上記入力側切替スィッチによる切替と同時測定を繰り返すことにより、全ての上記供試体に高周波試験を実施できるＭ個の高周波測定器と、
   を具備したことを特徴とする高周波自動試験システム。
3. 上記高周波測定器として、トランジションアナライザー、ネットワークアナライザー、パワーメーター、スペクトラムアナライザーのどれかを少なくとも１台以上使用することを特徴とする請求項１または請求項２記載の高周波自動試験システム。
4. 請求項１〜請求項３のいづれか1項に記載の上記入力側切替スィッチ及び上記出力側切替スィッチにおいて、
   １列に間隔を置いてＭ個の高周波信号が入力される入力ポートを有する入力インターフェース部と、
   上記入力インターフェース部に対向して、１列に間隔を置いてＮ（正の整数）個の高周波信号が出力される出力ポートを有する出力インターフェース部と、
   上記入力インターフェース部と上記出力インターフェース部の間を相対的に移動可能であり、各入力ポートと出力ポートをＫ個だけ接続可能なようにＫ（正の整数）本の導波管を配した接続単位をＬ種類、接続単位間で重複した入出力ポート間の接続組み合せがないように導波管を配置して、これらの接続単位を重ねて配された移動切替部と、
   を具備することを特徴とする導波管切替スィッチ。
5. 請求項１〜請求項３のいづれか1項に記載の上記入力側切替スィッチ及び上記出力側切替スィッチにおいて、
   Ｉ（正の整数）とＪ（正の整数）を任意の自然数とした時、高周波信号が入力される一列に間隔を置いて形成されたＩのＪ乗個の入力ポートを有する入力インターフェース部と、
   上記高周波信号が出力される一列に間隔を置いて形成されたＩのＪ乗個の出力ポートを有する出力インターフェース部と、
   上記入力インターフェース部と出力インターフェース部の間に移動可能に配置され、前記移動によって互いにＩ種類の異なる入出力間を接続できる導波路を有する移動切替部と、
   を具備することを特徴とする導波管切替スィッチ。
6. 請求項５記載の上記入力側切替スィッチ及び上記出力側切替スィッチにおいて、
   第ｎ（正の整数）段目は、一列に並んだＩ（正の整数）のＪ（正の整数）乗個のポートを端から隣り合うＩ個毎にＩの（Ｊ−ｎ）乗個に区切り、この区切りの中のＩ個でＩ種類の入出力のポート組み合せを実現し、
   第１段目から第ｎ段目の移動切替部を使用して、ＩのＪ乗種類の導波管接続組み合せを実現するようにしたことを特徴とする導波管切替スィッチ。

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