CN104106227A - 天线的诊断方法和设备 - Google Patents

Abstract

一种对谐振电路的天线（L）进行诊断的设备，所述谐振电路相关联于放大器，所述放大器包括第一晶体管（HS1）和相连的第二晶体管（LS1）以及放大器输出端（OUT1）。第一晶体管（HS1）和第二晶体管（LS1）被对称地安装，并且放大器输出端（OUT1）位于两个晶体管之间。所述设备包括：用于测量在所述晶体管中每一个的连接中流通的电流的装置，被连至第一晶体管的用于生成输入信号的第一装置，被连至第二晶体管的用于生成输入信号的第二装置，以及具有输出端的电子装置（8），所述输出端提供输出信号，其表示在放大器输出端处的电势（V_OUT1）。一种实施这样的设备的天线诊断方法。

Description

天线的诊断方法和设备

技术领域

本发明涉及天线的诊断方法和设备。

背景技术

本发明可以例如但非排他地在用于机动车辆的“免提（mains libres）”访问系统中找到其应用。这样的系统使得能够访问机动车辆，并且如有必要则启动它，而无需使用机械钥匙。车辆的使用者因此仅仅装备有电子卡（在下文中也称为标签（badge）），其由与被布置成车辆车载的天线相关联的操控和管理设备所检测和识别。如果标签由操控和管理设备标识为经授权用于车辆的标签，则持有该标签的使用者可以仅仅通过握住车门的把手而进入车辆的内部。

在车辆车载访问的情况下，操控和管理设备包括低频集成电路。该设备被放置在车辆内并且借助于例如125kHz的频率的载波而传输信号。当标签接收到这样的信号时，其进而发送具有标识符的证实消息（例如，433MHz的UHF信号）。如果该标识符被识别出，则操控和管理设备授权对车辆车门的解锁。

对于每个操控和管理设备，对应了多个天线。对于每个天线，对应了RLC电路（电阻、电感、电容），或谐振电路。这样的天线由对应电路的电感形成。在实际中，各种谐振电路的电阻和电容被布置在车辆中箱体（boitier）内部，并且对应的电感被布置在自所述箱体某一距离处，例如在车门、行李箱等等处。

如在大部分电子系统中，与“免提”系统的天线相对应的操控和管理设备呈现一些装置，最常集成了模拟/数字转换器，从而使得能够检测天线处的运行缺陷。尤其可能的是，确定与天线相关联的整个谐振电路是否在供应电压的情况下短路又或其是否在接地的情况下短路。

如以上所指示的，谐振电路的电感（或自感）物理地远离谐振电路的剩余部分。因此，可能有意义的是检测在这样的天线处、即在电感处出现的缺陷。

发明内容

本发明的目的因此在于提供一种天线的诊断方法和设备，其同样使得能够检测这样的天线处的缺陷。本发明尤其使得能够检测形成天线的电感是否处于短路和/或该电感是否处于开路。优选地，所述设备将可以容易地被集成于“免提”系统的天线的操控和管理设备。

为此，其提出一种对谐振电路的天线进行诊断的设备，所述谐振电路相关联于放大器，其包括连至供应电压的第一晶体管和连至接地的第二晶体管以及放大器输出端，第一晶体管和第二晶体管被对称地安装并且放大器的输出端位于两个晶体管之间，所述设备包括用于评估在所述晶体管中每一个的连接中流通的电流的装置。

根据本发明，所提出的是所述诊断设备此外包括：

·被连至第一晶体管的用于生成输入信号的第一装置，

·被连至第二晶体管的用于生成输入信号的第二装置，以及

·呈现输出端的电子装置，所述输出端提供输出信号，其表示在第一输入端和第二输入端之间的电势差。

最初地，此处提出的是在晶体管处生成输入信号并且分析放大器输出端的电压。该输出端被连至谐振电路，如果所述谐振电路的电感、即天线处于开路或处于短路又或还恰当地连接，则放大器输出端的电压将不以相同的方式变化。此外，该诊断设备还可以通过在晶体管中一个然后又另一个上发送连续信号以用于确定在谐振电路更总体的层面上是否存在短路问题而被使用。在现有技术中已经实现了这些核实，但是一般需要实施模拟/数字转换器，其在由本发明提出的诊断设备的情况下不再是必要的。

在根据本发明的诊断设备的优选实现形式中，第一晶体管和第二晶体管例如两个都是金属氧化物半导体场效应的晶体管，已知被称为MOSFET。

根据本发明的设备优选地被集成在电路中并且于是构成专用集成电路的元件。

本发明还涉及至少一个天线的操控和管理设备，其包括诸如上述的诊断设备。这样的设备优选地是专用集成电路。

本发明此外涉及“免提”管理系统，其包括前段定义的至少一个天线的操控和管理设备。有利地，该系统包括操控和管理设备以及各自包括至少一个电阻、电容和电感的谐振电路，所述操控和管理设备以安装在板上的专用集成电路的形式而呈现，所述板还承载了谐振电路的电阻和电容，并且所述至少一个电感相对于所述板而偏离。

本发明还涉及一种机动车辆，其包括在前段中定义的“免提”管理系统。

本发明最后提出一种对谐振电路的至少一个天线进行诊断的方法，所述谐振电路相关联于放大器，所述放大器包括连至供应电压的第一晶体管以及连至接地的第二晶体管以及放大器输出端，第一晶体管和第二晶体管被对称地安装并且放大器的输出端位于两个晶体管之间，所述设备包括用于评估在所述晶体管中每一个的连接中流通的电流的装置，所述方法包括以下步骤：

·在预定时间段期间，通过晶体管中仅一个来生成信号并且通过所述信号来激励所涉及的天线，

·在装备有用于评估电流的装置的连接的每一个中评估电流，

·评估放大器输出端处的电势，

·通过将所实现的评估的结果以及与当所涉及的天线处于正常运行条件下时所获得的测量相对应的结果进行比较从而实现诊断。

可以利用诸如以上所描述的那些之类的设备来实施这样的方法。其呈现以下优势：即能够以较少的成本来实现对尤其包括天线的谐振电路的完全诊断。

在这样的方法中，有利地预备三个信号被接连生成，第一连续信号通过晶体管之一，第二连续信号通过另一晶体管，并且以至少一个脉冲的形式所呈现的可变信号通过单一晶体管。以该方式，可能的是检测放大器输出端处的短路以及天线处的异常。

附图说明

从随后参照所附示意图所进行的描述，本发明的细节和优点将更好地显现，其中：

·图1是现有技术已知的集成了天线的振荡电路以及操控和管理设备的示意视图，

·图2是诸如图1的向其应用了本发明的设备的示意视图，

·图3示意性图示了根据本发明的用于实现天线诊断的方法的实施步骤，以及

·图4是图示了在实施根据本发明的方法期间可以获得的结果的表格。

具体实施方式

图1表示了天线的操控和管理设备2。在该图的左侧上，识别出这样的操控和管理设备2，其呈现输出端OUT，包括天线L的谐振电路被连接到所述输出端OUT。

操控和管理设备2例如被实现为专用集成电路的形式，也称为ASIC，Application Specific Integrated Circuit（专用集成电路）的英文首字母缩写。

如已经提及的，谐振电路呈现天线L以及电阻和电容。在图1中表示的电路是以天线半桥配置的常规电路。对应的谐振电路是RLC电路，其中电阻通过并联安设的两个电阻Rs1和Rs2来实现。同样地，电容由并联安装的电容Cs1和电容Cs2形成。在图1上还识别出隔离电容Cfit1。这样的谐振电路是本领域技术人员已知的并且在此处不更详细描述。

注意到，图1示出具有单一天线L的单一谐振电路。然而，操控和管理设备2可以包括多个输出端，向所述多个输出端中每一个将联接包括天线的谐振电路。作为非限制性的说明示例，可以例如在图1中图示的输出端OUT处预备六个相似的输出端，以用于旨在用于机动车辆免提系统的操控和管理设备。

图2示出集成了根据本发明的诊断设备的操控和管理设备2'。该操控和管理设备2'还集成了低频操纵装置（pilote），其还已知被称为“LF驱动器”。与对于图1中所示的现有技术的实现形式相同地，再发现此处称为OUT1的输出端，向所述OUT1连接了RLC类型的谐振电路，其具有电阻R、由天线L形成的电感和电容C。

天线L被连接在两个连接点、第一连接点N1和第二连接点N2之间。电阻R至于其被连接在输出端OUT1和连接点N1之间，而电容C被连接在连接点N2和接地之间。因此在此处再发现如图1中那样的半桥装配。与对于图1相同地，已在此处表示了与操控和管理设备2'相关联的单一天线L，但是该操控和管理设备有利地装备有多个输出端（未表示），向所述多个输出端中每一个联接了谐振电路，诸如图2中图示的RLC谐振电路。

在优选的实现形式中，操控和管理设备2'是专用集成电路或ASIC，其被安装在印刷电路板上。该印刷电路板，在图2上称为PCB（“Printed Circuit Board（印刷电路板）”的英文首字母缩写）。如图2中所图示的，PCB板还容纳电阻R和电容C。天线L至于其例如被集成于机动车辆的车门。

图2还示意性地图示了操控和管理设备2'的输出级。本领域技术人员在该图上识别出对称的装配，还被称为两个晶体管的“推-拉”类型的装配。在所表示的实现形式中，第一晶体管HS1是金属氧化物半导体场效应（也已知名为“MOSFET”）的晶体管。该第一晶体管HS1是P沟道的PNP类型。该第一晶体管HS1的漏极被连至操控和管理设备2'的电源。该第一晶体管HS1的源极被连至输出端OUT1。

与该第一晶体管HS1对称地，预备了第二晶体管LS1。该第二晶体管LS1同样是MOSFET晶体管。然而，其在此处涉及N沟道的NPN晶体管。该第二晶体管LS1的源极被连至接地，而该第二晶体管LS1的漏极被连至输出端OUT1。

第一晶体管HS1与第二晶体管LS1的“推-拉”装配实现了用于被施加于这些晶体管的栅极的信号的放大器。使得能够生成该信号的装置被集成在操控和管理设备2'中，但是未表示在图2上。

在图2中还注意到，第一装置使得能够测量在第一晶体管HS1的漏极中流通的电流。这些第一装置包括电阻R_HS1和第一测量设备4，使得能够测量在电阻R_HS1端子上的电势。通过第一测量设备4在值已知的电阻的端子上实现的该测量使得能够确定穿过该电阻R_HS1的电流的值。如果该电流在预定阈值以下，则在测量设备4输出端处的信号I_HS1取值0，而否则其取值1。

以类似的方式，有第二装置，其使得能够测量第二晶体管LS1的源极处的电流。此处再发现被安装在第二晶体管LS1的源极和接地之间的电阻R_LS1，并且在其端子上，第二测量设备6来测量电压以便确定穿过电阻R_LS1以及因此还穿过第二晶体管LS1的源极的电流。信号I_LS1对应于在第二晶体管LS1的源极处流通的电流。如果所述电流具有小于预定阈值的强度，则该信号取零值（0），并且在相反的情况下取值1。

集成于所表示的操控和管理设备2'的诊断设备除了测量电流的第一装置和第二装置之外，还呈现比较器8，其提供信号V_DIAG。

比较器8呈现两个输入端子，+端子和-端子以及输出端。+端子此处被连至操控和管理设备2'的供应电压。比较器8的-端子在本实现形式中被连至输出端OUT1。比较器8的输出端递送信号V_DIAG。该后者说明在与操控和管理设备2'的供应电压相对应的参考电压以及输出端OUT1的电压V_OUT1之间的电势差。如果电压V_OUT1大于参考电压，则信号V_DIAG值为1，并且否则为0。

开关10被用于在实现诊断时将输出端OUT1连至比较器8。图3和4图示了根据本发明的诊断方法，其将在下文中参考这些图来被描述。

此处提出的诊断方法首先旨在如现有技术已知的诊断方法那样确定输出端（在图2的情况下输出端OUT1）是否处于对供应电压的短路又或连接点N1和/或N2之一是否处于短路。以创新的方式，所述方法还提出在天线L处实现测试以用于确定所述天线是否处于开路又或相反地其两个连接点N1和N2是否处于短路。

此处提出的方法例如开始于与诊断设备的静息状态相对应的步骤S1（图3），其中开关10（图2）是断开的。当诊断设备离开其静息状态时，其被建议实现第一诊断步骤，称为步骤脉冲1，其目的在于确定连接点N1和/或连接点N2是否处于对地的短路。

为了实现该第一诊断测试，在预定时间期间连续操控第一晶体管HS1（位置ON（通））。在该时段期间，第二晶体管LS1不接收信号（位置OFF（断））。在正常运行的条件下，使得能够评估在第一晶体管HS1漏极中电流通过的信号I_HS1应当是零。相反地，在连接点N1又或连接点N2对地短路的情况下，电流在第一晶体管HS1漏极的输出端处的电阻R_HS1中流通，并且信号I_HS1因此值为1。为了实现在放大器输出端OUT1处的电压V_OUT1的评估，开关10处于闭合位置。

在图3中，邻近于步骤脉冲1的等待环路12事实上图示了：连续信号在预定时间段期间被施加于第一晶体管HS1。在该时间段的结束处，步骤S2使得能够传递在步骤脉冲1处实现的评估和/或测量结果。在该步骤S2处，同样关联了等待环路12，其预备用于确保在实现第二测量/评估之前，谐振电路处于静息。

第二测量步骤在图3中被称为步骤脉冲2。在该测量步骤期间，在第二晶体管LS1的栅极处施加信号，而第一晶体管HS1保持“静息”。以与在步骤脉冲1处实现的诊断类似的方式，如果电路处于正常运行条件下，则应当观测到信号I_LS1为零（在R_LS1中没有电流）。然而，如果在输出端OUT1处存在对供应电压的短路，则信号I_LS1将取值1。

与对于步骤脉冲1相同地，发现与步骤脉冲2相关联的等待环路12，其随后为步骤S3。在该后者的过程中，在步骤脉冲2过程中实现的评估/测量结果被传输并且由等待环路12所符号表示的等待时间被预备用于使得谐振电路能够回到静息状态中。

第三测量步骤，被称为步骤脉冲3，被实现。该测量（或评估）步骤最初地提出在晶体管HS1的输入端处施加至少一个脉冲。有利地，将预备在第一晶体管HS1的输入端处施加数十个脉冲，例如以矩形波（créneau）的形式。除图4中所图示的那些之外的其它形式的脉冲可以被设想。而且在此处，等待环路12说明了对于在第一晶体管HS1的输入端处施加信号所必要的时间。脉冲的频率例如为125kHz，其例如对应于操控和管理设备2'的低频操纵装置（LF驱动器）的信号频率。在第一晶体管HS1的输入端处的信号被放大并且注入到谐振RLC电路中。如果电路正常谐振，则天线L先验地正确连接。然而，如果天线L处于短路，则观测到一个或两个脉冲而没有谐振。如果对应于天线L的电感处于开路，则振荡信号强烈衰减。于是能够借助于比较器8、通过观测电压V_OUT1而确定天线状态。在图3中，步骤S4对应于电压V_OUT1的测量和分析以及结果的传输。

在该第三测量步骤之后，预备结束诊断方法又或重新进行诊断。如果未观察到任何异常，则可以例如预备返回到静息模式（步骤S1）。相反地，如果已经观察到异常，则可以实现新诊断。在该后者的情况下，在重新开始诊断方法之前可以预备等待时间。该等待时间构成图3的步骤S5，其本身也相关联于等待环路12，并且其首先使得谐振电路能够安设于静息。对于更好的系统管理还适宜的是，在该步骤S5的过程中等待操控和管理设备2'的信号以用于重新开动系统的诊断。

图4的表格是摘要性表格，其对于每个情形，指示在信号I_HS1、I_LS1处所期待的结果并且对于电压V_OUT1的测量，通过信号V_DIAG来评估。

在图4的表格中，列自左到右分别且接连指示：

·在其上实现诊断的电路状态，

·测量步骤（脉冲1、脉冲2、脉冲3），

·施加于第一晶体管HS1的信号，

·施加于第二晶体管LS1的信号，

·所测量的信号I_HS1，

·所测量的电压V_OUT1，

·所获得的信号I_LS1。

表格的行交替地对应于测量的正常条件、即对应于不呈现缺陷并且正确连接的电路，以及对应于呈现故障的电路。于是定义以下状态（参见图4的表格的左侧第一列）：

·CN：正常条件，

·GND N1/N2：在连接点N1处或在连接点N2处的对地短路，

·CCBAT：对供应电压的短路，

·CO：开路，

·GND N1：在连接点N1处的对地短路，

·CCL：在天线L处的短路。

在该表格中，对于不同状态，信号I_HS1和信号I_LS1要么取值0，要么值1。

在涉及与输出端OUT1处的电压相对应的信号V_OUT1时，有以下情形的情况：

在步骤脉冲1期间，在正常条件下，在电压V_OUT1处观测到正电压，其接近于触发电压。相反，在连接点N1或连接点N2对地短路的情况下，电压V_OUT1接近于0V。

在步骤脉冲2期间，在正常条件下，电压V_OUT1为零（0 V），而如果存在对供应电压的短路，则电压V_OUT1将为正或零。

在步骤脉冲3的情况下，在正常条件下，电压V_OUT在信号的下降坡度之后变为负。相反，在开路的情况下，该电压V_OUT1将为正或零。在连接点N1处对地短路的情况下，其还将为正或零。

最后，在天线L处短路的情况下，电压V_OUT在信号的下降坡度之后将为正。

从所实现的测量步骤（脉冲1、脉冲2、脉冲3）发布的不同结果被发送到分析装置，所述分析装置位于操控和管理设备2'处又或在与该新的操控和管理设备2'相关联的微控制器内部。通过利用图4处提出的表格，于是可能对该表格中预见的各种故障进行诊断。

相对于现有技术，本发明因此使得能够诊断较大量的故障。此外，对于在背景技术中已经诊断的故障，不再有必要使所实现的电流测量同步。此外，尽管现有技术的设备预备利用模拟/数字转换器，但是注意到，诸如以上所提出的本发明的实施不需要使用这样的转换器。

在前述描述中还注意到，使得能够实现诊断的装置可以被完全集成在操控和管理设备2'中，在ASIC类型的集成电路内部。

上述用于实现天线处诊断的设备以及操控和管理设备可以被使用在机动车辆的免提系统的内部。所述操控和管理设备将可以被置于电子箱体处，而天线将有利地被分布在车辆的内部和外部之间的界面处，以使得能够检测使用者的标签并且与其进行通信。

然而，本发明可以被实施用于其它应用。其也不受限于以低频（125kHz）操纵的天线或其它，而是还可以使用在低或高的其它频率范围中。

本发明不受限于以上描述的和在图中表示的优选实现形式。其还涉及在本领域技术人员范围内的所有实现变型。

Claims (10)

1.一种对谐振电路的天线（L）进行诊断的设备，所述谐振电路相关联于放大器，所述放大器包括被连至供应电压的第一晶体管（HS1）和连至接地的第二晶体管（LS1）以及放大器输出端（OUT1），第一晶体管（HS1）和第二晶体管（LS1）相对于放大器输出端（OUT1）被对称地安装，并且放大器输出端（OUT1）位于两个晶体管之间，被连至两个晶体管（LS1、HS1）中的每一个，所述设备包括用于评估在所述晶体管中每一个的连接中流通的电流的装置，

其特征在于，还包括：

·被连至第一晶体管的用于生成输入信号的第一装置，

·被连至第二晶体管的用于生成输入信号的第二装置，以及

·包括输出端的电子装置（8），所述输出端提供输出信号，其表示在放大器输出端处的电势（V_OUT1）。

2.根据权利要求1所述的诊断设备，其特征在于，所述第一晶体管（HS1）和第二晶体管（LS1）两个都是金属氧化物半导体场效应的晶体管。

3.根据权利要求1至2中之一所述的设备，其特征在于，提供对放大器输出端处的电势进行表示的输出信号的电子装置包括比较器设备（8），其具有被连至放大器输出端的第一输入端、被连至预定参考电压的第二输入端以及提供对在第一输入端和第二输入端之间的电势差进行表示的输出信号的输出端。

4.至少一个天线（L）的操控和管理设备，其特征在于，其包括根据权利要求1至3中之一所述的诊断设备。

5.根据权利要求4所述的至少一个天线（L）的操控和管理设备，其特征在于，其以专用集成电路的形式而呈现。

6.一种免提管理系统，其特征在于，其包括根据权利要求4或5中之一所述的至少一个天线（L）的操控和管理设备。

7.根据权利要求6所述的免提管理系统，其特征在于，其包括操控和管理设备（2'）以及谐振电路，所述谐振电路各自包括至少一个电阻（R）、电容（C）和电感（L），在于所述操控和管理设备（2'）以被安装在（PCB）板上的专用集成电路的形式而呈现，在于所述板还承载谐振电路的电阻（R）和电容（C），且在于至少一个电感（L）相对于所述板被偏离。

8.机动车辆，其特征在于，其包括根据权利要求6或7中之一所述的免提管理系统。

9.一种对谐振电路的至少一个天线进行诊断的方法，所述谐振电路相关联于放大器，所述放大器包括被连至供应电压的第一晶体管（HS1）和被连至接地的第二晶体管（LS1）以及放大器输出端（OUT1），第一晶体管（HS1）和第二晶体管（LS1）被对称地安装并且放大器输出端（OUT1）位于两个晶体管之间，所述设备包括用于评估在所述晶体管中每一个的连接中流通的电流的装置，其特征在于，其包括以下步骤：

·在预定时间段期间，通过晶体管中仅一个来生成信号并且通过所述信号来激励所涉及的天线（L），

·在装备有用于评估电流的装置的连接的每一个中评估电流，

·评估放大器输出端处的电势，

·通过将所实现的评估的结果以及与当所涉及的天线处于正常运行条件下时所获得的测量相对应的结果进行比较来实现诊断。

10.根据权利要求9所述的诊断方法，其特征在于，三个信号被接连生成，第一连续信号通过晶体管之一，第二连续信号通过另一晶体管，并且以至少一个脉冲的形式呈现的可变信号通过单一晶体管。