TWI745982B - 測試系統及其測試方法 - Google Patents

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Abstract

一種測試系統，係於目標物之輸入端通訊連接一訊號產生器，且於其輸出端通訊連接一功率混合器，以於測試過程中，先將複數訊號產生器所產生之第一訊號分別傳輸至對應之目標物，以令各該目標物分別產生第二訊號，再令該功率混合器將各該第二訊號整合成單一目標訊號，以藉由一分析儀分析該目標訊號，俾獲取測試結果，故藉由該功率混合器之配置，以減少該分析儀之使用數量，因而能大幅降低該測試系統之設備成本。

Description

測試系統及其測試方法
本發明係關於一種測試系統，尤指一種多通道射頻前端之測試系統及其測試方法。
現今的許多電子裝置(如智慧型手機)會透過無線通訊技術(如4G、5G無線通訊技術等)進行訊號傳遞，且當該些電子裝置在傳輸及接收電磁能量時，常會因其訊號頻率及功率頻譜密度而相互干擾運作，故該些電子裝置必須符合各種無線通訊技術標準之規範。
因此，該些電子裝置於設計時需確保符合行動通訊技術所規定的各個標準型規格(standard-based specification)，且該些電子裝置於進入量產時更需通過高標準測試，以避免其於製作過程中產生瑕疵而導致產品不良運作之問題。
習知測試作業中，通常將射頻前端的測試系統所提供的測試訊號傳送至待測之電子裝置，以對該待測之電子裝置發出之回應訊號進行分析，以檢驗其電氣特性。
如第1圖所示，習知多通道射頻前端之測試系統1可同時測試多個待測物8之電氣特性，該測試系統1於每一個通道均設置一射頻訊號產生器10 與一分析儀12，以令該待測物8之輸入端通訊連接該射頻訊號產生器10，且該待測物8之輸出端通訊連接該分析儀12，其中，該射頻訊號產生器10具有接地埠100，且該分析儀12可包含一類比數位轉換器(Analog to Digital Converter，簡稱ADC)120，以輸出該測試結果。
惟，習知測試系統1中，由於射頻訊號產生器10與分析儀20之價格均十分昂貴，致使一組通道的設備成本極高，故若測試多組通道之電氣特性，則習知測試系統1之設備成本極為昂貴，導致難以降低待測物8之生產成本。
因此，如何克服上述習知技術之種種問題，實已成為目前業界亟待克服之難題。
鑒於上述現有技術的種種缺失，本發明提供一種測試系統，係包括：複數訊號產生器，係用以將其所產生之第一訊號分別傳輸至複數相對應之目標物，以令各該目標物分別產生第二訊號；一功率混合器，係接收來自各該目標物之第二訊號，並將各該第二訊號整合成單一目標訊號；以及一分析儀，係通訊連接該功率混合器以分析該目標訊號，俾獲取測試結果。
本發明亦提供一種測試系統，係包括：一訊號產生器，係用以產生一初始訊號；一處理器，係通訊連接該訊號產生器以將單一該初始訊號處理成複數中介訊號；複數調整裝置，係通訊連接該處理器以將各該中介訊號分別轉換成第一訊號，並將各該第一訊號分別轉傳至複數相對應之目標物，以令各該目標物分別產生第二訊號；一功率混合器，係接收來自各該目標物之第二訊號，並將各該第二訊號整合成單一目標訊號；以及一分析儀，係通訊連接該功率混合器以分析該目標訊號，俾獲取測試結果。
本發明復提供一種測試方法，係包括：藉由複數訊號產生器產生複數第一訊號；將該複數第一訊號分別傳輸至複數相對應之目標物，以令各該目標物分別產生第二訊號；藉由一功率混合器將各該第二訊號整合成單一目標訊號；以及藉由一分析儀分析該目標訊號，以獲取測試結果。
本發明另提供一種測試方法，係包括：藉由一訊號產生器產生一初始訊號；藉由一處理器將單一該初始訊號處理成複數中介訊號；藉由複數調整裝置將各該中介訊號分別轉換成第一訊號；將各該第一訊號分別傳輸至複數相對應之目標物，以令各該目標物分別產生第二訊號；藉由一功率混合器將各該第二訊號整合成單一目標訊號；以及藉由一分析儀分析該目標訊號，以獲取測試結果。
前述之測試系統及測試方法中，該初始訊號與該中介訊號係為相同型態。
前述之測試系統及測試方法中，該處理器係為功率分配器。
前述之測試系統及測試方法中，該調整裝置係包含相位調變模組。例如，該相位調變模組係包含一訊號產生源及一升頻器，該訊號產生源係用以產生複數互相正交的低頻訊號，且該升頻器係依據該初始訊號將該複數低頻訊號升頻。進一步，該訊號產生源係具有一用以提供基本訊號之訊號供應器及一濾波器，且該濾波器係用以將該基本訊號轉換成該低頻訊號。
前述之測試系統及測試方法中，該第一訊號係為複數互相正交的射頻之型態。
前述之測試系統及測試方法中，該分析儀係利用正交演算法從該目標訊號選取出各該第二訊號，以分別對各該第二訊號進行功率計算，而取得各該第二訊號之估計值。例如，該第一訊號係包含功率值，以令該分析儀將各該第 二訊號之估計值及各該第一訊號之功率值進行比對，而取得各該目標物之測試結果。
由上可知，本發明之測試系統及測試方法中，主要藉由該功率混合器(或該處理器與該調整裝置)之配置，以減少該分析儀(或該訊號產生器)之使用數量，故相較於習知技術，本發明不僅能取得所需之測試結果，且能大幅降低該測試系統之設備成本。
1,2,3:測試系統
10:射頻訊號產生器
100,200:接地埠
12,22:分析儀
120,220:類比數位轉換器
20:訊號產生器
21:功率混合器
34:處理器
35:調整裝置
35a:訊號產生源
350:訊號供應器
351:濾波器
352:升頻器
8:待測物
9:目標物
F:初始訊號
F’:中介訊號
L:低頻訊號
L’:基本訊號
P:目標訊號
S1:第一訊號
S2:第二訊號
第1圖係為習知多通道射頻前端之測試系統的架構配置示意圖。
第2圖係為本發明之測試系統之第一實施例的架構配置示意圖。
第3圖係為本發明之測試系統之第二實施例的架構配置示意圖。
第4圖係為第3圖之調整裝置之架構配置示意圖。
須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。同時，本說明書中所引用之如「一」、「上」、「下」、「第一」、及「第二」等之用語，亦僅為 便於敘述之明瞭，而非用以限定本發明可實施之範圍，其相對關係之改變或調整，在無實質變更技術內容下，當視為本發明可實施之範疇。
第2圖係為本發明之測試系統2之第一實施例的架構配置示意圖。如第2圖所示，所述之測試系統2係包括：複數訊號產生器(Signal Generator，簡稱SG)20、一功率混合器(power combiner)21以及一分析儀(Spectrum Analyzer，簡稱SA)22。
於本實施例中，該測試系統2係用於射頻前端測試作業，且每一訊號產生器20均對應連接一目標物9以形成多通道，因而能同時測試複數目標物9。例如，藉由寬頻分碼多重進接(Wideband Code Division Multiple Access，簡稱WCDMA)之方式，適當的配置不同待測物(如目標物9)的基頻(Baseband)同向正交(In-phase Quadrature，簡稱IQ)訊號，可合成兩組以上正交訊號。因此，即使將這些正交訊號混合，亦可透過正交演算法，將每一個訊號的功率估計值計算出來，以達到分離通道的效果，且各該估計值不互相干擾。
所述之訊號產生器20係用以將其所產生之第一訊號S1分別輸入至複數相對應之目標物9，以令各該目標物9分別產生第二訊號S2。
於本實施例中，該訊號產生器20係為射頻(Radio Frequency)類型，以形成複數互相正交的射頻訊號，供作為該第一訊號S1。例如，該訊號產生器20係具有接地埠200，且該第一訊號S1係包含功率值。
再者，該目標物9係具有天線結構，如射頻元件，其作為受測裝置(Device Under Test，簡稱DUT)。例如，該目標物9係用以配置於如智慧型手機之電子元件，如射頻前端模組(RF Front-End Module，簡稱RFFEM)。具體地， 該射頻前端模組可為功率放大器(PA)、低雜訊放大器(LNA)、切換器(Switch)等元件。
所述之功率混合器21係間接通訊連接各該訊號產生器20以接收來自各該目標物9之第二訊號S2，並將各該第二訊號S2整合成單一目標訊號P。
於本實施例中，各該目標物9之輸出端係連接至該功率混合器21，以令該功率混合器21於接收各該第二訊號S2後整合成單一目標訊號P。
所述之分析儀22係通訊連接該功率混合器21，以於接收該目標訊號P後分析該目標訊號P，俾獲取測試結果。
於本實施例中，該分析儀22係用以執行訊號分析且為可程式化(例如可透過使用內部或外部可程式化控制器進行編程)，使該些訊號產生器20及該分析儀22能用於採用不同頻率範圍、頻寬與訊號調變等特性同時測試不同類型的目標物9是否符合各種無線通訊技術標準之規範。
再者，該分析儀22係利用正交演算法從該目標訊號P選取出各該第二訊號S2，以分別對各該第二訊號S2進行功率計算，而取得各該第二訊號S2之估計值。進一步，該分析儀22將各該第二訊號S2之估計值及各該第一訊號S1之功率值進行比對，以取得各該目標物9之測試結果，其中，且各該目標物9之測試結果係包含功率增益(Power Gain)及功率損失(Power Loss)等RFFEM測試指標。具體地，該分析儀22可包含一類比數位轉換器(Analog to Digital Converter，簡稱ADC)220，以輸出該測試結果。
於使用該測試系統2進行測試作業之測試方法中，先藉由複數訊號產生器20產生複數第一訊號S1，再將各該第一訊號S1分別傳輸至對應之目標物9，以令各該目標物9分別產生第二訊號S2。接著，藉由該功率混合器21接收所 有第二訊號S2，以將各該第二訊號S2整合成單一目標訊號P。之後，藉由該分析儀22分析該目標訊號P，以獲取測試結果。
因此，本發明之測試系統2之第一實施例中，藉由將該些目標物9之輸出端連接至該功率混合器21，以減少該分析儀22之配置數量，故相較於習知技術，基於測試N個目標物9之情況下，使用該測試系統2之架構配置能減少N-1個分析儀22，因而能大幅縮減測試成本。例如，本發明之測試系統2之配備成本係為習知技術之配備成本的(N+1)/2N。
第3圖係為本發明之測試系統3之第二實施例的架構配置示意圖。本實施例與第一實施例的差異在於對應該目標物9之輸入端之相關配置，故以下不再贅述相同處。
如第3圖所示，所述之測試系統3復包括一處理器34以及複數調整裝置35。
所述之處理器34係通訊連接訊號產生器20，且該訊號產生器20係用以產生一初始訊號F，以供該處理器34將該初始訊號F處理成複數中介訊號F’。
於本實施例中，該處理器34係為功率分配器(power divider)，故該測試系統3僅需配置一個訊號產生器20，且該初始訊號F與該中介訊號F’係為相同類型，即該初始訊號F與該中介訊號F’之差異僅在於數量。
所述之複數調整裝置35係通訊連接該處理器34以將各該中介訊號F’分別轉換成第一訊號S1，並將各該第一訊號S1分別轉傳至複數相對應之目標物9，以令各該目標物9分別產生第二訊號S2。
於本實施例中，該調整裝置35係包含二位元相位調變(Binary Phase Shift Keying，簡稱BPSK)模組。例如，該調整裝置35係包含一訊號產生 源35a及一升頻器352，如第4圖所示，該訊號產生源35a係用以產生複數互相正交的低頻訊號L，且該升頻器352係依據該初始訊號F(或該中介訊號F’)將該些低頻訊號L升頻，使該些低頻訊號L變成所需之射頻訊號。具體地，該訊號產生源35a係具有一用以提供基本訊號L’之訊號供應器350及一濾波器(Filter)351，該訊號供應器350係為類比訊號產生器或數位訊號產生器，且該濾波器351係為成形(Shape)型濾波器，其用以將該基本訊號L’轉換成該低頻訊號L。
再者，於該分析儀22進行演算前，利用該濾波器351作數位訊號處理，可有效抑制量測功率時的符元間干擾(inter-symbol interference，簡稱ISI)。
又，該訊號產生器20僅作為該升頻器352的本地振盪源(Local oscillator)，故該訊號產生器20所產生之初始訊號F不含有任何訊息，使該中介訊號F’也不含有任何訊息。
另外，該功率混合器21係間接通訊連接該些調整裝置35，以接收來自各該目標物9之第二訊號S2。
於使用該測試系統3進行測試作業之測試方法中，先藉由該訊號產生器20產生一初始訊號F，再藉由該處理器34將該初始訊號F處理成複數中介訊號F’。接著，藉由該些調整裝置35將各該中介訊號F’分別轉換成第一訊號S1，再將各該第一訊號S1分別傳輸至對應之目標物9，以令各該目標物9分別產生第二訊號S2。之後，藉由該功率混合器21將各該第二訊號S2整合成單一目標訊號P。最後，藉由該分析儀22分析該目標訊號P，以獲取測試結果。
因此，本發明第二實施例之測試系統3中，藉由將該些目標物9之輸入端配置該處理器34與該調整裝置35，以減少該訊號產生器20之配置數 量，故相較於習知技術，基於測試N個目標物9之情況下，使用該測試系統3之架構配置能同時減少N-1個訊號產生器20及N-1個分析儀22，因而能大幅縮減測試成本。例如，本發明之測試系統3之配備成本係為習知技術之配備成本的1/N。
綜上所述，本發明之測試系統及測試方法中，係藉由該功率混合器(或該處理器與該調整裝置)之配置，以減少該分析儀(或該訊號產生器)之使用數量，故不僅能取得所需之測試結果，且能大幅降低該測試系統之設備成本。
上述實施例係用以例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修改。因此本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。
2:測試系統
20:訊號產生器
200:接地埠
21:功率混合器
22:分析儀
220:類比數位轉換器
9:目標物
P:目標訊號
S1:第一訊號
S2:第二訊號

Claims (20)

  1. 一種測試系統，係包括：複數訊號產生器，係用以將其所產生之複數第一訊號分別傳輸至複數相對應之目標物，以令該複數相對應之目標物產生複數第二訊號；一功率混合器，係接收來自各該目標物之該複數第二訊號，並將各該第二訊號整合成單一目標訊號；以及一分析儀，係通訊連接該功率混合器以分析該目標訊號，俾獲取測試結果。
  2. 一種測試系統，係包括：一訊號產生器，係用以產生一初始訊號；一處理器，係通訊連接該訊號產生器以將單一該初始訊號處理成複數中介訊號；複數調整裝置，係通訊連接該處理器以將該複數中介訊號分別轉換成複數第一訊號，並將各該第一訊號分別轉傳至複數相對應之目標物，以令該複數相對應之目標物產生複數第二訊號；一功率混合器，係接收來自各該目標物之該複數第二訊號，並將各該第二訊號整合成單一目標訊號；以及一分析儀，係通訊連接該功率混合器以分析該目標訊號，俾獲取測試結果。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之測試系統，其中，該初始訊號與該中介訊號係為相同型態。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之測試系統，其中，該處理器係為功率分配器。
  5. 如申請專利範圍第2項所述之測試系統，其中，該調整裝置係包含相位調變模組。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之測試系統，其中，該相位調變模組係包含一訊號產生源及一升頻器，該訊號產生源係用以產生複數互相正交的低頻訊號，且該升頻器係依據該初始訊號將複數該低頻訊號升頻。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之測試系統，其中，該訊號產生源係具有一用以提供基本訊號之訊號供應器及一濾波器，且該濾波器係用以將該基本訊號轉換成該低頻訊號。
  8. 如申請專利範圍第1或2項所述之測試系統，其中，該第一訊號係為複數互相正交的射頻之型態。
  9. 如申請專利範圍第1或2項所述之測試系統，其中，該分析儀係利用正交演算法從該目標訊號選取出各該第二訊號，以分別對各該第二訊號進行功率計算，而取得各該第二訊號之估計值。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之測試系統，其中，該第一訊號係包含功率值，以令該分析儀將各該第二訊號之估計值及各該第一訊號之功率值進行比對，而取得各該目標物之測試結果。
  11. 一種測試方法，係包括：藉由複數訊號產生器產生複數第一訊號；將該複數第一訊號分別傳輸至複數相對應之目標物，以令該複數相對應之目標物產生複數第二訊號；藉由一功率混合器將各該第二訊號整合成單一目標訊號；以及藉由一分析儀分析該目標訊號，以獲取測試結果。
  12. 一種測試方法，係包括：藉由一訊號產生器產生一初始訊號；藉由一處理器將單一該初始訊號處理成複數中介訊號；藉由複數調整裝置將該複數中介訊號分別轉換成複數第一訊號；將各該第一訊號分別傳輸至複數相對應之目標物，以令該複數相對應之目標物產生複數第二訊號；藉由一功率混合器將各該第二訊號整合成單一目標訊號；以及藉由一分析儀分析該目標訊號，以獲取測試結果。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之測試方法，其中，該初始訊號與該中介訊號係為相同型態。
  14. 如申請專利範圍第12項所述之測試方法，其中，該處理器係為功率分配器。
  15. 如申請專利範圍第12項所述之測試方法，其中，該調整裝置係包含相位調變模組。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之測試方法，其中，該相位調變模組係包含一訊號產生源及一升頻器，該訊號產生源係用以產生複數互相正交的低頻訊號，且該升頻器係依據該初始訊號將複數該低頻訊號升頻。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之測試方法，其中，該訊號產生源係具有一用以提供基本訊號之訊號供應器及一濾波器，且該濾波器係用以將該基本訊號轉換成該低頻訊號。
  18. 如申請專利範圍第11或12項所述之測試方法，其中，該第一訊號係為複數互相正交的射頻之型態。
  19. 如申請專利範圍第11或12項所述之測試方法，其中，該分析儀係利用正交演算法從該目標訊號選取出各該第二訊號，以分別對各該第二訊號進行功率計算，而取得各該第二訊號之估計值。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之測試方法，其中，該第一訊號係包含功率值，以令該分析儀將各該第二訊號之估計值及各該第一訊號之功率值進行比對，而取得各該目標物之測試結果。
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