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Die
Erfindung bezieht sich auf einen Antennenkoppler zum Testen von
Mobilfunkgeräten,
der ein Antennenelement zur Funkkommunikation mit dem Mobilfunkgerät und ein
Aufnahmeelement zum Halten des Mobilfunkgerätes aufweist.
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Ein
solcher Antennenkoppler ist beispielsweise in der
DE 19 732 639 C1 geschildert.
Er wird zum Testen von Mobilfunkgeräten, insbesondere von Mobiltelefonen,
verwendet. Antennenkoppler ermöglichen
einen vollständigen
Endtest eines Mobilfunkgerätes,
da auch Funkeigenschaften des Mobilfunkgerätes, insbesondere die Antennenwirkung, überprüft werden
können.
Würde man
stattdessen auf einen an Mobilfunkgeräten oftmals vorhandenen Hochfrequenz-Anschluß zum Funktionstest
zurückgreifen, so
würde die
Antenne gar nicht getestet und Antennenfehler wären nicht detektierbar.
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Für die Kopplung
mit einem Mobilfunkgerät kommen
prinzipiell drei verschiedene Mechanismen in Frage. Bei einer induktiven
Kopplung wird als Koppelelement eine Spule eingesetzt, in deren
Mitte die Antenne des Mobilfunkgerätes eingebracht wird. Das Hochfrequenzfeld
der Antenne des Mobilfunkgerätes koppelt
dann auf die Spule über
und kann so für
weitere Testzwecke ausgewertet werden. Obwohl induktive Koppelelemente
einen sehr hohen Koppelfaktor erzielen, ist die mechanische Ausführung schwierig. Insbesondere
ist es zwingend erforderlich, daß die Spule die Antenne des
Mobilfunkgerätes
umschließt. Bei
vermehrt in Mobilfunkgeräten
verwendeten Flächenantennen
kann eine induktive Kopplung deshalb gar nicht oder nur sehr eingeschränkt verwendet
werden. Induktive Kopplungen begegnen jedoch auch meßtechnischen
Bedenken, da durch den geringen Abstand zwischen der koppelnden
Spule und der Mobilfunkantenne eine Antennenverstimmung mit Veränderung
des Fußpunktwiderstandes
der Mobilfunkantenne auftreten kann. Eine Pegelverfälschung
im Meßbetrieb
ist dann die Folge.
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Als
Alternative zur induktiven Kopplung sind kapazitive Kopplungen bekannt,
bei denen einer Mobilfunk-Flächenantenne
eine Gegenfläche
derart gegenübergestellt
wird, daß die
beiden Flächen
einen Kondensator bilden, über
den Hochfrequenz-Energie vom Mobilfunkgerät abgenommen werden kann. Die dabei
erreichten Koppelfaktoren hängen
jedoch sehr stark vom Abstand der gegenüberstehenden Flächen ab;
der Koppelfaktor ändert
sich mit dem Abstandsquadrat. Für
hohe Koppelfaktoren ist deshalb ein sehr geringer Abstand zwischen
den beiden Flächen erforderlich.
Abgesehen von durch Abstandsvariationen bedingten Meßfehlern
besteht bei kapazitiver Kopplung darüber hinaus ebenfalls die Gefahr,
die Wirkung der Mobilfunkgerätantenne
dahingehend zu beeinflussen, daß der
Fußpunktwiderstand
verändert wird.
Eine weitere Problemstellung der kapazitiven Kopplungen entsteht
durch Reflektionen an der Gegenfläche, die bei manchen Mobilfunkgeräten zu Störungen führen können.
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Die
DE 19 732 639 C1 schlägt deshalb
einen Antennenkoppler vor, bei dem die Kopplung über ein Antennenelement erfolgt.
Dieses wird nahe der Antenne des Mobilfunkgerätes angeordnet und ist in seiner
Wirkung weder kapazitiv noch induktiv. Das Antennenelement führt kaum
zu Störeinflüssen und zeigt
insbesondere eine vergleichsweise geringere Empfindlichkeit auf
Abstandsänderungen.
Allerdings ist es unerläßlich, daß das Antennenelement
auf die Frequenz des Mobilfunkgerätes abgestimmt ist, wodurch
bei bekannten Antennenelementen der abgedeckte Frequenzbereich geringer
ist als der Bereich, in dem die verschiedenen Mobiltelefonsysteme
arbeiten. Der in der
DE
19 732 639 C1 geschilderte Antennenkoppler weist deshalb
zwei eigenständige, räumlich getrennte
Flächenantennen
auf. Eine Dipolantenne ist für
einen Frequenzbereich von 1,7 bis 2,0 GHz und eine Schlitzantenne
für einen
Frequenzbereich um 0,9 GHz vorgesehen, um Mobiltelefone aller gängigen Netze
testen zu können.
Die räumliche Trennung
der Flächenantennen
bedingt gewisse Anforderungen an die Ausrichtung des Mobiltelefons, damit
die Mobiltelefonantenne in etwa ähnlichem
Abstand zu jeder der beiden Flächenantennen
liegt.
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Aus
der
DE 101 29 408
A1 ist ein Konzept bekannt, das eine einzige Antenne für sämtliche
abzudeckende Frequenzbereiche vorschlägt. Die Antenne ist als geschlossene
Schleife ausgebildet, die aus einem Innenleiter und einem Außenleiter
aufgebaut ist. Die Schleife wird von mehreren Haltern aus Teflon über einer
Reflektorebene fixiert. Die Höhenlage
der Schleife über
der Reflektorebene ist dabei wesentlich für die Arbeitsfrequenz der Antenne,
muß also
möglichst
genau eingestellt werden. Das Konzept der
DE 101 29 408 A1 führt damit
zu einer gegenüber
der bekannten Flächenantenne
relativ aufwendigen Antennenbauweise.
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Der
Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Antennenkoppler
zu schaffen, bei dem die Anforderungen an die Ausrichtung des Mobiltelefons
gesenkt werden können
und zugleich eine einfacher aufgebaute Antenne möglich ist.
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Diese
Aufgabe wird mit einem Antennenkoppler zum Testen eines Mobilfunkgerätes gelöst, der
ein Aufnahmeelement zum Halten des Mobilfunkgerätes und eine darunterliegende
Flächen-Spiralantenne zur
Funkkommunikation mit dem Mobilfunkgerät aufweist.
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Der
erfindungsgemäße Antennenkoppler deckt
durch die Verwendung der Spiralantenne den einen Frequenzbereich
von 0,5 bis 3,0 GHz mit einer einzigen Antenne ab, die zudem einfach
aus Leiterplattenmaterial fertigbar ist, wohingegen im Stand der
Technik bislang komplexe Antennenkonzepte für derartige Breitbandigkeit
nötig waren.
Der erfindungsgemäße Antennenkoppler
vereint somit die Vorteile der im Stand der Technik bekannten Lösungen und
vermeidet deren Nachteile. Obschon seit den 50er Jahren des letzten
Jahrhunderts bekannt, wurden Spiralantennen bislang zur Funkkommunikation
mit Mobilfunkgeräten
in Antennenkopplern nicht verwendet, was wohl auch daherrührt, daß sie für sehr viel
höherfrequente
Anwendungen beschrieben wurden. So erwähnt beispielsweise die Veröffentlichung
Wang J., „Design
of Multioctave Spiral-Mode Microstrip Antennas", IEEE Transactions on Antennas and
Propagation, Vol. 39, Nr. 3, S. 332, 1991, einen Frequenzen im Bereich
um 10 GHz. Dies liegt weit jenseits von Mobilfunkfrequenzen. Weiter
erzeugen Spiralantennen üblicherweise
ein zirkular polarisiertes Feld. Nach Erkenntnis des Erfinders bringt dies überraschenderweise
jedoch für
Mobilfunkanwendungen keinerlei Nachteile mit sich.
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Eine
Spiralantenne kann prinzipiell als einarmige oder mehrarmige Spirale
ausgebildet werden. Bei einer zweiarmigen Spirale können zwei
Leiterstreifen in Form einer ineinander verschlungenen Doppelspirale
nebeneinander liegen. Es hat sich gezeigt, daß ein Antennenkoppler mit einer
solchen zweiarmigen Spiralantenne besonders gute Koppelfaktoren
zum zu testenden Mobilfunkgerät
erreicht. Es ist bevorzugt, die Spiralantenne durch zwei in Form
einer Doppelspirale gewundenen Leiterstreifen zu bilden, wobei die
Leiterstreifen zueinander um 180° bezogen
auf den Ursprung versetzt sind.
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Die
Spirale der Flächenantenne
kann auf verschiedene Art und Weise realisiert werden; eine Anpassung
an geometrische Rahmenbedingungen ist also möglich. So kann sie als quadratische
oder runde archimedische Spirale oder als logarithmische Spirale
ausgebildet werden. Je nach Gehäuse
und Abstimmung kann eine dieser Varianten optimale Koppelfaktoren
erreichen.
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Eine
Flächen-Spiralantenne
strahlt elektrische Leistung in beide Richtungen senkrecht zur Fläche ab.
Da am Antennenkoppler das Mobilfunkgerät nur auf einer Seite der Fläche liegt,
ist es vorteilhaft, die Spiralantenne bezogen auf die Lage des Mobilfunkgerätes über eine Abschirmebene
zu montieren, um Strahlungsleistung zu absorbieren oder reflektieren,
die die Spiralantenne vom Mobilfunkgerät weg emittiert.
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Sowohl
Spiralantenne als auch Abschirmebene können durch Leiterplatten gebildet
werden. Dabei ist es möglich,
Mehrschichtleiterplattensystem zu verwenden. Es hat sich gezeigt,
daß der
Abstand zwischen der Fläche
der Spiralantenne und der Abschirmebene kleiner gleich einer Viertel-Wellenlänge der
zu übertragenden
Strahlung sein sollte, da ansonsten die Abstrahleigenschaften deutlich
gestört sein
können.
In einer vorzugsweisen Ausgestaltung der Erfindung werden Werte
um 2,3 cm realisiert, was übliche
mehrlagige Platinen zur Herstellung von Spiralantennen und Abschirmebene
ausscheiden läßt. Es ist
deshalb bevorzugt, entweder eine Spezialplatine mit im Zentimeterbereich
liegenden Abständen
zwischen zwei Leiterebenen zu verwenden oder Spiralantenne und Abschirmebene
aus eigenständigen,
beabstandet angeordneten Leiterplatten auszubilden.
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Die
Spiralantenne des erfindungsgemäßen Antennenkopplers
weist bei zweiarmiger Ausführung einen
symmetrischen Eingang auf. In den meisten Meßsystemen, für die der
Antennenkoppler Anwendung finden soll, werden dagegen unsymmetrische Koaxialverkabelungen
verwendet. Es ist deshalb eine Weiterbildung des Antennenkopplers
vorteilhaft, die ein Anschlußsystem
für die
Spiralantenne aufweist, welches einen koaxialen Eingang auf die
beiden Arme der Spiralantenne derart leitet, daß ein Arm der Spiralantenne
mit dem koaxialen Mittelkontakt und der andere Arm mit dem koaxialen
Schirmkontakt verbunden ist.
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In
einer zweckmäßigen Ausführungsform wird
für das
Anschlußsystem
ein Umformer verwendet, der in der englischen Sprache auch als „balun" bezeichnet wird
und der die parallelen Eingänge
der zweiachsigen Spiralantenne für
einen koaxialen Eingang geeignet umsetzt. Solche Umformer sind im Stand
der Technik prinzipiell bekannt. Sie bereiten unter dem Gesichtspunkt
eines platzsparenden sowie gut abgeschirmten Aufbau oftmals Probleme.
In einer überraschend
kompakt bauenden und gleichzeitig gut abgeschirmten Anordnung ist
der Umformer erfindungsgemäß zwischen
die Spiralantenne und eine zusätzliche
Abschirmung gelegt und verbindet die zwei Arme der Spiralantenne
mit dem Mittelkontakt des koaxialen Eingangs sowie der Abschirmung,
die dann mit dem koaxialen Schirmkontakt verbunden ist. Die Abschirmung
kann als unter der Spiralantenne angeordnete Schirmebene ausgebildet
werden.
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Die
breitbandigen Eigenschaften der Spiralantenne bleiben unverfälscht erhalten,
wenn der Umformer durch einen Leiterstreifen mit dem Mittelkontakt
des koaxialen Eingangs verbunden wird und der Leiterstreifen mindestens
ein Abstimmelement zur Frequenzanpassung aufweist.
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Dieses
Abstimmelement kann beispielsweise in Form einer oder mehrerer am
Leiterstreifen angesetzter Abschirmstege und/oder geeigneter Variation
der Breite des Leiterstreifens realisiert werden.
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Eine
besonders gute Abschirmung erreicht man bei Einsatz eines zweilagigen
Abschirmsystems, das beispielsweise durch eine bezogen auf das Aufnahmeelement
für das
Mobilfunkgerät
unter der Spiralantenne liegenden zweilagigen Platine realisiert
werden kann. Die Abschirmung weist dann bezogen auf das Aufnahmeelement
eine obere erste sowie eine untere zweite Abschirmebene auf. Ordnet man
den Umformer im wesentlichen zentral unter der Spiralantenne an,
so ist er von Störeinflüssen bei
der erwähnten
Anordnung zwischen Spiralantenne und Abschirmung optimal ferngehalten.
Eine mögliche Störung könnte dann
nur noch von der Leitung herrühren,
die den Umformer mit dem Mittelkontakt des koaxialen Eingangs verbindet.
Diese Störung
ist maximal unterdrückt,
wenn die Abschirmung zweilagig ausgebildet ist und zwischen dem
Umformer mit dem Mittelkontakt des koaxialen Eingangs verbindenden Leiter
eine Schirmebene liegt. In dieser Ausgestaltung liegt der Umformer
also zwischen einem Platinenstapel, auf dessen oberer Platine die
Spiralantenne ausgebildet ist und dessen untere an zweilagige Platine
Abschirmaufgaben und die Kontaktierung des Umformers von der koaxialen
Seite her übernimmt.
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Durch
Befestigung dieses Platinenstapels in einem Abschirmgehäuse, dessen
Oberseite von der Platine mit der Flächen-Spiralantenne gebildet
ist, ergibt sich insgesamt ein gekapselter, wenig Störstrahlung
emittierender Antennenkoppler.
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Das
Anschlußsystem
kann mitunter zu einer Anisotropie des von der Spiralantenne abgestrahlten Feldes
führen.
Diese Anisotropie bewirkt, daß die Hauptachse,
auf der maximale Abstrahlungsintensität erreicht wird, nicht mehr
senkrecht zur Antennenfläche
verläuft,
sondern aus der Senkrechten hinausgekippt ist. Ordnet man die Leiterstreifen
des Anschlußsystems
vom Mobilfunkgerät
(d.h. vom Aufnahmeelement) weglaufend an, wird erreicht, daß die Verkippung
zum Mobilfunkgerät
hin liegt. Sie wirkt sich dann erheblich weniger störend aus.
Es ist deshalb eine Weiterbildung bevorzugt, bei der das Aufnahmeelement
zumindest in einer Ruheposition in einer Hälfte des Antennenkopplers angeordnet
ist und die Leiterbahnstruktur des Anschlußsystems in der anderen Hälfte des
Antennenkopplers liegt und vom Aufnahmeelement wegläuft.
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Die
Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen
beispielhalber noch näher
erläutert.
In den Zeichnungen zeigt:
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1 eine
perspektivische Darstellung eines Antennenkopplers,
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2 eine
Schnittdarstellung durch den Antennenkoppler der 1,
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3 eine
Draufsicht auf eine Antennenplatine des Antennenkopplers der 1,
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4 eine
Draufsicht auf eine erste, obere Schirmebene einer Erdungsplatine
des Antennenkopplers der 1 und
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5.
eine Draufsicht auf eine zweite, untere Schirmebene der Erdungsplatine.
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1 zeigt
perspektivisch einen Antennenkoppler 1, der dazu dient,
ein (nicht dargestelltes) Mobilfunkgerät (z.B. ein Mobiltelefon o.ä.) kabellos
in ein Meßsystem
einzubinden. Der in 2 auch in Schnittdarstellung
zu sehende Antennenkoppler 1 stellt eine Funkkommunikation
zum Mobilfunkgerät her
und ist seinerseits (auf nicht dargestellte Art und Weise) drahtgebunden
mit einer Meßeinrichtung
verbunden.
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Der
Antennenkoppler 1 weist ein Gehäuse 2 auf, auf dem
eine Halterung 3 ausgebildet ist, die im dargestellten
Ausführungsbeispiel
als Universal-Mobilfunkgeräthalterung
realisiert ist. Sie kann Mobiltelefone unterschiedlichster Bauart
und auch PDA-Mobiltelefon-Kombinationsgeräte aufnehmen. Die Halterung 3 ist
auf einem Schlitten 4 befestigt, der an einem Rahmen 5,
welcher die Oberseite des Gehäuses 2 bildet,
verschieblich geführt
ist.
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Zum
Messen wird das Mobilfunkgerät
in die Halterung 3 eingelegt und bei der in 1 dargestellten
Bauweise mit Klemmbacken 6, 7 der Halterung 3 fixiert.
Die Funkkommunikation erfolgt zwischen der Antenne des Mobilfunkgerätes sowie
einer Antenne, die im Gehäuse 2 unterhalb
des Rahmens 5 befestigt ist. Die Antenne des Antennenkopplers
ist in der hier beschriebenen Ausführungsform als Flächenantenne in
Streifenleitertechnik ausgebildet.
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An
der Unterseite der Halterung liegt das Mobilfunkgerät an einem
Anschlag 8, so daß es
auf einer Auflagefläche 9 von
den Klemmbacken 6, 7 und dem Anschlag 8 sicher
gehalten ist. Je nach Bauart steht das Mobilfunkgerät dabei
mehr oder weniger über
die Halterung 3 über.
Bei den meisten Mobilfunkgeräten
liegt in diesem überstehenden
Bereich die Antenne.
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Um
Störungen
der Funkkommunikation zu vermeiden, hat der Schlitten 4 deshalb
eine Ausnehmung 10, so daß kein bzw. möglichst
wenig möglicherweise
störendes
Material zwischen einer über die
Halterung 3 ragenden Antenne eines Mobilfunkgerätes und
der Flächenantenne
des Antennenkopplers 1 zu liegen kommt.
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Der
Schlitten 4 ist entlang der Längsachse des Antennenkopplers 1 verschieblich.
Er weist einen Rastmechanismus 11 auf, der zusammen mit
am Rahmen 5 ausgebildeten Nuten den Schlitten 4 in verschiedenen
Stellungen arretiert. Am Schlitten 4 angebrachte Zeiger
erlauben es, die Stellung des Schlittens 4 einfach zu erkennen,
wenn über
der Flächenantenne
(noch zu beschreibende) Markierungen angebracht sind. Ein auf die
Auflagefläche 9 der
Halterung 3 gelegtes und mittels der Klemmbacken 6 und 7 fixiertes
Mobilfunkgerät
kann so in optimaler Lage zur Flächenantenne
gestellt werden. Zum Lösen
der Klemmbacken 6 und 7 ist an der Halterung 3 ein
Knopf vorgesehen, der einen in der Halterung 3 vorgesehenen,
die Klemmbacken 6 und 7 arretierenden Sperrmechanismus
freigibt.
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Wie
die Schnittdarstellung der 2 deutlich zeigt,
ist das Gehäuse 2 aus
einem Bodenteil 11 und dem darauf befestigten Rahmen 5 aufgebaut.
Der Rahmen 5 ist über
Stifte 12 mit dem Bodenteil 11 verbunden und klemmt
dabei eine Antennenplatine 13 im Gehäuseinneren 14 fest,
auf der die Flächenantenne
ausgebildet ist. Zur Antennenplatine 13 läuft im Gehäuseinneren 14 eine
Antennenzuleitung über
einen Umformer 15 zu einer Erdungsplatine 16,
an der auch ein koaxialer Eingang vorgesehen ist.
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Auf
der bezogen auf die Lage des Mobilfunkgerätes unteren Seite der Antennenplatine 13,
d.h. auf der Seite der Antennenplatine 13, die zum Gehäuseinneren 14 hin
liegt, ist eine zweiarmige Spiralantenne ausgebildet, die später noch
anhand der 3 näher erläutert wird. Die Anschlüsse der
beiden Arme der Spiralantenne sind durch den Umformer 15 mit
der Unterseite der unter der Antennenplatine 13 liegenden
Erdungsplatine 16 verbunden. Der Umformer 15 leitet
die beiden Anschlüsse
der Spiralantenne, die, wie noch erläutert werden wird, nebeneinander
liegen, auf den Koaxialeingang. Er ist also eingangsseitig mit der
Antennenplatine 13 und ausgangsseitig mit einem Schirmkontakt
sowie einem Mittelkontakt des Koaxialeingangs verbunden. Bei dem
Umformer 15 handelt sich in einer Ausführungsform um das Bauteil ETC1.6-4-2-3,
das von AMP Incooperated, USA, unter dem Handelsnamen M/A-COM vertrieben wird.
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Auf
der Oberseite der Erdungsplatine 16, d.h. auf der zur Antennenplatine 13 weisenden
Seite, ist eine Abschirmfläche
vorgesehen, die für
den Umformer 15 geeignet strukturiert ist und ansonsten
als Erdungsebene dient. Auf der Unterseite der Erdungsplatine 16 ist
ebenfalls eine Abschirmstruktur vorgesehen sowie ein entsprechender
Anschlußleiter,
der den Umformer 15 auf den Mittelkontakt des Koaxialanschlusses
legt. Dies wird später
anhand der 4 und 5 noch beschrieben.
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Die
Antennenplatine 13 liegt bezogen auf den Schlitten 4 mit
ihrer Spiralantennenstruktur nach unten im Gehäuse und bildet im Bereich des
Inneren des Rahmens 5 die Oberseite des Gehäuses 2.
Dadurch ist die Leiterstruktur der Spiralantenne vor Beschädigungen
geschützt.
Die Erdungsplatine 16 schirmt die Spiralantenne nach unten
ab und fungiert zugleich als Reflektor. Der Abstand zwischen Erdungsplatine
und Spiralantenne beträgt
im Ausführungsbeispiel
etwa 2, 3 cm. Er ist in der Regel nicht wesentlich größer als
ein Viertel der Wellenlänge
der oberen Grenze des gewünschten
Frequenzbandes, in dem der Antennenkoppler verwendet wird. Auf keinen
Fall darf der Abstand gleich einer halben Wellenlänge sein,
da der Reflektor eine Verstärkung
gemäß der Funktion
sin(2φΑ/λ), mit A
als Abstand zwischen Fläche
der Spiralantenne und Abschirmebene und λ der Wellenlänge der abgestrahlten Strahlung,
bewirkt. Das Bodenteil 11 schirmt das Gehäuseinnere und
die Antenne am Rand ab.
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Die
Antennenplatine 13 ist in 3 in Draufsicht
auf die Leiterstruktur gezeigt. Wie zu sehen ist, ist die Leiterbahn
in Form einer Spiralantenne 17 strukturiert, die aus zwei
archimedischen Spiralarmen 18, 19 aufgebaut ist.
Die Spiralarme 18 und 19 sind gegeneinander um
180° bezogen
auf einen Antennen-Fußpunkt 20,
der das Zentrum der Spirale ist, versetzt.
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Die
im Ausführungsbeispiel
der 3 verwendete kreisförmige archimedische Spirale
genügt in
Polarkoordinaten im wesentlichen der Gleichung r = α·φ (r: Radialkoordinate, φ: Winkelkoordinate,
a: Wachstumsparameter). Für
die zweiarmige archimedische Spiralantenne 17 der 3 beschreiben
vier Funktionen die Leiterbahngrenzen der zwei Arme. Die Funktionen
genügen
allesamt der Form r = α·φ + b. Die
vier Kurven für
die Grenzflächen
der Leiterstreifen unterscheiden sich lediglich hinsichtlich des Parameters
b. Werte b1 und b2 definieren den ersten Spiralarm 18,
und die Differenz |b1-b2| legt die Breite des ersten Spiralarms 18 fest.
Gleiches gilt für
entsprechende Werte b3 und b4. In der Ausführungsform der 17 sind
die Parameter so gewählt,
daß die
Spiralarme 18 und 19 gleiche Breite aufweisen und
der Abstand zwischen den Spiralarmen 18 und 19 etwas
größer als
die Leiterstreifenbreite ist. Zwischen der Leiterstreifenbreite
B und dem Wachstumsparameter a gilt für die Spiralantenne 17 die Gleichung α = 2B/φ. Der Leiteranteil
der Spiralantenne 17 wirkt sich auf die Impedanz der Antenne
aus. Das Verhältnis
zwischen Spiralarmbreite und Abstand der Spiralarme erlaubt es,
denn Anteil der Leiterstreifen an der Gesamtfläche einzustellen.
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Anstelle
der archimedischen runden Spirale der 3 ist alternativ
auch eine quadratische oder rechteckige Spirale möglich, die
der Spiralantenne der 3 in quadratischer oder rechteckiger
Form entspricht. Auch kann eine hyperbolische oder logarithmische
Spirale verwendet werden. Diesbezüglich wird auf die Veröffentlichung
Bronstein 1., Semendjajew K., „Taschenbuch
der Mathematik",
22. Auflage, Verlag Harri Deutsch, Thun, 1985, Deutschland, Seite
94f, verwiesen.
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Unter
dem Fußpunkt 20 der
Spiralantenne 17 ist der in 2 gezeigte
Umformer 15 angeordnet, der die beiden Spiralarme 18 und 19 mit
dem koaxialen Schirmanschluß,
d. h. der Erdungsplatine 16, und über eine Leiterbahnstruktur
auch mit dem koaxialen Mittelanschluß verbindet.
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4 zeigt
die Schirmebene auf der Oberseite 22 der Erdungsplatine 16.
In 5 ist die an der Unterseite 23 der Erdungsplatine 16 angeordnete zweite
Schirmebene mit der erwähnten
Leiterbandstruktur dargestellt. An der Oberseite 22 der
Erdungsplatine 16 sind Umformerkontakte 24 ausgebildet,
mit denen der Ausgang des Umformers 15 mit dem koaxialen
Schirmanschluß d.
h. der metallisierten Oberseite 22 der Erdungsplatine 16 verbunden ist.
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Auf
der Unterseite 23 der Erdungsplatine 16 ist neben
einer Abschirmungsstruktur auch eine Leiterbahnstruktur ausgebildet,
die über
einen Leiterstreifen 26 einen Mittelabgriff 25 des
Umformers 15 auf einen Mittelkontakt 28 des Koaxialeinganges
legt. Der Koaxialeingang (in 5 nicht
gezeigt) ist an der Erdungsplatine 16 befestigt und mit
seinem Schirmanschluß mit
beiden Erdungsebenen, d. h. mit den Metallisierungen auf Oberseite 22 und
Unterseite 23 der Erdungsplatine 16 verbunden.
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Damit
der Leiterstreifen 26 in seinem Frequenzverhalten die Breitbandigkeit
der Spiralantenne 17 nicht stört und idealerweise durch den
Umformer 15 bewirkte Frequenzungleichmäßigkeit ausgleicht, weist er über seine
Länge in
einer Ausführungsform eine
variierende Breite auf und ist mit Abstimmstegen 27 versehen,
die quer beziehungsweise schräg
zum länglich
verlaufenden Leiterstreifen 26 liegen.
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In
einem Bereich um das Anschlußsystem mit
dem Leiterstreifen 26 befindet sich kein weiteres Leitermaterial
auf der Unterseite 23 der Erdungsplatine 16. Ansonsten
bildet das Leitermaterial der Erdungsplatine 16 auf der
Unterseite 23 eine weitere Erdungsebene, die ebenfalls
auf NullPotential gelegt ist. Dies verbessert die Abschirmung nochmals.
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Je
nach Abschirmungsanforderung kann die in 5 gezeigte
Struktur auch die einzige Erdungsebene sein und auf die zusätzliche
Ebene der 4 verzichtet werden. Auch kann
man alternativ oder ergänzend
noch eine weitere Abschirmebene unterhalb der Ebene des Leiterstreifen 26 vorsehen.
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Um
eine genaue Zuordnung der Lage der Halterung 3 auf dem
Schlitten 4 gegenüber
dem Gehäuse 2 mit
der Spiralantenne 17 zu ermöglichen, kann auf die Antennenplatine 13 eine
Frontfolie aufgeklebt werden, die neben einer entlang der Längsinnenkante
des Rahmens 5 verlaufenden Indexmarkierung auch zusätzlich eine
Zentrumsmarkierung (z.B. aus konzentrischen geschlossenen Kurven)
aufweisen kann. Das Zentrum ist der Fußpunkt 20 der Spiralantenne 17.
Die Indexmarkierungen erlauben es einem Benutzer, reproduzierbar
eine Stellung des Schlittens 4 anzufahren. Es ist dadurch
möglich, Wartungsanweisungen
für einen
bestimmten Mobilfunkgerätetyp
mit der entsprechenden Indexangabe zu versehen, so daß Mobilfunkgeräte dieses
Typs immer zuverlässig
in derselben gegenseitigen Ausrichtung von Antenne des Mobilfunkgerätes und
Spiralantenne 17 getestet werden. Möchte man solche Vorgaben nicht
machen, oder sind sie nicht verfügbar, kann
ein Benutzer mit Hilfe der Zentrumsmarkierung selbst die optimale
Ausrichtung der Mobilfunkantenne zur Spiralantenne 17 finden.