DE69229525T2

DE69229525T2 - Hochfrequenzantenne zum Ermitteln von Streustrahlung

Info

Publication number: DE69229525T2
Application number: DE69229525T
Authority: DE
Inventors: Jeffrey B. Knight
Original assignee: Hewlett Packard Co
Current assignee: Agilent Technologies Inc
Priority date: 1991-06-12
Filing date: 1992-05-26
Publication date: 1999-10-28
Anticipated expiration: 2012-05-27
Also published as: US5168279A; JPH05196670A; DE69229525D1; EP0518516B1; EP0518516A2; JP3121443B2; EP0518516A3

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Antennen und insbesondere auf Antennen, die angepaßt sind, um einen HF-Verlust von einem elektronischen Gerät zu erfassen.

Hintergrund und Zusammenfassung der Erfindung

Beinahe alle elektronischen Geräte emmitieren bis zu einem oder dem anderen Grad elektromagnetische Streustrahlung. Eine solche Strahlung ist aus mehreren Gründen unerwünscht, von denen der wichtigste üblicherweise die Störung eines anderen elektronischen Geräts ist.
Um die Streustrahlung zu messen, wird üblicherweise eine Vorrichtung verwendet, die einen Spektrumanalysator, einen Verstärker und eine Erfassungsantenne aufweist. Die Erfassungsantenne ist mit einem spezifizierten Abstand von dem zu testenden Gerät positioniert und fängt die Streustrahlung auf. Der Spektrumanalysator mißt den Betrag dieser Strahlung als eine Funktion der Frequenz.
Der Abstand zwischen dem zu testenden Gerät und der Erfassungsantenne ist eine kritische Variable beim Durchführen von Streustrahlungsmessungen. Selbst eine kleine Änderung des Abstands kann eine erhebliche Änderung der erfaßten Strahlung erzeugen, und zwar speziell für Messungen, die in dem "Nahfeld" des Geräts durchgeführt werden. Da die Streustrahlungsmessungen an allen Seiten des Geräts durchgeführt werden müssen, um eine Erfüllung anwendbarer Normen sicherzustellen, ist es wichtig, daß alle Messungen aus der selben Entfernung durchgeführt werden.
Beim Durchführen von "Fernfeld"-Messungen ist es möglich, das Streustrahlungsfeld bei einer Mehrzahl von gleichmäßig entfernten Punkten zu prüfen, indem auf einer imaginären Kugel, die das Gerät umgibt, Prüfpositionen ausgewählt werden.
Beim Durchführen von Nahfeldmessungen wird das Problem schwieriger. Eine kugelförmige Messungsgeometrie wird nicht mehr ausreichen. Vielmehr muß die Vorrichtung üblicherweise mit einem festen Abstand von dessen Häusung geprüft werden - oftmals um lediglich wenige Zoll entfernt. Ferner können, wie im vorhergehenden darauf hingewiesen wurde, leichte Unregelmäßigkeiten bei den Messungsabständen die resultierenden Daten verfälschen, da der nominale Meßabstand lediglich ein Zoll oder zwei betragen kann.
Die herkömmliche Lösung, um einen gleichmäßigen Erfassungsabstand unter diesen Umständen beizubehalten, bestand darin, eine Erfassungsantenne mit einem oder mehreren dielektrischen Beabstandungsbaugliedern zu bestücken. Für den Fall einer Dipolerfassungsantenne ist eine dielektrische Beabstandungsscheibe in der Nähe des Endes jedes der Dipolelemente konzentrisch befestigt. (Aus Erklärungsbequemlichkeit wird der Stand der Technik bezüglich einer Dipolerfassungsantenne erläutert, obwohl üblicherweise ebenso Schleifenerfassungsantennen verwendet werden.) Die Umfänge dieser Scheiben ruhen gegen die Häusung des zu testenden Geräts, während die Antenne über das Gerät bewegt wird, wodurch ein fester Abstand zwischen der Häusung und der Antenne beibehalten wird.
Die herkömmliche Dipolerfassungsantenne ist mit einem Griff bestückt, der an derselben bei deren Mittelpunkt befestigt ist und durch den eine Zuführungsleitung mit den zwei Dipolelementen verbunden ist. Üblicherweise sind 6 oder mehr Dipole mit unterschiedlichen Längen erforderlich, um eine Frequenzoktave, wie z. B. 500 MHz - 1 GHz abzudecken.
Während der vorhergehende Lösungsansatz viele Vorteile aufweist, weist derselbe trotzdem ernste Fehler auf. Einer tritt auf, wenn über Gerätoberflächen geprüft wird, die nicht flach sind. Viele Geräthäusungen weisen beispielsweise Knöpfe oder Verbinder auf, die von deren Oberflächen vorstehen. Diese Vorstehungen können sich viel näher zu den Dipolelementen erstrecken, als der Abstand, der durch die dielektrischen Beabstandungsscheiben eingestellt wird. In extremen Fällen können die Vorstehungen die Erfassungsantenne sogar berühren. Verwandte Probleme treten auf, wenn in der Nähe von Kanten der Geräthäusung geprüft wird. Eine dielektrische Beabstandungsscheibe kann sich von einer Oberfläche der Häusung weg erstrecken, wodurch ermöglicht wird, daß der Abschnitt der Antenne zwischen den Scheiben unannehmbar nah an die Kante der Häusung absinkt. Fig. 1 stellt diese Fehler dar.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die vorhergehenden und zusätzliche Nachteile des Stands der Technik durch Positionieren einer Erfassungsantenne innerhalb eines dielektrischen Gehäuses gelöst. Für diesen Fall einer Dipolerfassungsantenne kann das Gehäuse die Form einer klaren Acryl- (d. h. Plexiglas-) Röhre annehmen. Diese Röhre stellt sicher, daß kein Teil des zu testenden Geräts näher zu der Dipolantenne positioniert sein kann, als der gewünschte Abstand (der durch den Radius der Röhre festgelegt ist). Die Dipolelemente selbst können innerhalb der Röhre durch Beabstandungsscheiben koaxial angeordnet beibehalten werden. Falls die Dipolelemente teleskopartig sind, können deren Längen ohne weiteres durch Befestigen der Beabstandungsscheiben an das äußerste Teleskopbauglied jedes Elements und durch Bewegen der Beabstandungsscheiben (und in dem das getan wird, durch Bewegen der Enden der Dipolelemente) in eine Ausrichtung mit Markierungen eingestellt werden, die an der Acrylröhre angeordnet sind. Diese Markierungen können entweder bezüglich des Abstands oder der entsprechenden Resonanzfrequenz kalibriert sein.
Die vorhergehenden und zusätzlichen Gegenstände, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden ohne weiteres aus der folgenden detaillierten Beschreibung derselben offensichtlich werden, die bezüglich der begleitenden Zeichnungen fortschreitet.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Ansicht, die eine herkömmliche Erfassungsantenne und dessen Verwendung anzeigt, um eine elektromagnetische Streustrahlung von einem Gerätegehäuse zu erfassen.
Fig. 2 ist eine Schnittansicht einer Erfassungsantenne gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 ist eine isometrische Ansicht der Erfassungseinrichtung von Fig. 2.
Fig. 4 ist eine Draufsicht eines Beabstandungselements, das bei der Erfassungsantenne von Fig. 2 verwendet wird.

Detaillierte Beschreibung

Es wird auf Fig. 2-4 Bezug genommen. Eine Erfassungsantenne 10 gemäß eines Ausführungsbeispiels der vorliegenden Erfindung weist eine Dipolantenne 12, ein tafelförmiges dielektrisches Gehäuse 14 und eine Einrichtung 16, um die Dipolantenne innerhalb des Gehäuses koaxial angeordnet beizubehalten, auf.
Die dargestellte Dipolantenne 12 weist erste und zweite Di polelemente 18, 20 auf, die sich in entgegengesetzten Richtungen von einem Zuführungspunkt 22 erstrecken. Jedes Element 18, 20 weist eine Mehrzahl von einzelnen Baugliedern 24 auf, die teleskopartig zueinander bezogen sind, so daß die Länge jedes Dipolelements eingestellt werden kann. Von dem Zuführungspunkt 22 erstreckt sich eine Zuführungskoaxialleitung 26, die innerhalb eines Griffs 28 angeordnet sein kann. An dem Ende des Griffs 28 befindet sich ein Koaxialverbinder, der verwendet wird, um über die Zuführungsleitung 26 mit dem Dipol gekoppelt zu sein.
Die im vorhergehenden detailliert beschriebenen Elemente der Dipolantenne 12 können als eine Einzelanordnung von der Firma Electro Mechanics Co. als Teil Nr. 3121 C DB4 gekauft werden. Diese Anordnung weist ferner ein Balun auf, das zwischen der Zuführungskoaxialleitung und dem Dipol angeordnet ist und innerhalb des Griffs 28 positioniert ist.
Die Dipolelemente 18, 20 der Dipolantenne 12 radial umgebend befindet sich das rohrförmige dielektrische Gehäuse 14. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist dieses Gehäuse aus einer Röhre aus Plexiglas der Klasse Acryl mit einem Außendurchmesser von ungefähr 1.75 Zoll hergestellt.
Um eine gleichmäßige radiale Beabstandung zwischen den Antennenelementen 18, 20 und dem dielektrischen Gehäuse beizubehalten, verwendet der Anmelder eine Mehrzahl von Beabstandungsscheiben 30, und zwar eine für jedes Element. Jede Beabstandungsscheibe ist wünschenswerterweise an dem am nächsten zu dem Ende befindlichen Teleskopbauglied 24 jedes Dipolelements befestigt, so daß sich die Beabstandungsscheibe bewegt, wenn die Antenne verlängert oder verkürzt wird. Das Gehäuse 14 ist wünschenswerterweise eingeschlitzt, wie z. B. durch Schlitze 32, so daß die Beabstandungselemente durch dieselben manuell gehandhabt werden können, um die Längen der zugeordneten Dipolelemente einzustellen. Eichelemente 34 können an dem Gehäuse 14 markiert sein und gegen einen Anzeiger an den Scheiben 30 gelesen werden, um entweder die Dipollänge oder die Resonanzfrequenz anzuzeigen, der die Dipollänge entspricht.
Folglich ist ersichtlich, daß die Scheiben 30 für eine Vielzahl von Funktionen dienen: Zentrieren der Dipolelemente innerhalb des Gehäuses 14, Vorsehen einer Einrichtung, durch die die Längen der Dipolelemente von außerhalb des Gehäuses eingestellt werden können und anzeigen von entweder der Länge oder der Resonanzfrequenz der Erfassungsantenne.
Bei Ultrahochfrequenzen werden die Charakteristika der Beabstandungsscheiben 30 etwas kritisch. Um die nachteiligen Belastungseffekte zu minimieren, sind die Beabstandungsscheiben 30 bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel aus Teflon-Material gebildet. Ferner können sie durchbohrt sein, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, um ferner deren Masse und begleitenden Belastungseffekte zu reduzieren. Die Scheiben können ferner eingekerbt sein, wie z. B. durch eine Umfangsrille 36 (Fig. 3), um es zu ermöglichen, daß die Scheiben leichter innerhalb der engen Eingrenzungen des Gehäuses 14 verfahren werden können.
Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Öffnungen an den Enden der dielektrischen Röhre 14 durch Acryl- Scheiben 38 geschlossen, um außenbefindliche Objekte daran zu hindern, zu den Enden der Dipolantenne zu gelangen.
Aus dem Vorhergehenden wird erkannt werden, daß die vorliegende Erfindung eine vorteilhafte Erfassungsantenne schafft, die die Nachteile des Stands der Technik überwindet und neue Merkmale, wie z. B. Frequenz- und Längeneichelemente, schafft.
Nachdem die Grundsätze meiner Erfindung bezüglich eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben und dargestellt wurden, wird darauf hingewiesen, daß die Erfindung bezüglich der Anordnung und eines Details modifiziert werden kann, ohne von solchen Grundsätzen abzuweichen. Während die Erfindung beispielsweise bezüglich einer Dipolerfassungsantenne dargestellt worden ist, wird darauf hingewiesen, daß bei anderen Ausführungsbeispielen unterschiedliche Antennenkonfigurationen verwendet werden können. Kreisförmige Schleifenantennen sind eine solche alternative Konfiguration und können in einem Pfannkuchen-förmigen dielektrischen Beabstandungsgehäuse befestigt sein.

Claims

1. Eine Vorrichtung (10) zum Erfassen einer Strahlung von einem Gerät, wobei die Vorrichtung folgende Merkmale aufweist:

ein zylindrisches dielektrisches Gehäuse (14);

eine Dipolantenne (12), die innerhalb des rohrförmigen dielektrischen Gehäuses koaxial angeordnet ist und ein erstes und ein zweites Dipolantennenelement (18, 20) aufweist, wobei jedes Dipolelement entlang seiner Länge einen im wesentlichen gleichmäßigen kreisförmigen Querschnitt aufweist, und wobei der Abstand zwischen jedem Element und dem zylindrischen Gehäuse entlang der Länge der Elemente im wesentlichen konstant ist;

wobei das Gehäuse und die Antenne ein ringförmiges Volumen von Luft zwischen sich definieren;

Beabstandungselemente (30), wobei eines an jedem der Dipolelemente angeordnet ist, wobei die Beabstandungselemente die Dipolantenne koaxial zu dem rohrförmigen Gehäuse halten; und

ein Griff (28), der eine Zuführungsleitung (26) aufweist, die mit der Dipolantenne gekoppelt ist und sich von derselben in senkrechter Richtung weg erstreckt.

2. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der das dielektrische Gehäuse (14) einen Durchmesser von zumindest vier mal dem Durchmesser der Dipolantenne (12) aufweist und das ringförmige Volumen einen Radius von zumindest zwei mal dem Radius der Dipolelemente aufweist.

3. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 1, bei der jedes Dipolelement einen Teleskopabschnitt (24) aufweist, wobei die Antenne ferner eine Teleskopeinrichtung aufweist, die es ermöglicht, daß die Länge derselben eingestellt wird; und

die Beabstandungselemente an den Teleskopabschnitten (24) der Dipolelemente angeordnet und mit denselben bewegbar sind, während die Längen der Dipolelemente eingestellt werden.

4. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 3, die ferner Eichelemente (34) aufweist, die an der Vorrichtung (10) angeordnet sind, um es zu ermöglichen, daß die Dipolelemente auf gewünschte Längen eingestellt werden.

5. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 4, bei der das rohrförmige dielektrische Gehäuse (14) durchsichtig und die Eichelemente an demselben angeordnet sind.

6. Die Vorrichtung gemäß Anspruch 3, bei der das ringförmige dielektrische Gehäuse longitudinale Schlitze (34) definiert, durch die die Beabstandungselemente (30) gehandhabt werden können, um die Längen der ersten und zweiten Dipolelemente (18, 20) einzustellen.

7. Ein Verfahren zum Erfassen von Streu-HF-Strahlung von einem Gerätgehäuse, das folgende Schritte aufweist:

Bereitstellen einer Erfassungsvorrichtung (10) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6;

Prüfen des Gerätgehäuses durch:

- Positionieren der Erfassungsvorrichtung angrenzend an das Gerätgehäuse;

- Bewegen der Vorrichtung zu unterschiedlichen Positionen, während die Vorrichtung angrenzend an das Gehäuse gehalten wird, und während ein gleichmäßiger Abstand zwischen dem Gehäuse und der Erfassungsantenne der Erfassungsvorrichtung beibehalten wird; und

- Verhindern, daß irgendein Merkmal, das von dem Gerätgehäuse vorsteht, der Erfassungsantenne näher als ein vorbestimmter Abstand kommt, während die Vorrichtung angrenzend an das Gehäuse gehalten wird.