TWI403103B - 無線裝置的傳輸功率校驗方法及其系統 - Google Patents

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Description

無線裝置的傳輸功率校驗方法及其系統
本發明係為一種無線裝置，尤指一種無線裝置的傳輸功率校驗方法及其系統。
現今所有的無線裝置，例如3G網卡、手持式行動電話等，皆具有一傳輸器(transmitter)與一接收器(receiver)，其中，傳輸器係以Tx來表示，接收器係以Rx來表示。傳輸器為一輸出裝置，用來輸出資料封包(package)至無線裝置以外的資料接收裝置；反之，接收器為一輸入裝置，用來接收由無線裝置外之資料發射裝置所輸出的資料封包。
以3G網卡的無線裝置為例，於無線裝置生產的過程皆需要進行射頻功能(RF function)的測試。其中，最重要的程序即為傳輸功率校驗(transmitting power calibration)。當傳輸功率校驗完成之後，無線裝置的傳輸器所產生的傳輸功率才可以符合規格書或者法規的規範並進入市場販售。
而如何利用最有效率的傳輸功率校驗方法以及系統來降低無線裝置進行傳輸功率校驗的時間及為本發明最主要的目的。
本發明係為一種無線裝置的傳輸功率校驗方法，該方法包含下列步驟：利用一電腦主機控制一待測無線裝置的複數個頻道以及複數個增益，並根據產生的複數個傳輸功率建立一簡化傳輸功率校驗表；將該簡化傳輸功率校驗表與一資料庫中複數個完整傳輸功率校驗表進行比對；該資料庫中是否有一第一完整傳輸功率校驗表與該簡化傳輸功率校驗表比對成功；若是，利用該第一完整傳輸功率校驗表來計算出一對照表並儲存於該待測無線裝置的一記憶體中；以及若否，該電腦主機控制該待測無線裝置建立一第二完整傳輸功率校驗表並據以計算出該對照表並儲存於該待測無線裝置的該記憶體中。
本發明係為一種無線裝置的傳輸功率校驗系統，包括：一待測的無線裝置；一電腦主機，連接至該待測的無線裝置，係控制該待測無線裝置的複數個頻道以及複數個增益，並根據產生的複數個傳輸功率；一電源供應器，受控於該電腦主機以提供一電源至該待測的無線裝置；一功率量測單元，連接至該待測的無線裝置以量測該些傳輸功率並傳遞至該電腦主機使得該電腦主機建立一簡化傳輸功率校驗表；其中，該電腦主機將該簡化傳輸功率校驗表與一資料庫中複數個完整傳輸功率校驗表進行比對，於該資料庫中有一第一完整傳輸功率校驗表與該簡化傳輸功率校驗表比對成功時，利用該第一完整傳輸功率校驗表來計算出一對照表並儲存於該待測無線裝置的一記憶體中；以及，於該資料庫中沒有該第一完整傳輸功率校驗表與該簡化傳輸功率校驗表比對成功時，該電腦主機控制該待測無線裝置建立一第二完整傳輸功率校驗表並據以計算出該對照表並儲存於該待測無線裝置的該記憶體中。
為了對本發明之上述及其他方面有更佳的瞭解，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
請參照第一圖(a)，其所繪示為無線裝置的電路方塊示意圖。無線裝置100中，基頻控制電路102產生的控制信號(C)可使得射頻產生單元106產生射頻信號(RF)，而搭配濾波器108即可產生各種頻道信號(channel signal，CH)。基頻控制電路102可產生數位的電壓增益值(voltage gain control value，Gd)，而數位/類比轉換器(digital/analog converter)104，可將數位的電壓增益值(Gd)轉換為類比的電壓增益控制信號(Ga)並輸入功率放大器(power amplifier)110。而功率放大器110接收頻道信號(CH)並根據類比的電壓增益控制信號(Ga)來調整增益(gain)並產生放大的頻道信號(ACH)。而放大的頻道信號(ACH)經過射頻前置電路112後於天線端(antenna port)114產生輸出信號(O)，而傳輸功率即為天線端114上輸出信號(O)的功率。
其中，功率放大器110中包括複數級(stage)的放大單元(amplifying unit)110a、110b、110c。根據類比的電壓增益控制信號(Ga)，功率放大器110可以控制內部的放大單元(power amplifying unit)110a、110b、110c的連接關係，進而改變增益並產生放大的頻道信號(ACH)。再者，射頻前置電路112中包括各種被動元件(passive element)的組合，例如電阻、電感、電容。
一般來說，無線裝置100至少有一操作頻帶(frequency band)，而每個操作頻帶中又包括複數個頻道。舉例來說，無線裝置100的操作頻帶在1850MHz~1910MHz之間，亦即操作頻帶寬度為60MHz。而每個頻道寬度為50KHz，所以此操作頻帶中包括1200個頻道。當然，根據不同的規格書或者法規，操作頻帶的頻帶寬度、以及頻道寬度皆可以改變。
由上述可知，傳輸功率校驗的最終目的係要建立一個對照表並儲存於無線裝置100的記憶體120中，例如快閃記憶體，使得無線裝置100在出廠後可以準確地控制不同頻道的傳輸功率。換句話說，當傳輸功率校驗完成後，無線裝置100可以針對各種頻道產生符合規範的傳輸功率。
於傳輸功率校驗的過程，會根據無線裝置的阻抗特性(impedance character)先建立一完整傳輸功率校驗表。其係在操作頻帶中依序選擇複數個頻道數目(channel number)，並且控制數位的電壓增益值(Gd)，使得功率放大器110改變增益，並且記錄由天線端114所輸出的傳輸功率。
換句話說，傳輸功率校驗過程中，需先選擇十幾個頻帶數目(channel number)和複數個功率放大器的增益，並且利用功率量測儀器(power meter)或者頻譜信號分析儀(spectrum signal analyzer)來量測相對應的傳輸功率，並建立一完整傳輸功率校驗表。
請參照第一圖(b)，其所繪示為傳輸功率校驗過程中所建立的完整傳輸功率校驗表示意圖。首先，基頻控制電路102會選擇第50頻道。接著，遞增功率放大器110的增益，進而獲得第50頻道中，功率放大器110的增益與傳輸功率之間的關係。接著，依序選擇第128頻道、206頻道...等等，並且重複遞增功率放大器110的增益，進而獲得各個頻道中，功率放大器110的增益與傳輸功率之間的關係。舉例來說，數位的電壓增益值(Gd)越高，功率放大器的增益越高，而傳輸功率也越高。以第50頻道為例，數位的電壓增益值(Gd)為322時，傳輸功率為-33.56dBm；數位的電壓增益值(Gd)為386時，傳輸功率為-24.14dBm；並且依此類推不再贅述。
於第一圖(b)可知，傳輸功率校驗過程中選擇了10個頻道，並且各別的頻道分別提供22個功率放大器的增益。因此，功率量測儀器必須進10 x22=220次之後才可以建立一個完整傳輸功率校驗表。
當完整傳輸功率校驗表完成之後，必須進行內插運算(interpolation)來推算出一對照表(mapping table)，並將對照表儲存於記憶體120中，而無線裝置100可以針對各種頻道產生符合規範的傳輸功率。
舉例來說，利用內插運算，可以獲得第50頻道中，數位的電壓增益值(Gd)為774時可產生0dBm的傳輸功率；同理，數位的電壓增益值(Gd)為840時可產生1dBm的傳輸功率。同理，運用於其他頻道也可以計算出相對應的數值，進而建立出一對照表儲存於記憶體112中。
由於每一個無線裝置100上的零件都有其誤差值，因此所呈現出來的阻抗特性也會有所不同，所以必須要求每一個無線裝置於出廠前皆需要進行傳輸功率校驗，如此才能確保每個無線裝置都可達到法規之要求。
由於每個無線裝置於出廠前皆需要進行傳輸功率校驗並獲得完整傳輸功率校驗表，而此校驗過程非常的耗時。因此，本發明係蒐集先前經過傳輸功率校驗的完整傳輸功率校驗表並建立在一資料庫中，而後續的傳輸功率校驗可以先行獲得一簡化傳輸功率校驗表，並且依賴資料庫中的完整傳輸功率校驗表來完成傳輸功率校驗。
請參照第二圖(a)，其所繪示為本發明無線裝置的傳輸功率校驗方法的流程圖。根據本發明的實施例，將所有作過傳輸功率校驗所建立之完整傳輸功率校驗表儲存於電腦系統的資料庫中，並作為後續的比對用途。
當有其他待測的無線裝置進行傳輸功率校驗時，僅需先建立一簡化傳輸功率校驗表(步驟S210)。之後，將簡化傳輸功率校驗表與資料庫中的複數個完整傳輸功率校驗表進行比對(步驟S212)。
當資料庫中有一第一完整傳輸功率校驗表與簡化傳輸功率校驗表比對成功時(步驟S214)，此待測的無線裝置的阻抗特性相同於第一完整傳輸功率校驗表。因此，利用此第一完整傳輸功率校驗表進行內插運算並獲得一對照表(步驟S216)，並將對照表儲存於無線裝置的記憶體中(步驟S222)，並且完成無線裝置的傳輸器測試。
反之，當資料庫中找不到第一完整傳輸功率校驗表與簡化傳輸功率校驗表比對時(步驟S214)，必須建立此待測的無線裝置之一第二完整傳輸功率校驗表，並於第二完整傳輸功率校驗表完成後加入資料庫中(步驟S218)。接著，利用此第二完整傳輸功率校驗表進行內插運算並獲得一對照表(步驟S220)，並將對照表儲存於無線裝置的記憶體中(步驟S222)，並且完成無線裝置的傳輸器測試。
請參照第二圖(b)，其所繪示為上述傳輸功率校驗方法的流程圖中步驟S210至步驟S214。首先，從完整傳輸功率校驗表裡依據所量測之頻帶適當定義所要量測之低、中、高頻道以及低、中、高傳輸功率電壓值增益，作為簡化傳輸功率校驗表(步驟S250)；再來，根據簡化傳輸功率校驗表，利用電腦控制頻譜分析儀或功率表，僅需校驗量測低、中、高頻道所對應到之低、中、高傳輸功率電壓增益值(步驟S252)；將資料庫裡複數個完整傳輸功率校驗表樣品與簡化傳輸功率校驗表裡校驗量測後之低、中、高頻道所對應到之低、中、高傳輸功率電壓增益值，作點對點比對(步驟S254)；最後，判斷簡化傳輸功率校驗表表裡的每個點是否有在最小誤差值內，其中若有一個點比對不是在最小誤差值內，則表示比對不成功；反之，若每個點的比對都有在最小誤差值內，則表示比成功(步驟S256)。以下將詳細的介紹本發明的內容：請參照第三圖，其所繪示為本發明無線裝置的傳輸功率校驗系統示意圖。電腦主機310中具有一資料庫，儲存先前傳輸功率校驗時所產生的多個完整傳輸功率校驗表。當然，資料庫也可以利用網際網路儲存在遠端的伺服器中。
再者，電源供應器(power supply)330與功率量測單元(power measuring unit)340受控於電腦主機310。電源供應器330可提供待測的無線裝置320電源，而功率量測單元340可以量測待測的無線裝置320所產生的傳輸功率，並傳遞至電腦主機310。
當有待測的無線裝320置進行傳輸功率校驗時，電腦主機310會控制待測的無線裝置320根據複數個頻道以及複數個增益來產生相對應的傳輸功率，並據以建立簡化傳輸功率校驗表。根據本發明的實施例，簡化傳輸功率校驗表中，各個頻道以及數位的電壓增益值皆選自於完整傳輸功率校驗表，且頻道的數目以及數位的電壓增益值的數目皆少於完整傳輸功率校驗表。
請參照第四圖所示，為一簡化傳輸功率校驗表實施例。簡化傳輸功率校驗表，僅有三個頻道數目(第50頻道、第361頻道、第672頻道)以及三個數位的電壓增益值(994、833、514)皆選自於完整傳輸功率校驗表，當然這些數目可以任意的變更不限於三個。
以第一圖(b)所示之完整傳輸功率校驗表為例，完整傳輸功率校驗表中包括10個頻道信號以及22個增益，且可對應出10×22個傳輸功率；而第四圖所示簡化傳輸功率校驗表中包括3個頻道信號以及3個增益，且可對應出3×3個傳輸功率；其中，簡化傳輸功率校驗表中3個頻道係選自完整傳輸功率校驗表中10個頻道；簡化傳輸功率校驗表中3個增益係選自於完整傳輸功率校驗表中10個增益。
假設第一圖(b)所示之完整傳輸功率校驗表已經儲存於資料庫中，且待測的無線裝至所建立之簡化傳輸功率校驗表如第四圖所示。於數位的電壓增益值為994時，第四圖中三個頻道所產生的傳輸功率依序為22.62dBm、21.43dBm、21.80dBm。而第一圖(b)中數位的電壓增益值為994時，三個頻道所產生的傳輸功率依序為22.18dBm、21.74dBm、21.50dBm。很明顯地，在電壓增益值為994時，各個頻道的傳輸功率的差異皆在0.5dBm(第一誤差值)之內。同理，在電壓增益值為833時，各個頻道的傳輸功率的差異皆在0.05dBm(第二誤差值)之內。在電壓增益值為514時，各個頻道的傳輸功率的差異皆在0.3dBm(第三誤差值)之內。因此，代表資料庫中具有一第一完整傳輸功率校驗表與簡化傳輸功率校驗表比對成功。也就是說，待測的無線裝置320的阻抗特性可由第一圖(b)之完整傳輸功率校驗表得知。因此，利用第一圖(b)完整傳輸功率校驗表進行內插運算之後，即可獲得一對照表並儲存至待測的無線裝置320，並完成傳輸功率校驗。
反之，當待測的無線裝置320所建立之簡化傳輸功率校驗表無法與資料庫中完整傳輸功率校驗表比對成功時，則必須要如先前技術一樣再次建立一完整傳輸功率校驗表(第二完整測試表)。之後，利用第二完整傳輸功率校驗表進行內插運算之後，即可獲得一對照表並儲存至待測的無線裝置320，並完成傳輸功率校驗。當然，第二完整測試表也可以增加於資料庫中，以增加完整傳輸功率校驗表的樣品(sample)數。
根據本發明的實施例，頻道的選擇可以為低頻道、中頻道、高頻道各一個；而數位的電壓增益值可以選擇低增益、中增益、高增益各一個。因此，簡化傳輸功率校驗表僅需進行9次的量測即可以建立一個簡化傳輸功率校驗表。所以本發明所需耗費的時間極少，並且當完整傳輸功率校驗表樣品越多時，越可節省傳輸功率校驗的時間，並進而大幅度提高生產測試的效率。
綜上所述，本發明提出的無線裝置的傳輸功率校驗方法，確實可以利用比對的方式由多個完整傳輸功率校驗表中找出第一完整傳輸功率校驗表。並且，直接以第一完整傳輸功率校驗表求得對照表並儲存於待測的無線裝置的記憶體中。因此，可大幅地降低無線裝置進行傳輸功率校驗的時間。
任何熟悉本技術領域的人員，可在運用與本發明相同目的之前提下，使用本發明所揭示的概念和實施例變化來作為設計和改進其他一些方法的基礎。這些變化、替代和改進不能背離申請專利範圍所界定的本發明的保護範圍。是故，本發明得由熟習此技藝之人士任施匠思而為諸般修飾，然皆不脫如附申請專利範圍所欲保護者。
100‧‧‧無線裝置
102‧‧‧基頻控制電路
104‧‧‧數位/類比轉換器
106‧‧‧射頻產生單元
108‧‧‧濾波器
110‧‧‧功率放大器
110a、110b、110c‧‧‧放大單元
112‧‧‧射頻前置電路
114‧‧‧天線端
120‧‧‧記憶體
310‧‧‧電腦主機
320‧‧‧待測的無線裝置
330‧‧‧電源供應器
340‧‧‧功率量測單元
第一圖(a)所繪示為無線裝置的電路方塊示意圖。
第一圖(b)所繪示為習知傳輸功率校驗過程中所建立的一測試表的示意圖。
第二圖(a)所繪示為本發明無線裝置的傳輸功率校驗方法的流程圖。
第二圖(b)所繪示為傳輸功率校驗方法的更細部流程圖。
第三圖所繪示為本發明無線裝置的傳輸功率校驗系統示意圖
第四圖所示為一簡化傳輸功率校驗表實施例。

Claims (13)

  1. 一種無線裝置的傳輸功率校驗方法，該方法包含下列步驟：藉由一電腦主機控制一待測無線裝置的複數個頻道以及複數個增益，並根據一功率量測儀器取得的複數個傳輸功率建立一簡化傳輸功率校驗表；將該簡化傳輸功率校驗表與一資料庫中複數個完整傳輸功率校驗表進行比對；該資料庫中是否有一第一完整傳輸功率校驗表與該簡化傳輸功率校驗表比對成功；若是，利用該第一完整傳輸功率校驗表來計算出一對照表並儲存於該待測無線裝置的一記憶體中；以及若否，該電腦主機控制該待測無線裝置建立一第二完整傳輸功率校驗表並據以計算出該對照表並儲存於該待測無線裝置的該記憶體中；其中，從該些完整傳輸功率校驗表裡依據所量測之頻帶定義所要量測之頻道以及增益來作為該簡化傳輸功率校驗表，並且，判斷該簡化傳輸功率校驗表裡的每個傳輸功率是否有在一最小誤差值內，若每個傳輸功率比對都有在該最小誤差值內，則表示比對成功。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之傳輸功率校驗方法，其中該第一完整傳輸功率校驗表中包括M個頻道信號以及P個增益，且可對應出M×P個傳輸功率；該簡化傳輸功率校驗表中包括m個頻道信號以及p個增益，且可對應出m×p個傳輸功率；其中，M大於m，P大於p，該m個頻道 係選自該M個頻道；該p個增益係選自於該P個增益。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之傳輸功率校驗方法，其中，從該些完整傳輸功率校驗表裡依據所量測之頻帶適當定義所要量測之低、中、高頻道以及低、中、高增益定義所要量測之頻道以及增益來作為該簡化傳輸功率校驗表。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之傳輸功率校驗方法，其中該第一完整傳輸功率校驗表以及該簡化傳輸功率校驗表所對應的無線傳輸裝置具有近似的一阻抗特性。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之傳輸功率校驗方法，其中係利用一內插運算將該第一完整傳輸功率校驗表或者該第二完整傳輸功率校驗表轉換為該對照表。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之傳輸功率校驗方法，其中更包括將該第二完整傳輸功率校驗表儲存於該資料庫中。
  7. 一種無線裝置的傳輸功率校驗系統，包括：一待測的無線裝置；一電腦主機，連接至該待測的無線裝置，係控制該待測無線裝置的複數個頻道以及複數個增益，並控制該待測的無線裝置根據該些頻道以及該些增益來產生相對應的複數個傳輸功率；一電源供應器，受控於該電腦主機以提供一電源至該待測的無線裝置；一功率量測單元，連接至該待測的無線裝置以量測該些傳輸功率並傳遞至該電腦主機使得該電腦主機建立一簡化傳輸功率校驗表；其中，該電腦主機將該簡化傳輸功率校驗表與一資料 庫中複數個完整傳輸功率校驗表進行比對，於該資料庫中有一第一完整傳輸功率校驗表與該簡化傳輸功率校驗表比對成功時，利用該第一完整傳輸功率校驗表來計算出一對照表並儲存於該待測無線裝置的一記憶體中；以及，於該資料庫中沒有該第一完整傳輸功率校驗表與該簡化傳輸功率校驗表比對成功時，該電腦主機控制該待測無線裝置建立一第二完整傳輸功率校驗表並據以計算出該對照表並儲存於該待測無線裝置的該記憶體中，其中，從該些完整傳輸功率校驗表裡依據所量測之頻帶定義所要量測之頻道以及增益來作為該簡化傳輸功率校驗表，並且，判斷該簡化傳輸功率校驗表裡的每個傳輸功率是否有在一最小誤差值內，若每個傳輸功率比對都有在該最小誤差值內，則表示比對成功。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之傳輸功率校驗系統，其中該待測的無線裝置包括：一基頻控制電路，經由該電腦主機的控制產生一控制信號與一數位的電壓增益值；該記憶體，連接至該控制電路；一射頻產生單元，接收該控制信號產生一射頻信號；一濾波器，接收該射頻信號並輸出一頻道信號；一數位/類比轉換器，接收該數位的電壓增益值並轉換為一類比的電壓增益控制信號；一功率放大器，連接至該濾波器並根據該類比的電壓增益控制信號來控制該功率放大器具有該些增益其中之一，並產生一放大的頻道信號；以及 一匹配電路，連接於該功率放大器與一天線端之間，用以將該放大的頻道信號轉換為一輸出信號至該天線端。
  9. 如申請專利範圍第7項所述之傳輸功率校驗系統，其中該第一完整傳輸功率校驗表中包括M個頻道信號以及P個增益，且可對應出M×P個傳輸功率；該簡化傳輸功率校驗表中包括m個頻道信號以及p個增益，且可對應出m×p個傳輸功率；其中，M大於m，P大於p，該m個頻道係選自該M個頻道；該p個增益係選自於該P個增益。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之傳輸功率校驗系統，其中，從該些完整傳輸功率校驗表裡依據所量測之頻帶適當定義所要量測之低、中、高頻道以及低、中、高增益定義所要量測之頻道以及增益來作為該簡化傳輸功率校驗表。
  11. 如申請專利範圍第7項所述之傳輸功率校驗系統，其中該第一完整傳輸功率校驗表與該簡化傳輸功率校驗表所對應的無線傳輸裝置具有近似的一阻抗特性。
  12. 如申請專利範圍第7項所述之傳輸功率校驗系統，其中該電腦主機係利用一內插運算將該第一完整傳輸功率校驗表或者該第二完整傳輸功率校驗表轉換為該對照表。
  13. 如申請專利範圍第7項所述之傳輸功率校驗系統，其中更包括將該第二完整傳輸功率校驗表儲存於該資料庫中。
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