EP1743398A1 - Antennenkoppler - Google Patents

Abstract

Es wird ein Antennenkoppler (1) zum Testen von Mobilfunkgeräten beschrieben, der ein Aufnahmeelement zum Halten des Mobilfunkgerätes sowie eine darunter liegende zweiarmige Flächen-Spiralantenne (17) zur Funkkommunikation mit dem Mobilfunkgerät aufweist.

Description

Antennenkoppler

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.

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.

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. 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.

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.

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.

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. 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.

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 zirkulär polarisiertes Feld. Nach Erkenntnis des Erfinders bringt dies überraschenderweise jedoch für Mobilfunkanwendungen keinerlei Nachteile mit sich.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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. Dieses Abstimmelement kann beispielsweise in Form einer oder mehrerer am Leiterstreifen angesetzter Abschirmstege und/oder geeigneter Variation der Breite des Leiterstreifens realisiert werden.

Eine besonders gute Abschirmung erreicht man bei Einsatz eines zweitägigen 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.

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.

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.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beispielhalber noch näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Antennenkopplers, Fig. 2 eine Schnittdarstellung durch den Antennenkoppler der Figur 1 , Fig. 3 eine Draufsicht auf eine Antennenplatine des Antennenkopplers der Figur 1 , Fig. 4 eine Draufsicht auf eine erste, obere Schirmebene einer Erdungsplatine des Antennenkopplers der Figur 1 und Fig. 5. eine Draufsicht auf eine zweite, untere Schirmebene der Erdungsplatine.

Figur 1 zeigt perspektivisch einen Antennenkoppler 1 , der dazu dient, ein (nicht dargestelltes) Mobilfunkgerät (z.B. ein Mobiltelefon o.a.) kabellos in ein Meßsystem einzubinden. Der in Figur 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.

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.

Zum Messen wird das Mobilfunkgerät in die Halterung 3 eingelegt und bei der in Figur 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.

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.

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.

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.

Wie die Schnittdarstellung der Figur 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.

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 Figur 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.

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 Figuren 4 und 5 noch beschrieben.

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(2φA/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.

Die Antennenplatine 13 ist in Figur 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.

Die im Ausführungsbeispiel der Figur 3 verwendete kreisförmige archimedische Spirale genügt in Polarkoordinaten im wesentlichen der Gleichung r - a φ (r: Radialkoordinate, φ: Winkelkoordinate, a: Wachstumsparameter). Für die zweiarmige archimedische Spiralantenne 17 der Figur 3 beschreiben vier Funktionen die Leiterbahngrenzen der zwei Arme. Die Funktionen genügen allesamt der Form r = a - 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 Figur 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 a = 2BI 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.

Anstelle der archimedischen runden Spirale der Figur 3 ist alternativ auch eine quadratische oder rechteckige Spirale möglich, die der Spiralantenne der Figur 3 in quadratischer oder rechteckiger Form entspricht. Auch kann eine hyperbolische oder logarithmische Spirale verwendet werden. Diesbezüglich wird auf die Veröffentlichung Bronstein I., Semendjajew K., „Taschenbuch der Mathematik", 22. Auflage, Verlag Harri Deutsch, Thun, 1985, Deutschland, Seite 94f, verwiesen.

Unter dem Fußpunkt 20 der Spiralantenne 17 ist der in Figur 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.

Figur 4 zeigt die Schirmebene auf der Oberseite 22 der Erdungsplatine 16. In Figur 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.

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 Fig. 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.

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.

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 Null- Potential gelegt ist. Dies verbessert die Abschirmung nochmals.

Je nach Abschirmungsanforderung kann die in Figur 5 gezeigte Struktur auch die einzige Erdungsebene sein und auf die zusätzliche Ebene der Figur 4 verzichtet werden. Auch kann man alternativ oder ergänzend noch eine weitere Abschirmebene unterhalb der Ebene des Leiterstreifen 26 vorsehen.

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.

Claims

Patentansprüche

1. Antennenkoppler zum Testen eines Mobilfunkgerätes, der ein Aufnahmeelement (3) zum Halten des Mobilfunkgerätes und eine darunterliegende Flächen-Spiralantenne (17) zur

Funkkommunikation mit dem Mobilfunkgerät aufweist.

2. Antennenkoppler nach Anspruch 1 , wobei die Spiralantenne (17) zweiarmig ist.

3. Antennenkoppler nach Anspruch 2, wobei die Spiralantenne (17) aus zwei in Form einer Doppelspirale verlaufende Leiterstreifen (18, 19) aufgebaut ist.

4. Antennenkoppler nach einem der obigen Ansprüche, wobei die Spiralantenne (17) als quadratische oder runde archimedische Spirale oder als logarithmische oder hyperbolische Spirale ausgebildet ist.

5. Antennenkoppler nach einem der obigen Ansprüche, wobei die Spiralantenne (17) bezogen auf das Aufnahmeelement (3) über einer Abschirmung (22) montiert ist.

6. Antennenkoppler nach Anspruch 4, wobei die Spiralantenne (17) und die Abschirmung (22) durch Leiterplatten (13, 16) gebildet sind.

7. Antennenkoppler nach einem der obigen Ansprüche in Verbindung mit Anspruch 2, mit einem bezogen auf das Aufnahmeelement (3) unter der Spiralantenne (17) vorgesehenen Anschlußsystem (15), das einen koaxialen Eingang mit zwei Armen (18, 19) der Spiralantenne (17) verbindet.

8. Antennenkoppler nach den Ansprüchen 2 und 6, wobei das Anschlußsystem einen zwischen Spiralantenne (17) und Abschirmung (22, 23) liegenden Umformer (15) aufweist, der einerseits mit den zwei Armen (18, 19) der Spiralantenne (17) und andererseits mit der Abschirmung (22, 23) und dem Mittelkontakt (28) des koaxialen Eingangs verbunden ist.

9. Antennenkoppler nach Anspruch 8, bei dem der Umformer (15) durch einen Leiterstreifen (26) mit dem Mittelkontakt (28) verbunden ist, wobei der Leiterstreifen (26) mindestens ein

Abstimmungselement (27) zur Frequenzanpassung aufweist.

10. Antennenkoppler nach Anspruch 8 und 9, dessen Abschirmung zweitägig ausgebildet ist und eine bezogen auf das Aufnahmeelement (3) obere, erste (22) und untere, zweite Schirmebene (23) aufweist, wobei der Leiterstreifen (26) in der unteren, zweiten Schirmebene (23) angeordnet ist und der Umformer mit beiden Schirmebenen (22, 23) Kontakt hat.

11. Antennenkoppler nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Aufnahmeelement (3) zum Halten des Mobilfunkgerätes in einer unteren Hälfte des Antennenkopplers (1) liegt und der Leiterstreifeπ (26) in einer oberen Hälfte des Antennenkopplers (1 ) vom Aufnahmeelement (3) weg verläuft.