TWI498568B - 無線測試系統及應用其的量測方法 - Google Patents

Description

無線測試系統及應用其的量測方法

本發明是關於一種無線測試系統，特別是指一種用於量測非獨立運作之無線模組的三維輻射場型(3D antenna radiation pattern)的無線測試系統。

目前各式電子裝置(如筆記型電腦、平板電腦、電視等)通常會裝設Wi-Fi、Zigbee、bluetooth、GPS、WiMAX等無線模組，以進行電子裝置的操作或資料傳輸。上述各類無線模組通常是由電子裝置的控制模組(如中央處理器等)進行操控，本身不具備獨立運作的功能，因此其三維輻射場型的量測通常是在電子裝置組裝完成後，透過電子裝置的作業平台進行操控與設定。然而，此種量測方式的缺點在於，無線模組的特性檢測結果會受到電子裝置其他電路模組的影響，而無法呈現出其原始特性。

因此，本發明之目的，即在提供一種可單純就無線模組進行三維輻射場型量測的無線測試系統。

於是，本發明無線測試系統，配合一可遮蔽電 磁輻射的屏蔽室使用，用於量測一設於該屏蔽室內且非獨立運作之無線模組的三維輻射場型；定義三維空間中相互垂直的一X方向、一Y方向及一Z方向，該無線測試系統包含一主控電腦、一轉位機構、一量測裝置與一天線。

該主控電腦設置於該屏蔽室外，電連接於該無線模組，並控制該無線模組發射或接收無線訊號。

該轉位機構設置於該屏蔽室內，並包括一旋轉座、一支撐臂及一旋臂。該旋轉座具有一沿該Z方向延伸的第一自轉軸，且受控於該主控電腦而在X-Y平面上繞該第一自轉軸轉動。該支撐臂設置於該旋轉座上，且朝該Z方向延伸。該旋臂設置於該支撐臂且間隔於該旋轉座，供該無線模組大致對準於該第一自轉軸地裝設其上，並具有一沿該X方向延伸且通過該支撐臂的第二自轉軸。該旋臂受控於該主控電腦，帶動該無線模組繞該第二自轉軸轉動。

該量測裝置設置於該屏蔽室外，且受控於該主控電腦。

該天線設置於該屏蔽室內且與該旋臂大致位於同X-Y平面，並大致對準該無線模組的方向。該天線受控於該量測裝置而發射無線訊號予該無線模組，或接收該無線模組發出的無線訊號。

較佳地，該無線測試系統還包含設置於該屏蔽室內的一遠端電腦及一屏蔽箱。該遠端電腦分別電連接於該無線模組與該主控電腦，並受控於該主控電腦，而令該無線模組進行無線訊號的收發；該屏蔽箱可遮蔽電磁輻 射，並將該遠端電腦收容於內。

較佳地，該量測裝置係一無線測試儀或一無線模組的最佳樣品。

本發明的另一目的，在提出一種應用前述無線測試系統的量測方法，用於測試一設於一屏蔽室內的無線模組的三維輻射場型，其包含以下步驟：(A)該主控電腦令裝設於該旋臂的無線模組發出一無線訊號，並透過該天線自該量測裝置接收該無線訊號；(B)該主控電腦令該旋臂帶動該無線模組沿該旋臂的第二自轉軸轉動一第二預定角度，並判斷該旋臂的累積旋轉角度是否達到一第二角度上限；若判斷結果為「否」，則重新執行步驟(A)；若判斷結果為「是」，則執行步驟(C)；及(C)該主控電腦令該旋轉座沿該旋轉座的第一自轉軸轉動一第一預定角度，並判斷該旋轉座的累積旋轉角度是否已達到一第一角度上限；若判斷結果為「否」，則重新執行步驟(A)；若判斷結果為「是」，則完成該量測步驟。

較佳地，於步驟(A)該無線模組發出的無線訊號係經由該主控電腦設定能量功率與頻率。

較佳地，於步驟(A)該主控電腦係透過一遠端電腦以控制該無線模組。

較佳地，該量測裝置係一無線測試儀或一無線模組的最佳樣品。

另一方面，本發明應用該無線測試系統的另一量測方法，包含以下步驟：(A)該主控電腦令該量測裝置透過該天線發出一無線訊號，並自裝設於該旋臂的無線模組 接收該無線訊號；(B)該主控電腦令該旋臂帶動該無線模組沿該旋臂的第二自轉軸轉動一第二預定角度，並判斷該旋臂的累積轉動角度是否達到一第二角度上限；若判斷結果為「否」，則重新執行步驟(A)；若判斷結果為「是」，則執行步驟(C)；及(C)該主控電腦令該旋轉座沿該旋轉座的第一自轉軸轉動一第一預定角度，並判斷該旋轉座的累積旋轉角度是否已達到一第一角度上限；若判斷結果為「否」，則重新執行步驟(A)；若判斷結果為「是」，則完成該量測步驟。

較佳地，於步驟(A)該天線發出的無線訊號係由該主控電腦透過該量測裝置設定頻率、能量與封包數量。

較佳地，於步驟(A)該無線模組接收該無線訊號後，是藉由該遠端電腦將該無線訊號傳輸至該主控電腦。

較佳地，該量測裝置係一無線測試儀或一無線模組的最佳樣品。

本發明之功效在於：該無線測試系統可單純就非獨立運作的無線模組進行三維輻射場型的量測，而能測得該無線模組的原始特性。此外，藉由該主控電腦，使用者可簡便地對無線模組、量測裝置與轉位機構進行設定與操控，以提升量測過程的便利性，並節省測試所需的時間。

1‧‧‧無線測試系統

11‧‧‧主控電腦

12‧‧‧轉位機構

121‧‧‧旋轉座

122‧‧‧支撐臂

123‧‧‧旋臂

124‧‧‧第一自轉軸

125‧‧‧第二自轉軸

13‧‧‧量測裝置

14‧‧‧天線

15‧‧‧遠端電腦

16‧‧‧屏蔽箱

2‧‧‧屏蔽室

3‧‧‧無線模組

S1~S5‧‧‧流程步驟

F1~F5‧‧‧流程步驟

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的較佳實施例詳細說明中清楚地呈現，其中：圖1是一側視示意圖，說明本發明無線測試系統的第一較佳實施例； 圖2是圖1的俯視示意圖；圖3與圖4是流程圖，說明應用第一較佳實施例之無線測試系統的量測步驟；及圖5是一系統示意圖，說明本發明無線測試系統的第二較佳實施例。

有關本發明之前述及其他技術內容、特點與功效，在以下配合參考圖式之二個較佳實施例的詳細說明中，將可清楚地呈現。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參照圖1與圖2，為本發明無線測試系統1的第一較佳實施例。無線測試系統1包含一主控電腦11、一轉位機構12、一量測裝置13及一天線14，需配合一可遮蔽電磁輻射的屏蔽室2使用，用於量測一設於屏蔽室2內且非獨立運作的無線模組3的三維輻射場型。無線模相3的類型可以是Wi-Fi、Zigbee、bluetooth、GPS、WiMAX等通訊模組，但不以上述類型為限。

主控電腦11設置於屏蔽室2外，電連接於轉位機構12、量測裝置13與無線模組3，並控制三者運作。

轉位機構12設置於屏蔽室2內，並包含一旋轉座121、一支撐臂122及一旋臂123。參照圖式中的座標軸標示，旋轉座121具有一沿Z方向延伸的第一自轉軸124，並可受控於主控電腦11，而在X-Y平面上繞第一自轉軸124 轉動。支撐臂122設置於旋轉座121上，並朝Z方向延伸。旋臂123設置於支撐臂122上，且間隔於旋轉座121，以供無線模組3大致對準旋轉座121之第一自轉軸124地裝設其上，並具有一沿X方向延伸且通過支撐臂122的第二自轉軸125。旋臂123可受控於主控電腦11，而帶動無線模組3繞其第二自轉軸125轉動。

量測裝置13設置於屏蔽室2外，且受控於主控電腦11，而能設定天線14發出的無線訊號或分析天線14接收的無線訊號。本實施例中，量測裝置13是採用無線測試儀，其透過一條水平極性訊號線(圖中未繪製)及一條垂直極性訊號線(圖中未繪製)連接於天線14，並透過一條介面連接線而連接於主控電腦11。但在其他實施態樣中，量測裝置13也可以採用經過嚴格認證之無線模組的最佳樣品(golden sample)，其能達成的功效與無線測試儀相同，但是接線方式有所差異。具體來說，使用無線模組的最佳樣品作為量測裝置13時，量測裝置13還必須分別透過一可程式衰減器(programmable attenuator)連接於水平極性訊號線與垂直極性訊號線，並將上述可程式衰減器透過通用介面匯流排(General Purpose Interface Bus，GPIB)連接線連結於主控電腦11以進行操控。因此，依照上述說明，量測裝置13的實施態樣可視需要而調整，不限於特定方式。

天線14裝設於屏蔽室2內，且與無線模組3大致位於同X-Y平面，並大致對準旋轉座121的第一自轉軸124，其受控於量測裝置13而進行無線訊號的收發。本實 施例中，天線14是採用角型天線(horn antenna)進行無線訊號的發射與接收，但天線14的類型可視需要調整，不以此為限。

要特別說明的是，前述段落所述「無線模組3大致對準第一自轉軸124」、「天線14與無線模組3大致位於同X-Y平面」、「天線14大致對準第一自轉軸124」是指實施本發明時，可依需要而略為調整各個構件的空間位置關係，或各個構件的設置位置、對準方向存在可容許的誤差範圍，因此本領域具有通常知識者應可參照上述說明內容而無歧異地實施本發明的技術構想。

參照圖1至圖3，以下說明第一實施例中，無線測試系統1量測無線模組3之總輻射功率(total radiated power，TRP)的三維輻射場型的流程步驟。

步驟S1：首先，使用者透過主控電腦11設定無線模組3的能量功率，並依一特定頻率發出無線訊號。其間，主控電腦11透過量測裝置13分析天線14接收到的無線訊號，並予以記錄。

步驟S2、S3：完成步驟S1後，主控電腦11令旋臂123帶動無線模組3沿其第二自轉軸125轉動一第二預定角度，並反覆執行步驟S1、S2，直到旋臂123的累積轉動角度達到一第二角度上限(此處為360度)為止。

步驟S4、S5：完成前述步驟後，主控電腦11令旋轉座121沿其第一自轉軸124轉動一第一預定角度，並反覆執行步驟S1~S4，直到旋轉座121的累積旋轉角度達 到一第一角度上限(此處為180度)為止。

根據上述流程，使用者可藉由主控電腦11進行無線模組3的無線訊號設定，並控制量測步驟的進行，以逐步收集無線模組3在三維空間中不同方位的輻射功率強度。於量測結束後，主控電腦11可依內存的量測資料，而建構出無線模組3的總輻射功率的三維輻射場型。此外，上述流程可由主控電腦11設定為從頭到尾自動執行，使用者只需從主控電腦11查看最後結果，不需在每個步驟輸入指令，而能提升量測的便利程度並節省操作時間。

參照圖1、圖2及圖4，以下說明第一實施例中，無線測試系統1量測無線模組3之總全向靈敏度(total isotropic sensitivity，TIS)的三維輻射場型的流程步驟。

步驟F1：首先，使用者透過主控電腦11對量測裝置13進行無線訊號的能量、頻率與封包數量的設定，並透過天線14依該設定值發出對應的無線訊號。無線模組3接收該無線訊號並傳輸至主控電腦11後，主控電腦11依據量測數據修正對量測裝置13的設定值，並令天線14重新發出無線訊號，直到測出無線模組3於此方位的靈敏度為止。

步驟F2、F3：完成步驟F1後，主控電腦11令旋臂123帶動無線模組3沿其第二自轉軸125轉動一第二預定角度，並反覆執行步驟F1、F2，直到旋臂123的累積轉動角度達到一第二角度上限(此處為360度)為止。

步驟F4、F5：完成前述步驟後，主控電腦11 令旋轉座121沿其第一自轉軸124轉動一第一預定角度，並反覆執行步驟F1~F4，直到旋轉座121的累積旋轉角度達到一第一角度上限(此處為180度)為止。

根據上述流程，使用者可藉由主控電腦11進行量測裝置13的無線訊號設定，並控制量測步驟的進行，以測試出無線模組3於各個方位的靈敏度。於量測結束後，主控電腦11可依內存的無線訊號資料，而建構出無線模組3的總全向靈敏度的三維輻射場型。

本實施例中，於步驟F1該無線模組3在特定方位的靈敏度的一般判斷標準是：於天線14發出的所有封包中，無線模組3恰可接受至少90%封包所對應的無線訊號能量門檻值。但該靈敏度的判斷標準可依需要而透過主控電腦11進行設定，不以此處揭露的內容為限。

此外，本實施例的步驟S1~S5與步驟F1~F5可設定為自動地連續執行，不限於要分開進行，而能一次性地完成無線模組3之總輻射功率、總全向靈敏度的特性量測。進一步來說，上述量測方法還可以量測總輻射功率、總全向靈敏度以外的特性，不以本說明書揭露的內容為限。

以下參照圖5，說明本發明無線測試系統1的第二較佳實施例。該第二較佳實施例與第一較佳實施例大致相同，差別在於第二較佳實施例中，無線測試系統1還包含設置於屏蔽室2內的一遠端電腦15及一屏蔽箱16。

具體來說，當主控電腦11連接無線模組3的線材(如USB、PCI-E等)長度不足時，可以在無線模組3與主 控電腦11間設置一遠端電腦15，此遠端電腦15分別電連接於無線模組3與主控電腦11，並受控於主控電腦11，而能控制無線模組3進行無線訊號的收發。屏蔽箱16則可遮蔽電磁輻射(例如表面貼附可吸收電磁輻射的吸收材)，並將遠端電腦15收容於內，隔絕遠端電腦15產生的電磁輻射對無線模組3的量測造成影響。根據此設置方式，透過上述類型的線材連接無線模組3與遠端電腦15，並透過足夠長度的網路線連結遠端電腦15與主控電腦11，亦可進行無線模組3的特性量測。

綜上所述，本發明提出一種可量測非獨立運作之無線模組3的無線測試系統1，及應用該無線測試系統1對無線模組3的量測方法。此外，藉由此系統，使用者可透過主控電腦11快速、簡便地對無線模組3、轉位機構12與量測裝置13進行設定與操控，以量測無線模組3的原始特性，而提升使用的便利程度，並減少量測無線模組3之三維輻射場型所需的時間，故確實能達成本發明的目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧無線測試系統

11‧‧‧主控電腦

12‧‧‧轉位機構

121‧‧‧旋轉座

122‧‧‧支撐臂

123‧‧‧旋臂

124‧‧‧第一自轉軸

125‧‧‧第二自轉軸

13‧‧‧量測裝置

14‧‧‧天線

15‧‧‧遠端電腦

16‧‧‧屏蔽箱

2‧‧‧屏蔽室

3‧‧‧無線模組

Claims (8)

1. 一種無線測試系統，配合一可遮蔽電磁輻射的屏蔽室使用，用於量測一設於該屏蔽室內且非獨立運作之無線模組的三維輻射場型；定義三維空間中相互垂直的一X方向、一Y方向及一Z方向，該無線測試系統包含：一主控電腦，設置於該屏蔽室外，電連接於該無線模組，並控制該無線模組發射或接收無線訊號；一轉位機構，設置於該屏蔽室內，並包括一旋轉座，具有一沿該Z方向延伸的第一自轉軸，且受控於該主控電腦而在X-Y平面上繞該第一自轉軸轉動，一支撐臂，設置於該旋轉座上且朝該Z方向延伸，及一旋臂，設置於該支撐臂且間隔於該旋轉座，供該無線模組大致對準於該第一自轉軸地裝設其上，並具有一沿該X方向延伸且通過該支撐臂的第二自轉軸，該旋臂受控於該主控電腦而帶動該無線模組繞該第二自轉軸轉動；一量測裝置，設置於該屏蔽室外且受控於該主控電腦；一天線，設置於該屏蔽室內且與該旋臂大致位於同x-Y平面，並大致對準該無線模組的方向，該天線受控於該量測裝置而發射無線訊號予該無線模 組，或接收該無線模組發出的無線訊號；一遠端電腦，設置於該屏蔽室內，其分別電連接於該無線模組與該主控電腦，並受控於該主控電腦，而令該無線模組進行無線訊號的收發；及一屏蔽箱，設置於該屏蔽室內，可遮蔽電磁輻射，並將該遠端電腦收容於內。
2. 如請求項1所述之無線測試系統，其中，該量測裝置係一無線測試儀或一無線模組的最佳樣品。
3. 一種以一無線測試系統對一非獨立運作之無線模組進行量測的方法，用於測試設於一屏蔽室內的該無線模組的三維輻射場型，該無線測試系統包含設置於該屏蔽室外的一主控電腦與一量測裝置，以及設置於該屏蔽室內的一轉位機構、一對準該轉位機構的天線、一電連接於該主控電腦與該無線模組的遠端電腦以及一可遮蔽電磁輻射並將該遠端電腦容置其中的屏蔽箱，該轉位機構包括一旋轉座、一設於該旋轉座的支撐臂及一設於該支撐臂的旋臂，該量測方法包含以下步驟：(A)該主控電腦透過該遠端電腦令裝設於該旋臂的無線模組發出一無線訊號，並透過該天線自該量測裝置接收該無線訊號；(B)該主控電腦令該旋臂帶動該無線模組沿該旋臂的第二自轉軸轉動一第二預定角度，並判斷該旋臂的累積旋轉角度是否達到一第二角度上限；若判斷結 果為「否」，則重新執行步驟(A)；若判斷結果為「是」，則執行步驟(C)；及(C)該主控電腦令該旋轉座沿該旋轉座的第一自轉軸轉動一第一預定角度，並判斷該旋轉座的累積旋轉角度是否已達到一第一角度上限；若判斷結果為「否」，則重新執行步驟(A)；若判斷結果為「是」，則完成該量測步驟。
4. 如請求項3所述之量測方法，其中，於步驟(A)該無線模組發出的無線訊號係經由該主控電腦設定能量功率與頻率。
5. 如請求項3或4所述之量測方法，其中，該量測裝置係一無線測試儀或一無線模組的最佳樣品。
6. 一種以一無線測試系統對一非獨立運作之無線模組進行量測的方法，用於測試設於一屏蔽室內的該無線模組的三維輻射場型，該無線測試系統包含設置於該屏蔽室外的一主控電腦與一量測裝置，以及設置於該屏蔽室內的一轉位機構、一對準於該轉位機構的天線、一電連接於該主控電腦與該無線模組的遠端電腦以及一可遮蔽電磁輻射並將該遠端電腦容置其中的屏蔽箱，該轉位機構包括一旋轉座、一設於該旋轉座的支撐臂及一設於該支撐臂的旋臂，該量測方法包含以下步驟：(A)該主控電腦令該量測裝置透過該天線發出一無線訊號，並藉由該遠端電腦自裝設於該旋臂的無線 模組接收該無線訊號；(B)該主控電腦令該旋臂帶動該無線模組沿該旋臂的第二自轉軸轉動一第二預定角度，並判斷該旋臂的累積轉動角度是否達到一第二角度上限；若判斷結果為「否」，則重新執行步驟(A)；若判斷結果為「是」，則執行步驟(C)；及(C)該主控電腦令該旋轉座沿該旋轉座的第一自轉軸轉動一第一預定角度，並判斷該旋轉座的累積旋轉角度是否已達到一第一角度上限；若判斷結果為「否」，則重新執行步驟(A)；若判斷結果為「是」，則完成該量測步驟。
7. 如請求項6所述之量測方法，其中，於步驟(A)該天線發出的無線訊號係由該主控電腦透過該量測裝置設定頻率、能量與封包數量。
8. 如請求項6或7所述之量測方法，其中，該量測裝置係一無線測試儀或一無線模組的最佳樣品。