TWI678541B - 測試系統及測試方法 - Google Patents
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Abstract
一種測試方法，用以量測待測裝置中待測天線的無線傳輸性能，包含：驅動待測天線依據傳輸頻帶發送無線訊號至測試天線；量測傳輸頻帶的複數個通道的路徑損耗，以計算相異的複數個通道之間的至少一路徑損耗差值；量測各複數個通道的頻率響應，以計算複數個通道的複數個頻率響應各自的增益落差；以及當至少一路徑損耗差值大於第一門檻值或是複數個頻率響應的增益落差之任一者大於第二門檻值時，驅動定位裝置調整測試天線與待測裝置之間的相對位置。
Description
本發明是有關於一種測試系統及測試方法，特別是一種關於電子裝置的測試系統及測試方法。
一般工廠架設無線性能測試站，會於屏蔽箱(Shielding Box)內使用夾具來固定待測物(Device Under Test，DUT)，並調整平板天線與待測物的相對位置，使其無線性能測試達到穩定性較佳的參考值。
因此，如何自動調整出設備與待測物的最佳位置，降低調整的時間及錯誤率，使驗證治具有更高的精確度，是本領域的重要課題。
本揭示內容的一態樣係關於一種測試系統，用以量測待測裝置中待測天線的無線傳輸性能。測試系統包含固定夾具、測試天線、定位裝置和控制裝置。固定夾具用以固定待測裝置。測試天線用以接收該待測天線根據傳輸頻帶所發送的無線訊號。控制裝置耦接於測試天線以及待測天線。當測試天
線接收無線訊號時，控制裝置量測傳輸頻帶的複數個通道的路徑損耗，以計算相異的複數個通道之間的至少一路徑損耗差值，以及量測各複數個通道的頻率響應，以計算複數個通道的複數個頻率響應各自的增益落差。定位裝置耦接於控制裝置，用以根據第一門檻值以及第二門檻值，調整測試天線與固定夾具之間的相對位置，當至少一路徑損耗差值大於第一門檻值或是複數個頻率響應的增益落差之任一者大於第二門檻值時，定位裝置調整測試天線與固定夾具之間的相對位置。
本揭示內容的一態樣係關於另一種測試方法，用以量測待測裝置中待測天線的無線傳輸性能，包含：驅動待測天線依據傳輸頻帶發送無線訊號至測試天線；量測傳輸頻帶的複數個通道的路徑損耗，以計算相異的複數個通道之間的至少一路徑損耗差值；量測各複數個通道的頻率響應，以計算複數個通道的複數個頻率響應各自的增益落差；以及當至少一路徑損耗差值大於第一門檻值或是複數個頻率響應的增益落差之任一者大於第二門檻值時，驅動定位裝置調整測試天線與待測裝置之間的相對位置。
綜上所述，藉由控制裝置搭配程式運算並透過承載平台自動調整測試天線的位置，使得能夠將測試天線移動到與待測天線之間適當的相對位置。另外，再藉由控制裝置透過自動計算並補償路徑損耗。如此一來，便可降低調整治具的時間及錯誤率，使得測試系統針對無線傳輸性能的測試效能及精確度能夠提升。
110‧‧‧固定夾具
120‧‧‧控制裝置
140‧‧‧定位裝置
160‧‧‧測試天線
180‧‧‧無線訊號測試儀
200‧‧‧測試方法
S210~260、S261~S265‧‧‧步驟
DUT‧‧‧待測裝置
AT‧‧‧待測天線
D1‧‧‧驅動器
M1、M2‧‧‧步進馬達
CP‧‧‧承載平台
SB‧‧‧屏蔽箱
S1‧‧‧無線訊號
X、Y、Z‧‧‧方向
TH1、TH2‧‧‧門檻值
CH1、CH2、CH3‧‧‧通道
PL1、PL2‧‧‧路徑損耗值
PLd‧‧‧路徑損耗差值
F1‧‧‧第一頻率點
FRh、FRl‧‧‧頻率響應增益值
FRd‧‧‧頻率響應增益落差
第1圖為根據本揭示內容之部分實施例所繪示的測試系統的示意圖；第2圖為根據本揭示內容之部分實施例所繪示的測試方法的流程圖；第3圖為根據本揭示內容之部分實施例所繪示的無線訊號的路徑損耗示意圖；第4圖為根據本揭示內容之其他部分實施例所繪示的無線訊號的頻率響應示意圖；以及第5圖為根據本揭示內容之其他部分實施例所繪示的測試方法的細部流程圖。
以下將以圖式及詳細敘述清楚說明本揭示內容之精神，任何所屬技術領域中具有通常知識者在瞭解本揭示內容之實施例後，當可由本揭示內容所教示之技術，加以改變及修飾，其並不脫離本揭示內容之精神與範圍。
關於本文中所使用之『包含』、『包括』、『具有』、『含有』等等，均為開放性的用語，即意指包含但不限於。
關於本文中所使用之『及/或』，係包括所述事物的任一或全部組合。
關於本文中所使用之用詞(terms)，除有特別
註明外，通常具有每個用詞使用在此領域中、在此揭露之內容中與特殊內容中的平常意義。某些用以描述本揭露之用詞將於下或在此說明書的別處討論，以提供本領域技術人員在有關本揭露之描述上額外的引導。
請參考第1圖。第1圖為根據本揭示內容之部分實施例所繪示的測試系統的示意圖。如第1圖所示，測試系統包含固定夾具110、控制裝置120、定位裝置140和測試天線160。定位裝置140包含複數個步進馬達M1、M2、驅動器D1和承載平台CP。在部分實施例中，測試系統更包含無線訊號測試儀180。在其他實施例中，測試系統更包含屏蔽箱SB。
結構上，屏蔽箱SB中容置固定夾具110、待測裝置DUT、承載平台CP和測試天線160。定位裝置140與測試天線AT或固定夾具連動。具體而言，定位裝置140的驅動器D1耦接複數個步進馬達M1、M2。步進馬達M1、M2分別設置具有相異的複數個軸向。定位裝置140的承載平台CP設置鄰近固定夾具，並沿著步進馬達M1、M2的多個軸向移動。此外，控制裝置120分別與測試天線160與待測天線AT耦接。具體而言，控制裝置120透過無線訊號測試儀180與測試天線160耦接。
實作上，控制裝置120可由桌上型電腦、筆記型電腦、現場可程式化閘陣列(Field Programmable Gate Array，FPGA)或其他具運算功能的裝置來實現。無線訊號測試儀180可為MT8870A。測試天線160可為平板天線(例如：Planar inverted-F antenna)。舉例來說，在部分實施例
中，控制裝置120的第一端可透過通用介面匯流排標準(General Purpose Interface Bus，GPIB)或乙太網路電纜(Ethernet cable)耦接於無線訊號測試儀180。無線訊號測試儀180的輸出埠透過射頻電纜(Radio Frequency cable，RF cable)耦接至測試天線160。控制裝置120的第二端可透過通用序列匯流排(Universal Serial Bus，USB)或通訊埠(Communication Port，COM Port)耦接至待測裝置DUT。此外，控制裝置120的第三端可透過通用序列匯流排或乙太網路電纜耦接至定位裝置140的驅動器D1。
此外，值得注意的是，上述裝置、元件及其連接僅為方便說明的示例，並非用以限制本案。本領域具通常知識者可根據實際需求調整。
操作上，測試系統用以量測待測裝置DUT中待測天線AT的無線傳輸性能。固定夾具110用以固定待測裝置DUT。測試天線160用以與待測天線AT進行無線傳輸。換言之，測試天線160用以接收待測天線AT根據傳輸頻帶所發送的無線訊號S1。控制裝置120用以驅動待測天線AT發送無線訊號S1至測試天線160，並量測路徑損耗(Path Loss)以計算路徑損耗差值，且量測頻率響應(Frequency Response)以計算頻率響應增益落差。接著，控制裝置120用以判斷路徑損耗差值或頻率響應增益落差是否大於預設門檻值，以決定是否驅動定位裝置140調整測試天線160與固定夾具110之間的相對位置。換言之，定位裝置140用以根據第一門檻值以及第二門檻值，調整測試天線160與固定夾具110之間的相對位置。
具體而言，控制裝置120用以驅動待測天線AT依據傳輸頻帶發送無線訊號S1。當測試天線160接收無線訊號S1時，控制裝置120量測傳輸頻帶的複數個通道的路徑損耗，以計算相異的複數個通道之間的至少一路徑損耗差值。另外，控制裝置120量測各個通道的頻率響應，以計算各通道的頻率響應的增益落差。當至少一路徑損耗差值大於第一門檻值TH1，或是複數個頻率響應的增益落差之任一者大於第二門檻值TH2時，控制裝置120驅動定位裝置140調整測試天線160與固定夾具110之間的相對位置。進一步詳細操作將於後續段落敘明。
為便於說明起見，測試系統當中各個元件的具體操作將於以下段落中搭配圖式進行說明。請一併參考第1圖和第2圖。第2圖為根據本揭示內容之部分實施例所繪示的測試方法200的流程圖。測試方法200包含操作S210、S220、S230、S240、250和S260。
首先，在操作S210中，由控制裝置120驅動定位裝置140調整測試天線160與待測裝置DUT之間的相對位置。具體而言，由控制裝置120透過定位裝置140的驅動器D1控制複數個步進馬達M1、M2。步進馬達M1、M2根據驅動器D1的指令帶動承載平台CP沿著步進馬達M1、M2的複數個軸向上移動。承載平台CP承載著測試天線160，因此，測試天線160會隨著承載平台CP移動。而固定夾具110固定著包含待測天線AT的待測裝置DUT。據此，控制裝置120可透過定位裝置140調整承載平台CP的位置，以調整測試天線160和待測裝置DUT
中的待測天線AT的相對位置。
舉例來說，如第1圖所示，控制裝置120可驅動定位裝置140中的驅動器D1以控制步進馬達M1來調整承載平台CP在X軸上的位置以及控制步進馬達M2來調整承載平台CP在Y軸上的位置。此外，在其他部分實施例中，當待測裝置DUT的高度遠高於測試天線160時，控制裝置120可驅動定位裝置140中的驅動器D1以控制Z軸步進馬達(圖中未示)來調整承載平台CP在垂直方向上的高度，使得能夠自動調整測試天線160和待測裝置DUT中的待測天線AT的相對位置。
值得注意的是，上述步進馬達的數量或設置方向僅為例示，本揭示內容並不以此為限。本領域具通常知識者可根據實際需求調整。
接著，在操作S220中，由控制裝置120驅動待測天線AT依據傳輸頻帶發送無線訊號S1至測試天線160。具體而言，在部分實施例中，傳輸頻帶可為802.11ac(5170MHz~5835MHz)，但本揭示內容並不以此為限。
接著，在操作S230中，由控制裝置120量測傳輸頻帶的複數個通道的路徑損耗，以計算相異的複數個通道之間的一或多個路徑損耗差值。具體而言，在部分實施例中，控制裝置120透過無線訊號測試儀180量測測試天線160所接收的無線訊號S1。
請參考第3圖。第3圖為根據本揭示內容之部分實施例所繪示的無線訊號的路徑損耗示意圖。如第3圖所示，由控制裝置120量測傳輸頻帶(例如，5150~5350MHz)的多
個通道的路徑損耗，並取其平均作為各個通道的路徑損耗值以計算路徑損耗差值。
舉例來說，控制裝置120量測於傳輸頻帶中第一通道CH1的第一路徑損耗值PL1，以及控制裝置120量測於傳輸頻帶中第二通道CH2的第二路徑損耗值PL2。接著，控制裝置120根據第一路徑損耗值PL1以及第二路徑損耗值PL2兩者的差距，計算第一通道CH1與第二通道CH2之間的路徑損耗差值PLd。
接著，在操作S240中，由控制裝置120量測各通道的頻率響應，以計算複數個通道的複數個頻率響應各自的增益落差。具體而言，控制裝置120量測各個通道的頻率響應的最低增益值以及最高增益值。接著，控制裝置120根據最高增益值以及最低增益值兩者的差距，計算各個通道的頻率響應的增益落差。
舉例來說，如第4圖所示，傳輸頻帶中之一第三通道CH3具有中心頻率點F1約為5210MHz，而第三通道CH3的帶寬約為5200MHz至5220MHz。由控制裝置120量測到此通道CH3的頻率響應的最低增益值FRl和最高增益值FRh。如此一來，控制裝置120便可將最高增益值FRh和最低增益值FRl兩者相減以計算出通道CH3的頻率響應增益落差FRd。
接著，在操作S250中，由控制裝置120判斷是否存在至少一路徑損耗差值PLd大於第一門檻值TH1，或者複數個頻率響應的增益落差FRd之任一者是否大於第二門檻值TH2。當至少一路徑損耗差值PLd大於第一門檻值TH1或是複
數個頻率響應的增益落差FRd之任一者大於第二門檻值TH2時，則執行操作S210。當至少一路徑損耗差值PLd小於等於第一門檻值TH1且複數個頻率響應的增益落差FRd均小於等於第二門檻值TH2時，則執行操作S260。
舉例來說，在部分實施例中，第一門檻值TH1可約為2dB。當第一通道CH1的路徑損耗值約為19dB，而第二通道CH2的路徑損耗值約為16dB，則第一通道CH1和第二通道CH2之間的路徑損耗差值PLd約為3dB大於第一門檻值TH1。因此，由控制裝置120驅動定位裝置140再次調整測試天線160與固定夾具110之間的相對位置。
又舉例來說，在部分實施例中，第二門檻值TH2可約為5dB。當第三通道CH3的頻率響應的最高增益值FRh和最低增益值FRl的之間的頻率響應增益落差FRd約為7dB大於第二門檻值TH2時，則由控制裝置120驅動定位裝置140再次調整測試天線160與固定夾具110之間的相對位置。
換言之，在相對位置調整後，控制裝置120用以重新量測於複數個通道之間至少一路徑損耗差值PLd，重新量測各個通道的頻率響應，並重新計算各個通道的頻率響應的增益落差FRd。若至少一路徑損耗差值PLd仍然大於第一門檻值TH1或是複數個頻率響應的增益落差FRd任一者大於第二門檻值TH2時，控制裝置120用以再次驅動定位裝置140調整相對位置。
在其他部分實施例中，當不同通道間的路徑損耗差值PLd皆小於等於第一門檻值TH1，且各通道的頻率響應的
增益落差FRd均小於等於第二門檻值TH2時，則控制裝置120便不須再調整承載平台CP的位置，並準備進行下一階段的補償值運算。換言之，當不同通道間的路徑損耗值相對足夠平坦，並且每個通道的頻率響應增益落差也足夠平坦時，則由控制裝置120判斷測試天線160和待測天線AT之間為最佳位置。
如此一來，藉由控制裝置120自動調整測試天線160的位置，便可根據無線訊號量測的結果判斷測試天線160和待測天線AT之間的相對位置是否為最佳位置。
最後，在操作S260中，由控制裝置120根據複數個通道的複數個目標功率值計算複數個通道的複數個路徑損耗補償值。具體而言，請參考第5圖。第5圖為根據本揭示內容之其他部分實施例所繪示的測試方法200中操作S260的細部流程圖。如第5圖所示，操作S260包含操作S261、S262、S263、S264以及S265。
在操作S261中，由控制裝置120讀取補償表。補償表包含複數個通道的複數個初始路徑損耗補償值。
接著，在操作S262中，由控制裝置120根據補償表對複數個通道收發的無線訊號S1進行補償後，由控制裝置120量測複數個通道的複數個實際收發功率值。
接著，在操作S263中，由控制裝置120比較複數個實際收發功率值及複數個目標功率值，以產生複數個誤差值。
接著，在操作S264中，由控制裝置120判斷複數個誤差值是否大於第三門檻值。當複數個誤差值大於第三門檻
值時，進行操作S265。在操作S265中，由控制裝置120根據複數個誤差值計算複數個路徑損耗補償值，並根據複數個路徑損耗補償值，更新補償表。當複數個誤差值未大於第三門檻值時，則完成補償並結束。
請參考表一。表一係根據本揭示內容之部分實施例所取得之待測天線AT接發無線訊號的測試結果。
如表一所示，在部分實施例中，在傳輸頻帶中頻率點2412MHz處的目標功率值為16.00dBm。由控制裝置120讀取補償表中相應的初始路徑損耗補償值以對收發的無線訊號進行補償後，控制裝置120量測到傳輸頻帶中頻率點2412MHz處的第一實際收發功率值為20.25dBm。因此，由控制裝置120計算出第一誤差值為16.00-25.25=-4.25(dBm)。
若控制裝置120判斷第一誤差值-4.25dBm大於第三門檻值時，由控制裝置120根據第一誤差值計算傳輸頻帶中頻率點2412MHz處的第一路徑損耗補償值，並根據第一路徑損耗補償值更新補償表。接著，由控制裝置120讀取更新後的補償表中的第一路徑損耗補償值以對收發的無線訊號進行
補償後，控制裝置120再量測取得傳輸頻帶中頻率點2412MHz處的第二實際收發功率值為16.09dBm。因此，由控制裝置120計算出第二誤差值16.00-16.09=-0.09(dBm)。以此類推，直到由控制裝置120判斷誤差值未大於第三門檻值時，則完成補償並結束。
據此，透過上述的補償可得到以下表二。表二係根據本揭示內容之部分實施例所取得之待測天線AT經更新後的最終路徑損耗補償值。
舉例來說，在部分實施例中，發送功率的誤差值的第三門檻值約為正負0.1dB。而接收功率的誤差值的第三門檻值約為正負0.5dB。換言之，當發送功率或接收功率其中一者的誤差值若無法符合預定門檻值時，控制裝置120會執行多次路徑損耗補償值的運算，使得經過路徑損耗補償後的實際收發功率值與目標功率值更接近。如此一來，便可觀測出無線訊
號S1的實際收發功率值是否已接近目標功率值，進而完成自動路徑補償的機制。
綜上所述，藉由控制裝置120搭配程式運算並透過承載平台CP自動調整測試天線160的位置，使得能夠將測試天線160移動到與待測天線AT之間適當的相對位置。另外，再藉由控制裝置120透過自動計算並補償路徑損耗。如此一來，便可降低調整治具的時間及錯誤率，使得測試系統針對無線傳輸性能的測試效能及精確度能夠提升。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
Claims (9)
- 一種測試系統，用以量測一待測裝置中一待測天線的無線傳輸性能，該測試系統包含：一固定夾具，用以固定該待測裝置；一測試天線，用以接收該待測天線根據一傳輸頻帶所發送的一無線訊號；一控制裝置，耦接於該測試天線以及該待測天線，當該測試天線接收該無線訊號時，該控制裝置量測該傳輸頻帶的複數個通道的路徑損耗，取得該複數個通道的路徑損耗各自的平均值作為複數個路徑損耗值，以該複數個路徑損耗值計算相異的該複數個通道之間的至少一路徑損耗差值，以及量測各該複數個通道的一頻率響應最低增益值和一頻率響應最高增益值，以該頻率響應最高增益值和該頻率響應最低增益值的差值計算該複數個通道的該複數個頻率響應各自的增益落差；以及一定位裝置，耦接於該控制裝置，用以根據一第一門檻值以及一第二門檻值，調整該測試天線與該固定夾具之間的一相對位置，當該至少一路徑損耗差值大於該第一門檻值或是該複數個頻率響應的增益落差之任一者大於該第二門檻值時，該定位裝置調整該測試天線與該固定夾具之間的該相對位置。
- 如請求項1所述之測試系統，其中該控制裝置更用以：當該至少一路徑損耗差值小於等於該第一門檻值且該複數個頻率響應的增益落差均小於等於該第二門檻值時，根據該複數個通道的複數個目標功率值計算該複數個通道的複數個路徑損耗補償值。
- 如請求項2所述之測試系統，其中當該控制裝置根據該複數個通道目標功率值計算該複數個通道的該複數個路徑損耗補償值時，該控制裝置更用以：讀取一補償表，其中該補償表包含該複數個通道的複數個初始路徑損耗補償值；根據該補償表對該複數個通道收發的該無線訊號進行補償後，量測該複數個通道的複數個實際收發功率值；比較該複數個實際收發功率值及該複數個目標功率值，以產生複數個誤差值；判斷該複數個誤差值是否大於一第三門檻值；當該複數個誤差值大於該第三門檻值時，根據該複數個誤差值計算該複數個路徑損耗補償值；以及根據該複數個路徑損耗補償值，更新該補償表。
- 如請求項1所述之測試系統，其中驅動該定位裝置調整該測試天線與該固定夾具之間的該相對位置後，該控制裝置更用以：在該相對位置調整後，重新量測該複數個通道之間的至少一路徑損耗差值，重新量測該複數個通道的該複數個頻率響應，重新計算該複數個通道的該複數個頻率響應各自的增益落差；以及若該至少一路徑損耗差值仍然大於該第一門檻值或是該複數個頻率響應的增益落差之任一者大於該第二門檻值時，再次驅動該定位裝置調整該相對位置。
- 如請求項1所述之測試系統，更包含：一無線訊號測試儀，分別與該測試天線以及該控制裝置耦接，該控制裝置透過該無線訊號測試儀量測該測試天線所接收的該無線訊號。
- 如請求項1所述之測試系統，其中該定位裝置更包含：一承載平台，設置鄰近該固定夾具，該承載平台用以承載該測試天線；複數個步進馬達，分別設置具有相異的複數個軸向，用以帶動該承載平台在沿著該複數個軸向上移動；以及一驅動器，耦接該複數個步進馬達以及該控制裝置，該控制裝置透過該驅動器控制複數個步進馬達。
- 一種測試方法，用以量測一待測裝置中一待測天線的無線傳輸性能，該測試方法包含：驅動該待測天線依據一傳輸頻帶發送一無線訊號至一測試天線；量測該傳輸頻帶的複數個通道的路徑損耗，取得該複數個通道的路徑損耗各自的平均值作為複數個路徑損耗值，以該複數個路徑損耗值計算相異的該複數個通道之間的至少一路徑損耗差值；量測各該複數個通道的一頻率響應最低增益值和一頻率響應最高增益值，以該頻率響應最高增益值和該頻率響應最低增益值的差值計算該複數個通道的該複數個頻率響應各自的增益落差；以及當該至少一路徑損耗差值大於一第一門檻值或是該複數個頻率響應的增益落差之任一者大於一第二門檻值時，驅動一定位裝置調整該測試天線與該待測裝置之間的一相對位置。
- 如請求項7所述之測試方法，更包含：當該至少一路徑損耗差值小於等於該第一門檻值且該複數個頻率響應的增益落差均小於等於該第二門檻值時，根據該複數個通道的複數個目標功率值計算該複數個通道的複數個路徑損耗補償值。
- 如請求項7所述之測試方法，其中根據該複數個通道目標功率值計算該複數個通道的該複數個路徑損耗補償值更包含：讀取一補償表，其中該補償表包含該複數個通道的複數個初始路徑損耗補償值；根據該補償表對該複數個通道收發的該無線訊號進行補償後，量測該複數個通道的複數個實際收發功率值；比較該複數個實際收發功率值及該複數個目標功率值，以產生複數個誤差值；判斷該複數個誤差值是否大於一第三門檻值；當該複數個誤差值大於該第三門檻值時，根據該複數個誤差值計算該複數個路徑損耗補償值；以及根據該複數個路徑損耗補償值，更新該補償表。
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