TWI610539B

TWI610539B - 用於確認與受測裝置（ｄｕｔ）之射頻（ｒｆ）信號連接完整性的系統及方法

Info

Publication number: TWI610539B
Application number: TW103106379A
Authority: TW
Inventors: 塞奧佐羅斯卡馬卡利斯
Original assignee: 萊特波因特公司
Priority date: 2013-03-08
Filing date: 2014-02-26
Publication date: 2018-01-01
Also published as: WO2014137460A1; CN110233680A; CN105008938A; US8934849B2; KR20150128840A; US20140256269A1; TW201436484A; JP2016514417A; JP6294897B2; KR102216917B1

Abstract

一種用於確認與一受測裝置(DUT)之射頻(RF)信號連接完整性的系統及方法。一輸出RF信號係提供給一RF信號埠，並為了分析而與一輸入RF信號一起從該RF信號埠迴返，該輸入RF信號包括一有關該輸出RF信號的反射信號分量。藉由測量例如在多個信號頻率處之該輸入及迴返RF信號之組合的量值，可判定該RF信號埠是否經由該DUT適當地端接。

Description

用於確認與受測裝置(DUT)之射頻(RF)信號連接完整性的系統及方法

本發明係關於測試電子通訊系統，特別地係關於測試射頻(RF)通訊系統。

許多現今的電子裝置使用無線技術用於連接及通訊兩種目的。因為無線裝置發送以及接收電磁能量，且因為二或更多個無線裝置可能因其信號頻率及功率頻譜密度而干擾彼此的運作，這些裝置及其無線技術必須遵循各種無線技術標準之規格。

當設計該等裝置時，工程師必須額外留意以確保該等裝置符合或優於其包含之無線技術規定之基於標準規格之每一者。再者，當這些裝置稍後欲大量製造時，就必須接受測試以確保製造瑕疵不會造成運作不當，包括其遵循基於所包含之無線技術標準的規格。

為了在製造及裝配之後測試這些裝置，目前無線裝置測試系統採用一子系統用於分析接收來自各裝置的信號。該等子系統典型地包括至少一向量信號分析器(VSA)用於分析由該裝置所產生的信號，以及一向量信號產生器(VSG)用於產生該裝置欲接收的信號。由VSA執行的分析以及由 VSG產生的信號通常係可程式控制的，如此可使用不同頻率範圍、頻寬以及信號調變特性之各信號來測試各種裝置是否遵循各種無線技術標準。

測試既為無線通訊裝置之製造的一部分，生產成本之一主要組成為製造測試成本。典型地，測試成本與執行該等測試所需時間係直接關聯的。因此，可縮短測試時間又不降低測試準確性或是增加主要設備成本(舉例而言，因增加測試設備或測試器之精密度而增加的成本)的創新技術係重要的，且其可顯著的節省成本，特別地以該等裝置係大量製造及測試的角度來看。

確保測試時間係經最小化的方式之一是確認於該測試系統(或「測試器」)與受測裝置(DUT)之間的連接性。換句話說，在測試發動之前確認測試器以及DUT之間纜線信號連接的完整性，可避免將測試時間浪費於當至DUT之連接不存在或故障的時候收集無意義的信號資料。此可節省投入執行一測試順序以及處理錯誤測試結果之時間。

因此，需要一可用於確認一測試系統之信號埠與DUT之間RF信號連接完整性之測試系統及方法。

根據本發明，提供一用於確認與一受測裝置(DUT)之射頻(RF)信號連接完整性之系統及方法。一輸出RF信號係提供給一RF信號埠，並為了分析而與一輸入RF信號一起從該RF信號埠迴返，該輸入RF信號包括一有關該輸出RF信號的反射信號分量。藉由測量例如在多個信號頻率處之該輸入及迴返RF信號之組合的量值，可判定該RF信號埠是否經由該DUT適當地端接。

根據本發明之一例示性實施例，一用於確認與一受測裝置(DUT)之射頻(RF)信號連接完整性的測試系統包括：一RF信號埠，其傳送輸入及輸出RF信號，其中該輸入RF信號包括一有關該輸出RF信號的反射信號分量；RF信號源電路系統，其提供具有一或更多RF信號頻率的輸出RF信號；RF信號分析電路系統，藉由提供一或更多測量信號來回應該輸入RF信號及一有關該輸出RF信號的迴返RF信號，該測量信號指示該輸入RF信號及該迴返RF信號在該一或更多RF信號頻率之每一者之各別組合的量值。及信號路由電路系統，其係耦合至該RF信號埠、該RF信號源電路系統及該RF信號分析電路系統，並傳送來自該RF信號源電路系統的該輸出RF信號至該RF信號埠、該迴返RF信號至該RF信號分析電路系統，以及來自該RF信號埠之該輸入RF信號至該RF信號分析電路系統。

根據本發明之另一例示性實施例，一用於確認與一受測裝置(DUT)之射頻(RF)信號連接完整性之方法包含：以RF信號源電路系統提供具有一或更多RF信號頻率之一輸出RF信號；以信號路由電路系統路由來自該RF信號源電路系統的輸出RF信號至一RF信號埠、一有關該輸出RF信號之迴返RF信號至該RF信號分析電路系統，以及來自該RF信號埠之一輸入RF信號至該RF信號分析電路系統，其中該輸入RF信號包括一有關該輸出RF信號的反射信號分量；及以該RF信號分析電路系統藉由提供一或更多測量信號回應該輸入RF信號及該迴返RF信號，其中該測量信號指示該輸入RF信號及該迴返RF信號在該一或更多RF信號頻率之每一者的個別組合的量值。

10‧‧‧測試系統

12‧‧‧測試器

14‧‧‧外部連接

16‧‧‧負載/受測裝置(DUT)

22‧‧‧VSG

23‧‧‧RF測試信號

24‧‧‧VSA

25‧‧‧測試信號

26‧‧‧內部信號連接

28a‧‧‧內部信號連接

28b‧‧‧內部信號連接

29ar‧‧‧反向信號分量

29bf‧‧‧正向或入射信號分量

29br‧‧‧反射測試信號分量

30‧‧‧信號路由電路系統

30a‧‧‧信號路由電路系統之例示性實施例

32‧‧‧信號結合/分離電路

33a‧‧‧信號連接

33b‧‧‧信號連接

34‧‧‧信號結合/分配電路

35‧‧‧信號連接

36‧‧‧信號結合/分配電路

52‧‧‧控制器

53a‧‧‧信號

53g‧‧‧信號

55‧‧‧信號

圖1描繪根據本發明的例示性實施例之一用於測試一DUT的RF信號測試系統。

圖2描繪在無DUT連接之連接性測試期間圖1之測試系統。

圖3描繪在實施圖2之測試期間接收的測試信號。

圖4描繪在有DUT連接之連接性測試期間圖1之測試系統。

圖5描繪在實施圖4之測試期間接收的測試信號。

圖6描繪圖3及5的信號在一起以顯示接收信號量值及相位之差值係有賴於DUT連接性狀態。

圖7描繪一用於圖1之測試系統之控制技術的例示性實施例。

圖8描繪一用於圖1之測試器之信號路由電路系統的例示性實施例。

下列係本發明之例示性實施例於參照附圖下的詳細說明。此等說明意欲為說明性的而非限制本發明之範疇。該等實施例係以足夠細節予以說明使得本領域具通常知識者得以實施本發明，但應理解，可在不脫離本發明之精神及範疇的情況下，可以某些改變來實施其他實施例。

在本揭示各處，如無相反於本文的明確指示，可理解所描述之個別電路元件在數目上可為單一的或是複數的。舉例而言，「電路」及「電路系統」一詞可包括一單一個元件或複數個元件，其可為主動的及/或被動的，且連接的或耦合的在一起(舉例而言，如同一或更多積體電路晶片)來提供描述的功能。另外，「信號」可參照一或更多電流、一或更多電壓或資料信號。在圖式之中，類似的或相關的元件會有類似的或相關的字母、數字或文數字標誌符。再者，雖然已經討論使用離散電子電路系統(較佳地以一或更多積體電路晶片的形式)的情況下實施本發明，惟取決於欲處理的信號頻率或資料率，可另外地使用一或更多經適當編程的處理器實施該等電路系統之任一部分的功能。再者，於圖形圖解各種實施例之功能區塊圖的情況，該功能區塊不必然地標示硬體電路系統之間的區塊。

如本領域中眾所周知的，當RF信號自一信號源被傳送至一負載的時候，該信號源輸出之阻抗、該連接(舉例而言，傳輸線纜線以及連接器)之阻抗以及負載之阻抗之匹配判定信號分量是否自負載反射回RF信號源，以及該信號分量反射的程度。一般來說，當該等阻抗匹配良好以及匹配不良的時候，該等反射信號分量分別具有較低的與較高的量值。舉例而言，若信號連接之輸入阻抗不匹配信號源者，如同一故障連接位於該測試系統與該連接或負載之間的情況，該RF信號源接收的反射信號分量具有較高的量值。反射信號分量量值之差值可，舉例而言，藉由該測試系統之RF信號分析子系統(舉例而言，VSA)偵測與觀察。

根據本發明之例示性實施例，一RF信號源(舉例而言，VSG)傳送一連續波(CW)信號，提供的方式為其分配為一朝向負載(DUT)的正向信號分量，以及一朝向接收信號分析子系統的反向信號分量(舉例而言，一迴返信號)。

若該測試器之輸入/輸出(I/O)埠及/或外部信號連接未端接(舉例而言，無連接任何DUT)，該測試器所看見的有效終端阻抗極高(舉例而言，接近無限值)，從而導致一具有大量值的反射信號波被傳送回RF信號分析子系統，根據眾所周知的原理，該反射信號波經由建設性干涉及破壞性干涉與迴返信號分量結合。迴返信號分量與來自一開路，或未端接的，連接的反射信號分量之結合信號為「開路路徑」參考值。

另一方面，若一負載係連接的，該終端阻抗會顯著地不同且更為接近來匹配測試系統與信號連接的特性阻抗。因此，若其他信號連接之任一者沒有瑕疵，任何反射信號分量的量值，相較於產生「開路路徑」參考值之未端接情況所導致者，顯著地較小且可偵測地不同。此反射信號分量差值可藉由RF信號分析子系統偵測，該子系統然後判斷在測試信號連接性是否存在缺陷。

根據本發明，該DUT不必要為操作中或是經由該測試連接提供任何信號。因此，根據本發明的信號連接性測試可配合自動化處理程序實施，且在DUT開機之前或是其操作中偵測連接性缺陷。

參照圖1，根據本發明的例示性實施例，一用於確認RF信號連接完整性之測試系統10包括一測試器12及用於連接至DUT 16之外部連接14(舉例而言，RF信號線及相關的RF信號連接器)。測試器12包括一VSG 22、一VSA 24及信號路由電路系統30(在下文中更詳細地討論)，其經由內部信號連接26、28a、28b(舉例而言，RF信號纜線)連接至VSG 22、VSA 24及外部信號連接14。VSG 22提供RF測試信號23(在下文中更詳細地討論)且VSA 24提供一或更多指示測試器12及DUT 16之連接性狀態之測試信號25。

參照圖2，信號路由電路系統30分配RF測試信號23為一朝向外部信號連接14及負載16之正向，或入射，信號分量29bf，以及一朝向VSA 24之反向分量29ar。在一未端接的外部連接14的情況(舉例而言，如此處描繪之DUT 16未連接的情況)，一明顯的反射測試信號分量29br被產生，並經由外部14及內部28a、28b信號路徑被傳送至VSA 24。

參照圖3，結合的反向原始的29ar與反射的29br信號分量，經由建設性及破壞性干涉被加總為(29ar+29br)，會具有一量值，該量值會根據測試信號23之頻率而變化(由於按信號波長表示之信號路徑有效長度有賴於頻率)。

參照圖4，在DUT 16經由外部連接14(舉例而言，一RF纜線，其具有必要的特性阻抗)連接至測試器12的情況，任何因此得到的反射信號分量20br之量值會明顯地降低。然而，如同前述，此等反射的信號分量29br會結合原始的反向信號分量29ar。

參照圖5，雖然得到的結合的信號29ar+29br之量值仍隨頻率變化，但是其整體的量值會降低。

參照圖6，於此可輕易看出，結合的反向分量29ar及反射分量29br信號之相對量值在未端接及端接情形中明顯地不同，無關於信號頻率，且會立即地被VSA 24偵測，其提供一或更多測試信號25指示所測得這些信號之間的差值。換言之，儘管該反射信號相位會隨頻率變化且有賴於信號波長與信號連接(外部14及內部28a、28b)之有效長度的比值，未端接及端接信號情況下的量值仍是明顯地且可偵測地不同。

參照圖7，VSG 22及VSA 24典型地係經由控制器52控制。此控制器52可為內部的，或置於測試系統12(圖1)之內，並經由一或更多信號55與外部控制器、外部電路系統或系統(未展示)交換指令與資料。或者，控制器52可為外部的，並經由信號53g、53a與VSG 22及VSA 24交換指令與資料。

參照圖8，信號路由電路系統30(圖1)之例示性實施例30a可包括信號結合/分配電路32、34、36，該等本質上如所示般地互連。如上述，測試信號23分配為正向29bf及反向29ar測試信號分量。此信號分配發生在第一信號結合/分配電路32之內，其中這些信號分量29ar、29bf經由信號連接33a、33b被傳送至其他信號結合/分配電路34、36，且最後經由內部信號連接28a、28b被傳送，如上所述。反射信號分量29br(圖2)經由內部信號連接28b到達，且經由其他信號結合/分配電路34、36以及信號連接35、28a被傳送至VSA 24。(或者，可根據眾所周知之技術使用定向耦合器來代替該等信號結合/分配電路。)

本發明結構與操作方法的各種其他修改或變更，在不脫離本發明之精神及範疇的情況下，對本領域具通常知識者而言係顯而易見的。儘管已藉由特定較佳實施例說明本發明，應理解本發明如所申請的不應不當地受限於該較佳實施例。吾人意欲以下列的申請專利範圍界定本發明的範疇以及該申請專利範圍內之結構與方法從而涵蓋該等結構與方法之等效者。