TW201601378A - 電子裝置及測試系統 - Google Patents

Abstract

一種電子裝置包括印刷電路板、天線結構、射頻信號收 發電路以及測試結構。天線結構設置於印刷電路板上。射頻信號收發電路設置於印刷電路板上，並透過線路連接天線結構。測試結構包括測試點以及接地結構。測試點設置於線路上，以及接地結構，設置於印刷電路板上。

Description

電子裝置及測試系統

本發明是有關於一種電子裝置，且特別是有關於一種電子裝置和包括所述電子裝置的測試系統。

一般而言，傳統在行動電子裝置的設置中，天線元件大多放置行動電子裝置的邊緣角落處，依其整體設計的不同，天線元件與主機板間則有不等的距離。天線與主機板的連接方式主要是由天線延伸出來的同軸電纜線終端連接器與主機板上對應的連接器基座交配，達成射頻信號的橋接。於是，行動電子裝置的生產製造商便可利用此基座連接器來檢測無線通訊設備所產生的高頻射頻信號。但隨著行動電子裝置的進步與輕薄微小化的趨勢，以及進一步的成本考量下，行動電子裝置所搭載的天線元件逐漸改以整合至主機電路板上的方式設置，普遍使用製程簡單便宜的印刷電路版(Printed Circuit Board,PCB)製程印製天線，如此一來也省去了連接器的配置。

為了測試射頻信號的發射能力，許多行動電子裝置的製造廠商會直接採集天線所輻射出去的電磁波當成量測數據。但此 量測方式變異性大，穩定性也不高，對於大量生產檢測時會面臨許多良率問題。因此，為了穩定地量測行動電子裝置所產生的射頻信號，一般會在天線元件與射頻信號收發模組之間增設一高頻切換器。此高頻切換器的外觀和使用方式與上述的連接器基座類似，當量測裝置的探針(probe)與所述高頻切換器連接時，切換器便會切斷原本連接到天線元件的路徑，使得由射頻信號收發模組所產生的射頻信號會轉而流向新饋入的路徑，進而達到量測信號目的。

然而，這樣的一個增設的高頻切換器在測試完成後，對使用者在使用行動電子裝置時並無法產生任何用處。除了額外的成本負擔外，在行動電子裝置的設計日益朝輕薄短小的趨勢邁進的考量下，在PCB上額外設置元件亦可能造成其他元件的設置困難。因此，在行動電子裝置在大量生產驗証時，PCB板端如何能以最簡單的方式精準地檢測射頻信號，已成為生產製造商研究討論的課題。

本發明提供一種電子裝置以及測試系統，可以在不設置高頻切換器的情況下，精準地檢測電子裝置中欲透過天線元件傳送的射頻信號。

本發明的電子裝置包括印刷電路板、天線結構、射頻信號收發電路以及測試結構。天線結構設置於印刷電路板上。射頻 信號收發電路設置於印刷電路板上，並透過線路連接天線結構。測試結構包括測試點以及接地結構。測試點設置於線路上，以及接地結構，設置於印刷電路板上。

本發明的測試系統，包括電子裝置以及測試裝置。電子裝置，包括設置於印刷電路板上的測試結構，其中測試結構包括測試點以及接地結構，以及所述測試點設置於連接天線結構和射頻信號收發電路之間的線路上。測試裝置包括探針。其中探針連接測試點以量測射頻信號收發電路所發射的射頻信號。探針的延伸接地端電性連接接地結構。

基於上述，本發明提供一種電子裝置及包括所述電子裝置的測試系統，透過電子裝置上所設置的測試結構，簡單地連接測試結構中的測試點取得欲量測的射頻信號，並同時透過接地結構與測試裝置的連接，使得天線結構的共振能力被破壞，進而提高從測試點所進行量測之準確率。

為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。

10‧‧‧電子裝置

110‧‧‧天線結構

120‧‧‧射頻信號收發電路

130‧‧‧測試結構

131‧‧‧測試點

132‧‧‧接地結構

20‧‧‧測試裝置

210‧‧‧探針

211‧‧‧信號接收端

212‧‧‧接地端

213‧‧‧延伸接地端

220‧‧‧測試裝置本體

GND‧‧‧接地墊

ML‧‧‧線路

MP1~MP3‧‧‧金屬接點

RC‧‧‧高頻切換器

SB‧‧‧印刷電路板

圖1為根據本發明一實施例所繪示電子裝置的示意圖。

圖2A為根據本發明一實施例所繪示電子裝置的設置示意圖。

圖2B則為本發明一實施例所繪示測試裝置的設置示意圖。

圖3為根據本發明一實施例所繪示測試系統中電子裝置與測試裝置連接時的示意圖。

圖1為根據本發明一實施例所繪示電子裝置的示意圖。請參照圖1，電子裝置10包括天線結構110、射頻信號收發電路120以及測試結構130。其中，天線結構110以及射頻信號收發電路120皆設置於印刷電路板上，並且射頻信號收發電路120透過線路ML連接天線結構110。測試結構130包括測試點131以及接地結構132。測試點131設置於線路ML上，以及接地結構132設置於印刷電路板上。測試點131為一金屬接點，可用以與測試裝置的探針互相連接，而其設置位置與習知技術中為了與測試裝置的探針相接而可能增設的高頻切換器相近(如圖1所示高頻切換器RC，其中在圖1高頻切換器RC以虛線繪示表示未設置)。值得注意的是，在圖1所繪示的電子裝置10僅為了表達電子裝置10中各元件之功能以及各元件之間的耦接關係，本發明的電子裝置的設置並不限定於圖1所示電子裝置10中各元件的相對位置。

在本發明一實施例中，本發明的測試系統包括了圖1所示的電子裝置10以及測試裝置。其中，測試裝置包括探針，探針可於測試時連接測試點131以量測射頻信號收發電路120所發射的射頻信號。探針包括了信號接收端以及延伸接地端，其中的延伸接地端可電性連接接地結構，使得天線結構110的共振能力被 破壞，進而提高從測試點所進行量測之準確率。以下則將根據實施例而詳細介紹接地結構，以及於測試時電子裝置中測試結構和測試裝置之間的連接關係。

圖2A為根據本發明一實施例所繪示電子裝置的設置示意圖，而圖2B則為本發明一實施例所繪示測試裝置的設置示意圖。在圖2A中繪示了實際上於印刷電路板SB上各元件可能的設置關係。請參照圖2A，在本實施例中，射頻信號收發電路120可以晶片方式實現，並且被設置於印刷電路板SB上。射頻信號收發電路120可用以產生或接收射頻信號，所述射頻信號可為符合無線保真度(Wireless Fidelity,WiFi)的無線區域網路信號，亦可為符合第三代行動通訊標準或第四代行動通訊標準中長期演進技術(Long Term Evolution,LTE)等無線電信網路信號等，本發明並不限定於上述。

天線結構110則被設置於印刷電路板SB上的一淨空區域中，例如以印刷電路板製程而被印製於印刷電路板SB上，佔用印刷電路板SB的面積則可參照圖2A所示。射頻信號收發電路120透過線路ML(例如與印刷電路板SB製程印製的訊號微帶線)與天線結構110連接。在本實施例中，測試點131被設置於線路ML上，其中在測試點131周圍的印刷電路板SB上亦設置了接地墊GND。另一方面，在本實施例中，測試結構130中的接地結構132包括了3個金屬接點MP1~MP3，被設置與天線結構110電性連接。

另一方面，請參照圖2B，測試裝置20包括了探針(probe)210以及測試裝置本體220。探針210則更包括了信號接收端211接地端212以及延伸接地端213，其中接地端212可被設置為一圓形的接點，探針210的信號接收端211與接地端212的關係類同於同軸纜線的內軸和外緣。而延伸接地端213具有至少一個端點，其數量則對應於接地結構中的金屬接點之數量。例如在本實施例中，延伸接地端213具有3個端點，分別對應接地結構的3個金屬接點MP1~MP3。另外，延伸接地端213與接地端212於探針210的內部電性連接。

請同時參照圖2A以及圖2B，當測試時，探針210的信號接收端211可與測試點131相接，同時探針210的接地端212亦與印刷電路板SB上的接地墊GND相接。並且，延伸接地端213的3個端點亦與接地結構132的3個金屬接點MP1~MP3相接。

當測試時，測試裝置本體220便可藉由探針210的信號接收端211和接地端212接收從射頻信號收發電路120所發射的射頻信號。值得注意的是，此時，天線結構110與射頻信號收發電路120仍然保持電性連接。雖然此時由射頻信號收發電路120至天線結構110之間的路徑並未被阻斷，而使得部份的能量亦可能流入天線結構110。但由於天線結構110此時透過了接地結構132中3個金屬接點MP1~MP3而接地(即，與延伸接地端213、接地端212以及印刷電路板SB上的接地墊GND電性連接而接地)，使得此時天線結構110共振產生輻射模態的能力因此而被破 壞。這麼一來，流入天線結構110的能量亦可被反饋至測試裝置20，使得由射頻信號收發電路120所發射的射頻信號的大部分之能量皆可透過探針210而饋入測試裝置本體220。進而，測試裝置20的操作者可量測透過饋入的射頻信號之能量來判斷電子裝置10中射頻信號收發電路120的信號發射能力之好壞。

值得一提的是，在本實施例中，接地結構132中的金屬接點MP1~MP3以及對應的延伸接地端213之端點例示為3個，但事實上接地結構中的金屬接點之數量至少為1，並且可依實際需求而增減。例如，在本發明一實施例中，所述天線結構110為一單頻平面倒F天線(Planar Inverted F Antenna,PIFA)結構。在此實施例中，接地結構中的金屬接點的設置數量則為2個，分別與所述的PIFA結構中的信號饋入點和輻射部的開路端(即，天線結構的末端)互相連接，如此一來便可使得測試時天線結構110的共振產生輻射模態的能力降到最低。

在另一實施例中，所述天線結構110為收發一高頻信號以及一低頻信號的雙頻PIFA結構。在此實施例中，接地結構中則對應設置了3個金屬接點，分別與天線結構中的饋入點、對應於高頻信號之激發路徑的開路端以及對應於低頻信號之激發路徑的開路端連接。在本發明中，所述的金屬接點亦可被增設而與天線結構中輻射體的其他部份連接，本發明並不限定於上述的實施方式。

圖3為根據本發明一實施例所繪示測試系統中電子裝置 與測試裝置連接時的示意圖。請參照圖3，圖3中各元件的耦接關係以及在測試時的連接關係可參照圖2A、圖2B所述實施例，在此則不贅述。值得一提的是，在本實施例中，天線結構110並不與射頻信號收發電路120設置於印刷電路板SB的同一個表面上，即，如圖3所示，射頻信號收發電路120設置於印刷電路板SB的上表面(例如，印刷電路板SB的第一面)，而天線結構110則設置於印刷電路板SB的下表面(例如，印刷電路板SB的第二面)。因此，在此實施例中，金屬接點MP1~MP3分別透過貫孔與天線結構110連接。

另外，在本實施例中，探針210對應測試結構130中測試點131和接地結構132中金屬接點MP1~MP3的相對位置關係而設置，使得測試系統具有較高的穩定性以及重複性，使得所述的測試(即，透過探針210與電子裝置10的連接而量測射頻信號)可被穩定並且大量地重複進行。

綜上所述，本發明提供了一種具有測試結構的電子裝置，以及包括此電子裝置的測試系統，使得測試系統可在存有天線的負載下，以重覆性高以及穩定性高的方式量測電子裝置的射頻信號發射能力。在本發明中，測試系統中的測試裝置可以探針接觸訊號微帶線上預留的測試點來擷取欲量測的射頻信號，並且同時利用與電子裝置上接地結構相連的延伸接地端來破壞電子裝置中天線結構的共振輻射能力，使分流到天線結構上的射頻信號之能量可反饋到測試裝置上，進而提高從測試點所量測到的射頻 信號的準確率。經測試可得知，由測試裝置所量測得到的射頻信號能量之變異值可維持於10%內。其中，在此所指的變異值可對應於利用方差分析(analysis of variance,ANOVA)所進行的量測之重覆性與再現性(Gauge Repeatability and Reproducibility,Gauge R&R)測試的容忍值，即，所述容忍值可維持於10%內。另外，由於在本發明中並不需要額外的設置高頻切換器，高頻切換器元件的設置成本即可因此被節省。更由於高頻切換器不需要被設置，印刷電路板更可被有效的利用，並且各元件於印刷電路板上的設置將更具彈性。

雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧電子裝置

110‧‧‧天線結構

120‧‧‧射頻信號收發電路

130‧‧‧測試結構

131‧‧‧測試點

132‧‧‧接地結構

ML‧‧‧線路

RC‧‧‧高頻切換器

Claims (11)

1. 一種電子裝置，包括：一印刷電路板；一天線結構，設置於該印刷電路板上；一射頻信號收發電路，設置於該印刷電路板上，並透過一線路連接該天線結構；以及一測試結構，包括：一測試點，設置於該線路上；以及一接地結構，設置於該印刷電路板上。
2. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中：一探針(probe)連接該測試點以量測該射頻信號收發電路所發射的一射頻信號，同時該天線結構與該射頻信號收發電路保持電性連接；以及該探針的一延伸接地端電性連接該接地結構。
3. 如申請專利範圍第2項所述的電子裝置，其中：所述接地結構包括至少一金屬接點，其中該至少一金屬接點電性連接該天線結構；以及該天線結構透過該探針的該延伸接地端接地。
4. 如申請專利範圍第3項所述的電子裝置，其中：該至少一金屬接點包括一第一金屬接點以及第二金屬接點；以及該第一金屬接點以及該第二金屬接點分別耦接該天線結構中 一輻射部的一信號饋入點以及該天線結構中該輻射部的一開路端。
5. 如申請專利範圍第3項所述的電子裝置，其中：該測試結構設置於該印刷電路板的一第一面；以及該天線結構設置於該印刷電路板的一第二面，其中，該至少一金屬接點分別透過至少一貫孔與該天線結構電性連接。
6. 如申請專利範圍第1項所述的電子裝置，其中：所述線路為訊號微帶線。
7. 一種測試系統，包括：一電子裝置，包括設置於一印刷電路板上的一測試結構，其中該測試結構包括一測試點以及一接地結構，其中所述測試點設置於連接一天線結構和一射頻信號收發電路之間的一線路上；以及一測試裝置，包括一探針，其中，一探針(probe)連接該測試點以量測該射頻信號收發電路所發射的一射頻信號，同時該天線結構與該射頻信號收發電路保持電性連接；以及該探針的一延伸接地端電性連接該接地結構。
8. 如申請專利範圍第7項所述的測試系統，其中：該電子裝置中的所述接地結構包括至少一金屬接點，其中該至少一金屬接點電性連接該電子裝置中的該天線結構；以及 該電子裝置中的該天線結構透過該探針的該延伸接地端接地。
9. 如申請專利範圍第8項所述的測試系統，其中：該至少一金屬接點包括一第一金屬接點以及第二金屬接點；以及該第一金屬接點以及該第二金屬接點分別耦接該天線結構中一輻射部的一信號饋入點以及該天線結構中該輻射部的一開路端。
10. 如申請專利範圍第8項所述的測試系統，其中：該電子裝置的該測試結構設置於該印刷電路板的一第一面；以及該電子裝置的該天線結構設置於該印刷電路板的一第二面，其中，該至少一金屬接點分別透過至少一貫孔與該天線結構電性連接。
11. 如申請專利範圍第7項所述的測試系統，其中：所述線路為訊號微帶線。