JP4098409B2 - 携帯・自動車電話をテストするためのアンテナ結合器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯・自動車電話をテストするためのアンテナ結合器デバイスに関する。アンテナ結合器は、携帯・自動車電話の点検及び開発のためのテスト構造の１構成要素である。
【０００２】
【従来の技術】
携帯・自動車電話をテストするとき、伝送及び受信測定として大ざっぱに分類することのできる複数の特性又はパラメータが検査される。例えば、伝送測定では、なかでも位相誤差、周波数誤差、出力及びスペクトルの測定が行なわれる。受信測定では、ビット誤り率が測定される。無線電話のテストの技術的背景に関しては、Funkschau Technik シリーズからの Franzis-Verlag ２，第２版、Poing,１９９５，Siegmund Redl 及び Mathias Weber著「ＧＳＭ−Technik und Meβpraxis」という書籍の第II及びIII章を参照されたい。
【０００３】
携帯・自動車電話の実践的使用にできるかぎり近づいた測定を可能にするため、テストすべき携帯・自動車電話（テスト品目又はＤＵＴ−device under test とも呼ばれる) は、そのアンテナを介してＨＦ（＝高周波数＝無線周波数＝ＲＦ）出力を伝送し受理しなくてはならない。テスト品目に対する伝送特性が知られており充分に一定である場合には、テスト品目により受理又は伝送される出力を、測定値から計算することができる。テスト品目のアンテナと結合させるための測定用器具上のアンテナを用いるそれ自体知られた測定方法においては、測定結果は、以下のパラメータによって実質的に影響を受ける：すなわち
（i） 両アンテナ間のスペース；（ii) 反射に起因する、アンテナの環境（測定器具、実験室設備、壁、人間）；(iii) 放射する妨害送信機からの妨害；及び（iv) アンテナのＨＦ特性（立体角及び周波数を介しての放射特性）。
【０００４】
従って、測定は、ＨＦ吸収性材料でライニングされた大型遮へいチャンバの中においてのみ可能である。その上、測定器具全体は、チャンバの外側に位置づけされなくてはならない。テスト品目を手動式で使用するためには、チャンバ内に人が入り、それを再度放置しなくては測定を続行できない。
【０００５】
ボックスとして設計された小型測定用チャンバも従来の技術において知られている。これらのチャンバでは、テスト品目を使用するためには、ボックスを開き、再び閉じなくてはならないという基本的な欠点がある。その上、このようなボックスは、製造が不便で複雑かつ高価である。従来の技術に従ったＨＦの伝送は、テスト品目のアンテナ全体にわたり押し込まれる結合用機構（Rohde 及び Schwarz のＣＢＺ１０型）によってか又は座標系上にテスト品目を取りつけることによるテスト品目の粗ｘ及びｙ位置づけを伴うダイポールアンテナ（ＡＮＤＯのＡＨ５９１１型）によって、ボックスの内部で実施される。第１の既知のタイプの伝送における欠点は、それが、ケーシング内部に一体化されたアンテナ又は結合用機構にとって大きすぎるアンテナを備えたテスト品目には適していないという点にある。第２のタイプにおいては、テスト品目をしっかりと固定できないことから、その位置づけが不精確である。最後に、両方の既知のタイプのＨＦ伝送においては、結合器の周波数範囲が、構造によって望ましくない程度にまで制限され、しかも数多くのテスト品目についての結合減衰が非常に高いことから測定器具のダイナミックスでは不充分である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の目的は、従来の技術の欠点を避けること、特に市販の複数の無線電話のための低い結合減衰をもつ単純な構造のアンテナ結合器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、携帯・自動車電話をテストするためのアンテナ結合器において、
− ストリップ伝送線路技術によりその上面上に少なくとも１つのアンテナ要素が形成されている、プリント回路板；及び
− プリント回路板より上にしっかり取りつけられた、携帯・自動車電話のための収容要素；
を含んで成ることを特徴とするアンテナ結合器を提供することによって達成される。
【０００８】
本発明の有利な１実施形態に従うと、プリント回路板は、第１及び第２のアンテナ要素を有しており、この第１のアンテナ要素は、第１の周波数範囲のために備えられており、第２のアンテナ要素は第２の周波数範囲のために備えられている。第１の周波数範囲は、１７１０〜１９００ＭＨｚ（ＤＣＳ１８００及びＤＣＳ１９００システム）であり、第２の周波数範囲は８８０〜９６０ＭＨｚ（ＧＳＭ）である。このようにして、Ｄ１，Ｄ２，Ｅ及びＵＳネットワークの携帯・自動車電話そしてこの周波数範囲内で作動するさらなるネットワークを１つのアンテナ結合器でテストすることができる。
【０００９】
より有利には、プリント回路板の上面、特にその外部部域は、接地されている導電性材料で構成されている。こうして、場所をとるボックスを必要とせずに、外部の電界を或る程度遮へいすることができる。さらに、テスト中の携帯・自動車電話へのアクセスもこの要領で確保される。
【００１０】
好ましくは、第１のアンテナ要素は、ダイポールアンテナであり、第２のアンテナ要素はスロットアンテナである。好ましい配置においては、第１のアンテナ要素は、プリント回路板の上面上で携帯・自動車電話のアンテナに対して平行でかつ実質的にその下側に配置されており、第２のアンテナは、携帯・自動車電話のアンテナに対し直交して、携帯・自動車電話の本体の下の実質的に中央に配置されている。複数の実験的テストを以前に知られている携帯・自動車電話に対し行なった後、２つの周波数範囲内でのテストのためのこの配置及びアンテナのタイプによって、特に有利な結合減衰が可能となる、ということが発見された。
【００１１】
両方のアンテナ要素は共に、好ましくはダイプレクサを介してテストデバイスとの接続に対し組合わされており、そのためアンテナ結合器は、複数の周波数範囲についてテストデバイスに単一の接続を介して接続され得るようになっている。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態に従うと、ダイプレクサは、ストリップ伝送線路技術におけるアンテナ要素と同様に、プリント回路板の上側に形成されており、そのためきわめて費用有効性の高いコンパクトな構造が作り出されるようになっている。
【００１３】
本発明のさらなる有利な実施形態においては、プリント回路板の下側は、環境からの妨害影響を除去するため、遮へい用ケーシングによってとり囲まれている。
【００１４】
さらに有利なことに、携帯・自動車電話のための収容要素は、非金属材料、好ましくはプラスチックで作られたモバイルユニバーサルホルダ（携帯電話機、自動車電話機等の移動可能な機器を収容するためのホルダ）である。かくして、アンテナ結合器は、市販されている全ての携帯・自動車電話タイプに適しており、テストされるべきテスト品目は、各々のケースにおいて正確に位置づけされ、そのため測定値の高い繰返し性又は再現性を達成することができるようになっている。これに基づき、特定のＨＦ伝送特性を考慮に入れるべく、携帯・自動車電話に特定的なソフトウェア補正方法を使用することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明及びそのさらなる展開及び利点について以下で、１例として与えられている一実施形態を基準にして、図面を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は、本発明に従った矩形プリント回路板１の概略的平面図を示す。プリント回路板１の上面は３つのプリント区分２，３及び４を有する。面積的にプリント回路板１の主要部分を網羅する区分２は、接地され、その内部に２つの矩形アパーチャ５、６をもつ。アパーチャ５は、Ｄ１及びＤ２ネットワークの周波数範囲に対応する８８０〜９６０ＭＨｚの周波数範囲（ＧＳＭ−システム＝Ｇlobal Ｓystem for Ｍobile Ｃommunications)についてストリップ伝送線路技術によりスロットアンテナ７を形成する。スロットアンテナ７は、プリント回路板１に対しほぼ中央に、そしてプリント回路板１の狭い側面に対し平行に配置されている。区分３及び４はアパーチャ６の内側に配置されている。区分３，４を用いて、プリント回路板１の長手方向側面に対して平行に、１７１０〜１９９０ＭＨｚのさらなる周波数範囲（Ｅネットワーク又は米国で使用されるネットワークに対応するＤＣＳ１８００及びＤＣＳ１９００システム）について、ストリップ伝送線路技術によって、ダイポールアンテナ８が形成される。周波数範囲に起因して、スロットアンテナ７の長さはダイポールアンテナ８のもののほぼ２倍である。図面に示された寸法も参照のこと。
【００１７】
図２は、プリント回路板１の概略的な長手方向断面図を示す。同様に図２に見られるのは、プリント回路板１より上の長手方向の携帯・自動車電話１０の位置づけである。携帯・自動車電話１０は本体１１とアンテナ１２を有する。この場合、携帯・自動車電話１０のアンテナ１２は、ダイポールアンテナ８の外部区分４より上におおよそ存在している。プリント回路板１の上面にとりつけられているプラスチックホルダ（図示せず）は、プリント回路板１より約２cm上の高さで携帯・自動車電話を収容する。プリント回路板１との関係におけるｘ，ｙ及びｚ方向での携帯・自動車電話１０の正確な位置は、市販されている携帯・自動車電話のサイズ及びアンテナのタイプ（例えば、本体に内蔵されたアンテナ、ヘリカルアンテナ、伸縮式アンテナなど）が異なっていることから、予め正確には設定されていない。従って、携帯・自動車電話１０の「中央」位置づけが示されている。予め定められたアンテナ（タイプ）７，８で、携帯・自動車電話の位置づけが、これらの許容誤差にもかかわらず２０ｄＢ以下という市販のすべての携帯・自動車電話についての結合減衰を与える、ということが本発明の１つの利点である。これは、市販の全ての携帯・自動車電話に対する広範なテストを行って初めて発見できたことである。携帯・自動車電話ホルダの位置づけを予め定めた上でタイプに特定的なものである、アンテナ結合器とテスト品目の間の特定のＨＦ特性は、ソフトウェア補正方法の考慮対象である。プリント回路板１の下に具備されているのは、遮へいされたハウジング２０であり、このハウジングはプリント回路板１の上面において区分２と導電的に接続されている。さらに、図２は、ドライバアンテナ７，８のＥ電界の電界線路の曲率を概略的に示している。参照番号１００は、アンテナ結合器全体を表わし、この結合器にはさらに、図示されていない可動ホルダも含まれている。
【００１８】
図３及び４は、実際のサイズの約７０％まで縮小された、プリント回路１の上面及び下面のオリジナルに忠実な表示である。
【００１９】
図４は（図２も参照のこと）、テストデバイスに対する単一接続４９に対し上述のＨＦ範囲の両方を組合わせるため、プリント回路板１の下側でストリップ伝送線路技術により周波数ダイプレクサ回路がエッチングされていることを示している。かくして、ダイプレクサ５０は、テスト器具の５０オームのインピーダンスを、結びつけられた周波数範囲のためのアンテナ要素７又は８のそれぞれのインピーダンスに適合させる２つのインピーダンス変換器又は変成器５１及び５２から形成されている。それぞれその他の周波数範囲については、インピーダンス変換器は無限に高いインピーダンスを有し、そのため、例示された配置はダイプレクサとして作動する。
【００２０】
図５は、本発明に従ったアンテナ結合器の一部分解された縮小平面図を示す。図５の上部分解部分から、遮へいされたケーシングがＨＦ減衰材料２１でライニングされ、ケーシング内の妨害反射を減衰するようになっていることがわかる。図５の下部部分に示されているのは、プリント回路板１（図５に示されていない）より上に配置されているカバープレート２２の平面図である。カバープレート２の上にしっかり固定されているのは、テストすべき携帯・自動車電話１０を収容するモバイルユニバーサルホルダ２３（携帯電話機、自動車電話機等の移動可能な機器を収容するためのホルダ）である。
【００２１】
図６は、本発明に従ったアンテナ結合器１００の下から見た縮小図を示す。作用表面上の人間工学的に有利な可変的に斜めの位置にアンテナ結合器１００を取りつけるため、ケーシング２０の片端には、その水平部分内でゴムチューブ１０２によりとり囲まれている横方向側面全体にわたり延びるＵ字形ワイヤループ１０１が具備されている。従ってアンテナ結合器１００ひいてはプラスチックホルダ２３の中に入れられた携帯・自動車電話１０を斜めに位置づけするのが容易であることは、従来の技術と反対にアンテナ結合器１００の作動中に携帯・自動車電話にアクセスでき従ってこれを使用できることから、特に有利である。
【００２２】
上述の説明は、さらに分析する必要なく本発明の要旨をきわめて充分に開示することになるため、他の人々は、従来技術の視点からみて本発明の包括的又は特定的形態の不可欠な特徴を公正に構成する欠落した特長を用いてさまざまな利用分野のためにそれを容易に適合させることができ、従ってこのような適合は、冒頭のクレームの意味及び等価性範囲内に含まれるべきであり又そのように意図されるものである。特に本発明は、２つの異なる周波数範囲のための２つのアンテナ要素を伴う例示された実施形態に制限されるものではない。当業者にとっては、本開示から、本発明の精神及び範囲から逸脱することなくアンテナ要素のタイプ及び周波数範囲に関してアンテナ要素の数及び／又はその設計を変更することができること、そしてアンテナ結合器の必要条件に応じてプリント回路板上のその絶対的及び相対的配置を変えることができることは自明のことである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従ったアンテナ結合器のプリント回路板の概略図である。
【図２】図１のプリント回路板より上の携帯・自動車電話テスト品目の配置の概略図である。
【図３】図１のプリント回路板の上面縮小図（約７０％）である。
【図４】図１のプリント回路板の下面縮小図（約７０％）である。
【図５】本発明に従ったアンテナ結合器の一部分解した縮小平面図である。
【図６】本発明に従ったアンテナ結合器の下から見た縮小図である。
【符号の説明】
１ プリント回路板
７、８ アンテナ要素
１０ 携帯・自動車電話
１１ 電話の本体
１２ 電話のアンテナ
４９ 単一接続
５０ ダイプレクサ
５１、５２ インピーダンス変換器
１００ アンテナ結合器

Claims (20)

1. 携帯・自動車電話（１０）をテストするためのアンテナ結合器（１００）において、
   − ストリップ伝送線路技術によりその上面上に少なくとも１つのアンテナ要素（７，８）が形成されている、プリント回路板（１）；及び
   − 前記プリント回路板（１）の上方に配置された、携帯・自動車電話（１０）のための収容要素；
   を含んで成ることを特徴とするアンテナ結合器（１００）。
2. 前記アンテナ要素（７，８）がスロットアンテナ（７）又はダイポールアンテナ（８）であることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ結合器（１００）。
3. アンテナ要素（７，８）に対する供給線路が、前記プリント回路板（１）の下面上に形成されていることを特徴とする請求項２に記載のアンテナ結合器（１００）。
4. 前記供給線路がインピーダンス変換器（５１，５２）を有していることを特徴とする請求項３に記載のアンテナ結合器（１００）。
5. 前記プリント回路板（１）が第１及び第２のアンテナ要素（７，８）を含み、前記第１のアンテナ要素（７）は、第１の周波数範囲のために備えられており、前記第２のアンテナ要素（８）は第２の周波数範囲のために備えられていることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ結合器（１００）。
6. 前記第１の周波数範囲が８８０〜９６０ＭＨｚであり、前記第２の周波数範囲が１７１０〜１９９０ＭＨｚであることを特徴とする請求項５に記載のアンテナ結合器（１００）。
7. 前記第１のアンテナ要素（８）がダイポールアンテナであり、前記第２のアンテナ要素（７）がスロットアンテナであることを特徴とする請求項６に記載のアンテナ結合器（１００）。
8. 前記第１及び第２のアンテナ要素（７，８）が前記プリント回路板（１）の上面上で互いに実質的に直交して配置されていることを特徴とする請求項５〜７のいずれか１項に記載のアンテナ結合器（１００）。
9. 前記第１のアンテナ要素（７）が携帯・自動車電話（１０）のアンテナ（１２）に対し実質的に直交して配置されており、又この電話（１０）の本体（１１）の実質的に中央に配置されていることを特徴とする請求項５〜８のいずれか１項に記載のアンテナ結合器（１００）。
10. 前記第２のアンテナ要素（８）が、前記プリント回路板（１）の上面上で、携帯・自動車電話（１０）の前記アンテナ（１２）の実質的に下側に実質的に平行に配置されていることを特徴とする請求項５〜９のいずれか１項に記載のアンテナ結合器（１００）。
11. 前記アンテナ要素（７，８）の両方共がダイプレクサ（５０）を介してテストデバイスへの単一接続（４９）に対し組合わされていることを特徴とする請求項５〜１０のいずれか１項に記載のアンテナ結合器（１００）。
12. 前記ダイプレクサ（５０）は、前記プリント回路板（１）の下側でストリップ伝送線路技術によって形成されていることを特徴とする請求項１１に記載のアンテナ結合器（１００）。
13. 前記ダイプレクサ（５０）が前記第１及び第２のアンテナ要素（７，８）のインピーダンスを接続（４９）のインピーダンスに適合させるための第１のインピーダンス変換器（５１）及び、第２のインピーダンス変換器（５２）を有することを特徴とする請求項１２に記載のアンテナ結合器（１００）。
14. 前記第２のアンテナ要素（８）の周波数範囲のための前記第１のインピーダンス変換器（５１）が無限インピーダンスを有すること、及び前記第１のアンテナ要素（７）の周波数範囲のための前記第２のインピーダンス変換器（５２）が無限インピーダンスを有することを特徴とする請求項１３に記載のアンテナ結合器（１００）。
15. 前記プリント回路板（１）の上面は、接地された導電性材料で実質的に構成されていることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１項に記載のアンテナ結合器（１００）。
16. 前記プリント回路板（１）の上面の外部部域は、接地された導電性材料で実質的に構成されていることを特徴とする請求項１５に記載のアンテナ結合器（１００）。
17. 前記プリント回路板（１）の下側が遮へいされたハウジング（２０）によってとり囲まれていることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１項に記載のアンテナ結合器（１００）。
18. 前記携帯・自動車電話（１０）のための前記収容要素が、非金属材料で作られたモバイルユニバーサルホルダ（２３）であることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１項に記載のアンテナ結合器（１００）。
19. 前記非金属材料は、プラスチックであることを特徴とする請求項１８に記載のアンテナ結合器（１００）。
20. 前記プリント回路板（１）がＦＲ４（Ｆｌａｍｅ Ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ４、ガラスエポキシ基板）材料で作られていることを特徴とする請求項１〜１９のいずれか１項に記載のアンテナ結合器（１００）。

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