阅读说明：本技术 测试系统 (Test system ) 是由 方柏翔 陈冠达 卢盈维 赖佳助 谢承财 于 2019-04-01 设计创作，主要内容包括：本发明披露一种测试系统,包括双线性极化天线、相位延迟器、分功器与高频讯号收发机。双线性极化天线将有关待测物的水平极化路径与垂直极化路径的圆形极化无线电波分成一第一高频讯号与一第二高频讯号,相位延迟器将第一高频讯号的相位延迟90度而形成一具相位延迟90度的第一高频讯号,且分功器接收或合成具相位延迟90度的第一高频讯号与第二高频讯号。同时,高频讯号收发机量测具相位延迟90度的第一高频讯号与第二高频讯号的功率,以判断待测物的水平极化路径与垂直极化路径的状态。借此,本发明能加快待测物的量测速度。(The invention discloses a test system, which comprises a bilinear polarized antenna, a phase delayer, a power divider and a high-frequency signal transceiver. The dual-linear polarization antenna divides the circular polarization radio wave of the horizontal polarization path and the vertical polarization path of the object to be tested into a first high-frequency signal and a second high-frequency signal, the phase delayer delays the phase of the first high-frequency signal by 90 degrees to form the first high-frequency signal with the phase delay of 90 degrees, and the power divider receives or synthesizes the first high-frequency signal and the second high-frequency signal with the phase delay of 90 degrees. Meanwhile, the high-frequency signal transceiver measures the power of the first high-frequency signal and the second high-frequency signal with phase delay of 90 degrees so as to judge the states of a horizontal polarization path and a vertical polarization path of the object to be measured. Therefore, the invention can accelerate the measurement speed of the object to be measured.)

测试系统

技术领域

本发明关于一种测试系统，特别是指一种用于测试待测物的水平极化路径与垂直极化路径的测试系统。

背景技术

传统在例如毫米波(mm wave)封装天线(Antenna in Package；AiP)的待测物上的天线具有两个讯号的馈入点，分别为天线的水平极化讯号与垂直极化讯号的馈入点，且天线的水平极化讯号与垂直极化讯号会各自经由不同线路和焊料凸块(Solder Bump)分别通过水平极化路径与垂直极化路径。

在待测物的FT(final test；最终测试)测试站内，因为水平极化讯号与垂直极化讯号两者的电波具有正交的特性，故需要切换测试系统的量测探头上的双线性极化天线的两个量测埠，以分别量测待测物的水平极化路径与垂直极化路径的状态，导致大幅降低待测物的量测速度。

另外，目前圆形极化无线电波大多用于卫星定位系统(GPS)等卫星应用，少见于例如第五代(5G)移动通信传输，因正常环境中的移动通信传输大都依赖多路径反射才能传递讯号到室内的移动通信装置(如手机)，故未见于例如毫米波封装天线的待测物的OTA(overthe air；空中传输)测试。

因此，如何提供一种新颖或创新的测试系统，实已成为本领域技术人员的一大研究课题。

发明内容

本发明提供一种测试系统，能一次同时测试待测物的水平极化路径与垂直极化路径，以加快待测物的量测速度。

本发明的一测试系统包括：一双线性极化天线，其接收来自待测物中有关水平极化路径与垂直极化路径的圆形极化无线电波，以将圆形极化无线电波分成一第一高频讯号与一第二高频讯号；一相位延迟器，其电性连接双线性极化天线，以将来自双线性极化天线的第一高频讯号的相位延迟90度而形成一具相位延迟90度的第一高频讯号；一分功器，其电性连接相位延迟器与双线性极化天线，以接收或合成来自相位延迟器的具相位延迟90度的第一高频讯号与来自双线性极化天线的第二高频讯号；以及一高频讯号收发机，其电性连接分功器，以量测分功器所接收或合成的具相位延迟90度的第一高频讯号与第二高频讯号的功率，再由高频讯号收发机依据功率判断待测物的水平极化路径与垂直极化路径的状态。

本发明的另一测试系统包括：一双线性极化天线，其接收来自待测物中有关水平极化路径与垂直极化路径的圆形极化无线电波，以将圆形极化无线电波分成一第一高频讯号与一第二高频讯号；一第一分功器与一第二分功器，其各自电性连接双线性极化天线，以分别接收来自双线性极化天线的第一高频讯号与第二高频讯号；一第一相位延迟器，其电性连接第一分功器，以将来自第一分功器的第一高频讯号的相位延迟90度而形成一具相位延迟90度的第一高频讯号；一第三分功器，其电性连接第一相位延迟器与第二分功器，以接收或合成来自第一相位延迟器的具相位延迟90度的第一高频讯号与来自第二分功器的第二高频讯号；以及一第一功率表，其电性连接第三分功器，以量测第三分功器所接收或合成的具相位延迟90度的第一高频讯号与第二高频讯号的功率，再由第一功率表依据功率判断待测物的水平极化路径与垂直极化路径的状态。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明。在以下描述内容中将部分阐述本发明的额外特征及优点，且此等特征及优点将部分自所述描述内容可得而知，或可经由对本发明的实践习得。本发明的特征及优点借助于在权利要求书中特别指出的元件及组合来认识到并达到。应理解，前文一般描述与以下详细描述两者均仅为例示性及解释性的，且不欲约束本发明所欲主张的范围。

附图说明

图1A与图1B为本发明的一测试系统的基本架构示意图，其中，图1A为测试系统的接收模式，图1B为测试系统的发送模式；

图2为本发明图1A与图1B的测试系统的实施例示意图；

图3为本发明的另一测试系统的基本架构示意图；

图4为本发明图3的测试系统的实施例示意图；以及

图5为本发明将图1A至图1B的测试模块与图3的测试模块整合成同一测试系统的实施例示意图。

符号说明

1、2、3 测试系统

1'、2' 测试模块

10 双线性极化天线

20 相位延迟器

21 第一相位延迟器

22 第二相位延迟器

30 分功器

31 第一分功器

32 第二分功器

33 第三分功器

34 第四分功器

40 高频讯号收发机

41 第一功率表

42 第二功率表

A 待测物

B 导电元件

H 水平极化路径

L 传输线

M1、N1 第一高频讯号

M1'、N1' 具相位延迟90度的第一高频讯号

M2、N2 第二高频讯号

M3 第三高频讯号

M3' 具相位延迟90度的第三高频讯号

M4 第四高频讯号

Ma、Mb、Na、Nb 高频讯号

N2' 具相位延迟90度的第二高频讯号

S_H 水平极化讯号

S_V 垂直极化讯号

T 天线

V 垂直极化路径

W1、W2 圆形极化无线电波

Φ_H、Φ_V 相位控制器。

具体实施方式

以下经由特定的具体实施形态说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容了解本发明的其他优点与功效，也可因而经由其他不同的具体等同实施形态加以施行或应用。

首先，水平极化与垂直极化的正交特性的物理意义在于，当发射天线与接收天线均为水平极化或垂直极化时，发射天线至接收天线的能量完全传递(100％)；以及当发射天线为水平极化而接收天线为垂直极化，或发射天线为垂直极化而接收天线为水平极化时，发射天线至接收天线的能量无法传递(0％)。因此，若同时在待测物的水平极化路径与垂直极化路径上分别输入水平极化讯号与垂直极化讯号，且水平极化讯号与垂直极化讯号两者的相位相差90度(即时间差为1/4个波长)即可形成圆形极化无线电波。同时，依照水平极化讯号或垂直极化讯号为+90度或-90度的配置，可以形成左旋圆形极化无线电波或右旋圆形极化无线电波，且左旋圆形极化无线电波与右旋圆形极化无线电波两者也具有互相正交的特性。

又，当电波入射待测物的导电元件(如金属)的表面时会产生反射，依据入射电波的不同极性，可以得到反射电波的特性。例如，(1)入射电波为垂直线性极化，则反射电波为垂直线性极化；(2)入射电波为水平线性极化，则反射电波为水平线性极化；(3)入射电波为右旋圆形极化，则反射电波为左旋圆形极化；以及(4)入射电波为左旋圆形极化，则反射电波为右旋圆形极化。所以，结合正交特性，圆形极化无线电波具有抵抗第一次反射、第三次反射等奇数次反射的特性。

再者，由于圆形极化无线电波撞到待测物的导电元件(如金属)后，反射电波会变成极化正交的物理特征，故在待测物的OTA(空中传输)测试中，因隔离箱(金属隔离室)的墙面造成的第一次反射(反射能量最大)不会被天线(接收天线)接收，故不易对天线(接收天线)造成干扰。

综合上述特性，本发明提供下列两种测试系统，可用于例如待测物的FT(最终测试)测试站的设备中，并能依照待测物的量测需求选用任一测试系统。同时，本发明的测试系统的测试电路能一次同时测试待测物的水平极化路径与垂直极化路径，免除分别切换水平极化路径或垂直极化路径的时间，以加快待测物的量测速度(如二倍速度)，进而节省大约一半的测试时间。

图1A与图1B为本发明的测试系统1的基本架构示意图，其中，图1A为测试系统1的接收模式，图1B为测试系统1的发送模式。如图所示，测试系统1可包括设置于同一测试模块1'中的一双线性极化天线10、一相位延迟器20、一分功器30与一高频讯号收发机40，相位延迟器20电性连接双线性极化天线10，分功器30电性连接相位延迟器20与双线性极化天线10，且高频讯号收发机40电性连接分功器30。

如图1A所示，在测试系统1的接收模式时，双线性极化天线10可接收来自待测物A中有关水平极化路径H与垂直极化路径V的圆形极化无线电波W1，以由双线性极化天线10将圆形极化无线电波W1分成一第一高频讯号M1与一第二高频讯号M2。相位延迟器20可将来自双线性极化天线10的第一高频讯号M1的相位延迟90度(即±90度或时间差为1/4个波长)而形成一具相位延迟90度的第一高频讯号M1'。而且，分功器30可接收或合成来自相位延迟器20的具相位延迟90度的第一高频讯号M1'与来自双线性极化天线10的第二高频讯号M2两者，例如将两者合成为高频讯号Ma。同时，高频讯号收发机40可量测分功器30所接收或合成的具相位延迟90度的第一高频讯号M1'与第二高频讯号M2的功率，以由高频讯号收发机40依据功率判断待测物A的水平极化路径H与垂直极化路径V的状态或其上的导电元件B的品质。例如，当功率高于门槛值时，表示水平极化路径H与垂直极化路径V为良好、无异常，或导电元件B为无缺陷、接合品质佳；反之，当功率低于门槛值时，表示水平极化路径H与垂直极化路径V其中至少一者为不良、异常，或导电元件B有缺陷、接合品质差。

待测物A可为具有天线T、水平极化路径H、垂直极化路径V、导电元件B、相位控制器Φ_H与相位控制器Φ_V的半导体装置、天线装置或移动通信装置等。天线T可依据来自水平极化路径H的水平极化讯号S_H与来自垂直极化路径V的垂直极化讯号S_V形成圆形极化无线电波W1，再将圆形极化无线电波W1发送至双线性极化天线10。又，相位控制器Φ_H可控制或调整水平极化讯号S_H的相位，而相位控制器Φ_V可控制或调整垂直极化讯号S_V的相位。

圆形极化无线电波W1可为左旋圆形极化无线电波或右旋圆形极化无线电波等。天线T可为平板(patch)天线等，导电元件B可为导电凸块、焊球或锡球等。半导体装置可为半导体封装件、半导体结构或芯片封装件等。天线装置可为封装天线等，如毫米波封装天线。移动通信装置可例如为第五代移动通信装置等。但是，本发明并不以此为限。

如图1B所示，在测试系统1的发送模式时，高频讯号收发机40可发送一高频讯号Mb，以由分功器30将来自高频讯号收发机40的高频讯号Mb分成一第三高频讯号M3与一第四高频讯号M4，再由相位延迟器20将来自分功器30的第三高频讯号M3的相位延迟90度(即±90度或时间差为1/4个波长)而形成一具相位延迟90度的第三高频讯号M3'。又，双线性极化天线10可依据来自相位延迟器20的具相位延迟90度的第三高频讯号M3'与来自分功器30的第四高频讯号M4形成另一圆形极化无线电波W1，以将该另一圆形极化无线电波W1发送至待测物A的天线T，再由天线T将该另一圆形极化无线电波W1分成水平极化讯号S_H与垂直极化讯号S_V以分别通过水平极化路径H与垂直极化路径V。然后，高频讯号收发机40可通过至少一传输线L分别接收通过待测物A的水平极化路径H与垂直极化路径V的水平极化讯号S_H与垂直极化讯号S_V，以依据水平极化讯号S_H与垂直极化讯号S_V的功率判断待测物A的水平极化路径H与垂直极化路径V的状态或其上的导电元件B的品质。例如，当功率高于门槛值时，表示水平极化路径H与垂直极化路径V为良好、无异常，或导电元件B为无缺陷、接合品质佳；反之，当功率低于门槛值时，表示水平极化路径H与垂直极化路径V其中至少一者为不良、异常，或导电元件B有缺陷、接合品质差。

例如，图1A或图1B中，当待测物A的天线T的电波与双线性极化天线10的圆形极化无线电波匹配时，高频讯号收发机40会读取到功率的最大值，表示待测物A的导电元件B无缺陷。反之，当待测物A的天线T的电波与双线性极化天线10的圆形极化无线电波不匹配时，高频讯号收发机40会读取到功率呈灵敏变化(大幅变化)的数值，表示可能是待测物A的导电元件B有缺陷。

在上述图1A至图1B中，测试系统1需搭配待测物A的相位控制，各天线T分别连接至不同水平路径极化H及垂直极化路径V两者的电路，且电路上设有相位控制器Φ_H与相位控制器Φ_V以分别设定水平极化讯号S_H与垂直极化讯号S_V两者的相位。例如，将各天线T分别连接至不同相位控制器Φ_H与相位控制器Φ_V，并将待测物A的相位设定成公式Φ_H＝Φ_V+90或公式Φ_H＝Φ_V-90，且此设定须匹配测试系统1的左旋圆形极化无线电波或右旋圆形极化无线电波。

图2为本发明图1A与图1B的测试系统1的实施例示意图。如图2所示，在本实施例的主要技术内容中，测试系统1可包含多个具有双线性极化天线10、相位延迟器20、分功器30与高频讯号收发机40的测试模块1'，其余技术内容如同上述图1A与图1B的详细说明。

图3为本发明的另一测试系统2的基本架构示意图。如图所示，测试系统2至少包括一双线性极化天线10、一第一分功器31、一第二分功器32、一第一相位延迟器21、一第三分功器33与一第一功率表41，第一分功器31与一第二分功器32各自电性连接双线性极化天线10，第一相位延迟器21电性连接第一分功器31，第三分功器33电性连接第一相位延迟器21与第二分功器32，且第一功率表41电性连接第三分功器33。

双线性极化天线10可接收来自待测物A中有关水平极化路径H与垂直极化路径V的圆形极化无线电波W2，以由双线性极化天线10将圆形极化无线电波W2分成一第一高频讯号N1与一第二高频讯号N2。第一分功器31与第二分功器32可分别接收来自双线性极化天线10的第一高频讯号N1与第二高频讯号N2，第一相位延迟器21可将来自第一分功器31的第一高频讯号N1的相位延迟90度(即±90度或时间差为1/4个波长)而形成一具相位延迟90度的第一高频讯号N1'，且第三分功器33可接收或合成来自第一相位延迟器21的具相位延迟90度的第一高频讯号N1'与来自第二分功器32的第二高频讯号N2两者，例如将两者合成为高频讯号Na。同时，第一功率表41可量测第三分功器33所接收或合成的具相位延迟90度的第一高频讯号N1'与第二高频讯号N2的功率，以由第一功率表41依据功率判断待测物A的水平极化路径H与垂直极化路径V的状态或其上的导电元件B的品质。例如，当功率高于门槛值时，表示水平极化路径H与垂直极化路径V为良好、无异常，或导电元件B为无缺陷、接合品质佳；反之，当功率低于门槛值时，表示水平极化路径H与垂直极化路径V其中至少一者为不良、异常，或导电元件B有缺陷、接合品质差。

待测物A可为具有天线T、水平极化路径H、垂直极化路径V、导电元件B、相位控制器Φ_H与相位控制器Φ_V的半导体装置、天线装置或移动通信装置等。天线T可依据来自水平极化路径H的水平极化讯号S_H与来自垂直极化路径V的垂直极化讯号S_V形成圆形极化无线电波W2，再将圆形极化无线电波W2发送至双线性极化天线10。又，相位控制器Φ_H可控制或调整水平极化讯号S_H的相位，而相位控制器Φ_V可控制或调整垂直极化讯号S_V的相位。

圆形极化无线电波W2可为左旋圆形极化无线电波或右旋圆形极化无线电波等。天线T可为平板天线等，导电元件B可为导电凸块、焊料凸块、焊球或锡球等。半导体装置可为半导体封装件、半导体结构或芯片封装件等。天线装置可为封装天线等，如毫米波封装天线。移动通信装置可例如为第五代移动通信装置等。但是，本发明并不以此为限。

测试系统2还可包括一第二相位延迟器22，且第二相位延迟器22电性连接第二分功器32，以将来自第二分功器32的第二高频讯号N2的相位延迟90度(即±90度或时间差为1/4个波长)而形成一具相位延迟90度的第二高频讯号N2'。

测试系统2还可包括一第四分功器34，且第四分功器34电性连接第二相位延迟器22与第一分功器31，以接收或合成来自第二相位延迟器22的具相位延迟90度的第二高频讯号N2'与来自第一分功器31的第一高频讯号N1两者，例如将两者合成为高频讯号Nb。

测试系统2还可包括一第二功率表42，且第二功率表42电性连接第四分功器34，以量测第四分功器34所接收或合成的具相位延迟90度的第二高频讯号N2'与第一高频讯号N1的功率，再由第二功率表42依据功率判断待测物A的水平极化路径H或垂直极化路径V上的导电元件B的缺陷。

例如，在图3中，当待测物A的天线T的电波与双线性极化天线10的圆形极化无线电波匹配时，第一功率表41或第二功率表42读取到功率或其增益的最大值，表示待测物A的导电元件B无缺陷。或者，当待测物A的天线T的电波与双线性极化天线10的圆形极化无线电波不匹配时，第一功率表41或第二功率表42读取到功率或其增益呈灵敏变化(大幅变化)的数值，表示可能是待测物A的导电元件B有缺陷。

在上述图3中，测试系统2需搭配待测物A的相位控制，各天线T分别连接至不同水平路径极化H及垂直极化路径V两者的电路，且电路上设有相位控制器Φ_H与相位控制器Φ_V以分别设定水平极化讯号S_H与垂直极化讯号S_V两者的相位。例如，将各天线T分别连接至不同相位控制器Φ_H与相位控制器Φ_V，并将待测物A的相位设定成公式Φ_H＝Φ_V+90或公式Φ_H＝Φ_V-90，且此设定须匹配测试系统2的左旋圆形极化无线电波或右旋圆形极化无线电波。

图4为本发明图3的测试系统2的实施例示意图。如图4所示，在本实施例的主要技术内容中，测试系统2可由多个具有双线性极化天线10、第一相位延迟器21、第二相位延迟器22、第一分功器31、第二分功器32、第三分功器33、第四分功器34、第一功率表41与第二功率表42的测试模块2'所构成，其余技术内容如同上述图3的详细说明。

图5为本发明将图1A至图1B的测试模块1'与图3的测试模块2'整合成同一测试系统3的实施例示意图。如图5所示，在本实施例的主要技术内容中，测试系统3可由图1A至图1B的测试模块1'(测试系统1)与图3的测试模块2'(测试系统2)所构成，其余技术内容如同上述图1A至图1B与图3的详细说明。

此外，当使用本发明图1A至图1B或图2的测试系统1时，理想上待测物A的所有导电元件B皆完美的情况下，待测物A的天线T上的电波应与测试系统1的圆形极化无线电波匹配，高频讯号收发机40会读到功率或增益的最大值。但是，当部份导电元件B有缺陷时，水平极化路径H或垂直极化路径V的通道能量受到衰减，则圆形极化无线电波变成不匹配，使得高频讯号无法进入高频讯号收发机40，因而高频讯号收发机40的功率或增益的读值呈灵敏变化(大幅变化)。借此，本发明能一次性完成待测物A的水平极化路径H与垂直极化路径V的量测，以节省测试时间。

同时，当使用本发明图3或图4的测试系统2时，除可同时得到上述测试系统1的结果外，测试系统2还能读取到另一个不匹配圆形极化无线电波的功率或增益的数值，此数值能提供另一特征(理想值接近0)，以供判断待测物A的导电元件B的品质，故测试系统2能提供更加精准的判断，以利分析导电元件B的缺陷。

综上，本发明的测试系统可具有例如下列的特色、优点或技术功效。

一、本发明的测试系统能一次同时测试待测物的水平极化路径与垂直极化路径，免除分别切换水平极化路径或垂直极化路径的时间，以加快待测物的量测速度(如二倍速度)，进而节省大约一半的测试时间。

二、本发明的测试系统能快速测试待测物的水平极化路径、垂直极化路径的状态或其上的导电元件的品质。例如，水平极化路径与垂直极化路径有无不良、异常，或导电元件有无缺陷、不良接合品质。

三、本发明的测试系统能用于待测物为例如毫米波封装天线(AiP)的OTA(空中传输)量测。

四、本发明的测试系统能降低隔离箱(金属隔离室)的吸波能力需求或规格需求，从而减少隔离箱的设置成本。

上述实施形态仅例示性说明本发明的原理、特点及其功效，并非用以限制本发明的可实施范畴，任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施形态进行修饰与改变。任何运用本发明所揭示内容而完成的等效改变及修饰，均仍应为权利要求书所涵盖。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。