DE10047900C2 - Anordnung und Verfahren zur Messung von Hochfrequenzparametern einer elektronischen Schaltung mit angeschlossener Antenne - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung und ein Verfahren zur Messung von Hochfrequenzparametern einer elektronischen Schaltung mit angeschossener Antenne.

Im Allgemeinen werden elektronische Flachbaugruppen nach der Herstellung auf Funktionsfähigkeit und Qualität geprüft, um die Ausfallrate der endgültigen Produkte zu minimieren sowie ein gefordertes Maß an Qualitätsparametern zu erfüllen. Bei Flachbaugruppen die für den Einsatz in Funksende-/Funkemp­ fangsgeräten, beispielsweise Bluetooth-Funkmodulen oder DECT- Funkteilen, vorgesehen sind, werden dazu auch Hoch­ frequenzparameter (HF-Parameter) wie die Sendeleistung und Empfängerempfindlichkeit gemessen.

In der Regel werden diese Messungen an einem für den Sende- /Empfangsvorgang notwendigen Sendeempfangsteil durchgeführt, wobei dafür ein spezieller HF-Messpunkt vorgesehen ist, der im Allgemeinen zu dem Punkt an dem eine Speisung der Antenne mit Hochfrequenzsignalen erfolgt (Speisepunkt bzw. Antennen­ fußpunkt) parallel geschaltet ist. Die Messung wird durchge­ führt bevor die Flachbaugruppe mit der Antenne bestückt ist, da nur während dieser Zeit die HF-Parameter gemessen werden können. Diese Vorgehensweise ist notwendig, da nach Bestücken der Flachbaugruppe mit der Antenne, die Empfängerempfindlich­ keit nicht mehr messbar ist, weil durch die Antenne Störsig­ nale empfangen werden, die sich dann zum Testsignal addieren und es verfälschen, so dass die Empfindlichkeit nicht mehr genau genug gemessen werden kann.

Diese Störsignale können beispielsweise durch eine Sendeleis­ tungsmessung auf einer benachbarten Fertigungslinie verur­ sacht werden.

Eine Alternative Methode ist aus der Fertigung bzw. Messung von GSM-Geräten bekannt, bei der das Problem auftretender Störsignale bei Antennenbestückter Flachbaugruppe, dadurch umgangen wird, dass der im Allgemeinen bereits vorhandene für den Anschluss einer externen Antenne - in Kraftfahrzeugen - gedachte Umschalter genutzt wird.

Ein derartiger Umschalter wird in Bluetooth- und DECT- Produkten jedoch nicht benötigt und würde zusätzliche Her­ stellkosten verursachen.

Für das Bestücken nach dem Messen ist eine steckbare Antenne erforderlich. Bei DECT Produkten werden daher im wesentlichen druckkontaktierte Blechantennen verwendet, die während der Endmontage, also nach dem Prüfen, eingesetzt werden.

Nachteilig an den steckbaren Drahtantennen ist, dass sie im Bereich der Steckverbindung einen relativ großen Volumenbe­ darf haben. Dieses Volumen steht jedoch gerade bei den Blue­ tooth-Funkmodulen nicht zur Verfügung, da diese im Allgemei­ nen für die Integration in bereits bekannte Endgeräte der Da­ ten- bzw. Telekommunikation gedacht sind, und diese Integra­ tion - insbesondere aus Designgründen - ohne merkliche Volu­ menänderung der Endgeräte vonstatten gehen soll.

Daher werden beispielsweise die Antennen für Bluetooth- Funkmodule, die für die Anwendung in einem Handy gedacht sind, durch das im Gegensatz zu automatisierten Vorgängen sehr kostenintensive manuelle Löten auf die Flachbaugruppe angebracht.

Aus der US 5 997 134 A ist eine Anordnung zur Messung von Hochfrequenzparametern einer elektronischen Schaltung bekannt, bei der während der Messung statt einer Antenne ein Adapter zur Signaleinspeisung angeschlossen ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe ist es ein Ver­ fahren und eine Anordnung anzugeben, die eine Messung von Hochfrequenzparametern bei bereits angeschlossener Antenne erlaubt.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anord­ nungsanspruchs 1 oder durch den Gegenstand des unabhängigen Verfahrensanspruchs 10 gelöst.

Die Unteransprüche geben Ausführungsarten der Erfindung an. Die Anordnung zur Messung von Hochfrequenzparametern einer elektronischen Schaltung mit angeschlossener Antenne gemäß Anspruch 1, weist einen Speisepunkt der Antenne auf, der durch ein erstes leitfähiges Leitungsstück elektrisch leitend mit einem Massepotential verbunden ist, der Speisepunkt ist des Weiteren durch ein zweites leitfähiges Leitungsstück mit einem Funksende-/Funkempfangsmodul verbunden, wobei in einem Abstand, der einem Viertel der Wellenlänge entspricht, ein Messpunkt mit dem zweiten Leitungsstück elektrisch leitend verbunden ist.

Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist es möglich kosten­ günstige gedruckte integrierte (auf der Leiterplatte struktu­ rierte) Antennen oder günstige gemäß SMD-Technologie ausges­ taltete bestückbare Antenne bei mobilen Funksende-/Funkemp­ fangsgeräten einzusetzen. Vor allem ist ein Anbringen dieser Antennen auf eine Flachbaugruppe sowie Verbinden mit einem Funksende-/Funkempfangsmodul bereits vor einer Prüfung der Hochfrequenzparameter dieser Flachbaugruppe möglich, wobei sich dies zusätzlich kostenmindernd auswirkt, da das Anbrin­ gen der Antenne in dem gleichen Herstellungsschritt mit dem Bestücken der Flachbaugruppe - unter Benutzung von "Standard- Werkzeugen" - erfolgen kann.

Bei dem Verfahren zur Messung von Hochfrequenzparametern ei­ ner elektronischen Schaltung mit angeschlossener Antenne ge­ mäß Anspruch 10, wird die angeschlossene Antenne mit einem Massepotential kurzgeschlossen, bei kurzgeschlossener Antenne wird die Messung an einem Messpunkt, der eine λ/4-Transforma­ tion des Kurzschlusses in einen Leerlauf gewährleistet, durchgeführt und der Kurzschluss nach erfolgter Messung ent­ fernt wird.

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird es möglich Hochfre­ quenzparameter bei bereits auf der Flachbaugruppe angebrach­ ter Antenne auszuführen. Wobei die dazu mit dem Massepotenti­ al kurzgeschlossene Antenne die Messung der Hochfrequenzpara­ meter nicht beeinflusst, da der Kurzschluss durch die λ/4- Transformation wie ein Leerlauf wirkt.

Weitere Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der einzi­ gen Figur dargestellt. Diese zeigt:

Die erfindungsgemäße Anordnung zur Messung der Empfind­ lichkeit

In der Figur ist auf einer Flachbaugruppe eines mobilen Funk­ sende-/Funkempfangsgeräts, das nach dem Bluetooth-Standard funktioniert, eine integrierten "inverted F-Antenne" A in planerer Form dargestellt.

Ein erster (F-)Querleiter Q1 der Antenne A ist mit einer Mas­ semetallisierungsfläche MASSE verbunden, während ein zweiter (F-)Querleiter Q2, der den Speisepunkt der Antenne reali­ siert, in eine Aussparung der Massefläche MASSE hineinragt, d. h. im Vergleich zum ersten (F-)Querleiter Q1, um diesen hineinragenden Anteil länger und im Gegensatz zu diesem nicht mit der Massefläche MASSE verbunden ist.

Dagegen ist sowohl der erste (F-)Querleiter Q1 als auch der zweite (F-)Querleiter Q2 mit dem der Massefläche MASSE gege­ nüberliegend angeordneten Antennenarm (F-Längsleiter) elekt­ risch leitend verbunden.

Auf dem in die Aussparung der Massefläche MASSE hineinragen­ den Ende des zweites (F-)Querleiters Q2 ist eine erste ver­ goldete Kontaktfläche (Speisepunkt) SP angebracht. Zwei wei­ tere vergoldete Kontaktflächen (-Punkte) sind links und rechts auf der Massefläche jeweils parallel zur ersten Kon­ taktfläche aufgebracht.

Mit der ersten Kontaktfläche elektrisch leitend verbunden ist der, insbesondere für die Empfindlichkeitsmessung, notwendige Prüfpunkt MP, wobei die elektrische Verbindung durch einen Leiter L in Innenlage realisiert ist, der einen Impedanzwert von 50 Ω aufweist, wobei es besonders vorteilhaft ist den Leiter L gemäß Triplate-Technologie auszugestalten, da in diesem Fall der Leiter L in der Innenlage gut abgeschirmt ist.

Prüfpunkt MP und erste Kontaktfläche sind einem eine Wellen­ länge von λ/4 gewährleisteten Abstand angeordnet, d. h. bei diesem Abstand wird eine Abzweigung zum Messpunkt MP gelegt, so dass bis zum Messpunkt MP eine λ/4-Leitung realisiert ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird im Folgenden anhand der in der Figur dargestellten Anordnung mit der auf einer Lei­ terplatine integrierten inverted-F-Antenne A erläutert, kann aber an jeder beliebiger Antenneform angewendet werden.

Zu Beginn der Messung der Hochfrequenzparameter, insbesondere der Empfindlichkeitsmessung, deren Ablauf hier nicht näher erläutert wird, da sie in der Fachwelt bekannt ist, wird der Antennenfußpunkt (Speisepunkt) SP mittels eines auf die drei vergoldeten Kontaktflächen aufgelegten Kontaktsteifens KS kurzgeschlossen, wobei letztlich eine vergoldete Kontaktflä­ che auf der Massefläche MASSE genügen würde, jedoch aus Sym­ metriegründen im dargestellten Fall zwei Kontaktflächen auf der Massemetallisierung MASSE vergoldet sind.

Durch die Vergoldung der Kontakte ist für eine ausreichende elektrische Verbindung, die den Kurzschluss gewährleistet, allein durch Auflage des Kontaktstreifens KS möglich, da Gold zum Einen einen sehr guten Leitwert aufweist und sich zum An­ deren auf der Goldoberfläche keine elektrisch nicht leitende Schicht bildet.

Durch den Kurzschluss wird verhindert, dass über die Antenne A Störsignale in den Messaufbau eingespeist werden, da er die evtl. auftretenden Störsignale direkt auf das Massepotential (Massefläche) MASSE leitet, während durch eine λ/4-Transfor­ mation, die auf den λ/4 Abstand des Triplate-Leiters L zu­ rückzuführen ist, der Kurzschluss am Antennenfußpunkt SP in einen Leerlauf an der Verzweigung zum HF-Messpunkt MP trans­ formiert wird, so dass der Kurzschluss keinen Einfluss auf den HF-Messpunkt MP hat.

Nach erfolgter Empfindlichkeitsmessung wird der Kontaktstrei­ fen KS wieder entfernt und die Antenne bleibt nun über die 50 Ohm Leitung L an den Transceiver T_x/R_x angeschlossen.

Vorteilhaft bei dieser Anordnung und dem zugehörigen Verfah­ ren ist, dass keine zusätzlichen Herstellkosten, da keine Layoutänderung der Flachbaugruppe nötig ist, sondern ledig­ lich eine zusätzliche λ/4-Leitung zwischen Antennenfußpunkt MP und Abzweigung zum HF-Messpunkt MP gelegt werden muss. Ein Messadapter muss ohnehin für jede Flachbaugruppe aufgebaut werden

Des Weiteren kann mit dem Kurzschluss und der λ/4 Leitung ein wesentlich höherer Parallelwiderstandswert zum Prüfpunkt MP realisiert werden, so dass davon auszugehen ist, dass Messun­ gen mit einer höheren Genauigkeit vorgenommen werden können. so dass eine wesentlich geringere Empfängerempfindlichkeit gemessen werden kann.

Eine Alternative zum Kurzschlussstreifen KS, eine mit mindes­ tens zwei Kontaktspitzen versehene Einrichtung derart aufzu­ setzen, dass jeweils eine Kontaktfläche durch eine durch eine Spitze berührt wird, wobei die Kontaktspitzen elektrisch lei­ tend verbunden sind, so dass nach Aufsetzen der Spitzen der Kurzschluss realisiert ist.

Als eine weitere Alternative kann bereits bei dem, der Emp­ findlichkeitsmessung vorangehenden, Layouten der Flachbau­ gruppe ein elektrisch leitendes Leiterbahnstück von dem Spei­ sepunkt SP zum Massepotential MASSE platziert werden, so dass eine Auflage des Kurzschlussstreifens KS sowie die Vergoldung der Kontaktflächen nicht erforderlich ist. Dieses Leiterbahn­ stück muss dann nach erfolgter Empfindlichkeitsmessung aufge­ trennt, beispielsweise durch Bohrung des Leitungsstücks (mit Absaugen der Späne) oder durch Laser, werden. Ebenso ist es denkbar einen "Null-Ohm-Wiederstand" bei der Bestückung vor­ zusehen und nach der Messung zu entfernen.

Im Vergleich zum aufgelegten Kurzschlussleiter KS weist diese Methode naturgemäß die bessere Leitfähigkeit auf, da erhöhte (Übergangs-)Widerstände an den Berührungspunkten entfallen und zudem, dass Erfordernis wegfällt, den Kurzschlussleiter punktgenau aufzusetzen. Im Gegensatz zum Aufsetzen des Kurz­ schlussleiters, welches einen eine ausreichende elektrische Verbindung gewährleisten Druck erfordert, wird bei dieser Weiterbildung eine geringere mechanische Belastung der Flach­ baugruppe erreicht. Letztlich hat diese Weiterbildung zudem noch den Vorteil, dass bereits vorhanden Werkzeuge (Bohrer) bzw. Hilfsmittel Verwendung finden, so dass noch eine weitere Kostenreduktion erzielt wird.

Claims (13)

1. Anordnung zur Messung von Hochfrequenzparametern einer e­ lektronischen Schaltung mit folgenden Merkmalen:

• - An die elektronische Schaltung ist eine Antenne (A) an­ geschlossen,
• - ein Speisepunkt (SP) der Antenne (A) ist durch ein ers­ tes leitfähiges Leitungsstück (KS) elektrisch leitend mit einem Massepotential (MASSE) verbunden,
• - der Speisepunkt (SP) ist durch ein zweites leitfähiges Leitungsstück (L) mit einem Funksende-/Funkempfangsmodul (T_x/R_x) verbunden, wobei in einem Abstand ausgehend vom Speisepunkt (SP), der einem Viertel der Wellenlänge (λ/4) entspricht, ein Messpunkt (MP) mit dem zweiten Leitungsstück (L) elektrisch leitend verbunden ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Leitungsstück (L) derart ausgestaltet ist, dass es einen Impedanzwert von 50 Ω aufweist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Leitungsstück (L) derart angeordnet ist, dass es in der Leiterplatte der Flachbaugruppe zumindest teilweise in Innenlage verläuft.

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das zweite Leitungsstück (L) zumindest für einen Teil seiner Länge gemäß Triplate-Technologie ausgestaltet ist.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das erste Leitungsstück (KS) als Kurz­ schlussstreifen ausgestaltet ist, der die elektrisch lei­ tende Verbindung durch Auflage auf dem Speisepunkt (SP) und mindestens einem Punkt auf dem Massepotential (MASSE) realisiert.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der die Auflagefläche des Speisepunktes (SP) und des Auf­ lagepunktes des Massepotentials (MASSE) vergoldet sind.

7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das erste Leitungsstück (KS) als soge­ nannter "Null-Ohm-Wiederstand" zwischen dem Speisepunkt (SP) und dem Massepotential (MASSE) ausgestaltet ist.

8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das Leitungsstück (KS) eine Einrich­ tung mit mindestens zwei Kontaktspitzen ist, derart aus­ gestaltet, dass bei Auflage der Einrichtung jeweils eine Kontaktfläche durch eine Spitze berührt wird, wobei die Kontaktspitzen elektrisch leitend verbunden sind.

9. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ge­ kennzeichnet, dass das erste Leitungsstück (KS) als Lei­ terbahn zwischen dem Speisepunkt (SP) und dem Massepoten­ tial (MASSE) ausgestaltet ist.

10. Verfahren zur Messung von Hochfrequenzparametern einer e­ lektronischen Schaltung, unter Verwendung einer Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit folgenden Merkmalen:

• - An die elektronische Schaltung wird eine Antenne ange­ schlossen,
• - die angeschlossene Antenne (A) wird mit einem Massepo­ tential (MASSE) kurzgeschlossen,
• - die Messung wird an einem Messpunkt (MP), der eine λ/4- Transformation des Kurzschlusses in einen Leerlauf ge­ währleistet, durchgeführt,
• - der Kurzschluss wird nach erfolgter Messung entfernt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Leitungsstück (L) zumindest teilweise nach der Triplate-Technologie abgeschirmt wird.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich­ net, dass
der Kurzschluss durch Auflage eines Kurschlussstreifens (KS) auf den Speisepunkt (SP) und das Massepotential (MASSE) erfolgt,
der Kurzschluss nach der Messung durch Entfernen des Kurz­ schlussstreifens (KS) entfernt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeich­ net, dass
der Kurzschluss durch ein Leitungsstück vom Speisepunkt (SP) zum Massepotential (MASSE) realisiert wird,
der Kurzschluss nach der Messung durch Auftrennen des Lei­ tungsstücks entfernt wird.