TWM464661U - 固態射頻測試裝置 - Google Patents

Description

固態射頻測試裝置

本創作係有關一種測試射頻之裝置，特別是指一種利用固態電子元件所組成之固態射頻測試裝置。

科技的普及改變了人們的生活方式，對於行動通訊的品質要求，也不斷地增加。要達到較高品質的行動通訊品質，除了要有良好的通訊系統設計外，天線與射頻元件的設計也成為極重要的一環。除了設計之外，一個相當重要的問題即是頻率樣本的測試，除了檢視所設計出來的射頻元件其頻寬，輻射能量是否達到標準外，更是射頻元件操作品質最重要的一環。

當測試源與訊號分析器只有一組的情況下，為了達到多組單項或雙向的輸入與輸出發射與測量，會將數個射頻開關與方向耦合器以零件式方式組合，但單一射頻開關價格皆須數萬元，當完成一個開關模組時，造價達到數十萬元，製作的成本都相當的高。

如第1圖所示，係為習知機械式射頻切換開關，此射頻開關14具一輸入端與複數個輸出端，射頻開關生命週期(life time)約為數百萬次，整個測試系統會因射頻切換開關(RF switch)之消耗損毀而故障。再者，切換時間(switching time)約為10~20毫秒(ms)過長，造成產出降低，且開關模組成本相當高，更換新的開關模組，耗費的成本變得相當龐大。

有鑑於此，本創作遂針對上述習知技術之缺失，提出一種固 態射頻測試裝置，以有效克服上述之該等問題。

本創作之主要目的在提供一種固態射頻測試裝置，其係利用數個固態電子元件製成射頻測試裝置，將複數個固態電子元件直接組合於一電路板中以形成一模組，以利用固態電子開關以取代過去傳統的機械式切換開關，因使用固態電子元件製作成本低，若射頻測試裝置損壞可直接抽換新模組。

本創作之另一目的在提供一種固態射頻測試裝置，其係製作結構簡單，且製造成本低，可模組化設計，使用的彈性上也相對的提高。

為達上述之目的，本創作提供一種固態射頻測試裝置，其係至少一第一固態電子開關，具一輸入端以及複數輸出端，輸入端接收一射頻訊號，第一固態電子開關並選擇性切換射頻訊號至任一輸出端輸出至複數個第二固態電子開關中，第二固態電子開關電性連接一負載，並電性連接第一固態電子開關，以接收第一固態電子開關輸出的射頻訊號，並將射頻訊號分別輸出至與第二電子開關電性連接的至少二耦合器，耦合器並電性連接一測試晶片，使測試晶片接收射頻訊號後，回送一測試訊號至耦合器中，耦合器並可分別輸出射頻訊號與測試訊號至電性連接偶合器之第三固態電子開關模組，以供第三固態電子開關選擇性切換射頻訊號與測試訊號輸出，以供檢測射頻訊號與測試訊號。

茲為使 貴審查委員對本創作之結構特徵及所達成之功效更有進一步之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例圖及配合詳細之說明，說明如後。

10‧‧‧第一固態電子開關

12‧‧‧訊號發射器

14‧‧‧第二固態電子開關

141‧‧‧第二固態電子開關

142‧‧‧第二固態電子開關

143‧‧‧第二固態電子開關

144‧‧‧第二固態電子開關

16‧‧‧負載

18‧‧‧耦合器

182‧‧‧耦合器

184‧‧‧耦合器

186‧‧‧耦合器

188‧‧‧耦合器

20‧‧‧測試晶片

22‧‧‧第三固態電子開關模組

222‧‧‧第三固態電子開關

224‧‧‧第三固態電子開關

226‧‧‧第三固態電子開關

24‧‧‧訊號分析器

50‧‧‧機械式射頻切換開關

第一圖係為先前技術之射頻開關示意圖。

第二圖係為本創作之電路方塊圖。

第三圖係為本創作輸出之訊號傳輸路徑示意圖。

第四圖係為本創作於一測試輸出端輸出射頻訊號時之訊號隔離度曲線圖。

第五圖係為本創作實施例之各輸出訊號之插入損耗曲線圖。

第二圖係為本創作之固態射頻測試裝置1係包括至少一第一固態電子開關10，具一輸入端(in)以及複數輸出端(out1~out4)，本實施例係舉例第一固態電子開關10係為1對4的固態電子開關，具有一輸入端(in)以及四個輸出端(out1~out4)的固態電子開關。第一固態電子開關10之輸入端(in)並供輸入一射頻訊號，射頻訊號係由一訊號發射器12輸出，以供第一固態電子開關10選擇性切換射頻訊號至任一輸出端(out1~out4)輸出至電性連接第一固態電子開關10的複數第二固態電子開關14；第二固態電子開關14係為1對2的固態電子開關，本實施例舉例第二固態電子開關14具有4個第二固態電子開關141~144，第二固態電子開關14一端電性連接一負載16，負載16係為一50歐姆的電阻，而第二固態電子開關14接收第一固態電子開關10輸出之射頻訊號後，將射頻訊號輸出至與第二固態電子開關14電性連接之至少二耦合器18中；耦合器18係為方向耦合器或雙向耦合器，本實施例舉例耦合器18具有4個耦合器182~188，耦合器182~188之測試輸出端(port 1)並電性連接測試晶片20，測試晶片並具有4個接點(pin1~pin4)，使耦合器182~188分別連接測試晶片的4個接點(pin1~pin4)，測試晶片20接收射頻訊號後，回送一測試訊號至耦合器184，以使耦合器184分別輸出射頻訊號與測試訊號至與耦合器184電性連接之至少一第三固態電子開關模 組22中；本實施例係舉例第三固態電子開關模組22包括二個具有四個輸入端，一輸出端的第三固態電子開關222、226以及一個具有二輸入端以及一輸出端的第三固態電子開關224組成，其中之一第三固態電子開關222係接收耦合器18發出的射頻訊號，而另一第三固態電子開關226係接收耦合器18發出的測試訊號，以選擇性輸出其中之一射頻訊號以及測試訊號輸出至第三固態電子開關224，以供選擇性切換射頻訊號或測試訊號輸出至一訊號分析器中24，以供分析檢測射頻訊號與測試訊號。

接下來請參照第三圖，射頻訊號的傳送路徑即如圖中粗線所示，當本創作之第一固態式射頻開關10僅選擇一個輸出端(out 1)將射頻訊號輸出至第二固態式射頻開關141後，第二固態式射頻開關141再將射頻訊號傳送經由耦合器182的port2輸入耦合器182中，再將射頻訊號透過耦合器182的測試輸出端(port 1)傳遞至測試晶片20的接點(pin1)，由於耦合器182~188的測試輸出端(port 1)，皆係可接收訊號以及傳遞訊號，因此在晶片測試後則可將測試訊號透過接點(pin2)將測試訊號透過耦合器184的測試輸出端(port 1)輸入至耦合器184中，使耦合器184分別將射頻訊號與測試訊號由port 3以及port 4輸出，當然測試訊號亦可由其餘接點(pin3、pin4)分別輸出至耦合器186、188的測試輸出端(port 1)中，再分別將測試訊號傳遞至第三固態電子開關模組22中，第三電子開關模組22可切換自身的輸出端，將檢測射頻訊號或測試訊號輸出至訊號分析器24，以供分析檢測射頻訊號與測試訊號。

由於耦合器182~188的測試輸出端(port 1)，皆係可接收訊號以及傳遞訊號，因此第二固態式射頻開關14可任意將射頻訊號傳送至任何一個耦合器182~188，使任一耦合器182~188的測試輸出端(port 1)輸出射頻訊號後，最後經由晶片測試後由任一一個接點(pin 1~pin 4)傳出至任 一耦台器182~188的測試輸出端(port 1)中。為使耦合器182~188之特性更加明瞭，本實施例則再接續舉例若射頻訊號係經由耦合器184的port2輸入耦合器184中，則會射頻訊號透過耦合器184的測試輸出端(port 1)傳遞至測試晶片20的接點(pin2)，因此在晶片測試後則可將測試訊號透過接點(pin1)將測試訊號透過耦合器182的測試輸出端(port 1)輸入至耦合器182中，使耦合器182分別將射頻訊號與測試訊號由port 3以及port 4輸出，當然測試訊號亦可由其餘接點(pin3、pin4)分別輸出至耦合器186、188的測試輸出端(port 1)中，再分別將測試訊號傳遞至第三固態電子開關模組22中。

接下來請參閱第二圖與第四圖，本創作之電路操作頻率在DC1 GHz -6GHz第四圖為本創作於一測試輸出端輸出射頻訊號時之訊號隔離度曲線圖，其中方形代表輸出射頻訊號之第一固態電子開關10的輸入端(in)與每一個耦合器182~188的測試輸出端(port)之間的隔離度；菱形代表出射頻訊號之耦合器182的測試輸出端(port1)與其餘測試耦合器184~188的測試輸輸出端(port1)之間的隔離度。由第四圖可知，於頻率2~6G(Hz)之間，訊號隔離度在100-88(dB)之間，因此隔離度相當高。

最後請參閱第二圖與第五圖，第五圖為本創作之各測試輸出端訊號之插入損耗曲線圖，其中為菱形代表耦合器182的測試輸出端(port1)的數據；方形代表耦合器184的測試輸出端(port1)的數據；三角形代表耦合器186的測試輸出端(port1)的數據；叉形代表耦合器188的測試輸出端(port1)的數據。由第5圖可知，於頻率2~6G赫茲之間，插入損耗在2~14分貝之間。

綜上所述，本創作可利用數個固態電子元件製成射頻測試裝置，將複數個固態電子元件直接組合於一電路板中以形成一模組，以利用固態電子開關以取代過去傳統的機械式切換開關，因使用固態電子元件製 作成本低，若射頻測試裝置損壞可直接抽換新模組，且結構簡單可模組化設計，使用的彈性上也相對的提高。

唯以上所述者，僅為本創作之較佳實施例而已，並非用來限定本創作實施之範圍。故即凡依本創作申請範圍所述之特徵及精神所為之均等變化或修飾，均應包括於本創作之申請專利範圍內。

10‧‧‧第一固態電子開關

12‧‧‧訊號發射器

14‧‧‧第二固態電子開關

141‧‧‧第二固態電子開關

142‧‧‧第二固態電子開關

143‧‧‧第二固態電子開關

144‧‧‧第二固態電子開關

16‧‧‧負載

18‧‧‧耦合器

182‧‧‧耦合器

184‧‧‧耦合器

186‧‧‧耦合器

188‧‧‧耦合器

20‧‧‧測試晶片

22‧‧‧第三固態電子開關模組

222‧‧‧第三固態電子開關

224‧‧‧第三固態電子開關

226‧‧‧第三固態電子開關

24‧‧‧訊號分析器

Claims (8)

1. 一種固態射頻測試裝置，包括：至少一第一固態電子開關，具一輸入端以及複數輸出端，該輸入端接收一射頻訊號，該第一固態電子開關並選擇性切換該射頻訊號至任一該輸出端出；複數第二固態電子開關，電性連接一負載，並電性連接該第一固態電子開關，以接收該第一固態電子開關輸出之該射頻訊號，並將該射頻訊號輸出；至少二耦合器，分別電性連接該第二固態電子開關，以接收該射頻訊號，並電性連接一測試晶片，使該測試晶片接收該射頻訊號後，回送一測試訊號至該耦合器中，該耦合器分別輸出該射頻訊號與該測試訊號；以及至少一第三固態電子開關模組，電性連接該耦合器，以分別接收該耦合器之該射頻訊號與該測試訊號，以供該第三固態電子開關模組選擇性切換該射頻訊號與該測試訊號輸出，以供檢測該射頻訊號與該測試訊號。
2. 如請求項1所述之固態射頻測試裝置，更包括一訊號發射器連接該第一固態電子開關，以輸入該射頻訊號至該第一固態電子開關以供檢測。
3. 如請求項1所述之固態射頻測試裝置，更包括一訊號分析器連接該第三固態電子開關模組，接收該第三固態電子開關模組之該射頻訊號與該測試訊號以供分析。
4. 如請求項1所述之固態射頻測試裝置，其中該耦合器為方向耦合器。
5. 如請求項1所述之固態射頻測試裝置，其中該耦合器為雙向耦合器。
6. 如請求項1所述之固態射頻測試裝置，其中該負載包含一電阻。
7. 如請求項6所述之固態射頻測試裝置，其中該電阻為50歐姆。
8. 如請求項1所述之固態射頻測試裝置，其中該測試晶片具有複數接點，以分別連結該等耦合器，使該測試晶片透過其之一該接點接收該射頻訊號後，由另一該接點傳送一測試訊號至該另一該耦合器中，該耦合器分別輸出該射頻訊號與該測試訊號。