CN105026942A - 用于检查电路的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于检查构建为用于进行无接触的数据通信的电路(20)的方法，该电路包括天线(22)和与天线(22)耦合的电子组件(24)，因此该方法包括如下步骤：产生(S1)一个场强的交变磁场并且将电路(20)布置(S2)在交变场区域中。然后，借助能量脉冲激励(S3)该电子电路(20)。在另一步骤中，响应于通过能量脉冲激励该电路而采集(S4)电路(20)的振荡。最后，尤其在电路(20)的固有谐振频率方面评估(S5)所采集的电路(20)的振荡。

Description

用于检查电路的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于检查构建为用于进行无接触的数据通信的电路的方法和测量设备，该电路包括天线和与天线耦合的电子组件。

背景技术

在此，电路的检查不仅可以涉及电路的电子特性，还涉及电路或电路的各个部件的功能性。

便携式数据载体、例如人员证件、护照、信用卡、用于货品安全的标签等，可以配设有天线、例如天线线圈形式的天线，以用于与读取设备无接触地数据通信。天线线圈为此通常与数据载体的电子组件、尤其是芯片连接，并且被安置到、例如压印到数据载体的数据载体本体的例如由诸如PC或PVC的塑料材料制成的载体层或夹层上。

替选地，相应的电路还可以构建为集成到诸如移动无线电终端设备、智能电话或读取设备的终端设备中。电路尤其可以构建为RFID或者NFC模块，其设计为固定地集成到所提及类型的终端设备中。

为了在制造相应的数据载体或设备期间或之后检查天线线圈的功能性，已知不同的方法。在一个这种检查中，主要检查天线线圈是否具有断口，和/或天线的两个或多个线圈绕组是否无意地短接。这种类型的缺陷显著损害天线线圈的功能性，或者完全损毁其。对于由天线和与天线连接的电子组件构成的电路的检查可以如已经提及那样还涉及组件或者组件的各个部件的功能性。

至今大多伴随生产地进行直流电阻测量形式的天线线圈的检查。这种检查方法是麻烦的，因为需要天线线圈的接触。此外，仅可以识别所检查的电路的特定故障。以该方式不能或者几乎不能识别电子组件的一个或多个部件的故障，或者天线在特定区域中的导线断裂。

替选地，可以无接触地确定天线线圈的谐振频率或者其品质。为此，通常使用相位和阻抗分析器。这种非常麻烦的方法在例如"RFID-Handbuch"Klaus Finkenzeller著,第6版,Carl Hanser出版社,慕尼黑,2012,章节4.1.11.2中详细描述。如果所测量的谐振频率位于预定区域中，则天线线圈是能工作的。这种检查比纯欧姆测量有信息含量，然而更麻烦并且最好是人工执行。这种检查的持续时间位于多秒的范围中。因此，该检查通常不能伴随着生产执行，而是仅能在几个抽样上并且为了使能生产而进行。此外，分析器的特性、例如测量天线的阻抗可能影响测量结果。不同的分析器因此通常引起不同的测量结果。

发明内容

本发明的任务是，提出一种用于加速、简单地执行、成本低廉和可复制地对电路、尤其在其固有谐振频率和/或品质方面进行检查的方法和测量设备。

该任务通过具有独立权利要求的特征的方法和测量设备解决。本发明的有利的方案和改进方案在从属权利要求中说明。

本发明的基本思想在于，借助能量脉冲将待检查的电路激励为振荡的，并且采集和评估通过该激励产生的电路的振荡。然后，从所采集的振荡中可以如下面详细描述那样确定电路的特性，例如电路的固有谐振频率或者品质。

本发明还基于这样的知识，即，待检查的电路的电特性、尤其是电路的固有谐振频率和品质取决于交变磁场的场强，该电路在测量、即通过能量脉冲激励期间或者在其之前不久处于该交变磁场中。因为已知的方法至今不考虑该影响参量，所以相应的特性的精确和可复制的测量是不可能的。

在此示例性地视作待检查的电路的收发机的谐振频率及品质的场强相关性的原因在于该收发机的电子部件的物理特性。为了获得收发机芯片的供电电压，收发机天线与整流器组件连接。在此，从收发机天线看到的整流器的阻抗取决于流过整流器的电流。别的影响参量是整流器组件的电压相关的阻挡层电容，以及可能还有收发机芯片上的晶体管组件、整流器组件的动态的直流和交流电阻以及从中得出的收发机芯片的输入电容。换言之，收发机的谐振频率出于所提及的原因而间接地取决于收发机在测量期间位于其中的交变磁场。

根据本发明的用于检查构建为用于无接触数据通信的、包括天线和与天线耦合的电子组件的电路的方法因此包括如下步骤：

电子电路借助能量脉冲来被激励。在另一步骤中，响应于通过能量脉冲激励电路而采集该电路的振荡。最后，尤其在电路的固有谐振频率方面评估所采集的电路的振荡。

根据本发明的方法的特征尤其在于，根据电路布置在其中的交变磁场的场强来评估所采集的振荡。

尤其可以根据通过交变磁场的存在造成的电子组件的一个或多个部件的运行或切换状态来评估所采集的振荡。所述的运行或切换状态例如可以涉及电容器的充电或者流过整流器组件的电流流动。

根据本发明的方法的一个具体的实施方式因此包括产生优选具有恒定或预先给出的场强的交变磁场，以及将电路布置在交变场中的另一步骤。这两个步骤在此在借助能量脉冲激励电路的步骤之前执行。

电路至少在激励期间布置在所产生的交变磁场中。交变场于是保持为接通。尤其，电路在激励之前就已经布置在所产生的交变磁场中和至少在采集期间布置在所产生的交变磁场中。优选在激励之前或者在响应于激励采集了电路的振荡之后，在没有激励的情况下采集电路在交变场中的振荡。

在一个替选于此的方案中，暂时地中断交变磁场的产生。磁场于是被断开，并且对于电路又被接通。尤其在采集振荡之后进行该重新接通。

通常，电路的激励实现为借助脉动磁场进行的电感性激励。该磁场在此并不与前述交变磁场相混淆。

在激励电路的步骤中产生的磁场在此优选地通过单个电流脉冲来产生。在此，优选将电流脉冲产生为狄拉克脉冲形式的直流脉冲。替选地，还可以产生仅具有陡峭边沿的电流脉冲。

优选地，无接触地借助外部激励器线圈来激励电路。而电路的振荡的采集同样优选无接触地借助外部测量天线来进行。在此，激励器线圈和测量天线优选布置在紧邻待检查的电路处。

此外，测量天线和激励器线圈如下面详述那样优选彼此正交地布置。

电路的天线优选是电感性耦合的天线，尤其是RFID或者NFC天线线圈。尤其天线可以是具有至少一个导体环的天线线圈。

交变磁场可以借助发送天线产生。此外可以设有，借助校准天线测量在预先给出的区域中的交变场场强，以便能够实现以精确和可再检验的方式根据预先给出的场强产生交变场。

在此，校准天线和待检查的电路的天线优选相对于发送天线布置为使得在校准天线的区域中和在该电路的天线的区域中分别存在场强相同的交变磁场。以该方式能够实现的是，可以在可精确预先给出的、标准化的环境中、即在具有预先给出的场强的交变磁场中执行对电路的检查。这首次允许了非常精确和可复制地测量电路的相应的物理特性，尤其是电路的固有谐振频率和品质。

校准的一个替选途径是如稍后测量电路那样测量校准天线，并且确定校准天线的与场强有关的特性。将所产生的场强设置为使得校准天线的所测量的特性取针对该特性的预先给出的值。由此，所产生的场强对应于预先给出的场强。对于校准天线(线圈)，于是实施附加地以脉冲进行激励的步骤，采集由此引起的振荡的步骤和在评估所采集的振荡的范围中确定特性的步骤。校准天线的特性的该测量在所匹配的场强的条件下被一直重复，直至该测量给出了校准天线的预先给出的特性值。

在此，将交变磁场产生为使得将布置在其中的电路转换到在幅度和频率方面恒定的正弦形的振荡。在此，频率优选对应于电路的运行频率。在无接触地通信的芯片卡的情况下，这例如可以是为13.56MHz的频率。

根据按照本发明的方法的一个优选实施方式，电路如所描述那样布置在交变磁场的区域中并且交变场在借助能量脉冲激励电路的时刻以恒定的方式存在。换言之，在持续接通的交变磁场中进行通过能量脉冲对电路的激励。在评估所采集的振荡时，然后考虑所采集的振荡的通过交变场引起的份额。在此，其为前面提及的、恒定的正弦形的振荡。

在该实施方式的范围中，对电路的振荡的采集包括采集通过交变场引起的电路的正弦形振荡与该电路的自由衰减的振荡的叠加，该自由衰减的振荡得自通过能量脉冲对电路进行的激励。

可以借助将恒定的、正弦形的振荡从所采集的振荡中减去来评估所采集的电路的振荡。以该方式可以确定该自由衰减的振荡。

为了支持这种方法，可以在通过能量脉冲进行激励之前，或者在激励后足够的间隔中，即当自由衰减的振荡已经消失时，采集正弦形的振荡，在幅度、相位和频率方面确定其以及将其存储在评估装置中。

恒定的正弦形振荡从所采集的电路的振荡中的减去可以借助软件或者借助硬件进行。在硬件变型方案中可以使用放大器。所述的减去于是可以有利地通过加上与由校准天线采集并且然后取反的信号对应的信号来进行，即通过加上取反的正弦振荡。

通过能量脉冲激励的电路在激励之后基本上直接以自由衰减的振荡A(t)来减幅，其可以用下面的式子来描述：

A(t)＝A₀(t)e^(-δt)cosωt

在此，A(t)可以对应于由该电路形成的振荡电路的电流I或者电压U。相应地，紧接在激励之后的电路的电压变化曲线可以用下式来描述：

U(t)＝U₀(t)e^(-δt)cosωt

角频率ω在此对应于电路的固有谐振频率f_res乘以2π(ω＝2πf_res)。可以从衰减系数δ和固有谐振频率f_res中确定电路的品质Q。替选地，还可以从电路的振荡幅度的两个相继的最大值A_n和A_n+1中确定品质Q。

$Q=\frac{\mathrm{\π}*f_{res}}{\mathrm{\δ}}=\frac{\mathrm{\π}}{ln\left(\frac{A_n}{A_{n+1}}\right)}$

衰减过程持续得越长，相应的振荡回路的品质就越高。即，紧接在激励之后对电路的自由衰减的振荡、即其减幅的评估，允许确定固有谐振频率以及电路的品质。

本发明的一个方面如所提及那样涉及在预先给出的外界条件下、即在预先给出的恒定场强下的交变磁场中对电路的固有谐振频率的精确测量。这允许以可复制的方式和尤其在电路的运行场强的情况下进行相应的测量。

本发明的另一方面现在基于如下情况，即，待检查的电路的天线的缺陷，例如印制导线中断或构建为天线线圈的各个线圈绕组之间的短路，导致在所描述的检查中可识别的减幅的信号曲线与完整天线线圈的减幅的相应的信号曲线显著不同。根据所评估的自由衰减的振荡确定的有故障天线的参数、尤其是其固有谐振频率和其品质显著与完整天线的对应参数不同。

印制导线中断例如在可显著识别的变化的减幅特性、尤其是变化的、通常提高的固有谐振频率中示出。在两个或多个线圈绕组短路的情况下，几乎不再能观察到减幅。

以该方式，在评估自由衰减的振荡时通过检查装置不仅能识别出天线线圈是否有故障，而且在故障或缺陷的情况下还能确定故障类型或缺陷类型。

最后，本发明的第三方面涉及如下事实，即，在存在完整的电路的情况下，在不同场强下应该得出分别(可能仅稍微)彼此不同的谐振频率。换言之，如果在交变磁场的分别不同的场强下反复执行所描述的方法时得出相同的谐振频率，则这意味着电子组件或者该组件的通常引起谐振频率与场强的依赖关系的元件有缺陷。

根据本发明的方法的优点明显并且很多。

首先，可以在可以可变但是固定地设置的条件下精确且可复制地确定谐振频率。现在可以以精确方式预先给出和在测量中考虑交变磁场对测量结果的至今还未被检测到的影响。这能够实现在明确可复制的测量条件下精确测量电路的物理特性。

此外可以无接触地并且以很小的时间开销来检查天线。这对于合适的实施方式、例如具有印制天线线圈的芯片卡允许在进行中的生产过程中进行检查。尤其可以以根据本发明的方法检查还没有完全硬化的印制天线线圈。可以比较简单和成本低廉地提供下面还要详述的、所需的测量设备。此外，该方法不仅允许以可复制的方式确定电路的物理特性，和识别天线的故障或缺陷，而且还允许区分待检查的电路的不同的故障类型。

根据按照本发明的方法的一个变型，电路可以布置在交变磁场的区域中并且在以能量脉冲激励电路的时刻断开该交变场。在此，交变场的断开在时间上与开始以能量脉冲激励电路如此接近地进行，使得之前存在的、仍运行的交变场对电子组件的一个或多个部件的运行和切换状态的影响还存在。即，在激励的时刻还为电路供以能量。换言之，至少短暂地断开交变磁场，并且在断开交变磁场的情况下以能量脉冲激励电路。该变型具有的优点是，通过如下来简化对所采集的振荡的评估，即，无需将与正弦形的振荡对应的振荡分量从所采集的信号中减去。

如所提及的，仅短时地断开交变磁场。在此，交变磁场的断开的持续时间短至使得待检查的电路在交变磁场断开期间还被供以能量。优选地，断开仅持续几微秒，优选大约3μs(例如对于按照ISO/IEC 14443的数据载体)。

此外，优选地当得自之前存在的、仍运行的交变场的正弦形振荡已经衰减时，在所描述的替选方案中，即在短时断开交变场的条件下才以能量脉冲激励电路。仅此时才完全得到所描述的、简化对所采集的振荡的评估的优点。在该情况下，所采集的电路的振荡恰好对应于从以能量脉冲激励电路中得到的电路的自由衰减的振荡。

如所提及的，在评估如之前描述的所采集或确定的电路的自由衰减的振荡的步骤中，根据存在的交变磁场的场强尤其确定电路的固有谐振频率和电路的品质。可以如所描述那样以多种方式推断电路的功能性。

所理解的是，如所提及那样在每个所描述的变型中，都可以分别以交变磁场的变化的场强来重复该方法。以该方式尤其可以检查测量结果与场强的依赖关系。例如在不同场强下相同的测量结果可以推出电路有缺陷。

其中可以重复该方法的常见场强尤其是与之前提及的变型方案的无接触地通信的数据载体的运行场强对应的场强，即，场强在0至12A/m的范围中、尤其优选在1.5与7.5A/m之间或者在0.15与7.5A/m之间。

根据本发明的用于检查构建为用于进行无接触的数据通信的电路的测量装置在此包括如下部件：

具有发送天线的发送装置，其构建为产生具有预先给出的频率和恒定的(预先给出的)场强的交变磁场。

脉冲发生器，其构建为通过连接于脉冲发生器的激励器脉冲无接触地激励布置在测量设备中的待检查电路。

测量天线，其构建为采集所布置的待检查电路的振荡。

最后是与测量天线连接的评估装置，其构建为尤其在电路的固有谐振频率方面评估由测量天线采集的待检查电路的振荡。

评估装置在此尤其可以考虑与完整天线线圈的参考值的比较。通常例如可以将数字信号处理器(DSP)或者示波器用于分析由测量天线在采集振荡时采集的信号。

根据一个优选的实施方式，测量设备可以包括具有校准天线的校准装置。校准装置构建为采集通过发送装置产生的交变磁场的参数、尤其是校准天线的区域中的交变场的场强。替选地，还可以在制造测量设备期间就已经进行测量设备的校准。在该情况下，可在检查电路期间省去校准装置。

优选地，测量设备构建为，可以将如所提及的包括天线和与该天线耦合的电子组件的待检查电路在测量设备中布置为使得电路的天线布置在如下区域中，在该区域中，交变场具有预先给出的场强。该区域如所提及那样优选总是可以借助校准天线来精确地确定。

具体地，这例如可以通过如下进行，即，待检查的电路在测量设备中布置为使得电路的天线和校准天线与发送天线共轴地布置。此外，电路的天线和校准天线分别布置在发送天线的不同的侧上。最后，这两个天线中的每个距发送天线的距离分别相同。例如从标准ISO/IEC 10373-6中结合测量场强相关的负载调制幅度已知一种相当的检查装置。

激励器线圈和测量设备的测量天线优选彼此正交地布置。在激励器线圈和测量天线并非彼此正交，而是例如并排布置的情况下，还由该测量天线采集到激励器线圈的激励脉冲。此外，于是激励器线圈的减幅特性能够与天线线圈的待测量的减幅特性重叠。

在激励器线圈与测量天线的“正交”布置的情况下，其相对于彼此放置为使得测量天线不觉察到激励器线圈的信号。在此，激励器线圈相对于测量天线在空间中布置为使得在测量天线中基本上没有信号耦合输入。总是当流过线圈的磁通量φ的围线积分大于零时信号耦合输入到该线圈中(参见上面引用的RFID手册，章节4.1.6和4.1.9.2)。当磁力线方向不同并且测量天线的场强在总面积上相互抵消时，或者当场力线与线圈轴线的角度恰好为90°(因此有术语“正交的”布置)时，磁通量φ的积分恰好为零。激励器线圈与测量天线的合适的、所谓的共面正交布置例如可以如下实现，即，将这两个天线在一个平面中合适地部分重叠地放置。

测量设备的发送装置优选构建为产生场强不同的交变磁场。如已经提及的，其至少包括在无接触地通信的数据载体或设备的常见运行场强范围中的场强，即，在0至12A/m范围中、尤其在针对ISO/IEC 14443的1.5至7.5A/m或者针对ISO/IEC 15693的0.15至7.5A/m的范围中。

所产生的磁场和电路优选设计或构建为用于近场通信，即借助电感性耦合或负载调制进行通信。在特别优选的方案中，在进行中的与电路的数据通信期间进行检查。所产生的交变场被用于与电路的数据通信。在此，激励和采集的步骤在通信的其中不进行对交变场的调制的阶段中进行，在或者在通信的其中短时地不产生磁场的阶段中进行。

测量设备的测量天线优选构建为使得它自己不通过其物理特性影响对待检查电路的振荡的测量，或者仅不显著地影响其。为此，测量天线应该尽可能宽带地设计，并且在其谐振频率的范围中仅具有非常小的电压上升过度。尤其，应该在很大程度上抑制测量天线的响应于以激励器线圈进行的激励而出现的减幅，其通常也会被测量天线觉察到。

为了实现这，测量天线根据一个优选的实施方式包括导体回路和多个欧姆电阻，其中，电阻以预先给出的间隔插入到导体环中。换言之，通过将电阻插入到导体环中而形成了导体环的多个线路区段，其通过欧姆电阻而连接。在此，线路区段和电阻分别交替并且串联连接。

以该方式，形成了具有与其串联连接的高欧姆电阻的导体环。更确切而言，这通常还可以通过将单个高欧姆电阻与导体环串联连接来实现。然而，因为实践中还必须考虑沿着导体环形成的寄生电容，优选的测量天线的所述结构具有不同的优点。由于电阻不是作为单个的电阻存在，而是作为多个沿着导体环连接的“子电阻”，所以所出现的寄生电容不再起总电容的作用。换言之，与导体环串联连接的单个电阻由于沿着导体环出现的、于是将以总电容的印象出现的寄生电容将与导体环的电感一起形成具有(由于高欧姆的视在电阻而引起的)不利地高的品质的振荡电路，而所描述的优选构造允许有效地衰减测量天线。

相对于其中电阻由于测量天线的导体环由诸如石墨的高欧姆材料制造而沿着导体环“均匀”分布的实施方式，所描述的结构具有的优点是简单且尤其成本更低廉的制造。

在此，每两个沿着导体环相邻插入的电阻之间的间隔优选是均匀的。电阻的数目、间隔和尺寸原则上是可变的。优选地，将至少五个电阻、优选8至10个电阻沿着导体环布置，该数目还可以更大。通常，电阻相同地定尺寸。各个电阻值之间有偏差也是可以的。

优选地，直接将放大器布置在测量天线处。由此可以避免长的、具有电容的馈电线。放大器优选包括高欧姆输入端。例如可以将阻抗变换器用作放大器。于是优选地将放大器的输出阻抗匹配于将该阻抗变换器与评估装置连接的传输装置。优选将同轴线缆用作连接装置。在该情况下，阻抗变换器的输出阻抗为50Ω。

例如可以是示波器的评估装置优选具有输入阻抗，该输入阻抗以相同方式匹配于将该评估装置与测量天线连接的传输装置、例如所提及的同轴线缆。

附图说明

下面参考附图示例性地描述本发明。其中：

图1示出了根据本发明的测量设备的一个优选实施方式；

图2A示出了图1中的测量设备的测量天线的优选实施方式；

图2B示出了图2A中的测量天线的等效电路图；

图2C示出了图2A中的测量天线相对于图1中的测量设备的激励器线圈的布置；

图3示出了根据本发明的用于检查构建为用于无接触通信的电路的方法的一个优选实施方式的步骤；

图4示出了自由衰减的振荡的变化曲线；

图5示例性地示出了如在图3中的步骤S4中可以采集到的振荡的变化曲线；

图6示意性地示出了评估所采集的图5的振荡的子步骤；

图7A和7B示意性示出了确定待检查的电路的运行谐振频率；

图8A示出了按照图3的方法的一种变型采集的信号；以及

图8B示出了根据该变型的方法的步骤。

具体实施方式

图1示例性示出的测量设备1000用于检查构建为用于进行无接触的数据通信的电路20，其在该示例中以无接触地通信的芯片卡的形式示出。该芯片卡包括天线线圈22，其与电子组件24连接成待检查的电路20。

当电路为了检查而布置在测量设备中时，电路20的天线22与测量设备1000的发送装置200的发送天线210共轴地布置。

同样与发送天线210共轴地布置的是校准装置300的校准天线310。具有校准天线310的校准装置300可以是测量设备1000的部分。校准天线310与待检查的电路20的天线22如所示出那样在天线装置210的分别不同的侧上布置并且距发送天线210距离相同地布置。

借助发送装置200和发送天线210，可以产生具有可调节的场强H和预先给出的频率的交变磁场。尤其，发送装置200构建为以对于待检查的数据载体20的运行常用的运行场强H产生交变磁场。在根据ISO/EC 14443的数据载体的情况下，常见的运行场强例如是1.5至7.5A/m。优选地，覆盖发送装置200的区域包括更大的区间，例如0至12A/m，优选还更高的场强。

具有校准天线310的校准装置用于在距发送天线210的限定的距离d处精确地采集借助发送装置200产生的交变场的场强H。基于这样的事实，即，待检查的数据载体20的天线22在测量设备1000中可以按照相对于发送天线210的、与校准天线310一样的空间布置、共轴地和一样的距离d来布置，所以可以假设，在待检查的电路20的天线22的区域中存在与在校准天线310的区域中恰好相同的场强H。

测量设备1000还包括脉冲发生器110，其优选通过放大器120与激励器线圈相连。借助通过脉冲发生器110产生的、优选狄拉克脉冲形式的能量脉冲，可以通过该激励器线圈无接触地激励待检查的电路20。

测量设备1000的测量天线140构建为采集待检查的电路20的振荡并且优选将其通过放大器150转发至评估装置160。评估装置160例如可以作为示波器存在并且优选如下面参考图6描述那样与校准装置300连接。

激励器线圈130和测量天线140以合适的、优选小的间距布置在待检查的电路20的天线22旁，并且布置在数据载体20的面向发送天线的侧上或者如图1所示布置在背离发送天线210的侧上。

图2A示出了图1的测量天线140的一个优选实施方式。测量天线140包括导体环和多个欧姆电阻144，其中将电阻144按照预先给出的间距插入到导体环中。在此形成线路区段142，其如示出那样与电阻144串联连接。沿着导体环的相邻电阻144之间的间距优选分别相同。电阻144或线路区段142的数量是可变的。通常，所有电阻144相同地定尺寸。可以将例如可直接焊接到印制导线上的SMD电阻用作电阻144。

图2B示出了图2A中的测量天线140的等效电路图。其中，按符号示出的电阻δR对应于欧姆电阻144，元素δL相加成为导体环的电感L1并且沿着导体环形成的寄生电容标为δCp。通过如下方式，即电阻144基本上均匀地沿着导体环分布布置，寄生电容δCp并不起总电容Cp的作用，由此可以有效地“衰减”测量天线140。

为了实现有利的信号退耦，应该将借助测量天线140采集的信号尽可能高欧姆地退耦。因此，直接将具有高欧姆输入端的放大器布置在测量天线140上，如图1中示出那样。优选地，将阻抗变换器用作放大器150。该阻抗变换器优选具有50Ω的输出阻抗，并且借助同轴线缆155与评估装置160、例如示波器连接。在此，该示波器优选具有50Ω的输入阻抗。由此，可以有效地避免反射。

图2A中的测量天线140的另一优点在于，由于导体环的高电阻和阻抗变换器的相应的高输入阻抗，测量天线中的电流趋向0。换言之，在测量天线140的端子上，实际上仅测量到电压。如果测量天线140中的电流很小，则由此还将对于待检查的电路20的天线22的反作用最小化。由此测量结果实际上不受测量天线140影响。

图2C示出了测量天线140相对于激励器线圈130的布置的一个优选实施方式。测量天线140和激励器线圈130在此彼此正交地布置。这如所描述的具有如下作用，即，尽可能不将激励器线圈130的信号耦合输入到测量天线140中。激励器线圈130和测量天线可以布置在合适的、成面的载体上。

在图3中，说明了用于检查构建为用于进行无接触的数据通信的电路20的方法的优选实施方式的主要步骤。

在第一步骤S1中，以预先给出的、限定的场强H产生交变磁场。这可以借助参考图1阐述的发送装置200来进行。

在步骤S2中，将电路20布置在交变场的区域中。通常，将电路20布置在所产生的交变场中。该布置是这样实现的，即，待检查的电路20的天线22的区域中的场强H是可以精确调节的，如这同样参考图1描述过那样。然而电路20还可以在产生步骤S1之前就布置在待产生的交变场的区域中。当例如事先已经设置了精确的场强(例如在检查第x个相同类型的数据载体时)或者对于检查不需要遵守精确的场强时(例如在使用预先配置的检查装置检查相同类型的数据载体的兼容性或者参考值时)，步骤的该顺序例如是合理的。

在步骤S3中，借助能量脉冲激励电路20。这可以借助图1中的激励器线圈130通过与脉冲发生器110的协作来进行。该激励优选借助脉动的磁场电感性地进行，其中磁场优选是通过狄拉克脉冲形式的单个电流脉冲产生的。

在步骤S4中，响应于对电路20的激励来采集电路20的振荡。为此使用来自图1或图2A的测量天线140。

在步骤S5中，通过评估装置、例如图1的评估装置160评估所采集的振荡。

评估步骤S5包括确定检查结果。所采集的振荡和/或从中确定的值可以与预先给出值(预定的参考值)相比较。尤其，可以将一个值与参考值相比较。在步骤S5中考虑预先给出的容差。尤其，在评估步骤S5中确定电路的特性，如品质和/或固有谐振频率。

根据步骤S2将电路20布置在交变场中使得电路20基于发送天线210的发送频率而转移到在幅度和频率方面恒定的正弦形振荡中。

根据步骤S3借助能量脉冲激励电路20引起了电路20的自由衰减的振荡，如在图4中示例性示出那样。

在此处说明的是，在本发明中，术语对电路的“激励”仅应在借助能量脉冲激励电路(步骤S3)的情况下使用。同样作用于电路的振荡特性的交变磁场的影响在此并不在本发明的意义下理解为电路的“激励”。

图4示出了自由衰减的振荡在时间t的过程中的理论变化曲线A(t)。在此，函数A(t)可以对应于电流I或者电压U。角频率ω对应于相应的电路20的固有谐振频率乘以2π。从衰减系数δ中可以确定电路20的品质。

图5示出了所提及的、恒定的正弦形振荡与电路20的自由衰减的振荡的叠加。可以由测量天线140在步骤S4中采集这种信号。为了从振荡中如在图5中示出那样确定待检查的电路20的谐振频率，需要从所采集的振荡中减去振荡的(由交变磁场产生的)与恒定的正弦形振荡对应的分量。在图6中示出了执行这种评估的一种可能的方法。

例如可以借助校准天线310采集自由衰减的振荡的变化曲线，并且由评估装置160分析和存储其。为此，将校准装置300与评估装置160连接。分析步骤可以在借助能量脉冲激励电路20之前进行，或者如图6中示出的以在通过能量脉冲激励电路20之后的足够的时间间隔，即在自由衰减的振荡已经减幅时进行。在图6中以T1标记相应的时间跨度。为了将正弦形振荡从所采集的总信号中减去，将该正弦形振荡取反并且与所采集的振荡相加，如这在图6中示例性示出那样。在右子图中，示出了结果，即电路20的自由衰减的振荡，如从通过能量脉冲对电路20的激励中得出的那样。

在图7A中示出了对于待检查的电路的运行谐振频率的测量的一个示例。在此，将所采集的总信号、即正弦形的振荡与虚点线示出的自由衰减的振荡叠加。在采集了该信号之后，将与恒定交变场对应的该正弦形分量减去。由此得到的信号以实线示出，并且以直观的方式示出了按照狄拉克脉冲的自由衰减的振荡的减幅。最后，图7A还以虚线示出了在使用拟合算法之后的结果，其中使得所使用的数据点可见。

在图7B中示出了对于同一电路20的谐振频率的第二测量，然而其是在另一第二恒定场强H′的条件下进行的。示出，电路20的谐振频率与在第一场强H条件下进行的第一测量相差大约200kHz。这归因于电路20的谐振频率的场强依赖关系。

参考图8A，示出了根据一个替选检查方法、由测量天线140采集的信号的信号变化曲线。如参考图8B示出的，在此示出的、替选的方法与之前参考图3和5至7描述的方法在步骤S1至S5中相同。

在此作为基础的、替选的检查方法与之前描述的检查方法在如下方面不同，即，至少短时地断开交变磁场(参见图8B中的步骤S2a)。

在参考图5至7描述的方法的范围中是在接通交变磁场期间(即呈现恒定的场强H)进行对电路20的激励(图3中的步骤S3)，而根据参考图8A和8B示出的变型的激励是在断开的磁场的条件下进行的。

如在图8A中示出的，交变磁场优选仅短时地断开，例如对于持续时间T2断开，该持续时间例如可以为大约3μs。在该间歇中，以能量脉冲、例如直接脉冲激励电路20。通过如下方式，即在断开交变磁场后很短时间后进行该脉冲，还足够地为电路20供以能量，使得电路20的不同元件的切换和运行状态基本上具有与在恒定地存在的交变场下相同的状态。因此，测量结果、即所确定的电路20的谐振频率相比于在持续接通的交变场下进行的测量实际上没有不同或者在任何情况下都没有显著不同。

对于图8B的替选方法的作用方式而言，何时再接通或者是否再接通交变磁场并不重要。基本上，可以不进行重新接通。然而断开通常是很短时的，如之前描述那样。这例如以简单方式允许多次重复检查。

优选地，在断开交变场的时间跨度内，当通过该交变场引起的正弦形振荡减幅时才激励电路，如在图8A中示出那样。

检查方法的该变型具有的优点是，简化了对于响应于以能量脉冲激励电路20而采集的振荡的评估。如在图8A中示出的，在根据该变型在图8B的步骤S4中采集的振荡仅对应于电路20的自由衰减的振荡。因此可以省去减去其它的、所采集的振荡分量。

下面以关联的列表列出本发明的其它方面。在检查电路的范围中，在此确定电路的与交变场的场强相关的特性。

1.一种确定构建为用于进行无接触的数据通信的电路(20)的特性的方法，该电路包括天线(22)和与天线(22)耦合的电子组件(24)，该方法包括如下步骤：

-产生(S1)用于电路(20)场强的交变磁场；

-借助能量脉冲激励(S3)电路(20)，

-响应于通过能量脉冲进行的激励而采集(S4)电路(20)的振荡，以及

-评估(S5)所采集的电路(20)的振荡；

其中，在评估步骤(S5)中对于所产生的场强确定电路(20)的与场强相关的特性。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

-在产生步骤(S1)中产生预先给出的场强。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，在使用校准天线(310)的条件下设置预先给出的场强。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，在使用校准天线(310)的条件下确定如下位置，电路(20)在该位置上布置在交变场的区域中(S2)。

5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，测量在校准天线(310)上预先给出的场强。

6.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于，匹配场强，直至对于校准天线借助之前对于所述校准天线的产生、激励、采集和评估步骤确定的所述校准天线的特性达到了校准值。

7.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，作为电路(20)的特性，确定固有谐振频率和/或品质。

8.一种用于确定构建为用于进行无接触的数据通信的电路(20)的特性的测量设备(1000)，其中该测量设备具有：

-具有发送天线(210)的发送装置(200)，其构建为产生具有预先给出的频率和场强(H)的交变磁场；

-脉冲发生器(110)，其构建为通过连接于脉冲发生器(110)的激励器线圈(130)无接触地激励能够布置在测量设备(1000)中的、待检查的电路(20)；

-测量天线(140)，其构建为采集电路(20)的振荡；以及

-评估装置(160)，其与测量天线(140)连接并且构建为，从由测量天线(140)采集的电路(20)的振荡中对于所产生的场强确定电路(20)的与场强相关的特性。

9.根据权利要求8所述的测量设备(1000)，其特征在于，用于将所述场强调节为预先给出的场强的校准装置(300)。

10.根据权利要求8或9所述的测量设备(1000)，其中，将校准天线(310)用于将所述场强调节为预先给出的场强。

11.根据权利要求9或10所述的测量设备(1000)，其中，校准装置(300)构建为采集由发送装置(200)产生的交变场的参数、尤其是在校准天线(310)的区域中的场强(H)。

12.根据权利要求9或10所述的测量设备(1000)，其中，测量设备构建为通过借助脉冲发生器(110)激励校准天线(310)，借助测量天线(140)采集校准天线(310)的振荡和借助评估装置(160)评估对于校准天线所采集的振荡，来确定所产生的场强，并且构建为将所产生的场强调节为所述预先给出的场强。

13.根据权利要求8至12中任一项所述的测量设备(1000)，其特征在于，测量设备(1000)构建为，可以将包括天线(22)和与天线(22)耦合的电子组件(24)的待检查的电路(20)在测量设备(1000)中布置为使得电路(20)的天线(22)布置在其中交变场具有预先给出的场强(H)的区域中，其中该区域可以借助校准天线(310)来确定。

14.根据权利要求8至13中任一项所述的测量设备(1000)，其特征在于，测量设备(1000)构建为，可以将包括天线(22)和与天线(22)耦合的电子组件(24)的待检查的电路(20)在测量设备(1000)中布置为使得电路(20)的天线(22)和校准天线(310)与发送天线(210)共轴地布置，并且分别在发送天线(20)的不同侧上以距发送天线(210)相同的距离(d)来布置。

15.根据权利要求8至14中任一项所述的测量设备(1000)，其特征在于，激励器线圈(130)和测量天线(140)彼此正交地布置。

16.根据权利要求8至15中任一项所述的测量设备(1000)，其特征在于，发送装置(200)构建为产生场强(H)不同的交变磁场，优选至少在0至至少12A/m的范围中，特别优选在0.15或1.5至7.5A/m的范围中。

17.根据权利要求8至16中任一项所述的测量设备(1000)，其特征在于，测量天线(140)包括导体环和多个欧姆电阻(144)，其中，电阻(144)以预先给出的沿着导体环的间距插入到导体环中，其中，每两个沿着导体环相邻的电阻(144)的间距优选是相同。

18.根据权利要求17所述的测量设备(1000)，其特征在于，通过将电阻(144)插入到导体环中而形成了导体环的多个线路区段(142)，其中，沿着导体环相邻的线路区段(142)分别通过欧姆电阻(144)之一连接，由此，在此分别交替并且串联地连接线路区段(142)和电阻(144)。

19.根据权利要求8至17中任一项所述的测量设备(1000)，其特征在于，将测量天线(140)连接于具有优选高欧姆的输入端的放大器(150)。

20.根据权利要求19所述的测量设备(1000)，其特征在于，将放大器(150)构建为阻抗变换器，其输出阻抗优选匹配于将该阻抗变换器与评估装置(160)连接的传输装置、优选是同轴缆线(155)。

21.根据权利要求8至20中任一项所述的测量设备(1000)，其特征在于，评估装置(160)、优选是示波器具有输入阻抗，其匹配于将评估装置(160)与测量天线(140)连接的传输装置、优选是同轴缆线(155)。

Claims (22)

1.一种用于检查构建为用于进行无接触的数据通信的电路(20)的方法，该电路包括天线(22)和与天线(22)耦合的电子组件(24)，该方法包括如下步骤：

-产生(S1)用于电路(20)的交变磁场；

-借助能量脉冲激励(S3)电路(20)，

-响应于通过能量脉冲进行的激励来采集(S4)电路(20)的振荡，以及

-评估(S5)所采集的电路(20)的振荡；

其中，在激励(S3)期间进行或者暂时中断(S2a；T)交变磁场的产生(S1)。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

-将电路(20)布置(S2)在交变场的区域中。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，借助脉动的磁场激励(S3)电路来作为电感性激励，其中，优选通过单个的电流脉冲产生磁场。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述电流脉冲作为狄拉克脉冲形式的直流脉冲产生。

5.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，无接触地借助外部的激励器线圈(130)执行对电路(20)的激励，和/或无接触地借助外部的测量线圈(140)执行对电路(20)的振荡的采集。

6.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，借助发送天线(210)产生所述交变场，并且借助校准天线(310)测量所述交变场的场强(H)，以便能够实现产生根据预先给出的场强(H)的交变场，其中，校准天线(310)和电路(20)的天线(22)优选相对于发送天线(210)布置为使得在校准天线(310)的区域中和在电路(20)的天线(22)的区域中分别存在场强(H)相同的交变磁场。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，在恒定地存在的交变磁场中通过能量脉冲激励电路(20)。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，采集电路的振荡包括采集由所述交变场引起的电路(20)的正弦形振荡与电路(20)的自由衰减的振荡的叠加，其中，从通过能量脉冲进行的激励中产生该自由衰减的振荡。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，评估所采集的电路(20)的振荡包括从所采集的振荡中减去恒定的正弦形的振荡，以便确定所述自由衰减的振荡。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，借助软件或借助硬件、尤其在使用放大器的条件下，和/或优选通过加上与由校准天线(310)采集并取反的信号对应的信号来将恒定的正弦形振荡从所采集的振荡中减去。

11.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，暂时地断开(S2a)交变磁场，以及通过能量脉冲激励(S3)电路并且在断开交变磁场的条件下采集(S4)电路(20)的振荡。

12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，仅短暂地断开交变场，并且断开交变磁场的持续时间短至使得电路(20)在断开交变场期间还保持被供以能量，优选数微秒、特别优选大约3μs。

13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，当从交变场中得到的电路(20)的正弦形振荡减幅时，才在断开交变磁场的情况下借助能量脉冲进行激励。

14.根据权利要求13所述的方法，其特征在于，采集电路(20)的振荡对应于采集电路(20)的自由衰减的振荡。

15.根据权利要求9或14所述的方法，其特征在于，在从所采集或所确定的电路(20)的自由衰减的振荡中进行评估的步骤中，对于交变磁场的场强(H)确定电路(20)的固有谐振频率和/或品质。

16.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其特征在于，以交变磁场的变化的场强(H)重复该方法。

17.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，根据电路(20)布置在其中的交变磁场的场强(H)来评估所采集的振荡。

18.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其中，在评估步骤(S5)中对于所产生的场强确定电路(20)的与场强相关的特性。

19.根据上述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，根据通过交变磁场的存在而引起的电子组件(24)的一个或多个部件的运行或切换状态来进行对所采集的振荡的评估。

20.一种用于检查构建为用于进行无接触的数据通信的电路(20)的设备(1000)，该电路包括天线(22)和与天线(22)耦合的电子组件(24)，该设备具有：

-具有发送天线(210)的发送装置(200)，其构建为对于能够布置在测量设备(1000)中的待检查的电路(20)产生交变磁场，

-脉冲装置(110,130)，其构建为附加地激励待检查的电路(20)，以及

-评估装置(140,160)，其构建为评估响应于通过脉冲装置(110,130)进行的激励而采集的待检查的电路(20)的振荡，

其中，所述设备(1000)构建为，在电路(20)被附加地激励期间，暂时断开或维持所述交变磁场。

21.根据权利要求20所述的设备，其特征在于，与测量天线(140)连接的评估装置(160)构建为从由测量天线(140)采集的电路(20)的振荡中对于所产生的场强确定电路(20)的与场强相关的特性。

22.根据权利要求20或21所述的设备，其特征在于，所述设备构建为用于执行按照权利要求2至19中任一项所述的方法。