TWI551067B - 用於同時測試多個資料封包信號收發器的系統及方法 - Google Patents

Description

用於同時測試多個資料封包信號收發器的系統及方法

本發明係關於用於同時測試多個資料封包信號收發器的系統及方法，並且係特別是關於以最低限度的測試設備且縮短的測試時間測試此些受測裝置(DUTs)。

現今有許多電子裝置將無線技術用於連接及通訊。由於無線裝置傳送並且接收電磁能量，又由於兩個或多個無線裝置有可能因其信號頻率和功率頻譜密度而互相干擾運作，故這些裝置及其無線技術必須遵循各種無線技術標準規格。

當設計此類裝置時，工程師們為了確保此類裝置將符或超越此類裝置各自所含無線技術規定的標準式規格而格外小心。此外，這些裝置進入量產時，係經測試以確保製造瑕疵不會造成運作不正確，包括此類裝置對於所含括無線技術標準式規格的遵守。

為了在這些裝置製造及組裝後對其進行測試，目前的無線裝置測試系統利用供分析接收自各裝置之信號的子系統。此類子系統通常包括至少一用於分析裝置所產生信號的向量信號分析器(VSA)、以及用於產生待由裝置接收之信號的向量信號產生器(VSG)。由VSA進行的分析以及由 VSG所產生的信號一般是可程式化的，以便各得以用於測試各種裝置，用以遵守具有不同頻率範圍、頻寬和信號調變特性的各種無線技術標準。

從屬於無線通訊裝置的製造，產品成本的一項要素是製造測試成本。一般而言，測試成本與進行此測試所需時間之間有直接相關。因此，可縮短測試時間而未損及測試精確度或增加資本設備成本(例如，由於增加測試器、或測試設備的精密度而導致成本上升)的創新具有重要性，並且可大幅節省成本，尤其是針對此類大量所製造並且測試的裝置。

根據本發明所主張之權利範圍，提供的是用於同時測試多個資料封包信號收發器的系統及方法，其中純量與向量信號測試係分開來做。可同時測試出自資料封包信號收發器之多重資料封包信號的純量信號特性，同時又測試多重資料封包信號各自部分的向量信號特性，從而用於進行所有所需信號測試的所需測試時間較少。

根據本發明所主張之權利範圍的一個例示性實施例，用於同時測試多個資料封包信號收發器的測試系統，包括藉由提供表示複數個資料封包信號之各者的至少一各別之純量信號特性的一或多個第一分析信號以響應出自複數個資料封包信號收發器之該複數個資料封包信號的第一信號分析電路，其中該複數個資料封包信號之各者包括其各別部分具有相互不同信號特性的複數個資料封包之序列；耦接至第一信號分析電路並且藉由提供包括該複數個資料封包信號之各者的各別部分之序列的路由信號以響應該複數個資料封包信號及一或多個控制信號的信號路由電路；以及耦接至該信號路由電路並且藉由提供表示該複數個資料封包信號之各者的該 等各別部分之各者的至少一各別向量信號特性之一或多個第二分析信號以響應該路由信號的第二信號分析電路。

根據本發明所主張之權利範圍的另一個例示性實施例，用於同時測試多個資料封包信號收發器的方法，包括從複數個資料封包信號收發器接收複數個資料封包信號，其中該複數個資料封包信號之各者包括其各別部分具有相互不同信號特性的複數個資料封包的序列，量測該複數個資料封包信號之各者的至少一各別之純量信號特性，以提供表示其的一或多個第一分析信號；路由該複數個資料封包信號，用以提供包括該複數個資料封包信號之各者的各別部分之序列的路由信號；以及分析該路由信號，用以提供表示該複數個資料封包信號之各者的該等各別部分之各者的至少一各別之向量信號特性的一或多個第二分析信號。

10‧‧‧測試環境

20‧‧‧複數個DUT

20a,20b,20c,20d‧‧‧DUT/複數個DUT

21‧‧‧信號流

21a,21b,21c,21d‧‧‧測試資料封包信號/TX測試信號/DUT TX信號序列

22‧‧‧各種信號路徑

22a,22b,22c,22d‧‧‧纜線測試連接

23‧‧‧功率位準(文中未提及)

23a,23b,23c‧‧‧功率位準/多重功率位準

25‧‧‧額外的子序列時距

30‧‧‧第一信號路由電路

31‧‧‧多工信號

31a,31b,31c‧‧‧相應測試資料封包子序列

31d‧‧‧最後一個測試資料封包子序列

32‧‧‧第二信號路由電路/切換器

33‧‧‧多工資料封包信號/多工信號/切換連接

35‧‧‧信號

40‧‧‧測試器

42‧‧‧信號分析器

44‧‧‧信號源

50‧‧‧外部控制器

60‧‧‧測試環境

62,64,66‧‧‧新增額外的信號測試電路

63‧‧‧信號

62a,62b,62c,62d‧‧‧功率偵測器

63a,63b,63c,63d‧‧‧類比功率偵測信號

64a,64b,64c,64d‧‧‧類比至數位轉換器(ADC)

65‧‧‧功率偵測信號

65a,65b,65c,65d‧‧‧相應的數位功率偵測信號

66a,66b,66c,66d‧‧‧功率計邏輯電路

67a,67b,67c,67d‧‧‧所測量之功率資料信號

71‧‧‧信號擷取

72‧‧‧信號擷取

73‧‧‧信號擷取

PL1,PL2,PL3‧‧‧三種信號率位準

PM1,PM2,PM3,PM4‧‧‧功率量測

圖1描述測試多重資料封包信號收發器用的測試環境。

圖2描述用於圖1所示測試環境的資料封包信號流。

圖3根據本發明所主張之權利範圍例示性實施例，描述同時測試多個資料封包信號收發器用的測試環境。

圖4描述圖3測試環境用的資料封包信號流。

圖5描述圖3測試環境用的另一種資料封包信號流。

圖6描述在使用圖3測試環境進行功率頻譜測試時可如何減少測試時間。

下文的實施方式參照附圖係本專利主張發明的例示性實例。此處說明的目的在於描述而非限制本發明的範疇。此些實施例係經過充分詳述俾令所屬領域具有通常知識者能夠實踐本發明，並且將理解的是，可用某些變化實踐其它實施例而不脫離本發明的精神或範疇。

在本揭示中，若未明顯與上下文相矛盾，所說明的個別電路元件其數量可為單數或複數。例如，術語「電路」(“circuit”及“circuitry”)可包括單一組件或複數個組件，其屬於主動型及/或被動型並且連接或另外耦接在一起(例如，一或多個積體電路晶片)，用以提供所述功能。另外，術語「信號」可意指一或多個電流、一或多個電壓、或資料信號。在圖式中，相稱或相關元件將具有相稱或相關的字母、數字或字母數字符號。還有，儘管已使用離散電子電路(較佳的是以一或多個積體電路晶片的形式)就實現方面說明本發明，取決於待處理的信號頻率或資料率，仍或可使用一或多個經過適當程式化的處理器實現此類電路的任何部分。此外，就圖示描述各個實施例功能方塊圖的方面來說，功能方塊不一定表示硬體電路之間的分割。

底下說明含括四個DUT的同時測試。然而，將輕易了解的是，如下文所述根據本發明所主張之權利範圍例示性實施例用於同時測試複數個DUT的技術及原理，可予以增減調整以供用於其它複數個DUT。換句話說，根據本發明所主張之權利範圍可同時測試兩個或更複數個DUT。

請參閱圖1，用於測試複數個DUT 20的測試環境10，包括含信號源44(例如，向量信號分析器，VSG)與接收信號分析器42(例如，向量信號分析器，VSA)的測試器40、以及可含第一30與第二32信號路 由電路的信號路由電路30、32。例如，如下文更詳細所述，可將第一信號路由電路30實現為一或多個、或一組多工、切換、分離及/或組合電路，以及可將第二信號路由電路32實現為信號切換電路。(或者，可含括第二信號路由電路32作為部分第一信號路由電路30。還有，於DUT側，第一信號路由電路30較佳的是包括信號切換電路，用以使各別之複數個DUT20a、20b、20c、20d在其平行或同時運作期間隔離。)

將輕易了解的是，複數個DUT20通常為無線信號收發器，但介於複數個DUT20與信號路由電路30、32之間的各種信號路徑22，通常為用以確保信號連接可靠且實質無損失的纜線信號路徑。

如本實例在此所述，測試器40包括信號源44和信號分析器42，而外部電路包括信號路由電路30、32和任何必要的信號連接(例如，纜線和連接器)。因此，完整的測試系統包括測試器40和路由電路30、32、以及視需要或必要而定的外部控制器50。然而，將輕易了解的是，測試器40視需要還可包括信號路徑電路30、32及控制器50的功能與電路擇一或兩者兼具。

在進行複數個DUT20的傳送(TX)測試時，測試資料封包的信號流21是從複數個DUT20到第一路由電路30，各個別DUT 20a、20b、20c、20d經由其本身各別之纜線測試連接22a、22b、22c、22d，提供其本身各別之測試資料封包信號21a、21b、21c、21d。就此前向信號流而言，第一信號路由電路30多工處理(或切換)這些信號21a、21b、21c、21d，用以提供多工信號31，多工信號31係經由切換器32和切換連接33，予以路由至測試器40中的接收信號測試器42。

請參閱圖2，一般用於複數個DUT20的TX測試包括藉由各DUT 20a、20b、20c、20d，各以三種信號率位準PL1、PL2、PL3傳送具有三個測試封包信號之序列21a、21b、21c、21d。信號路由電路30將這些多工處理成單一信號序列，其包括共36個測試資料封包，如圖所示。因此，儘管可同時連接這四個複數個DUT20，仍無法同時完成對其各別之信號特性進行測試，理由是必需將四個測試信號21a、21b、21c、21d全都多工處理成單一多工化測試信號31，以供藉由接收信號分析器42分析。

在進行複數個DUT20的接收(RX)信號測試時，可同時完成此測試。測試器信號源44提供經由切換器32路由至第一信號路由電路30的測試信號35。第一信號路由電路30複製此信號35(例如，根據眾所周知的技術藉由分離或功率分配信號35)。結果是，得以將此測試信號35複製成四個相應的接收測試信號，供複數個DUT20接收這些複製出的測試信號，並且同時進行所需的RX測試。因此，可在與單一DUT 20測試實質等量時間內完成複數個DUT 20的RX測試。

如下文更詳細所述，並且如上所述，最小化測試設備成本的其中一種方式，是使用具有測試複數個DUT所適用單一信號源(VSG)的測試器。如上所述，這可藉由對信號複製器施加來源信號，以致可同時對複數個DUT施加所複製測試信號而予以完成，從而令複數個DUT的RX測試平行(例如同時)完成。至於複數個DUT的TX測試，儘管如誤差向量幅度(EVM)之類某些TX信號分析需要VSA的功能和效能，仍可使用更簡單的測試設備進行其它TX信號分析。例如，可使用更簡單且成本更低的信號量測子系統，完成對諸如信號功率之純量信號特性進行測試，而對於向量信 號特性的測試，則由VSA予以進行。(為了說明，「純量」信號特性意指那些具有單一待量測信號參數的信號特性，例如，諸如信號功率之唯幅度參數，而「向量」信號特性意指那些具有多個待量測信號參數的信號特性，例如，信號幅度和相位待量測的EVM及/或對所選擇頻寬量測功率的頻譜遮罩。)

根據本發明所主張之權利範圍的例示性實施例，用於對複數個DUT進行TX測試的功率相關量測及分析可由所共享VSA的測試功能開始分別測試，從而得使用較低成本的功率量測子系統平行進行功率相關的量測及分析。根據一個實施例，藉由複數個DUT所傳送的測試信號係予以衰減、多工處理並且傳送至VSA子系統，而同一時間，藉由一或多個功率量測子系統偵測、量測並且分析DUT TX信號各別之類比信號功率位準。這允許測試環境在藉由VSA進行諸如EVM分析等其它序列性(例如多工信號)分析的同時進行功率量測。結果是所需的測試時間更少。

根據另一個實施例，可以不同功率位準進行測試資料封包信號的平行量測，從而容許與序列性VSA信號分析(例如EVM分析)同時完成許多功率位準的功率位準均化及分析。同樣地，這導致測試時間縮短。

請參閱圖3，根據本發明所主張之權利範圍的例示性實施例，新增額外的信號測試電路62、64、66至測試環境60，以供進行出自複數個DUT20a、20b、20c、20d之TX信號21a、21b、21c、21d，諸如功率量測之類一或多個純量信號特性的分析。可藉由測試器40(下文有更詳細的說明)互相同時、以及與諸如EVM之類向量信號特性的測試同時進行所述測試。

例如，根據例示性實施例，每一個DUT信號21a、21b、21c、21d的功率位準量測，都是由各別之功率偵測器62a、62b、62c、62d予以進行的，其產生類比功率偵測信號63a、63b、63c、63d。這些信號63係藉由各別之類比至數位轉換器(ADC)64a、64b、64c、64d予以轉換，其產生相應的數位功率偵測信號65a、65b、65c、65d。這些所偵測功率偵測信號65中所含的資料，係藉由各別之功率計邏輯電路66a、66b、66c、66d予以分析，其還可包括用以儲存結果的記憶體電路。例如，所屬領域的技術人員將明瞭的是，功率計邏輯電路66a、66b、66c、66d可用於辨別個別資料封包與時槽，並且量測所指定資料封包及/或時槽內所指定點的信號功率。還有，也可將排序功能合併作為部分功率計邏輯電路66a、66b、66c、66d。另外，可提供產生的所量測功率資料作為各別所量測之功率資料信號67a、67b、67c、67d，其可予以提供至測試器40或外部控制器50以供儲存及/或進一步分析。

請參閱圖4，根據例示性實施例，每一個DUT 20a、20b、20c、20d都以多重資料封包子序列(例如，三個資料封包)傳送其TX測試信號21a、21b、21c、21d，其係各以其本身各別之功率位準23a、23b、23c、23d予以傳送。如上所述，這些測試資料封包序列21a、21b、21c、21d係藉由功率量測電路62、64、66的其各別之部位，針對信號功率位準予以量測。此功率位準測試可予以同時進行，從而需要等同較少測試資料封包子序列的時間，例如在本實例僅九個資料封包時距。此係對比於必須使用提供至測試器40之多工信號33進行此功率位準量測時，所需的36個資料封包時距(圖2)。(所屬領域的技術人員將了解的是，功率計邏輯電路66a、66b、 66c、66d較佳的是，將包括以例如時間戳記量測形式記錄時間資訊的能力，以供用於後續分析所量測的功率資料。或可包括序列邏輯，而針對每一個例如平均、最小與最大的量測區段，分離量測資料及/或報告。)

請參閱圖5，根據另一個例示性實施例，可增加額外的子序列時距25(例如，一個額外資料封包時距)達成對複數個DUT20更徹底的測試(例如，針對純量和向量信號特性兩者)。如上所述，這允許以多重功率位準23a、23b、23c進行DUT TX信號序列21a、21b、21c、21d的功率量測PM1、PM2、PM3、PM4，同時又留出時間將多工化測試資料封包信號33提供予測試器40內的VSA 42，此多工資料封包信號33包含出自各DUT 20a、20b、20c、20d的至少一個資料封包子序列(例如，一個資料封包)。因此，對照於先前測試環境10(圖1)所需的36個資料封包子序列(圖2)，進行完整的TX信號測試僅需要一個額外的資料封包子序列(例如，本實例中共十個)。

就本實例的目的而言，第一功率位準23a較佳地為最高功率位準，其應該針對每一個DUT 20a、20b、20c、20d確保精確的EVM驗証。還有，可在第一路由電路30內的記憶體電路中，暫時儲存最後測試資料封包序列21d內，第一功率位準23a的最後一個測試資料封包子序列31d，致使其與其它相應測試資料封包子序列31a、31b、31c進行多工處理。

請參閱圖6，當測試環境60(圖3)係用於將信號功率頻譜密度與標準規定遮罩作比較時，將適於單純地將測試資料封包信號21a、21b、21c、21d由複數個DUT20a、20b、20c、20d傳送到VSA 42。然而，當量測供功率的三個資料封包以及寬頻譜遮罩時，使用VSA 42將需要三個資 料封包以量測功率(如上所述)。由於VSA 42係侷限於其測試頻寬內，其無法於單一信號擷取時量測遮罩70的完整寬度。因此，要產生頻譜遮罩量測，總共需要三次信號擷取71、72、73。所以，將需要五個資料封包信號子序列，其中三個為功率量測擷取71(23a)、71(23b)、71(23c)所需，而另外兩個則需用於擷取遮罩70的邊緣、或「裙部」72、73。(由於VSA 42的頻寬有限，無法量測測試資料封包信號的全功率，可是，對於所有實用目的而言，可側量近似99.9%的傳輸功率。因此，導因於其它信號損壞的誤差將主導相較於錯失功率(missed power)的任何變化。)

然而，如上所述，根據本發明所主張之權利範圍，VSA 42僅需予以用於量測頻譜遮罩70，理由是，專屬功率量測電路62、64、66可予以用於進行任何所需的功率量測。因此，只需要三個資料封包子序列：一個用於信號遮罩71(23a)的中央部分，另兩個則用於遮罩邊緣72、73。(這也有助於令完全傳輸信號功率的量測更精確，理由是功率量測電路62、64、66未遭受如同VSA 42的頻寬限制。此外，對於測試四個複數個DUT20a、20b、20c、20d的這些實例，這使得需出自每一個DUT 20之資料封包的數量從20(出自四個複數個DUT20的每一個有五個封包)降到12(出自四個複數個DUT20的每一個有三個封包)，藉由VSA 42頻寬限制決定的所需封包數量達到最小。)

所屬領域的技術人員將清楚知道本發明運作架構及方法中的各種其它改進與改變，而不脫離本發明的範疇及精神。雖然已搭配特定較佳具體實施例說明本發明，仍應理解本發明如申請專利範圍所述，不應該予以過度限制於此些具體實施例。用意在於下文的申請專利範圍界定本 發明的範疇，並且從而涵蓋這些申請專利範圍及其均等論之範疇內的架構和方法。

20‧‧‧複數個DUT

20a,20b,20c,20d‧‧‧DUT/複數個DUT

21‧‧‧信號流

21a,21b,21c,21d‧‧‧測試資料封包信號/TX測試信號/DUT TX信號序列

22‧‧‧各種信號路徑

22a,22b,22c,22d‧‧‧纜線測試連接

30‧‧‧第一路由電路

31‧‧‧多工信號

32‧‧‧切換器

33‧‧‧多工資料封包信號/多工信號

35‧‧‧信號

40‧‧‧測試器

42‧‧‧信號分析器

44‧‧‧信號源

50‧‧‧外部控制器

60‧‧‧測試環境

62,64,66‧‧‧新增額外的信號測試電路

63‧‧‧信號

62a,62b,62c,62d‧‧‧功率偵測器

63a,63b,63c,63d‧‧‧類比功率偵測信號

64a,64b,64c,64d‧‧‧類比至數位轉換器(ADC)

65‧‧‧功率偵測信號

65a,65b,65c,65d‧‧‧相應的數位功率偵測信號

66a,66b,66c,66d‧‧‧功率計邏輯電路

67a,67b,67c,67d‧‧‧所測量之功率資料信號

Claims (16)

1. 一種包括測試系統的設備，該測試系統用於同時測試多個資料封包信號收發器，其包含：第一信號分析電路，藉由提供代表複數個資料封包信號之各者的至少一部分的至少一第一各別信號特性的各別數值之一或多個第一分析信號以響應出自複數個資料封包信號收發器之該複數個資料封包信號，其中該複數個資料封包信號之各者包括複數個資料封包之序列；信號路由電路，耦接至該第一信號分析電路並且藉由提供包括該複數個資料封包信號之各者的各別部分之序列的路由信號以響應該複數個資料封包信號及一或多個控制信號；以及第二信號分析電路，耦接至該信號路由電路並且藉由提供表示在以相互不同的信號頻率為中心的複數個信號頻寬之各者內的該複數個資料封包信號之各者的該等各別部分之各者的至少一第二各別信號特性之一或多個第二分析信號以響應該路由信號。
2. 如請求項1所述之設備，其中該複數個資料封包信號之各者的該第一各別信號特性和該第二各別信號特性包含第一各別信號功率位準和第二各別信號功率位準。
3. 如請求項1所述之設備，其中在以相互不同的信號頻率為中心的複數個信號頻寬之各者內的該複數個資料封包信號之各者的該些各別部分之各者的該第二各別信號特性定義各別頻譜遮罩。
4. 如請求項1所述之設備，其中該第一信號分析電路包含信號功率量測電路。
5. 如請求項1所述之設備，其中該第一信號分析電路包含藉由提供複數個所偵測功率信號以響應該複數個資料封包信號的功率偵測電路。
6. 如請求項1所述之設備，其中該第一信號分析電路包含：藉由提供複數個所偵測功率信號以響應該複數個資料封包信號的功率偵測電路；以及藉由提供複數個所偵測功率資料以響應該複數個所偵測功率信號，並且耦接至該功率偵測電路的類比至數位轉換(ADC)電路。
7. 如請求項1所述之設備，其中該信號路由電路包含信號分離電路、信號功率分配器電路、信號多工器電路、信號切換電路或信號選擇電路之至少一者。
8. 如請求項1所述之設備，其中該第二信號分析電路包含向量信號分析器(VSA)。
9. 一種同時測試多個資料封包信號收發器的方法，包括：從複數個資料封包信號收發器接收複數個資料封包信號，其中該複數個資料封包信號之各者包括複數個資料封包的序列，量測該複數個資料封包信號之各者的至少一部分的至少一第一各別信號特性，以提供代表該至少一第一各別信號特性的各別數值的一或多個第一分析信號；路由該複數個資料封包信號，以提供包括該複數個資料封包信號之各者的各別部分之序列的路由信號；以及 分析該路由信號，以提供表示在以相互不同的信號頻率為中心的複數個信號頻寬之各者內的該複數個資料封包信號之各者的該等各別部分之各者的至少一第二各別信號特性的一或多個第二分析信號。
10. 如請求項9所述之方法，其中該複數個資料封包信號之各者的該第一各別信號特性和該第二各別信號特性包含第一各別信號功率位準和第二各別信號功率位準。
11. 如請求項9所述之方法，其中在以相互不同的信號頻率為中心的複數個信號頻寬之各者內的該複數個資料封包信號之各者的該些各別部分之各者的該第二各別信號特性定義各別頻譜遮罩。
12. 如請求項9所述之方法，其中該量測該複數個資料封包信號之各者的至少一各別之純量信號特性包含量測該複數個資料封包信號之各者的信號功率。
13. 如請求項9所述之方法，其中該量測該複數個資料封包信號之各者的至少一各別之純量信號特性包含偵測該複數個資料封包信號之各者的信號功率，用以提供複數個類比所偵測功率信號。
14. 如請求項9所述之方法，其中該量測該複數個資料封包信號之各者的至少一各別之純量信號特性包含：偵測該複數個資料封包信號之各者的信號功率，用以提供複數個類比所偵測功率信號；以及將該複數個類比所偵測功率信號轉換成複數個數位所偵測功率信號。
15. 如請求項9所述之方法，其中該路由該複數個資料封包信號以提供包括該複數個資料封包信號之各者的各別部分之序列的路由信號包含在該 複數個資料封包信號當中進行分離、功率分配、多工、切換以及選擇之至少一者。
16. 如請求項9所述之方法，其中該分析該路由信號包含利用向量信號分析器(VSA)處理該路由信號。