天線測試系統、測試方法及測試治具的製作方法

2023-05-30 20:20:21

專利名稱：天線測試系統、測試方法及測試治具的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種天線測試系統、測試方法及測試治具，特別是涉及一種在電波收 發器與天線之間設置二個測試端點，通過測試端點直接測試天線的傳導效率的測試系統、 測試方法及測試治具。
背景技術：
天線(Antenna)在無線通信產品中扮演著訊號收發的角色，因此無線電子產品在 生產的過程中，必須對天線的收發功率進行測量。隨著天線微小化技術的精進，其種類及結 構也隨時產生調整，當然對於天線收發射頻信號的測量方法也就隨著無線電子產品及天線 而有所改變。參考圖1，為常用的天線測試系統示意圖。如圖1所示，天線測試系統1包括一待 測裝置10、一探針16及連接於探針16的電波測試裝置17。其中，待測裝置10包括一印刷 電路板102，且印刷電路板102上設置有一電波收發器106、一切換開關103及一天線105。 同時，相對於該切換開關103的印刷電路板102上，開設一測試孔104，以提供探針16穿 射，進而觸動切換開關103達到測量的目的。另外，為了提供探針16能夠更穩固的透過測 試孔104觸動切換開關103，因此，通常在測試孔104與探針16之間設置有一開關連接器 (switch connector)(未標示)。如此，在測試階段，探針16即可以通過開關連接器更穩固 的透過測試孔104觸動切換開關103，達到測量目的。所以，當無線通信產品在設計研發與量產測試時，必須在天線前端額外多置放一 個開關連接器(switch connector)，以利於連接探針16做測試及除錯(debug)的工作。但 此類的開關連接器非常昂貴，且開關連接器較難製作全自動化測試治具，因此對於無線通 信產品競爭力而言，前述的測試方法無疑是增加成本與測試時間。

發明內容
有鑑於此，本發明提供一種天線測試系統、測試方法及測試治具，可以省略傳統所 使用的開關連接器(switch connector)，以達到降低產品成本，縮短整體測試時間的目的。本發明是通過下述技術方案來解決上述技術問題的本發明的天線測試系統，用 以測試一天線的傳導效率，其包括有一電波收發器、一傳輸線及一匹配電路。其中，電波收 發器根據一操作頻率，輸出一電波信號。傳輸線具有一前測試端與一後測試端，該前測試端 耦接於電波收發器，並且，傳輸線距離設計為操作頻率的1/4波長，其中，前測試端作為天 線的傳導效率的測量點。匹配電路耦接於傳輸線的後測試端與天線，其中後測試端提供一 短路手段給匹配電路。其中，該後測試端並聯一電容器或一電感器或一微帶傳輸線，以提供該短路手段 給該匹配電路。其中，該匹配電路為一 π型電路。其中，該前測試端外接一測試儀器。
其中，該測試儀器為一網絡分析儀器或一頻譜分析儀器。另外，本發明的另一技術方案為一種天線測試方法，用以測試一天線的傳導效率， 其步驟包括有首先，使一電波收發器根據一操作頻率，輸出一電波信號。然後，電波信號經 由一傳輸線傳送至該天線，其中該傳輸線的距離設計為操作頻率的1/4波長。接下來，從傳 輸線的一後測試端提供一短路手段給天線，再從傳輸線的一前測試端測試該天線收發電波 信號的傳導效率。其中，該後測試端並聯一電容器或一電感器或一微帶傳輸線，以提供該短路手段 給該天線。其中，該前測試端耦接於該電波收發器，該後測試端耦接於該天線，並且該前測試 端與該後測試端的距離為該操作頻率的1/4波長。其中，在測試該天線的傳導效率步驟中，使用一測試儀器耦接該前測試端以進行 測試。其中，該測試儀器為一網絡分析儀器或一頻譜分析儀器。本發明的又一技術方案為一種天線測試治具，用以承載該天線測試系統，天線測 試治具包括有一側板、一上板及一下板。上板固設於側板，該上板具有一第一測試穿孔與 一第二測試穿孔，其中，該第一測試穿孔與該第二測試穿孔之間的距離為該操作頻率的1/4 波長。下板則平行間隔該上板，並且同樣固設於側板，該下板用以承載該天線測試系統，其 中，天線測試系統的前測試端間隔對應於第一測試穿孔，天線測試系統的後測試端則間隔 對應於第二測試穿孔。其中，該上板為一印刷電路板。其中，該第二測試穿孔電性並聯一電容器或一電感器或一微帶傳輸線。本發明的積極進步效果在於本發明的天線測試系統、測試方法及測試治具，利用 阻抗匹配原理，耦接一傳輸線於天線與電波收發器之間。並且，在傳輸線上設置一後測試端 與一前測試端，且後測試端與前測試端的距離設計為操作頻率的1/4波長。本發明在測試 天線收發電波信號的傳導效率時，使後測試端形成短路(short)狀態，同時，經過操作頻率 的1/4波長後的前測試端將形成開路(open)狀態。如此，即可利用測試治具直接在前測試 端進行天線的測試，而不需外加開關連接器(switch connector)。以上的概述與接下來的詳細說明均為舉例說明，是為了進一步說明本發明的申請 專利範圍。而有關本發明的其他目的與優點，將在後續的說明與圖示加以闡述。


圖1為常用的天線測試系統示意圖；圖2為本發明較佳實施例的天線測試系統示意圖；圖3為本發明的天線測試系統的史密斯圖；圖4為本發明較佳實施例的天線測試治具的結構示意圖；圖5A為本發明較佳實施例的回返損失實際測試圖；及圖5B為本發明較佳實施例的回返損失模擬測試圖。附圖標記說明現有技術
天線測試系統1待測裝置10印刷電路板102切換開關103測試孔104天線105電波收發器106探針16電波測試裝置17本發明測試系統2天線3電波收發器20傳輸線22匹配電路24前測試端A後測試端B電波信號Sl天線測試治具4側板40上板 42下板 44第一測試穿孔420第二測試穿孔422回返損失實際曲線50回返損失仿真曲線52最低點ml、m具體實施例方式下面結合附圖給出本發明較佳實施例，以詳細說明本發明的技術方案。參考圖2，為本發明較佳實施例的天線測試系統示意圖。如圖2所示，測試系統2 用以測試一天線3的傳導效率，其中，測試系統2包括有一電波收發器20、一傳輸線22及一 匹配電路24。再參考圖2，電波收發器20耦接於傳輸線22的一前測試端A，同時，傳輸線22的 一後測試端B則通過匹配電路24耦接於天線3。其中，電波收發器20根據一操作頻率Fs 輸出一電波信號Si，而電波收發器20所發射出的電波信號Sl經由傳輸線22與匹配電路 24送至天線3。同時，在傳輸線22上，前測試端A與後測試端B之間的距離，設計成為操作 頻率Fs之1/4波長。另外，後測試端B於測試時，用以提供一短路手段給匹配電路24與天 線3。而前測試端A於測試時，作為一測試點，以提供一測試儀器(未標示)測試天線3的傳導效率。前述的測試儀器可以為一網絡分析儀器或一頻譜分析儀器。再參考圖2，前述後測試端B可以通過並聯一電容器、並聯一電感器或並聯一微帶 傳輸線(micro stripe-line)，以提供短路手段給匹配電路24與天線3。同時，匹配電路24 可以為一 JI型電路。配合圖2，參考圖3。圖3為本發明的天線測試系統的史密斯圖。從圖3可以得知， 天線測試系統2中的前測試端A與後測試端B所測得的阻抗匹配。其中，當後測試端B並 聯一電容器或並聯一電感器或並聯一微帶傳輸線(micro stripe-line)時，從史密斯圖可 以得知，後測試端B的位置為短路(short)狀態。另外，由於後測試端B與前測試端A之間 的距離，設計為操作頻率Fs之1/4波長，因此，從史密斯圖可以得知，前測試端A的位置為 開路(open)狀態。如此，在測試天線3的傳導效率時，可以將後測試端B予以短路，同時， 直接將測試儀器耦接在前測試端A以測試天線3的傳導效率，而不需要額外的開關連接器 (switch connector)0配合圖2，參考圖4。圖4為本發明較佳實施例的天線測試治具的結構示意圖。如 圖4所示，天線測試治具4包含有一側板40、一上板42及一下板44。上板42與下板44平 行間隔固設於側板40，其中，上板42具有一第一測試穿孔420與一第二測試穿孔422，且第 一測試穿孔420與第二測試穿孔422之間的距離為該操作頻率Fs的1/4波長。另外，下板 44用以承載天線測試系統2，當天線測試系統2置入下板44時，天線測試系統2的前測試 端A間隔對應於上板42的第一測試穿孔420，同時，天線測試系統2的後測試端B則間隔對 應於上板42的第二測試穿孔422。再參考圖4，前述的上板42為一印刷電路板(PCB)，且其上的第二測試穿孔422則 電性並聯一電容器、一電感器或一微帶傳輸線(micro stripe-line)。參考圖2與圖4，在測試天線3的傳導效率時，天線測試系統2被放置在天線測試 治具4的下板44上，同時，使天線測試系統2的前測試端A對應上板42的第一測試穿孔 420，使後測試端B對應上板42的第二測試穿孔422。然後，利用耦接於測試儀器的一探針(未標示)從上板42的第二測試穿孔422插 入，當探針接觸到天線測試系統2的後測試端B時，探針會將與第二測試穿孔422電性並聯 的一電容器、一電感器或一微帶傳輸線(micro stripe-line)耦接到天線測試系統2的後 測試端B，進而讓天線測試系統2的後測試端B在測試時形成短路(short)狀態，讓原本50 歐姆的阻抗變成0歐姆。另外，利用耦接於測試儀器的另一探針(未標示)從上板42的第一測試穿孔420 插入。當另一探針接觸到天線測試系統2的前測試端A時，即可以測試到天線3的傳導效 率。如此，在測試天線3的傳導效率時，讓後測試端B形成短路狀態，同時，於前測試端A 進行測試天線3的傳導效率，不需要額外的開關連接器(switch connector)，也同樣可以 準確的測量天線3的傳導效率。所以，本發明可以省略傳統所使用的開關連接器(switch connector)，以達到降低產品成本，縮短整體測試時間的目的。請參考圖5A與圖5B。其中，圖5A為本發明較佳實施例的回返損失實際測試圖。 圖5B為本發明較佳實施例的回返損失模擬測試圖。如圖5A與圖5B所示，本發明所實際測 試出來天線3的回返損失實際曲線50與利用ADS仿真器仿真測試出來的回返損失仿真曲 線52相當接近(比對二者最低點ml與m2的功率值dB，約為-16. 684)。由此可見，本發明的天線測試系統及其方法，在實際的應用上既可以省略開關連接器，同時，也能夠非常準確 的測試天線3的傳導效率。綜上所述，本發明的測試系統利用阻抗匹配原理，耦接一傳輸線於天線與電波收 發器之間。並且，在傳輸線上設置一後測試端與一前測試端，且後測試端與前測試端的距離 設計為操作頻率的1/4波長。同時，在測試天線收發電波信號的傳導效率時，使後測試端 形成短路(short)狀態，同時，經過操作頻率的1/4波長後的前測試端將形成開路(open) 狀態。如此，即可利用測試治具直接在前測試端進行天線的測試，而不需外加開關連接器 (switch connector)。雖然以上描述了本發明的具體實施方式
，但是本領域的技術人員應當理解，這些 僅是舉例說明，在不背離本發明的原理和實質的前提下，可以對這些實施方式做出多種變 更或修改。因此，本發明的保護範圍由所附權利要求書限定。
權利要求
一種天線測試系統，用以測試一天線的傳導效率，其特徵在於，包括一電波收發器，根據一操作頻率，輸出一電波信號；一傳輸線，具有一前測試端與一後測試端，該前測試端耦接於該電波收發器，其中，該前測試端與該後測試端的距離為該操作頻率的1/4波長；及一匹配電路，耦接於該傳輸線的該後測試端與該天線，其中該後測試端提供一短路手段給該匹配電路與該天線。
2.如權利要求1所述的天線測試系統，其特徵在於，該後測試端並聯一電容器或一電 感器或一微帶傳輸線，以提供該短路手段給該匹配電路。
3.如權利要求1所述的天線測試系統，其特徵在於，該匹配電路為一n型電路。
4.如權利要求1所述的天線測試系統，其特徵在於，該前測試端外接一測試儀器。
5.如權利要求4所述的天線測試系統，其特徵在於，該測試儀器為一網絡分析儀器或 一頻譜分析儀器。
6.一種天線測試方法，用以測試一天線的傳導效率，其特徵在於，包括使一電波收發器根據一操作頻率，輸出一電波信號；經由一傳輸線，該電波信號傳送至該天線，其中該傳輸線的距離為該操作頻率的1/4 波長；從該傳輸線的一後測試端，提供一短路手段給該天線；及從該傳輸線的一前測試端，測試該天線收發該電波信號的傳導效率。
7.如權利要求6所述的天線測試方法，其特徵在於，該後測試端並聯一電容器或一電 感器或一微帶傳輸線，以提供該短路手段給該天線。
8.如權利要求6所述的天線測試方法，其特徵在於，該前測試端耦接於該電波收發器， 該後測試端耦接於該天線，並且該前測試端與該後測試端的距離為該操作頻率的1/4波 長。
9.如權利要求8所述的天線測試方法，其特徵在於，在測試該天線的傳導效率步驟中， 使用一測試儀器耦接該前測試端以進行測試。
10.如權利要求9所述的天線測試方法，其特徵在於，該測試儀器為一網絡分析儀器或 一頻譜分析儀器。
11.一種天線測試治具，承載如權利要求1所述的該天線測試系統，其特徵在於，包括一側板；一上板，固設於該側板，該上板具有一第一測試穿孔與一第二測試穿孔，其中，該第一 測試穿孔與該第二測試穿孔之間的距離為該操作頻率的1/4波長；及一下板，平行間隔該上板，以及固設於該側板，該下板用以承載該天線測試系統，其中， 該前測試端間隔對應該第一測試穿孔，該後測試端間隔對應該第二測試穿孔。
12.如權利要求11所述的天線測試治具，其特徵在於，該上板為一印刷電路板。
13.如權利要求12所述的天線測試治具，其特徵在於，該第二測試穿孔電性並聯一電 容器或一電感器或一微帶傳輸線。
全文摘要
本發明公開了一種天線測試系統包括有一電波收發器、一傳輸線及一匹配電路。電波收發器根據一操作頻率，以輸出一電波信號。傳輸線的一前測試端耦接於該電波收發器，一後測試端則經過匹配電路耦接於一天線。其中，前測試端與後測試端的距離為操作頻率的1/4波長，且前測試端作為一測試儀器的測試點，後測試端則提供一短路手段給匹配電路與天線。本發明還公開了一種天線測試方法和天線測試治具。本發明可利用測試治具直接在前測試端進行天線的測試，而不需外加開關連接器。
文檔編號G01R29/10GK101988938SQ20091005607
公開日2011年3月23日 申請日期2009年8月7日 優先權日2009年8月7日
發明者何杰霖, 沈家賢, 邱志賢 申請人:環旭電子股份有限公司