TWI779895B

TWI779895B - 天線測試方法及其系統

Info

Publication number: TWI779895B
Application number: TW110139159A
Authority: TW
Inventors: 王文彥; 江正雄
Original assignee: 微星科技股份有限公司; 大陸商微盟電子（昆山）有限公司
Priority date: 2021-10-21
Filing date: 2021-10-21
Publication date: 2022-10-01
Also published as: CN116008675A; TW202318008A

Abstract

天線測試方法包含基於一二維座標系統，建立一待測裝置中至少一雜訊元件之一位置參數；量測來自待測裝置之輻射訊號，以產生一三維增益資訊，其中三維增益資訊包含複數三維座標參數；轉換該些三維座標參數為在二維座標系統下之複數二維座標參數及複數增益參數，且該些二維座標參數分別與該些增益參數相對應；根據該些二維座標參數及該些增益參數，產生一增益變化圖；匹配位置參數於增益變化圖，以獲得分別對應於至少一雜訊元件之一雜訊干擾程度；及根據雜訊干擾程度，判斷待測裝置是否為一輻射不良裝置。

Description

天線測試方法及其系統

本發明是關於一種天線技術，尤其是一種天線測試方法及其系統。

現在的生活中已有許多無線之通訊設備，且此些設備一般設置有天線以實現無線通訊的功能。然而，天線的輻射訊號容易受到雜訊的影響而造成無線通訊效能下降。因此，在產品出廠或維修時，廠商會利用一些測試儀器來對無線通訊設備（即待測裝置）的天線的輻射訊號進行測試及調整，以避免天線的輻射訊號受雜訊影響。然而，由於待測裝置可能具有多種可能對輻射訊號產生影響的元件，致使在進行天線的輻射訊號測試時，無法判斷出雜訊源的位置及無法從根本上消除雜訊源。再者，某些測試儀器（例如頻譜分析儀）也可能增加測試成本。

鑑於上述，本發明提供一種天線測試方法及其系統。依據一些實施例，本發明可以分析出雜訊源於待測裝置的位置及雜訊源對於天線的輻射訊號之干擾程度。依據一些實施例，透過簡易的測試設備即可實現天線測試，從而降低測試成本。

依據一些實施例，天線測試方法包含基於一二維座標系統，建立一待測裝置中至少一雜訊元件之一位置參數；量測來自待測裝置之輻射訊號，以產生一三維增益資訊，其中三維增益資訊包含複數三維座標參數；轉換該些三維座標參數為在二維座標系統下之複數二維座標參數及複數增益參數，且該些二維座標參數分別與該些增益參數相對應；根據該些二維座標參數及該些增益參數，產生一增益變化圖；匹配位置參數於增益變化圖，以獲得分別對應於至少一雜訊元件之一雜訊干擾程度；及根據雜訊干擾程度，判斷待測裝置是否為一輻射不良裝置。

依據一些實施例，天線測試系統包含一天線測試室、一網路分析儀及一計算裝置。天線測試室用以容置一待測裝置並接收待測裝置發出的一輻射訊號。網路分析儀耦接天線測試室。網路分析儀用以量測輻射訊號，並產生一分析資訊。計算裝置耦接網路分析儀。計算裝置用以基於一二維座標系統，建立待測裝置中至少一雜訊元件之一位置參數；依據分析資訊產生一三維增益資訊，其中三維增益資訊包含複數三維座標參數；轉換該些三維座標參數為在二維座標系統下之複數二維座標參數及複數增益參數，且該些二維座標參數分別對應該些增益參數；根據該些二維座標參數及該些增益參數，產生一增益變化圖；匹配位置參數於增益變化圖，以獲得分別對應於至少一雜訊元件之一雜訊干擾程度；及根據雜訊干擾程度，判斷待測裝置是否為一輻射不良裝置。

綜上所述，依據一些實施例，藉由將待測元件之雜訊元件之位置參數匹配關聯待測裝置之輻射訊號的增益變化圖，即可從增益變化圖獲得雜訊源的位置及雜訊源對於輻射訊號之干擾程度。依據一些實施例，由於增益變化圖可以是視覺化的圖形，因此使用者可以快速判斷出雜訊源的位置及干擾程度。依據一些實施例，由於簡易的測試設備即可實現天線測試，因此可以降低測試成本。例如，可以僅需被動天線測試儀器（例如天線測試室及網路分析儀）來量測輻射訊號，並以計算裝置來獲得增益變化圖及雜訊干擾程度，從而減少天線測試儀器的成本。

參照圖1，係為本發明依據一些實施例之天線測試系統10之架構示意圖。天線測試系統10包含天線測試室12、網路分析儀（Network analyzer）14及計算裝置16。網路分析儀14耦接天線測試室12。計算裝置16耦接網路分析儀14。天線測試室12用以容置一待測裝置20並接收待測裝置20發出的一輻射訊號。例如，天線測試室12包含一本體121及一量測天線123。本體121用以容置待測裝置20。量測天線123用以接收來自待測裝置20的輻射訊號，並將輻射訊號傳輸至網路分析儀14。在一些實施例中，天線測試室12包含吸波元件125。吸波元件125用以吸收天線測試室12內的電磁波，以消除輻射訊號反射疊加的混波效應，從而模擬開闊場域。量測天線123可以為號角天線（Horn antenna）。天線測試室12可以為電波暗室（Electromagnetic anechoic chamber）。待測裝置20可以為具有用以發出輻射訊號的天線之裝置，例如筆記型電腦、電視盒等。網路分析儀14用以量測輻射訊號，並產生一分析資訊，以供計算裝置16進行運算。計算裝置16可以為電腦、微處理機、嵌入式系統等運算裝置。

參照圖2，係為本發明依據一些實施例之天線測試方法之流程示意圖。天線測試方法適於由計算裝置16執行。首先，計算裝置16基於一二維座標系統，建立待測裝置20中至少一雜訊元件之一位置參數（步驟S201）。雜訊元件可以為待測裝置20中的高頻元件，例如中央處理器、圖形處理器、記憶體等。其中，高頻是指量測天線123之可量測的頻寬範圍，例如高頻為500MHz（百萬赫茲）~26.5GHz（吉赫茲）。二維座標系統可以為單位向量下的球座標系統，且位置參數可以以(θ,φ)來表示。

以待測裝置20為筆記型電腦為例進行說明。如圖1所示，天線測試室12包含一待測支架127。待測支架127供設置待測裝置20（如筆記型電腦）。筆記型電腦之鍵盤、輸出入埠、電路板及雜訊元件是設置在待測支架127於第一維度X與第二維度Y所形成的第一切面上。筆記型電腦之顯示螢幕是設置在待測支架127於第三維度Z與第一維度X所形成的第二切面上。第一維度X與第二維度Y之間的夾角被定義為二維座標系統中的φ角，第三維度Z與第一維度X之間（或是第三維度Z與第二維度Y之間）的夾角被定義為二維座標系統中的θ角。計算裝置16依據雜訊元件在二維座標系統中的位置，建立雜訊元件的位置參數。

參照圖3及圖4。圖3係為本發明依據一些實施例之待測裝置20之雜訊元件於第一切面上的位置之示意圖。圖4係為本發明依據一些實施例之待測裝置20之雜訊元件於第三切面上的位置之示意圖。其中，第三切面是由第三維度Z與第二維度Y形成。圖3及圖4之待測裝置20是以筆記型電腦為示例，且雜訊元件是以中央處理器31、圖形處理器33及記憶體35A~35B為示例。從圖3及圖4可見，計算裝置16依據中央處理器31、圖形處理器33及記憶體35A~35B在二維座標系統中的位置，而獲得中央處理器31、圖形處理器33及記憶體35A~35B之φ角分別為15∘（度）、145∘、45∘、及80∘，並獲得中央處理器31、圖形處理器33及記憶體35A~35B之θ角皆為105∘，以建立出中央處理器31、圖形處理器33及記憶體35A~35B之位置參數。

復參照圖2，計算裝置16透過網路分析儀14量測來自待測裝置20之輻射訊號，以產生三維增益資訊（步驟S203）。具體來說，計算裝置16依據網路分析儀14的分析資訊而產生三維增益資訊。其中，三維增益資訊包含複數三維座標參數。三維座標參數為直角座標系統下的座標參數，且可以以

來表示。在一些實施例中，如圖1所示，待測支架127包含一旋轉軸1271及一旋轉盤1273。旋轉軸1271用以使待測裝置20在第一切面上沿著第一旋轉方向RD1轉動。旋轉盤1273用以使待測裝置20在第二切面上沿著第二旋轉方向RD2轉動。其中，旋轉軸1271及旋轉盤1273的轉動角度可以是由計算裝置16控制。透過轉動待測裝置20，以使計算裝置16透過網路分析儀14所量測到的輻射訊號可以為一三維天線場型。

接著，計算裝置16轉換該些三維座標參數為在二維座標系統下之複數二維座標參數及複數增益參數（步驟S205）。其中，該些二維座標參數分別與該些增益參數相對應。之後，計算裝置16根據該些二維座標參數及該些增益參數，產生一增益變化圖（步驟S207）。增益變化圖可以是以視覺可辨識的方式來呈現增益的變化，例如增益較高的位置顏色較深，增益較低的位置顏色較淺。在一些實施例中，增益參數可以為天線增益，即比較天線的基底場型與全向性場型而獲得的絕對增益。在一些實施例中，建立位置參數及轉換三維座標參數時是使用同一二維座標系統。舉例來說，計算裝置16依據式1~式3將三維座標參數轉換為二維座標參數及增益參數，其中二維座標參數可以以(θ,φ)表示，增益參數以γ表示，且三維座標參數可以如同前述以

表示。

……………………………………（式1）

……（式2）

………（式3）

在產生出增益變化圖之後，計算裝置16匹配位置參數於增益變化圖，以獲得分別對應於至少一雜訊元件之一雜訊干擾程度（步驟S209）。由於增益變化圖是依據二維座標參數及增益參數而產生，且二維座標參數及位置參數是基於同一二維座標系統而產生，因此計算裝置16可以依據位置參數之θ角及φ角，而將位置參數匹配於增益變化圖，並將位置參數於增益變化圖之匹配位置中的增益參數作為雜訊干擾程度。例如，當匹配位置中的增益參數較大（或是以顏色較深來呈現）時，表示雜訊干擾程度較大；反之則表示雜訊干擾程度較小。如此，使用者即可快速地得知雜訊元件之雜訊干擾程度之大小，並可判斷出雜訊的來源，以從根本上消除雜訊。

參照圖5，係為本發明依據一些實施例之增益變化圖之示意圖。從圖5可見，增益變化圖是以θ角及φ角來作為座標軸，以供位置參數匹配。增益參數是以數值或是顏色深淺來表示大小，且雜訊元件（如中央處理器51、圖形處理器52、記憶體53、通用序列匯流排（USB）54、固態硬碟55）之位置參數於增益變化圖之匹配位置中的增益參數是較大的或是較深的（即雜訊干擾程度是較大的或是較深的），因而可將此些雜訊元件視為雜訊源。也就是說，使用者透過增益變化圖及雜訊干擾程度即可判斷出雜訊源的位置及大小。

復參照圖2，在獲得雜訊干擾程度後，計算裝置16根據雜訊干擾程度，判斷待測裝置20是否為一輻射不良裝置（步驟S211）。在一些實施例中，當雜訊干擾程度不大於一雜訊閾值時，計算裝置16判斷待測裝置20為輻射良品裝置。當雜訊干擾程度大於雜訊閾值時，計算裝置16判斷待測裝置20為輻射不良裝置，並通知使用者（例如以顏色提示、閃爍提示、震動提示、鈴聲提示等方式通知使用者），以使使用者針對雜訊源進行改善。雜訊閾值可以預先儲存或是被輸入於計算裝置16中。

在一些實施例中，由於雜訊干擾程度是透過計算裝置16運算而得，因此可以降低受人為變因的影響，以提高分析之穩定性。在一些實施例中，透過簡單的測試設備（如天線測試室12與網路分析儀14），可以減少能量耗損，致使分析所得的雜訊干擾程度與待測裝置20實際使用時所受到的雜訊干擾程度可以是實質一致的。在一些實施例中，由於天線測試方法的流程步驟相對簡易，因此可以減少分析出雜訊干擾程度所需的時間。

參照圖6，係為本發明依據一些實施例之天線測試方法的流程示意圖。在一些實施例中，在產生出增益變化圖之前或是之後，計算裝置16取得待測裝置20之影像檔（步驟S601）。例如，計算裝置16可以自其外部或是內部的儲存設備來取得待測裝置20之影像檔。影像檔可以是待測裝置20之機構圖檔或是照片。接著，計算裝置16基於二維座標系統，將增益變化圖結合影像檔（步驟S603）。如此，可以使增益變化圖進一步呈現待測裝置20之元件分布。在本實施例中，建立位置參數、轉換三維座標參數及結合影像檔時是使用同一二維座標系統。舉例來說，計算裝置16對影像檔進行影像辨識，以識別出計算裝置16的每一元件（例如雜訊元件），並依據每一元件在二維座標系統中的位置，而將每一元件在影像檔中的影像淡化後，疊加至增益變化圖中對應的位置。如此，使用者透過處理後的增益變化圖，即可在得知增益大小的同時，得知待測裝置20對應的元件分布。

參照圖7，係為本發明依據一些實施例之天線測試方法的流程示意圖。在一些實施例中，在產生出增益變化圖之前，計算裝置16將該些增益參數區分為複數不同的增益階級（步驟S701）。例如，如表1所示，每一不同的增益階級分別對應多個不同的增益參數。接著，計算裝置16是根據該些二維座標參數及該些增益階級，產生增益變化圖（步驟S703）。合併參照圖5，可見藉由以二維座標參數及增益階級60來產生增益變化圖，可以簡化增益變化圖上所呈現的訊息。例如，簡化增益變化圖上所呈現的增益數值而以增益階級60替代呈現。

[表1]係為本發明依據一些實施例之部分的增益階級60與增益參數之對照表。

增益階級	增益參數
5 dBi	5~3 dBi
3 dBi	3~1 dBi
1 dBi	1~-1 dBi
-1 dBi	-1~-3 dBi
-3 dBi	-3~-5 dBi
-5 dBi	-5~-7 dBi
-7 dBi	-7~-9 dBi

在一些實施例中，在區分出增益階級60之前，計算裝置16可以根據一臨界上限值及一臨界下限值，刪除超出臨界上限值及臨界下限值之增益參數，並保留在臨界上限值及臨界下限值內之增益參數。之後，計算裝置16是根據被保留的增益參數來區分出不同的增益階級60（步驟S701）。如此，即可簡化增益參數的數據量，以減輕計算裝置16的運算負擔。在一些實施例中，臨界上限值及臨界下限值可以被預先儲存於計算裝置16或是被輸入於計算裝置16。

在一些實施例中，如圖5所示，計算裝置16是根據一等值線函數來對該些二維座標參數及該些增益階級60進行運算處理，以產生由該些增益階級60形成之一等值線圖，並將等值線圖作為增益變化圖。如此，即可使增益變化圖以連續分布且逐漸變化的方式呈現，並使使用者可以快速地獲得雜訊源的位置及大小。

10:天線測試系統 12:天線測試室 121:本體 123:量測天線 125:吸波元件 127:待測支架 1271:旋轉軸 1273:旋轉盤 14:網路分析儀 16:計算裝置 20:待測裝置 31、51:中央處理器 33、52:圖形處理器 35A、35B、53:記憶體 54:通用序列匯流排 55:固態硬碟 60:增益階級 RD1:第一旋轉方向 RD2:第二旋轉方向 X:第一維度 Y:第二維度 Z:第三維度 S201~S211、S601~S603、S701~S703:步驟 θ:角度 φ:角度

[圖1]係為本發明依據一些實施例之天線測試系統之架構示意圖。 [圖2]係為本發明依據一些實施例之天線測試方法之流程示意圖。 [圖3]係為本發明依據一些實施例之待測裝置之雜訊元件於第一切面上的位置之示意圖。 [圖4]係為本發明依據一些實施例之待測裝置之雜訊元件於第三切面上的位置之示意圖。 [圖5]係為本發明依據一些實施例之增益變化圖之示意圖。 [圖6]係為本發明依據一些實施例之天線測試方法的流程示意圖。 [圖7]係為本發明依據一些實施例之天線測試方法的流程示意圖。

S201~S211:步驟

Claims

一種天線測試方法，包含：基於一二維座標系統及依據一待測裝置中至少一雜訊元件在該二維座標系統中的位置，建立該待測裝置中該至少一雜訊元件之一位置參數；量測來自該待測裝置之一輻射訊號，以產生一三維增益資訊，其中該三維增益資訊包含複數三維座標參數；轉換該些三維座標參數為在該二維座標系統下之複數二維座標參數及複數增益參數，且該些二維座標參數分別與該些增益參數相對應；根據該些二維座標參數及該些增益參數，產生一增益變化圖；匹配該位置參數於該增益變化圖，以獲得分別對應於該至少一雜訊元件之一雜訊干擾程度；及根據該雜訊干擾程度，判斷該待測裝置是否為一輻射不良裝置。
如請求項1所述之天線測試方法，更包含：將該些增益參數區分為複數不同的增益階級；及產生該增益變化圖的步驟是，根據該些二維座標參數及該些增益階級，產生該增益變化圖。
如請求項2所述之天線測試方法，其中，根據該些二維座標參數及該些增益階級，產生該增益變化圖的步驟是，進一步根據一等值線函數，以將由該些增益階級形成之一等值線圖作為該增益變化圖。
如請求項1所述之天線測試方法，其中，當該雜訊干擾程度大於一雜訊閾值時，判斷該待測裝置為該輻射不良裝置。
如請求項1所述之天線測試方法，更包含：取得該待測裝置之一影像檔；及基於該二維座標系統，將該增益變化圖結合該影像檔，以使該增益變化圖進一步呈現該待測裝置之元件分布。
一種天線測試系統，包含：一天線測試室，用以容置一待測裝置並接收該待測裝置發出的一輻射訊號；一網路分析儀，耦接該天線測試室，用以量測該輻射訊號，並產生一分析資訊；及一計算裝置，耦接該網路分析儀，用以基於一二維座標系統及依據該待測裝置中至少一雜訊元件在該二維座標系統中的位置，建立該待測裝置中該至少一雜訊元件之一位置參數；依據該分析資訊產生一三維增益資訊，其中該三維增益資訊包含複數三維座標參數；轉換該些三維座標參數為在該二維座標系統下之複數二維座標參數及複數增益參數，且該些二維座標參數分別對應該些增益參數；根據該些二維座標參數及該些增益參數，產生一增益變化圖；匹配該位置參數於該增益變化圖，以獲得分別對應於該至少一雜訊元件之一雜訊干擾程度；及根據該雜訊干擾程度，判斷該待測裝置是否為一輻射不良裝置。
如請求項6所述之天線測試系統，其中，該計算裝置將該些增益參數區分為複數不同的增益階級，並根據該些二維座標參數及該些增益階級，產生該增益變化圖。
如請求項7所述之天線測試系統，其中，該計算裝置根據該些二維座標參數、該些增益階級及一等值線函數，產生由該些增益階級形成之一等值線圖，以作為該增益變化圖。
如請求項6所述之天線測試系統，其中，當該雜訊干擾程度大於一雜訊閾值時，該計算裝置判斷該待測裝置為該輻射不良裝置。
如請求項6所述之天線測試系統，其中，該計算裝置取得該待測裝置之一影像檔，並基於該二維座標系統，將該增益變化圖結合該影像檔，以使該增益變化圖進一步呈現該待測裝置之元件分布。