Man mäter alltid antenneffektivitet på mobiltelefoner som en del i utvecklingarbetet, utöver att man i slutskedet av antenn-utvecklingen även mäter TRP och TIS. Det är där det stora jobbet är, som kan ta veckor och månader. Sändareffektivitet, sändareffekt, mottagarkänslighet, spuriosmätningar, selektivitet, frekvensstabilitet samt säkert 40 andra parametrar som mäts trådbundet, görs i princip på några minuter i en särskild kommunikations-testare som automatiskt kör alla testerna i en sekvens, eller man får programmera den till att göra så. Liknande mätning görs sedan i serieproduktionen, både trådat och trådlöst, men då mest som en funktions och toleranstest.
För slutlig produkt som måste FCC-certifieras mäts också antenn-effektivitet som ett del-resultat när man gör SAR-mätningar.
För MISO-telefoner kan man utöver antenneffektivitet mäta diversitetsvinsten med två olika accepterade metoder i ekofattig kammare alternativt en metod i multimodväxlar-kammare. Tyvärr är det är mödosamt jobb att bearbeta mätresultaten och mätmetoderna är inte riktigt kompatibla. Det senaste jag hörde, så håller utvecklarna bakom Bluetest fortfarande på att fila på beräkningarna och ämnet är så komplext så det är tveksamt om man någonsin når fram.
Jag har mäter en del i modväxlarkammare och fördelen är att det är en enkel och relativt snabb mätning, men mäter man i ekofattig kammare så får man även strålningsdiagrammet och evt antenn-polarisation uppmätt i samma mätning, vilket inte går mäta alls i modväxlarkammaren. Modväxlarkammaren har fördelen att inte vara så skrymmande som ekofattiga kammaren måste vara, för en given frekvens. I övrigt vet jag inte men spatial-mätningar har väl inte varit modväxlarkammarens starka sida. Kammarens grund-ide är ju att skapa ständigt föränderliga kaosreflexer men kaoset visar sej allt som oftast i beräkningarna ha brister i dynamiken.
Vid utveckling av en typisk telefonantenn har jag nog under jobbets gång mätt antenn-effektiviteten 10-20 ggr, ibland betydligt mer, både i "free space" och i en eller två handhållna positioner. Oftast så mäter min kund upp antenn-effektiviteten ytterligare någon gång. Slutligen mäts telefonens RF-mässiga helhetsfunktion vid för-certifiering och slutlig FCC-certifiering.
Nätoperatörer kräver ofta att TIS-mätningar ska redovisas för att man ska anamma telefonen som en tillräckligt bra telefon, alternativt gör man egna mätningar. Se t.ex. http://www.ptcrb.com. Är antenneffektiviteten för dålig för mottagning (sändnings-effektivitet är här oväsentligt!) så kommer antingen kunder klaga till nätoperatören för tappade samtal, eller måste nätopertören bygga nät som medger högre fältstyrka, vilket är dyrt.
Möjlig diversitetsvinst mäts också ur flera perspektiv, lite beroende på mätmetod. Om mätresultat sedan överenstämmer med teoretisk simulering/beräkning för just denna telefonen, är alla glada, alternativt skyller på brister i mätmetoden. Just vad gäller mobiltelefoner läggs istället stor vikt vid mätningen av antenn-isolationen, som tillsammans med antenn-effektivitet kan ge en uppfattning om diversitetsvinsten för givna yttre omständigheter. Antennisolationen är ett mått på hur pass stor skillnad som max kan uppnås mellan antennerna för en och samma inkommande signal, ur styrke-synpunkt, samtidigt som antennerna helst ska vara likvärdigt effektiva. Det är en knepig balansgång om man hellre ska satsa på effektiva antenner eller på hög isolation då det ena ofta kostar den andra egenskapen på dessa relativt rundstrålande antenner där även polarisation till stor del styrs av telefonens jordplan för 700-900 MHz. Vid 2,6 GHz kan man bättre påverka polarisationen genom lämplig antennplacering på moderkortet, men det är nästan alltid så att bästa platserna redan är upptagna av antenner för de lägre frekvenserna, vilka är mycket större, och lider mer i antenn-effektivitet av att flyttas. För de små antennerna är lättare att finna alternativa platser som visserligen då inte är fullt så optimala ur diversitets-synpunkt.
Sedan har man problemet med telefonanvändaren. Om denne sätter sina händer på fel plats kan alla antenn-beräkningar och mätningar spolieras. Förr mättes bara tre positioner, free space och huvudplacerat med och utan höger hand.
Huvudplacerat utan hand är ju ultimat handsfree men fungerar sällan i praktiken. Anledningen till att man ändå mäter på detta sätt är därför att det är så FCC satte upp sin mätstandard ca år 1990 och när man kom på att handen var bortglömd så skulle man arbeta om hela test-dokumentet, inklusive att ta hänsyn till senaste inom telefon-utvecklingen. Men det tar sådan tid att arbeta om detta dokument så man blir aldrig färdig förrens det är omodernt och måste börjas om igen.
Sedan har vi en fjärde telefon-position som inte fanns förr, och det är när man håller i telefonens kortsidor med en eller bägge händerna, typ som vid surfning.
Jobbet som antenn-tekniker är att hitta en antenn-position där antennen inte dör eller blir avskärmad för någon av dessa positioner. Antennerna som ska placeras ut på denna optimal platsen är 1 till fyra telefon-antenner 700-900, 1600-2200 2600-2700 MHz, GPS-antenn, blåtand, wlan, NFC och ibland även TV och FM-antenn. Alla måste placeras så längt från batteri och display som möjligt då dessa absorberar RF-strålning. Dessutom så måste antennerna inta bara ur diversitet-synpunkt utan av andra skäl placeras så att de inte påverkar varandra. T.ex. trivs sällan GPS-antennen om den hamnar för nära en GSM-antenn, då GPS är ytterst svaga signaler som riskerar dränkas av telefonens egna GSM-sändare och blåtand och wlan arbetar på samma frekvenser och kan också störa ut varandra. Utan omsorgsfull planering och uppmätning så kommer det inte fungera alls och trots mycket jobb får man som antenn-designer acceptera att det blir en hel del kompromisser.
Innam man kommer så långt att man kan mäta mottagarens totala känslighet (TIS) eller sändaren total effektivitet (TRP), vilket per definition är inklusive antenn, samt mäta antenn-isolation, för ett antal olika telefon-positioner, måste först antennerna designas och placeras ut på optimalt sätt, utan att störa varandra men ändå placeras på ställen som ger hög antenn-effektivitet för respektive funktion och frekvensområde.
För den som har en modern smart-telefon, titta på dess storlek, och fundera på var ett halv-dussin antenner kan placeras för att uppfylla dessa önskemål. De kan inte placeras på samma yta som display eller batteri, samt inte sitta vid en kant där du som användare eventuellt täcker hela antennen med handen. Ena kortänden är dessutom fördärvad ur antenn-synpunkt av en USB-kontakt och i värsta fall har man designat in något även i andra kortänden, typ knappar och hörlursuttag. Samtidigt är det så att antenner för 7-900 MHz i princip måste ha relativt stor storlek och sitta i en kortände för att få tillräckligt långt jordplan bakom. Ska man då ha diversitet i detta bandet så krävs två antenner, som inte gärna kan sitta ovanpå varandra för det ger noll i inbördes isolaton. Som löken på laxen, om det är divesitets-antenner så används de inte ännu för telefonsamtal, så det behövs även en GSM-antenn. Vid normal talposition med enhandsfattning är större delen av långsidorna täckta av en hand. Var ska då GSM-antennen sitta om det redan är ockuperat i kortändarna?
Hur man löser detta så alla blir nöjda skiljer inte mycket från den gamla historien om hur man får in 10 elefanter i en folkvagn. Det är så vardagsproblemet ser ut för en antenn-designer.
