KR100589475B1 - Cdma, pcs 및 gsm 방식의 핸드폰성능테스트 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 핸드폰(PDA 포함)의 성능을 시험함에 있어서 테스트용 함체(박스) 내부에서 발생하는 난반사 신호와 핸드폰 신호가 중첩되는 것을 방지하기 위한 탄소가 함유된 폴리우레탄 계열의 재질로 이루어진 전자파 흡수체(Micro Wave Absorber)로 육면을 에워싸고, 외부에는 외부에서 유입되는 불필요한 전자파를 차단하는 도체로 이루어져 전자파를 차폐하는 함체와, 함체 내부에 부착된 테스트용 안테나와, 테스트용 신호를 안테나로 입력하는 시뮬레이터 및 분석용 컴퓨터를 구비하고 핸드폰의 방사수신감도(Air Sensitivity), 채널송신출력(Channel Power), 프레임에러발생률 및 안테나특성(Antenna Pattern)등을 측정하여 핸드폰 성능의 정상여부를 검사하는 핸드폰성능테스트 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 핸드폰(PDA 포함)을 국제 테스트 규정(CTIA)에 입각하여 이러한 조건을 만족하면서 최대한 작은 밀폐된 박스로 형성하고, 박스 내부에는 탄소가 도포된 폴리우레탄으로 뽀족한 피라미드 형태로 육면을 에워싸 테스트 대상인 핸드폰에서 발생되는 전자파의 내부 반사를 최대한 억제하면서 흡수하여 반사된 전자파에 의하여 핸드폰성능테스트에 영향을 주지 않도록 테스트 환경을 마련하고, 측정 대상인 핸드폰은 안테나와 일정거리 두고 위치하여 회전시키는 회전체와, 회전체의 상단에 고정된 테스트 대상인 핸드폰에서 발생된 전파를 수신하는 게인 혼 안테나와, 게인 혼 안테나(이하 「안테나」라 한다)와 체결되어 안테나에서 나온 전기적 신호를 시뮬레이터로 전송하는 알에프(RF)케이블과, 알에프 케이블을 통해서 차폐박스내의 안테나에 접속되어 테스트에 필요한 신호를 내보내거나 안테나로부터 전송된 신호를 분석하는 시뮬레이터 및 상기 회전체를 제어하며 시뮬레이터로부터 받은 신호를 분석하고 모니터 상에 표시하는 팬티움급 데이터 분석용 컴퓨터를 구비하고 핸드폰의 방사(에어) 수신 감도, 채널송신출력, 에러발생률 및 안테나패턴 등을 분석하여 핸드폰의 성능을 신속하고 정확하게 측정하는데 그 특징이 있다.

핸드폰성능테스트장치, 핸드폰방사수신감도, 채널송신파워, 폴레우레탄.

Description

CDMA, PCS 및 GSM 방식의 핸드폰성능테스트 방법 및 장치{Performance Test Method and Apparatus of Hand_phone for CDMA, PCS and GSM type}

도1 : 본 발명에 따른 핸드폰성능테스트장치의 개략도

도2 : CDMA 방식의 핸드폰의 채널송신출력의 방향성테스트 결과를 나타낸 그래프

도3 : CDMA 방식의 핸드폰의 채널송신출력의 고도성능테스트 결과를 나타 낸 그래프

도4 : CDMA 방식의 핸드폰의 프레임에러발생률의 성능테스트를 나타낸 그래프

도5 : PCS 방식의 핸드폰의 채널송신출력의 방향성테스트를 나타낸 그래프

도6 : PCS 방식의 핸드폰의 채널송신출력의 고도테스트를 나타낸 그래프

도7 : PCS 방식의 핸드폰의 프레임에러발생률의 성능테스트를 나타낸 그래프

도8 : CDMA 방식의 핸드폰에서 채널송신출력과 방사수신감도를 동시에 나타낸 그래프

도9 : 본 발명에 따른 핸드폰 성능테스트의 흐름도

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 ; 챔버 2 ; 전자파흡수재

3 ; 회전체 4 ; 핸드폰

5 ; 박스 이동용 바퀴 6 ; 회전체 제어 및 데이터 분석용 컴퓨터

7 ; 프린트

8 ; 테스트에 필요한 신호를 입력하고 안테나에서 입력되는 신호를 받아서 처리하는 시뮬레이터

9 ; 안테나와 시뮬레이터를 연결하는 RF 케이블

10 ; 안테나

11 ; RS-232C 케이블(회전체와 회전체를 제어하는 프로그램이 내장된 데이터분석용 컴퓨터를 연결하는 케이블)

본 발명은 CDMA 또는 PCS 서비스 방식의 핸드폰(PDA 포함)을 테스트규정을 만족하면서 최대한 작은 크기로 밀폐된 박스를 설계 제작하고 내부에 탄소를 도포한 폴리우레탄을 뽀족한 피라미드 형태로 박스내부의 육면을 부착하여 테스트 대상인 핸드폰과 안테나에서 발생되는 전자파의 내부반사를 막으면서 최대한 많이 흡수하여 반사된 전자파에 의한 핸드폰성능테스트에 영향을 주지 않도록 테스트 환경을 마련하고, 테스트 대상인 핸드폰을 안테나와 일정거리 두고 고정한 후 회전시키는 회전체와, 회전체의 상단에 고정된 테스트 대상인 핸드폰에서 발생된 전자기파를 수신할 수 있는 안테나와, 상기 안테나와 체결되어 안테나에서 나온 전기적 신호를 전송하는 알에프(RF)케이블과, 알에프 케이블을 통해서 차폐박스내의 안테나에 접속되어 테스트에 필요한 신호를 내보내거나 안테나로부터 전송된 신호를 분석하고 회전체를 제어하는 신호분석용 시뮬레이터 및 시뮬레이터로부터 받은 신호를 분석하고 모니터 상에 표시하는 팬티움급 시스템 제어 및 데이터 분석용 컴퓨터를 구비하고 핸드폰의 방사(에어) 수신 감도, 채널송신출력 및 안테나패턴을 동시에 분석하여 핸드폰의 성능을 테스트하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

종래기술인 대한민국 공개특허공보 특1998-0052803에서는 제어부, 신호분배부, 오디오 신호분석부, 통화검사부, 전력공급부, 개폐박스에 내장되는 테스트할 매체, 이어폰, 스피커, 버퍼, 테스트 마이크 및 개폐 센서로 구비하고 상대매체에게 통화를 접수할 때, 상기 매체의 통화접수 능력 테스트하는 통화접수능력 테스트와 상대매체에게 통화를 요구할 때, 상기 매체의 통화요구 능력 테스트하는 통화요구능력 테스트를 하고 있으나 국제적으로 요구되는 핸드폰의 성능테스트 요구 기준(미국의 CTIA) 등을 체계적으로 고려하지 않았으며 테스트의 과정과 절차가 비교적 복잡하여 테스트 대상의 무선단말기의 방사감도 또는 방사출력을 효율적으로 이루지 못할 뿐만 아니라 단말기의 방사감도 또는 방사출력을 동시에 측정하지 못하는 문제점이 있다.

또한 종래 테스트를 위하여 사용된 밀폐형 박스는 단말기에서 방사된 전자기파가 밀폐된 박스에서 반사가 발생하여 효율적인 흡수를 이루지 못하여 8m × 4m × 4m 이상의 비교적 커다란 공간에서 테스트가 이루어지므로 테스트장치의 설치공 간이 넓고 설치공간의 크기에 의하여 발생하는 경제적인 손실이 크며, 커다란 공간에 테스트가 이루어짐에 따른 장비의 취급이 불편할 뿐만 아니라 측정시간의 증가에 따른 인건비 증가 등이 발생하여 효율적인 단말기의 성능 테스트를 이룰 수 없는 문제점이 있다.

또한 CDMA외 PCS 방식은 TDMA 방식과는 달리 수신(Rx)과 발신(TX)이 동시에 이루어져 방사상태에서의 핸드폰은 상호 간섭(Interference) 등으로 인하여 성능 저하현상이 발생하며, 이러한 성능 저하 현상은 회로성능 테스트(Conduction Test)에서는 파악이 불가능하며, CDMA, PCS 및 GSM 방식 모두 실제 휴대폰 사용 환경에서 휴대폰이 어느 정도의 성능을 발휘할지 알 수 없어서 이를 검증하기 위하여 개발 및 성능검증 단계에서 수십 차례의 필드시험을 하게 되며, 기지국 전파의 세기가 가장 약한 곳을 찾아서 사람이 직접 시험을 하게 되는 불편함과 시험 장소의 확보에도 어려움이 있으며 또한 많은 경험을 가진 엔지니어에 의하여 이루어져야 하므로 시간과 인건비가 많이 소모가 많다는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 과제는 상기와 같은 종래기술의 문제점을 인식하고 창안된 것으로, CDMA 및 PCS 통신방식을 사용하는 핸드폰(PDA 포함)을 전자기파의 반사가 거의 발생하지 않고 흡수할 수 있도록 탄소를 도포한 폴레우레탄으로 피라미트형 구조로 만들어서 내부를 에워싸고 외부의 전자기파를 차폐하여 주는 밀폐형 소형 박스를 설계 제작하고, 박스 내부에 테스트 대상인 핸드폰은 방향성 테스트를 위하여 회전체 상에 위치시키고, 핸드폰으로부터 일정거리를 두고 다양한 테스트를 위한 안테나가 박스의 벽에 설치되고, 국제 사회에서 요구하는 핸드폰의 다양한 성능을 만족하는지를 테스트하기 위한 신호들을 조건별로 시뮬레이터에 입력하고, 시뮬레이터와 테스트용 프로그램을 내장한 컴퓨터를 연동시켜 모니터 상에서 원하는 테스트를 선택하면 시뮬레이터는 선택된 테스트 조건에 해당하는 신호를 안테나를 통하여 방사하게 되고, 방사된 출력이 핸드폰의 안테나가 수신하여 응답할 수 있게 핸드폰에도 테스트용 프로그램을 입력하여 한번의 테스트 과정으로 핸드폰의 에어감도, 프레임에러발생률 및 채널출력을 신속하고 정확하게 측정을 하여 휴대폰의 개발 과정에서 올 수 있는 문제점등을 보다 쉽게 개선을 할 수 있도록 도와주며, 성능평가 및 양산 중에도 언제든지 샘플 시험을 손쉽게 하여 성능의 유지 상태를 보다 빠르게 확인을 할 수 있도록 함으로써 설치공간의 감소에 따른 경제적 손실을 줄이고 테스트시간 감소에 따른 인건비 및 경제적 손실을 크게 줄일 수 있는 핸드폰성능테스트 방법 및 장치를 구현하는데 그 목적이 있다.

또한 본 발명의 또 다른 목적은 CDMA, PCS 또는 GSM 방식의 핸드폰이 TDMA 방식과는 달리 수신(Rx)과 발신(TX)이 동시에 이루어져 방사상태에서의 핸드폰은 상호 간섭(Interference) 등으로 인하여 성능 저하현상이 발생하게 되며, 이러한 성능 저하 현상은 회로성능 테스트(Conduction Test)에서는 파악이 불가능하며, CDMA나 GSM 방식 모두 실제 휴대폰 사용 환경에서 휴대폰이 어느 정도의 성능을 발휘할지 몰라 이를 검증하기 위하여 개발 및 성능검증 단계에서 수십 차례의 필드 시험을 하게 되며, 기지국 전파의 세기가 가장 약한 곳을 찾아서 사람이 직접 시험을 하게 되어, 시험 장소의 확보에도 어려움이 있으며 또한 많은 경험을 가진 엔지 니어에 의하여 이루어져야 하는데 불편함이 없이 전자파를 반사하지 않는 밀폐형 차폐박스, 시뮬레이터 및 분석용 프로그램이 내장된 컴퓨터를 이용하여 비교적 좁은 공간에서 방사감도, 채널의 방사출력, 프레임에러발생률 및 방향성에 따른 안테나 패턴 등을 동시에 측정하여 핸드폰 성능 테스트에 소요되는 시간과 인건비를 크게 줄이고 테스트의 효율을 크게 향상시키는데 있다.

본 발명은 CDMA, PCS 또는 GSM 방식의 핸드폰의 성능을 테스트하기 위하여 비교적 설치공간을 적게 차지하는(CTIA 규정-원역장(Far-Field 거리유지) : 1.25m 이상) 소형 차폐용 박스를 설계 제작하고, 박스 내부에는 설치된 핸드폰(PDA 포함)과 게인 혼 안테나에서 발생하는 전자기파들이 차폐용 박스에 충돌하여 반사되는 것을 막기 위하여 탄소가 도포된 폴레우레탄 계열의 재질로 피라미드형태로 제작하여 모든 면을 에워싸고 핸드폰과 핸드폰 성능 측정용 안테나를 1.25m 이상의 거리를 두고 박스내부에 설치하여 핸드폰의 방사(에어) 감도, 채널출력, 프레임에러발생률 및 안테나 패턴 등을 측정하여 핸드폰성능의 정상여부를 검사하는 핸드폰성능테스트 방법 및 장치에 관한 것이다. 핸드폰 성능 테스트와 관련하여 국제적으로 요구되는 테스트의 규정은 크게 두 가지로 제한규격(Limit Spec.)과 보증규격(Guarantee Spec.)으로 나눌 수 있다. 첫 번째의 제한규격은 FCC 등과같이 주로 휴대폰의 사용 과정에서 핸드폰의 출력이 규정이상보다 클 경우에 인체나 주변 시스템에 치명적인 영향을 줄 수 있기 때문에 이러한 영향을 최소화하기 위하여 휴대폰의 성능과 잡음 등을 기준값 이하로 제한하는 규정이며, 주로 국가별로 규정하고 있는 FCC의 규격에 기초하여 자체 규격을 재정하여 내수 판매 및 수입되는 제품에 대하여 규제를 하고 있다. 두 번째의 보증규격은 휴대폰이 원활한 동작을 위해 갖추어야할 최소한의 규격에 대하여 규정한 것이며, 이에 관하여서는 CTIA등과 같은 기관에서 시험방법과 기준값 등을 규정하고 있고, 이러한 시험방법과 기준값들은 주로 휴대폰 사용자모임이나 통신사업자(Sprint, Verizon등)들에 의하여 정하여진다. 그러나 보증규격(Guarantee Spec.)의 시험방법 대부분은 휴대폰의 회로성능에 대한 측정 방법에 국한되어 있을 뿐, 실제사용 환경에서 휴대폰이 어떠한 성능을 발휘할 수 있는지에 대해서는 정확하게 측정할 수 없는 상황이다. 특히 CDMA 방식은 TDMA 방식과는 달리 수신(Rx)과 발신(TX)이 동시에 이루어지므로 방사상태에서의 핸드폰은 상호 간섭(Interference) 등으로 인하여 성능 저하현상이 발생한다. 이러한 성능 저하 현상은 회로성능 테스트(Conduction Test)에 의하여 파악하는 것이 불가능하다. 또한 CDMA나 GSM 방식 모두 실제 휴대폰 사용 환경에서 핸드폰이 어느 정도의 성능을 가지고 있는지를 검증하기 위하여 개발 및 성능검증 단계에서 수십 차례의 필드 시험을 하게 된다. 이때 기지국 전파의 세기가 가장 약한 곳을 찾아서 사람이 직접 시험을 하게 되고, 시험 장소의 확보에도 어려움이 있으며 또한 많은 경험을 가진 엔지니어를 요구하게 된다. 또한 채널 파워가 감도에 얼마나 영향을 주는지 또한 안테나의 성능에 의해 감도 및 채널 파워가 어떻게 영향을 받는지에 대한 종합적인 성능 시험을 할 수 없으며, 이러한 시험을 위해서는 많은 인력과 장비가 필요하므로 이에 따른 인건비 손실이 크고, 장비 및 설치공간의 확보에 따른 경제적인 부담이 크며, 생산속도의 저하에 따른 경제적 손실이 발생하는 문제점이 있다. 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해서 CTIA에서는 OTA라는 시험항목과 규정을 신설하였으며, 이 시험항목은 실제 사용 환경에서 휴대폰의 성능을 파악할 수 있는 방사환경에서의 시험을 규정하였다. 휴대폰의 성능을 크게 나누어 보면 회로성능(conduction), 안테나 게인(Antenna Gain) 및 간섭(Interference)으로 규정되며, 상기 보증 규격(Guarantee Spec.)에서는 앞부분에서 설명한 바와 같이 핸드폰의 성능검사 중에서 안테나 이득(Antenna Gain)과 간섭(Interference)에 대한 테스트 부분이 누락되어 있다. 또한 안테나가 휴대폰의 RF 회로와 연결되면서 성능에 어떠한 영향을 주는지에 대한 평가 역시 쉽지 않다. 이렇게 필드에서의 조건과 가장 비슷한 환경에서 포괄적으로 휴대폰의 성능은 신속하고 정확하게 측정할 수 있는 방법이 바로 휴대폰의 직접 사용 환경과 같은 조건의 방사상태에서 시험하는 방법이며, 이 방사시험은 반드시 전자파무반사실에서 이루어져야 한다는 것이다. 이 전자파 무반사실을 CTIA에서 규정한 Cell Phone대역의 Far Field 조건에 만족하는 전자파 무반사실을 구성하여 기지국 장비와 연동을 하여 알에프 케이블에서 받은 신호를 분석 소프트웨어(프로그램)에 의하여 실제 사용 조건에 가장 근접한 방사감도와 방사출력을 가장 완벽하게 측정을 하여 휴대폰의 개발 과정에서 올 수 있는 문제점등을 보다 쉽게 개선을 할 수 있도록 도와주며, 성능평가 및 양산 중에도 언제든지 샘플 시험을 통하여 성능의 유지 상태를 보다 신속하게 확인할 수 있도록 하여 준다. 본 발명에 따른 핸드폰 또는 PDA의 성능테스트 장치의 구성수단들에 대하여 도1에 기초하여 보다 구체적으로 살펴보면, 테스트 대상인 핸드폰 또는 PDA가 위치하는 전자기파의 차폐가 이루어지면서 전자기파의 반사가 거의 없도록 설계 제작된 박스는 외부에는 대기 중에 존재하는 전자기파가 박스 내부로 들어갈 수 없도록 전류가 비교적 잘 흐르는 도체의 재질로 구성하고, 박스의 내부에는 테스트 대상인 핸드폰 또는 PDA에서 발생한 전자기파가 박스 벽에서 반사되어 성능테스트에 영향을 주지 않도록 전자기파의 반사가 거의 발생하지 않도록 피라미드형태의 폴레우레탄에 탄소를 도포하여 모든 벽(직육면체의 6면)을 에워싸서 전자파 무반사 밀폐형 박스(도1의 1)를 구성하고, 그 크기는 가로 2m, 세로 1m, 높이 1m로 설계 제작한다. 밀폐형 박스는 박스를 닫았을 경우에 완전히 밀폐되었는지의 여부를 판단하는 센서(광센서 또는 자기 센서)가 부착되고, 보다 완벽한 차폐를 이루기 위하여 박스외부에는 전류가 잘 흐르는 접지선이 부착되어 필요시 접지할 수 있으며, 박스의 이동을 용이하게 하기 위하여 바퀴(5)가 부착되어 있다. 박스내부의 일측 벽에는 핸드폰 테스트에 필요한 신호를 방출하고 핸드폰으로부터 출력되는 신호를 수신하는 게인 혼 안테나(도1의 10)가 설치된다. 테스트 대상인 핸드폰을 고정하는 회전체는 핸드폰을 고정하는 수단을 구비하고 핸드폰의 방향성적응시험을 하기 위하여 원하는 각도로 회전할 수 있게 하고, 상기 박스 벽에 설치된 안테나와 일정 거리(1.3 m)를 두고 박스 내부에 고정된다. 상기 회전체의 회전은 데이터분석용 컴퓨터에서 발생하는 펄스에 의하여 서보모터를 구동함에 의하여 이루어지며, 시뮬레이터와 연동하여 작동한다. 핸드폰의 엘리베이션(고도 또는 높이)에 대한 성능시험은 안테나(도1의 10)의 각도를 수직 또는 수평으로 변경하여 테스트를 수행한다. 회전체 제어용 프로그램은 데이터분석용 컴퓨터에 내장되어 테스트용 시뮬레이터와 연동하여 원하는 방향에 대하여 테스트가 자동으로 이루어지게 되어 있으 며, 회전체와 데이터분석용 컴퓨터의 연결은 RS-232C 통신케이블에 의하여 신호를 전송한다. 테스트용 시뮬레이터(도1의 8)와 상기 전자기파 차폐용 박스내부에 위치한 안테나는 알에프(RF) 케이블(도1의 9)에 의하여 연결되며, 시뮬레이터에서 발생하는 테스트용 신호들을 안테나로 전송하고 테스트 대상인 핸드폰으로부터 발생한 신호를 안테나에서 수신하여 시뮬레이터로 보내는 역할을 한다. 테스트용 시뮬레이터(도1의 8)는 CDMA(Code Division Multiple Access), GSM 또는 PCS 방식의 핸드폰의 성능테스트를 위하여 다양한 테스트용 프로그램을 구비하고, 각각의 성능테스트방식에서 요구하는 핸드폰의 성능을 테스트할 수 있도록 검사에 필요한 다양한 크기와 형태의 신호들을 디지털 신호로 입력하여 테스트 대상 핸드폰과 교신하여 핸드폰의 성능을 테스트하게 된다. 상기 디지털 신호의 크기는 출력의 크기를 여러 단계로 나누어 입력가능하고 필요한 출력크기를 정확하게 공급할 수 있도록 구성되어 있으므로 필요시 사용자가 일반 기지국에서 발생할 수 있는 다양한 신호들과 동일한 신호를 언제든지 입력하여 검사를 수행할 수 있다. 예를 들면, 테스트에 필요한 최대 출력 신호가 100W이고 이를 8비트의 디지털 신호로 만든다고 가정하면, 0에서 100W 사이의 출력 신호는 100/256(W)의 간격으로 나누어 원하는 신호를 만들 수가 있고, 16비트의 디지털 신호로 이루고자할 경우에는 100/65536(2¹⁶⁾의 간격으로 나누어 이룰 수가 있으며, 32 비트의 신호로 이루어져 있을 경우는 상기 16비트 보다 훨씬 미세한 크기의 신호변화를 줄 수 있으므로 훨씬 정확하게 원하는 신호의 크기와 형태를 만들어서 입력하여 테스트할 수 있다. 상기 안테나에서 수신된 신호 는 알에프 케이블을 거쳐서 시뮬레이터에 아날로그 신호로 입력되고, 입력된 아날로그 신호는 A/D 변환기를 거쳐서 디지털 신호로 변환되며, 변환된 신호는 메모리에 저장 기록되고 핸드폰 성능 테스트용 프로그램이 내장된 데이터 분석용 컴퓨터(도1의 6)로 전송된다. 데이터 분석용 컴퓨터는 지피아비 케이블로 시뮬레이터와 연결되어 필요한 데이터를 주고받으며, 받은 데이터를 연산 처리하여 저장하거나 모니터 상에 표시하여 준다. 상기 핸드폰성능테스트용 프로그램은 CTIA에서 규정하는 CDMA, GSM 또는 PCS 방식 각각에 대한 성능테스트용 데이터들을 입력하여 설정 저장하고 있으며, CDMA, GSM 또는 PCS 방식의 핸드폰을 언제든지 테스트하여 성능의 정상여부 및 사용자가 필요한 테스트를 선택적으로 시뮬레이터를 이용하여 테스트를 수행할 수 있다. 상기와 같은 구성 수단을 구비한 핸드폰 성능 테스트 장치에 대하여 보다 구체적으로 살펴보면, 테스트 대상인 핸드폰에는 각각의 방식(CDMA, GSM 또는 PCS)에 따라 서로 다른 간단한 핸드폰 성능 테스트용 프로그램이 입력된다. 본 발명에 따른 핸드폰의 성능 시험 중에 방사(에어) 수신감도는 테스트 대상인 핸드폰의 전원을 온한 상태에서 박스내부의 회전체 상의 핸드폰 스탠드에 고정하고, 데이터 분석용 컴퓨터의 모니터 상(노트북, 데스크 탑)에서 각각의 방식(CDMA, PCS 또는 GSM) 중에서 해당하는 방식의 핸드폰의 방사수신감도의 테스트용 메뉴를 선택하면, 핸드폰데이터(성능테스트) 분석용 컴퓨터는 RS-232C 케이블을 통하여 상기 회전체 상에 고정된 핸드폰을 원하는 각도로 회전시키면서 시뮬레이터에 제어신호를 전송하여 사용자가 원하는 방사 수신감도 테스트용 신호를 발생시켜 알에프 케이블을 통해서 전자기파 차폐용 박스 내부에 위치한 안테나로 전송하여 테 스트용 신호를 차폐용 박스 내부에 방출하고, 방출된 전파를 핸드폰 안테나에서 수신하여 그에 대응되는 신호를 핸드폰 안테나를 통하여 전파를 방출시켜서 다시 안테나(박스 벽에 부착되어 있음, 기지국측 안테나에 해당)에서 수신하는 과정을 거쳐서 핸드폰의 방사수신감도 성능테스트가 이루어진다. 수신된 신호는 A/D 변환기를 거쳐서 시뮬레이터와 데이터 분석용 컴퓨터 상의 메모리에 저장 기록되고, 필요시에 메모리 상에 저장된 성능테스트 위한 기준 데이터와 비교 판단하는 수단(단계)을 거쳐서 핸드폰 성능의 정상 여부를 모니터 상에 표시하여 준다. 또한 수신된 데이터는 컴퓨터에 내장된 성능테스트용 분석 프로그램에 의하여 상기 측정된 데이터를 표시패널 상에 그래프로 데이터를 표시하게 된다. 다음으로 핸드폰의 채널송신출력(파워)의 성능검사은 테스트 대상인 핸드폰의 전원을 켠(온) 상태에서 박스내부의 회전체 상에 고정하고, 데이터 분석용 컴퓨터의 모니터 상(노트북, 데스크 탑)에서 각각의 방식(CDMA, PCS, GSM) 중에서 해당방식의 채널송신파워 테스트용 메뉴를 선택하면, 데이터 분석용 컴퓨터는 RS-232C 케이블을 통하여 상기 회전체 상에 고정된 핸드폰을 원하는 각도로 회전시키면서 시뮬레이터에 제어신호를 전송하여 채널 송신 파워 테스트용 신호를 발생시켜 알에프 케이블을 통해서 전자기파 차폐용 박스 내부에 위치한 안테나로 테스트 신호를 차폐용 박스 내부에 방출하고 방출된 전파를 핸드폰 안테나에서 수신하여 그에 대응되는 신호를 핸드폰 안테나를 통하여 전파를 방출하여 다시 안테나(박스 벽에 부착되어 있음, 기지국측 안테나에 해당)에서 수신하는 과정을 거쳐서 핸드폰의 채널송신파워 성능테스트가 이루어지게 된다. 수신된 아날로그신호는 아날로그 증폭기를 사용하여 중폭한 후 A/D 변환 기를 거쳐서 시뮬레이터와 데이터 분석용 컴퓨터의 메모리 상에 저장 기록되고, 필요시에 메모리 상에 저장된 성능테스트 위한 기준 데이터와 비교 판단하는 수단(단계)을 거쳐서 성능 테스트 결과를 모니터 상에 표시하여 준다. 또한 수신된 데이터는 데이터 분석용 컴퓨터에 내장된 성능테스트용 분석 프로그램에 의하여 상기 측정된 데이터를 표시패널 상에 방향성에 대한 출력 강도를 2차원 데이터로 모니터 상에 표시하게 된다. 사용자가 원하는 경우에는 프린트를 사용하여 저장된 데이터 또는 화면에 표시된 데이터를 프린트할 수 있으며, 시뮬레이터와 데이터 분석용 컴퓨터에 기록 저장된 성능 테스트의 결과를 원하는 고객서버로 전송할 수 있다. 상기 테스트과정에는 회전체를 원하는 각도만큼 회전시키면서 검사하는 방향성에 대한 테스트(검사)와 게인 혼 안테나의 방향을 수직 또는 수평으로 변경하여 높이 변화에 대한 성능테스트(검사) 등이 포함되며, 또한 테스트 대상인 핸드폰과 게인 혼 안테나(기지국)와의 통신시에 발생할 수 있는 전송시 테이터의 프레임에러발생률 역시 데이터분석용 컴퓨터에서 원하는 통신 방식의 에러분석확률 검사 메뉴를 선택하여 일정시간 핸드폰과 게인 혼 안테나가 서로 데이터를 주고 받으면서 송신한 데이터와 수신한 데이터를 서로 비교하여 판단함에 의하여 데이터 전송시 발생할 수 있는 프레임에러발생률을 측정한다. 본 발명에 따른 보다 구체적인 실시예로, CDMA, PCS 및 GSM 방식의 핸드폰 성능 테스트 시에 고려되어야 하는 핸드폰의 방향성에 대한 방출 수신 감도(Air Sensitivity)와 채널송신출력(Channel Power)은 회전체를 15°단위로 회전하면서 방향성에 대한 성능을 측정하고, 게인 혼 안테나의 방향을 수직 또는 수평으로 변경하여 높이 변화에 대한 성능도 테스트할 수 있다. 핸드폰이 데이터 전송시 발생할 수 있는 프레임에러발생률(FER, Frame Error Ratio)은 15°단위로 회전체를 회전하면서 측정한다. 이러한 일련의 핸드폰의 성능 테스트는 회전체제어용프로그램 및 테스트용 프로그램을 내장한 데이터분석용 컴퓨터와 시뮬레이터가 연동하여 컴퓨터 모니터 상에 나타난 메뉴를 사용자가 선택하여 입력함에 의하여 자동으로 이루어지며, 테스트 결과는 모니터상에서 모두 확인할 수 있다. 즉, 데이터 분석용 컴퓨터 모니터 상에는 CTIA에서 규정하는 CDMA, GSM 또는 PCS 통신방식 각각에 대한 방출 수신 감도(Air Sensitivity), 채널송신출력 및 프레임에러발생률 측정에 대한 메뉴와 방출 수신 감도(Air Sensitivity)와 채널송신출력을 동시에 측정할 수 있는 메뉴 및 안테나 패턴의 측정에 대한 다양한 핸드폰 테스트 메뉴 들을 구비하고 있으며, 데이터 분석용 컴퓨터의 메모리 상에는 상기 메뉴에 해당하는 일련의 과정을 수행할 수 있는 프로그램과 시뮬레이터로부터 전송된 데이터를 분석할 수 있는 프로그램이 내장되어 있다. 도2내지 도8은 상기 방법에 의하여 측정한 데이터를 컴퓨터 모니터상에 나타낸 그래프이다. 도2는 CDMA 방식의 핸드폰의 채널송신출력 중에서 방향성에 대한 성능테스트의 결과를 나타낸 그래프이고, 도3은 CDMA 방식의 핸드폰의 채널송신출력 중에서 고도에 대한 성능 테스트의 결과를 나타낸 그래프이다. 도4는 CDMA 방식의 핸드폰의 프레임에러발생률에 대한 성능테스트를 나타낸 그래프이다. 도5는 PCS 방식의 핸드폰의 채널송신출력의 방향성에 대한 성능테스트의 결과를 나타낸 그래프이고, 도6은 PCS 방식의 핸드폰의 채널송신출력의 고도에 대한 성능테스트의 결과를 나타낸 그래프이다. 도7은 PCS 방식의 핸드폰의 프레임에러발생률에 대한 성능테스트를 나타낸 그래프이 다. 도8은 CDMA 방식의 핸드폰에서 채널송신출력과 방사수신감도에 대한 성능테스트 결과를 동시에 이차원적으로 나타낸 그래프이다. 도9는 본 발명에 따른 핸드폰 성능테스트의 흐름도를 나타낸 것이다. 본 발명에 따른 장치의 사용자는 데이터 분석용 컴퓨터의 모니터 상에서 테스트 대상의 핸드폰이 필요로 하는 테스트를 선택 입력하여 원하는 성능 테스트를 수행하기만 하면 된다. 각도별(30°단위)로 수신감도의 크기를 표시하는 그래프를 2차원(방향성에 대한 출력의 변화)으로 측정하는데 소요되는 시간은 팬티움급으로 약 25분정도이고, 15°단위로 360°회전하면서 채널송신출력을 측정하는데 걸리는 시간은 1채널당 20분(CTIA규정 : 3채널이상 측정을 요구함)정도로 종래의 측정시간보다 약 3배 이상 빠른 측정효과가 있다. 본 발명에 따라 전자파 흡수체로 직육면체의 내부의 육면을 에워싸 전자파의 반사가 거의 없고 외부를 도체재질로 제작 접지하여 외부 전자파의 유입을 방지할 수 있는 밀폐형 박스와 데이터분석용 컴퓨터를 구비하고 씨디엠에이(CDMA), 피씨에스(PCS) 또는 지에스엠(GSM) 방식의 핸드폰의 방사수신감도, 채널송신출력, 에러발생율 및 안테나특성 등을 테스트(검사)하여 핸드폰 성능의 정상여부를 검사하는 핸드폰의 성능을 테스트하는 방법은 밀폐형 박스내부에 테스트 대상 핸드폰을 위치시키고 모든 테스트장치를 온 상태로 하여 테스트를 준비하는 단계와, 데이터 분석용 컴퓨터의 모니터 상에서 분석에 필요한 메뉴를 선택하는 단계와, 상기 선택된 메뉴에 해당하는 테스트를 수행하기 위하여 해당신호를 시뮬레이터로 전송하는 단계와, 상기 해당신호를 수신한 시뮬레이터는 선택된 메뉴에 해당하는 성능테스트용 신호를 알에프 케이블을 통하여 안테나로 전송하여 밀폐형 박스에 방출하는 단계와, 상기 안테나를 통해서 방출된 신호를 핸드폰에 부착된 안테나를 통하여 수신하여 핸드폰성능테스트에 응답하는 신호를 핸드폰 안테나를 통하여 방출하는 단계와, 상기 방출된 신호를 안테나로 수신하여 알에프 케이블을 통하여 시뮬레이터로 전송하는 단계와, 상기 시뮬레이터로 전송된 아날로그 신호를 증폭기로 증폭한 후에 A/D 변환기를 사용하여 디지털 신호로 변환하여 메모리에 저장하는 단계와, 상기 저장된 데이터를 통신케이블(GPIB 또는 데이터 전송속도가 빠른 통신케이블)을 이용하여 데이터분석용 컴퓨터로 전송하여 이를 저장하고 필요한 데이터를 컴퓨터의 모니터 상에 표시하는 단계로 이루어지고, 상기 데이터분석용 컴퓨터는 씨디엠에이, 피씨에스 또는 지에스엠 통신방식의 핸드폰 각각에 대하여 성능테스트 규격에 해당하는 설정치를 미리 데이터분석용컴퓨터의 메모리 상에 설정 저장하고 필요시에 핸드폰성능테스트 결과에서 취득한 측정치와 비교하여 성능테스트의 결과를 표시하는 단계를 더 구비하고 있다. 상기 시뮬레이터는 증폭기, 에이디(A/D, Analog to Digital) 변환기, 디에이(D/A, Digital to Analog) 변환기, 디아이오(DIO, Digital Input and Output), 프로그램 저장 및 수행을 위한 메모리와 씨피유(CPU) 등의 하드웨어와 상기 다양한 핸드폰 테스트용 프로그램을 구비하고 있으며, 필요시에 사용자가 임의로 테스트용 신호를 입력하여 필요한 성능테스트를 할 수 있는 수단을 구비하고 있다. 또한 상기 핸드폰성능테스트시에 게인 혼 안테나에서 수신한 데이터를 알에프 케이블로 받아서 증폭하여 디지털 신호로 변환하여 메모리에 저장하는 수단도 구비하고 있다. 이러한 일련의 구성 수단들은 상기와 같은 기본적인 하드웨어를 구비한 상태에서 다양하게 핸드폰 성능을 테스트하고 분석할 수 있게 설계된 프로그램들이 시뮬레이 터와 데이터분석용 컴퓨터에 내장되어 이들이 서로 연동함에 의하여 이루어진다. 즉, 본 발명에 따른 핸드폰성능분석용장치는 회전체제어용프로그램과 핸드폰성능분석용프로그램을 내장한 데이터분석용컴퓨터 및 시뮬레이터 들이 서로 연동하여 상기 기재한 다양한 핸드폰성능테스트 및 데이트분석을 원할하게 수행할 수 있는 구성 수단들을 내장하고 있으며, 사용자는 데이터분석용컴퓨터의 모니터 상에서 원하는 성능테스트용 메뉴를 선택하여 신호를 입력하여 시뮬레이터로 전송함에 의하여 성능테스트가 이루어진다. 도2내지 도8은 본 발명에 따라 설계 제작된 핸드폰성능테스트 및 데이터 분석용 프로그램을 이용하여 각각의 성능테스트를 실시한 결과를 데이터분석용컴퓨터의 모니터 상에 그래프로 나타낸 것들이다.

본 발명은 CDMA, PCS 및 GSM 통신방식을 사용하는 핸드폰(PDA 포함)을 전자기파의 반사가 거의 발생하지 않고 흡수할 수 있도록 탄소를 도포한 폴레우레탄으로 피라미드형태의 구조로 만들어서 내부를 에워싸고 외부전자기파의 유입을 방지하기 위하여 전자기파를 차폐하여 주는 밀폐형 소형 박스를 설계 제작하고, 박스 내부에 테스트 대상인 핸드폰과 테스트를 위한 안테나를 위치시키고 시뮬레이터와 테스트용 컴퓨터를 이용하여 핸드폰의 방사수신감도와 방사 송신 출력을 신속하고 정확하게 측정함으로써 설치공간의 감소에 따른 경제적 손실을 줄이고 테스트시간 감소에 따른 인건비 및 경제적 손실을 크게 줄일 수 있는 작용효과가 있다.

또한 본 발명은 CDMA, PCS 또는 GSM 방식의 핸드폰이 TDMA 방식과는 달리 수신(Rx)과 발신(TX)이 동시에 이루어져 방사상태에서의 핸드폰은 상호 간섭 (Interference) 등으로 인하여 성능 저하현상이 발생하게 되며, 이러한 성능 저하 현상은 회로성능 테스트(Conduction Test)에서는 파악이 불가능하며, CDMA나 GSM 방식 모두 실제 휴대폰 사용 환경에서 휴대폰이 어느 정도의 성능을 발휘할지 몰라 이를 검증하기 위하여 개발 및 성능검증 단계에서 수십 차례의 필드 시험을 하는 등의 테스트를 시뮬레이터와 테스트용 프로그램이 내장된 컴퓨터를 사용하여 방사감도, 채널의 방사출력 및 방향성에 따른 안테나 패턴 등을 동시에 측정하여 상기의 문제점을 해결함으로써 측정시간과 인건비를 크게 줄이고 측정 효율은 크게 향상시키는 또 다른 작용효과가 있다.

Claims (12)

1. 씨디엠에이, 피씨에스 또는 지에스엠 통신방식의 핸드폰의 방사수신감도, 채널송신출력, 프레임에러발생률 및 안테나특성을 측정하여 핸드폰 성능의 정상여부를 검사하는 핸드폰성능테스트장치에 있어서,

   직육면체 구조로 내부에 전자파 흡수제가 부착 설치되며 외부는 도체재질로 제작하여 외부로부터 전자파의 유입을 방지하는 밀폐형 박스와,

   상기 박스 내부에 위치하여 핸드폰의 고도에 대한 성능을 테스트할 수 있도록 수직 또는 수평으로 움직일 수 있도록 구성되어 테스트용 신호를 방사하는 안테나와,

   상기 안테나에서 방사된 신호를 수신하는 테스트 대상인 핸드폰을 고정하고 회전시켜 방향성 테스트를 할 수 있도록 제작 설치된 회전체와,

   상기 안테나와 알에프 케이블로 연결되어 테스트용 신호를 안테나로 보내고 안테나에서 수신한 신호를 받아서 디지털 신호로 처리하여 저장하는 시뮬레이터와,

   상기 회전체를 제어하는 프로그램을 내장하고 회전체를 제어하는 수단 및 상기 시뮬레이터와 지피아비 케이블로 연결되어 서로 데이터를 교환하면서 데이터를 처리하여 저장하고 표시하는 데이터분석용컴퓨터와,

   상기 데이터분석용 컴퓨터와 회전체 및 시뮬레이터가 서로 연동하여 모니터 상에서 씨디엠에이, 피씨에스 또는 지에스엠 통신방식의 핸드폰 각각에 대하여 테스트 규격에 해당하는 테스트용 설정치를 메모리 상에 저장하고 측정치와 비교 판단하여 성능테스트의 결과 및 정상여부를 표시하는 수단을 구비한 핸드폰성능테스트장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항1에 있어서,

   상기 시뮬레이터는 씨디엠에이, 피씨에스 또는 지에스엠 통신방식의 핸드폰각각에 대하여 성능테스트를 할 수 있는 테스트 수단과 A/D 변환기를 구비하고, 성능테스트 시에 안테나에서 수신한 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 기록 저장하는 수단을 더 구비한 핸드폰성능테스트장치.
5. 삭제
6. 청구항1에 있어서,

   상기 데이터분석용컴퓨터는 회전체 및 시뮬레이터와 연동하여 모니터 상에서 씨디엠에이, 피씨에스 또는 지에스엠 통신방식의 핸드폰 각각에 대하여 방사수신감도와 채널송신출력성능테스트를 동시에 수행할 수 있는 수단을 구비한 핸드폰성능테스트장치.
7. 청구항1, 청구항4 및 청구항 6 중 어느한 항에 있어서,

   상기 회전체와 데이터분석용컴퓨터와의 신호전송은 RS-232C케이블에 의하여 이루어지고, 시뮬레이터와 데이터분석용컴퓨터간의 신호전송은 GPIB 케이블에 의하여 이루어지는 핸드폰성능테스트장치.
8. 삭제
9. 전자파 흡수체로 직육면체의 내부의 육면을 에워싸고 외부를 도체재질로 만들어 외부 전자파의 유입을 방지하는 밀폐형 박스와 데이터분석용 컴퓨터를 구비하고 씨디엠에이, 피씨에스 또는 지에스엠 통신방식의 핸드폰의 방사수신감도, 채널송신출력, 에러발생률 및 안테나특성을 측정하여 핸드폰 성능의 정상여부를 검사하는 핸드폰의 성능을 테스트하는 방법에 있어서,

   밀폐형 박스내부에 테스트 대상인 핸드폰을 고정하고 테스트장치의 전원을 온 상태로 하여 테스트를 준비하는 단계와,

   테스트 준비가 완료된 상태에서 데이터분석용 컴퓨터에서 분석에 필요한 메뉴를 선택하는 단계와,

   상기 선택된 메뉴에 해당하는 테스트를 수행하기 위하여 해당신호를 시뮬레이터와 회전체로 전송하는 단계와,

   상기 해당신호를 수신한 시뮬레이터는 상기 선택된 메뉴에 해당하는 성능테스트용 신호를 알에프 케이블을 통하여 안테나로 전송하여 밀폐형 박스의 내부 방출하는 단계와,

   상기 안테나를 통해서 방출된 신호를 핸드폰에 부착된 안테나로 수신하여 핸드폰 테스트에 응답하는 신호를 핸드폰 안테나를 통해서 방출하는 단계와,

   상기 방출된 신호를 안테나로 수신하여 알에프 케이블을 통하여 시뮬레이터로 전송하는 단계와,

   상기 시뮬레이터로 전송된 아날로그 신호를 A/D 변환기를 사용하여 디지털 신호로 변환하여 메모리에 저장하는 단계와,

   상기 저장된 데이터를 통신케이블을 이용하여 데이터분석용컴퓨터로 전송하여 저장하고 측정된 데이터를 처리하여 데이터분석용컴퓨터 메모리에 설정 저장된 씨디엠에이, 피씨에스 또는 지에스엠 통신방식의 핸드폰 각각에 대한 성능테스트 규격과 비교 판단하여 성능테스트의 결과 및 정상여부를 모니터에 표시하는 단계를 구비한 핸드폰의 성능을 테스트하는 방법.
10. 삭제
11. 청구항9에 있어서,

    상기 데이터분석용컴퓨터는 씨디엠에이, 피씨에스 또는 지에스엠 통신방식의 핸드폰 각각에 대하여 방사수신감도와 채널송신출력성능테스트를 동시에 수행하는 단계를 더 구비한 핸드폰의 성능을 테스트하는 방법.
12. 청구항9 또는 청구항11에 있어서,

    상기 회전체와 데이터분석용컴퓨터와의 신호전송은 RS-232C 케이블에 의하여 이루어지고, 시뮬레이터와 데이터분석용컴퓨터간의 신호전송은 GPIB 케이블에 의하여 이루어지는 핸드폰의 성능을 테스트하는 방법.

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