TWI460438B - 天線測試系統、測試方法及測試治具 - Google Patents

Description

天線測試系統、測試方法及測試治具

本發明有關於一種天線測試系統、測試方法及測試治具，尤指一種在電波收發器與天線之間設置二個測試端點，藉由測試端點直接測試天線的傳導效率之測試系統、測試方法及測試治具。

天線(Antenna)於無線通訊產品中扮演著訊號收發的角色，因此無線電子產品在生產的過程中，必須對天線的收發功率進行量測。隨著天線微小化技術的精進，其種類及結構也隨時產生調整，當然對於天線收發射頻信號的量測方法也就隨著無線電子產品及天線而有所改變。

參考第一圖，為習用的天線測試系統示意圖。如第一圖所示，天線測試系統1包括一待測裝置10、一探針16及連接於探針16的電波測試裝置17。其中，待測裝置10包括一印刷電路板102，且印刷電路板102上設置有一電波收發器106、一切換開關103及一天線105。同時，相對於該切換開關103之印刷電路板102上，開設一測試孔104，以提供探針16穿射，進而觸動切換開關103達到量測的目的。另外，為了提供探針16能夠更穩固的透過測試孔104觸動切換開關103，因此，通常在測試孔104與探針16之間設置有一開關連接器(switch connector)(未標示)。如此，在測試階段，探針16即可以藉由開關連接器更穩固的透過測試孔104觸動切換開關103，達到量測目的。

所以，當無線通訊產品在設計研發與量產測試時，必須在天線前端額外多置放一個開關連接器(switch connector)，以利連接探針16做測試及除錯(debug)的工作。但此類的開關連接器非常昂貴，且開關連接器較難製作全自動化測試治具，因此對於無線通訊產品競爭力而言，前述的測試方法無疑是增加成本與測試時間。

有鑑於此，本發明提供一種天線測試系統、測試方法及測試治具，係可以省略傳統所使用的開關連接器(switch connector)，以達到降低產品成本，縮短整體測試時間的目的。

本發明的天線測試系統，係用以測試一天線的傳導效率，其包括有一電波收發器、一傳輸線及一匹配電路。其中，電波收發器根據一操作頻率，輸出一電波信號。傳輸線具有一前測試端與一後測試端，該前測試端耦接於電波收發器，並且，傳輸線距離設計為操作頻率之1/4波長，其中，前測試端作為天線的傳導效率之量測點。匹配電路耦接於傳輸線的後測試端與天線，其中後測試端提供一短路手段給匹配電路。

另外，本發明的天線測試方法，係用以測試一天線的傳導效率，其步驟包括有：首先，使一電波收發器根據一操作頻率，輸出一電波信號。然後，電波信號經由一傳輸線傳送至該天線，其中該傳輸線之距離設計為操作頻率之1/4波長。接下來，從傳輸線的一後測試端提供一短路手段給天線，再從傳輸線的一前測試端測試該天線收發電波信號的傳導效率。

本發明的天線測試治具，係用以承載該天線測試系統，天線測試治具包括有一側板、一上板及一下板。上板固設於側板，該上板具有一第一測試穿孔與一第二測試穿孔，其中，該第一測試穿孔與該第二測試穿孔之間的距離為該操作頻率之1/4波長。下板則平行間隔該上板，並且同樣固設於側板，該下板用以承載該天線測試系統，其中，天線測試系統的前測試端間隔對應於第一測試穿孔，天線測試系統的後測試端則間隔對應於第二測試穿孔。

綜上所述，本發明的天線測試系統、測試方法及測試治具，係利用阻抗匹配原理，耦接一傳輸線於天線與電波收發器之間。並且，在傳輸線上設置一後測試端與一前測試端，且後測試端與前測試端的距離設計為操作頻率之1/4波長。本發明係在測試天線收發電波信號的傳導效率時，使後測試端形成短路(short)狀態，同時，經過操作頻率之1/4波長後的前測試端將形成開路(open)狀態。如此，即可利用測試治具直接在前測試端進行天線之測試，而不需外加開關連接器(switch connector)。

以上的概述與接下來的詳細說明皆為示範性質，是為了進一步說明本發明的申請專利範圍。而有關本發明的其他目的與優點，將在後續的說明與圖示加以闡述。

請參考第二圖，為本發明較佳實施例之天線測試系統示意圖。如第二圖所示，測試系統2係用以測試一天線3的傳導效率，其中，測試系統2包括有一電波收發器20、一傳輸線22及一匹配電路24。

復參考第二圖，電波收發器20耦接於傳輸線22的一前測試端A，同時，傳輸線22的一後測試端B則透過匹配電路24耦接於天線3。其中，電波收發器20係根據一操作頻率Fs輸出一電波信號S1，而電波收發器20所發射出的電波信號S1係經由傳輸線22與匹配電路24送至天線3。同時，在傳輸線22上，前測試端A與後測試端B之間的距離，係設計成為操作頻率Fs之1/4波長。另外，後測試端B於測試時，係用以提供一短路手段給匹配電路24與天線3。而前測試端A於測試時，係作為一測試點，以提供一測試儀器(未標示)測試天線3的傳導效率。前述的測試儀器可以為一網路分析儀器或一頻譜分析儀器。

復參考第二圖，前述後測試端B可以藉由並聯一電容器、並聯一電感器或並聯一微帶傳輸線(microstrip line)，以提供短路手段給匹配電路24與天線3。同時，匹配電路24可以為一π型電路。

配合第二圖，參考第三圖。第三圖為本發明之天線測試系統的史密斯圖。從第三圖可以得知，天線測試系統2中的前測試端A與後測試端B所測得的阻抗匹配。其中，當後測試端B並聯一電容器或並聯一電感器或並聯一微帶傳輸線(microstrip line)時，從史密斯圖可以得知，後測試端B的位置為短路(short)狀態。另外，由於後測試端B與前測試端A之間的距離，係設計為操作頻率Fs之1/4波長，因此，從史密斯圖可以得知，前測試端A的位置為開路(open)狀態。如此，在測試天線3的傳導效率時，係可以將後測試端B予以短路，同時，直接將測試儀器耦接在前測試端A以測試天線3的傳導效率，而不需要額外的開關連接器(switch connector)。

配合第二圖，請參考第四圖。第四圖為本發明較佳實施例的天線測試治具之結構示意圖。如第四圖所示，天線測試治具4包含有一側板40、一上板42及一下板44。上板42與下板44係平行間隔固設於側板40，其中，上板42具有一第一測試穿孔420與一第二測試穿孔422，且第一測試穿孔420與第二測試穿孔422之間的距離為該操作頻率Fs之1/4波長。另外，下板44用以承載天線測試系統2，當天線測試系統2置入下板44時，天線測試系統2的前測試端A係間隔對應於上板42的第一測試穿孔420，同時，天線測試系統2的後測試端B則間隔對應於上板42的第二測試穿孔422。

復參考第四圖，前述的上板42為一印刷電路板(PCB)，且其上的第二測試穿孔422則電性並聯一電容器、一電感器或一微帶傳輸線(micro stripe-line)。

參考第二圖與第四圖，在測試天線3的傳導效率時，天線測試系統2被放置在天線測試治具4的下板44上，同時，使天線測試系統2的前測試端A對應上板42的第一測試穿孔420，使後測試端B對應上板42的第二測試穿孔422。

然後，利用耦接於測試儀器的一探針(未標示)從上板42的第二測試穿孔422插入，當探針接觸到天線測試系統2的後測試端B時，探針會將與第二測試穿孔422電性並聯的一電容器、一電感器或一微帶傳輸線(microstrip line)耦接到天線測試系統2的後測試端B，進而讓天線測試系統2的後測試端B在測試時形成短路(short)狀態，讓原本50歐姆的阻抗變成O歐姆，其中0歐姆為特性阻抗。

另外，利用耦接於測試儀器的另一探針(未標示)從上板42的第一測試穿孔420插入。當另一探針接觸到天線測試系統2的前測試端A時，即可以測試到天線3的傳導效率。如此，在測試天線3的傳導效率時，讓後測試端B形成短路狀態，同時，於前測試端A進行測試天線3的傳導效率，係不需要額外的開關連接器(switch connector)，也同樣可以準確的量測天線3的傳導效率。所以，本發明係可以省略傳統所使用的開關連接器(switch connector)，以達到降低產品成本，縮短整體測試時間的目的。

請參考第五A圖與第五B圖。其中，第五A圖為本發明較佳實施例之回返損失實際測試圖。第五B圖為本發明較佳實施例之回返損失模擬測試圖。如第五A圖與第五B圖所示，本發明所實際測試出來天線3的回返損失實際曲線50與利用ADS模擬器模擬測試出來的回返損失模擬曲線52相當接近(比對二者最低點m1與m2的功率值dB，約為-16.684)。由此可見，本發明的天線測試系統及其方法，在實際的應用上既可以省略開關連接器，同時，也能夠非常準確的測試天線3的傳導效率。

綜上所述，本發明的測試系統係利用阻抗匹配原理，耦接一傳輸線於天線與電波收發器之間。並且，在傳輸線上設置一後測試端與一前測試端，且後測試端與前測試端的距離設計為操作頻率之1/4波長。同時，在測試天線收發電波信號的傳導效率時，使後測試端形成短路(short)狀態，同時，經過操作頻率之1/4波長後的前測試端將形成開路(open)狀態。如此，即可利用測試治具直接在前測試端進行天線之測試，而不需外加開關連接器(switch connector)。

按，以上所述，僅為本發明最佳之具體實施例，惟本發明之特徵並不侷限於此，任何熟悉該項技藝者在本發明之領域內，可輕易思及之變化或修飾，皆可涵蓋在以下本案之專利範圍。

習知：

1‧‧‧天線測試系統

10‧‧‧待測裝置

102‧‧‧印刷電路板

103‧‧‧切換開關

104‧‧‧測試孔

105‧‧‧天線

106‧‧‧電波收發器

16．．．探針

17．．．電波測試裝置

本發明：

2．．．測試系統

3．．．天線

20．．．電波收發器

22．．．傳輸線

24．．．匹配電路

A．．．前測試端

B．．．後測試端

S1．．．電波信號

4．．．天線測試治具

40．．．側板

42．．．上板

44．．．下板

420．．．第一測試穿孔

422．．．第二測試穿孔

50．．．回返損失實際曲線

52．．．回返損失模擬曲線

m1、m2．．．最低點

第一圖為習用的天線測試系統示意圖；第二圖為本發明較佳實施例之天線測試系統示意圖；第三圖為本發明之天線測試系統的史密斯圖；第四圖為本發明較佳實施例的天線測試治具之結構示意圖；第五A圖為本發明較佳實施例之回返損失實際測試圖；及第五B圖為本發明較佳實施例之回返損失模擬測試圖。

2．．．測試系統

3．．．天線

20．．．電波收發器

22．．．傳輸線

24．．．匹配電路

A．．．前測試端

B．．．後測試端

S1．．．電波信號

Claims (18)

1. 一種天線測試系統，用以測試一天線的傳導效率，包括：一電波收發器，係根據一操作頻率，輸出一電波信號；一傳輸線，具有一前測試端與一後測試端，該前測試端耦接於該電波收發器，其中，該前測試端與該後測試端的距離為該操作頻率之1/4波長；及一匹配電路，耦接於該傳輸線的該後測試端與該天線，其中該後測試端提供一短路手段給該匹配電路與該天線。
2. 如申請專利範圍第1項所述之天線測試系統，其中該後測試端並聯一電容器，以提供該短路手段給該匹配電路。
3. 如申請專利範圍第1項所述之天線測試系統，其中該後測試端並聯一電感器，以提供該短路手段給該匹配電路。
4. 如申請專利範圍第1項所述之天線測試系統，其中該後測試端並聯一微帶傳輸線(micro stripe-line)，以提供該短路手段給該匹配電路。
5. 如申請專利範圍第1項所述之天線測試系統，其中該匹配電路為一π型電路。
6. 如申請專利範圍第1項所述之天線測試系統，其中該前測試端外接一測試儀器。
7. 如申請專利範圍第6項所述之天線測試系統，其中該測試儀器為一網路分析儀器或一頻譜分析儀器。
8. 一種天線測試方法，用以測試一天線的傳導效率，包括：使一電波收發器根據一操作頻率，輸出一電波信號；經由一傳輸線，該電波信號傳送至該天線，其中該傳輸線之距離為該操作頻率之1/4波長；從該傳輸線的一後測試端，提供一短路手段給該天線；及從該傳輸線的一前測試端，測試該天線收發該電波信號的傳導效率。
9. 如申請專利範圍第8項所述之天線測試方法，其中該後測試端並聯一電容器，以提供該短路手段給該天線。
10. 如申請專利範圍第8項所述之天線測試方法，其中該後測試端並聯一電感器，以提供該短路手段給該天線。
11. 如申請專利範圍第8項所述之天線測試方法，其中該後測試端並聯一微帶傳輸線(micro stripe-line)，以提供該短路手段給該天線。
12. 如申請專利範圍第8項所述之天線測試方法，其中該前測試端耦接於該電波收發器，且該後測試端耦接於該天線。
13. 如申請專利範圍第12項所述之天線測試方法，其中該前測試端與該後測試端的距離為該操作頻率之1/4波長。
14. 如申請專利範圍第13項所述之天線測試方法，其中在測試該天線的傳導效率步驟中，係使用一測試儀器耦接該前測試端以進行測試。
15. 如申請專利範圍第14項所述之天線測試方法，其中該測試儀器為一網路分析儀器或一頻譜分析儀器。
16. 一種天線測試治具，係承載如申請專利範圍第1項所述之該天線測試系統，包括：一側板；一上板，固設於該側板，該上板具有一第一測試穿孔與一第二測試穿孔，其中，該第一測試穿孔與該第二測試穿孔之間的距離為該操作頻率之1/4波長；及一下板，平行間隔該上板，以及固設於該側板，該下板用以承載該天線測試系統，其中，該前測試端間隔對應該第一測試穿孔，該後測試端間隔對應該第二測試穿孔。
17. 如申請專利範圍第16項所述之天線測試治具，其中該上板為一印刷電路板。
18. 如申請專利範圍第17項所述之天線測試治具，其中該第二測試穿孔電性並聯一電容器、一電感器或一微帶傳輸線(micro stripe-line)。