DE10101173B4 - Vorrichtung und Verfahren zur Diagnose eines Antennensystems - Google Patents

Abstract

Vorrichtung zur Diagnose eines Antennensystems (24) mit mindestens einer Antenne (10a bis 10d), umfassend
eine Oszillatorvorrichtung (24) mit einem Ausgangsanschluß, an dem ein Ausgangssignal der Oszillatorvorrichtung an eine Auswerteeinrichtung (26) bereitstellbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Oszillatorvorrichtung mindestens einen Eingangsanschluß aufweist, an den die mindestens eine Antenne (10a bis 10d) koppelbar ist, wobei durch Änderung der an dem Eingangsanschluß wirkenden Antennenimpedanz die Oszillatorvorrichtung (24) verstimmt wird und dadurch eine Änderung der Frequenz des Ausgangssignals der Oszillatorvorrichtung (24) bewirkt wird, und wobei die Auswerteeinrichtung (26) ausgelegt ist, die Frequenz des Ausgangssignals der Oszillatorvorrichtung (24) zu ermitteln.

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Diagnose eines Antennensystems, sie bezieht sich insbesondere auf eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Patentanspruch 1.
• Diese Merkmale sind bekannt aus der DE 198 20 207 A1 .
• Bei der Verwendung von Antennen, beispielsweise im Automobilsektor, kommen in der Regel Hochfrequenzantennen zum Einsatz. Diese können dem Empfang von Audio- oder Videosignalen oder von anderen Informationen, wie Navigationsdaten für ein GPS (Global Positioning System) dienen. Zur Gewährleistung einer durchgehend ungestörten Funktion der Antennen ist es erstrebenswert, eine Vorrichtung zur Diagnose von Antennensystemen, insbesondere von Antennensystemen im Einsatz in einem Kraftfahrzeug bereitzustellen, durch das die Funktionsfähigkeit der Antennen und deren korrekter Anschluß überprüft werden kann. Insbesondere bei Antennen-Diversity-Systemen, bei denen mehrere Antennen in redundanter Weise eingesetzt werden und nur die Antenne, die zum gegenwärtigen Zeitpunkt den besten Empfang liefert, ihr Signal an den Empfänger überträgt, ist es erwünscht, jede einzelne Antenne auf ihre Funktionsfähigkeit bzw. ihren korrekten Anschluß zu überprüfen.
• Aus der DE 196 27 391 C1 ist eine Schaltungsanordnung und ein Verfahren zum Prüfen von Kraftfahrzeugantennen, insbesondere Mehrantennensystemen mit einem selektiv arbeitenden Antennen-Diversity-System bekannt. Hierbei werden die einzelnen Antennen bei Anlegen eines Hochfrequenz-Prüfsignals, das im Nutzfrequenzband liegt, durchgemessen.
• Aus der DE 196 27 349 A1 ist eine Einrichtung zum Prüfen des Vorhandenseins und der Funktionsbereitschaft der Sende- und/oder Empfangsspulen von Fahrzeugantennen bekannt, wobei die Antennen aus den Fahrzeuggeräten über ihre Antennenanschlußleitungen in Prüfstromkreise einbezogen werden. Bei dieser Einrichtung ist das Aufbringen eines Prüfstroms notwendig, der nur bei schleifenartigen Antennenstrukturen möglich ist.
• Weiterhin ist aus der JP 8-162829 A ein Diagnosesystem für Antennensysteme bekannt, bei der eine Überprüfung der Funktion der einzelnen Antennen dadurch erzielt wird, daß statistisch erfaßt wird, wie oft jede einzelne Antenne des Diversity-Systems ausgewählt wird. Wird eine Antenne nie ausgewählt, so läßt dies den Rückschluß zu, daß diese Antenne defekt oder nicht angeschlossen ist.
• Die DE 198 20 207 A1 betrifft eine Vorrichtung zum Überprüfen einer in einem Kraftfahrzeug vorhandenen Antenne, die einen Bestandteil eines mit drahtloser Informationsübertragung arbeitenden Steuersystems darstellt. Dazu wird ein Treibersignal an eine Sende-/Empfangsantenne, die als Resonanzschwingkreis ausgebildet ist, angelegt. Anschließend wird eine Induktivitätsänderung des Resonanzschwingkreises in unterschiedlicher Weise ermittelt, beispielsweise durch die Messung der Phasenverschiebung zwischen dem Treibersignal und dem Resonanzfrequenzsignal, durch Messung der Amplitude der Resonanzfrequenzspannung, durch Messung des im Schwingkreis oder von Teilen hiervon fließenden Stroms und/oder durch Messung der Impedanz des Schwingkreises oder Teilen hiervon.
• Die DE 197 35 282 C1 betrifft ein Verfahren zur Prüfung der Funktion einer Antennenleiterstruktur auf oder in einer Glasscheibe. Dazu wird eine Wechselspannung in die Leiterstruktur eingekoppelt. Ausgewertet wird der Spannungspegel bei einer vorgebbaren Resonanzfrequenz. Dazu ist es nötig, die Frequenz der eingekoppelten Wechselspannung über einen bestimmten Frequenzbereich in zeitaufwendiger Weise durchzuwobbeln.
• Die DE 199 30 571 A1 betrifft die Einspeisung eines Prüfsignals in eine Sendeantenne und den Empfang des von der Sendeantenne gesendeten Signals über die zu prüfende Empfangsantenne.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Diagnose zu schaffen, wodurch Antennen oder Antennen-Strukturen unabhängig von ihrem Aufbau und unabhängig vom Frequenzbereich ihrer Benutzung auf korrekten Anschluß und Funktionsfähigkeit überprüft werden können. Das Verfahren und die Vorrichtung sollen flexibel einsetzbar und mit geringem Aufwand betreibbar sein.
• Die Erfindung wird gelöst durch eine Vorrichtung zur Diagnose eines Antennensystems mit den Merkmalen von Patentanspruch 1 sowie durch ein Verfahren zur Diagnose eines Antennensystems mit den Merkmalen von Patentanspruch 6.
• Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine korrekt angeschlossene Antenne bzw. eine funktionstüchtige Antenne an ihrem empfängerseitigen Anschluß eine Impedanz darstellt, die in einem vorgegebenen Wertebereich liegt. Wird diese Impedanz an einen Schwingkreis angelegt, so liefert der Schwingkreis ein Signal mit einer der Impedanz entsprechenden Frequenz. Diese Frequenz kann in einfacher Weise zur Beurteilung der Funktionsfähigkeit einer Antenne ausgewertet werden. Die Verwendung der komplexen Impedanz einer Antenne als Bestimmungsgröße bietet die Möglichkeit der Überprüfung verschiedenster Antennenstrukturen: So kann es zur Überprüfung einer einzelnen, offenen Antennenstruktur als auch zur Überprüfung eines Mehrantennensystems dienen. Insbesondere ist die Überprüfung von dem eigentlichen Nutzfrequenzbereich der jeweiligen Antenne unabhängig. Durch die indirekte Auswertung der Impedanz, d.h. durch die Umsetzung der Impedanz einer Antenne in ein Signal mit einer korrespondierenden Frequenz, kann auf sehr kostengünstige Weise – anders als bei einem Gerät, das die Impedanz einer Antenne unmittelbar bestimmen würde – bestimmt werden, ob eine Antenne korrekt angeschlossen bzw. funktionstüchtig ist.
• Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform dient eine Multiplexvorrichtung dazu, mindestens eine eingangsseitig daran angeschlossene Antenne an die ausgangsseitig angeschlossene Oszillatorvorrichtung zu koppeln. Durch diese Maßnahme können mehrere Antennen in einfacher Weise durch ein- und dieselbe Oszillatorvorrichtung und Auswerteeinrichtung überprüft werden.
• Die Auswerteeinrichtung kann ausgelegt sein, das Ausgangssignal der Oszillatorvorrichtung im Zeit- und/oder Frequenzbereich oder durch direkte Bestimmung der Impedanz auszuwerten, wobei die letztgenannte Variante weniger bevorzugt ist.
• Die Auswerteeinrichtung kann in vorteilhafter Weise in einem angeschlossenen Empfänger, dies insbesondere bei passiven Antennen, oder im Antennenverstärker angeordnet sein. Bezogen auf eine Anwendung des erfindungsgemäßen Diagnosesystems zur Überprüfung von Antennensystemen eines Kraftfahrzeugs lassen sich die Komponenten eines derartigen Diagnosesystems in einfacher Weise in einem Kraftfahrzeug anordnen. Es kann vorgesehen sein, daß eine entsprechende Überprüfung automatisch nach einer festgelegten Anzahl von Betriebsstunden durchgeführt wird und bei Feststellung eines Mangels bei einer Antenne ein entsprechendes Warnsignal an den Fahrzeugbenutzer ausgegeben wird.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt die Oszillatorvorrichtung einen Quarzschwingkreis mit einem Kondensator, wobei die Frequenz des Ausgangssignals der Oszillatorvorrichtung dadurch änderbar ist, daß die mindestens eine Antenne dem Kondensator parallel geschaltet wird.
• Ein mit der Impedanz der mindestens einen Antenne korreliertes Ausgangssignal kann dadurch erzeugt werden, daß eine die Frequenz des Ausgangssignals der Oszillatorvorrichtung bestimmende Einheit in der Oszillatorvorrichtung mit der Impedanz der mindestens einen Antenne beaufschlagt wird. Die Kopplung der mindestens einen Antenne an eine Oszillatorvorrichtung kann dadurch erfolgen, daß eine von mindestens zwei Antennen durch eine Multiplexvorrichtung an die Oszillatorvorrichtung angelegt wird.
• Weitere vorteilhafte Ausführungsformen können den Unteransprüchen entnommen werden.
• Ein Ausführungsbeispiel wird im Folgenden unter Hinweis auf die beigefügte Zeichnung näher beschrieben, die in schematischer Darstellung den Aufbau einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Diagnosesystems zeigt.
• Bei der in 1 dargestellten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Diagnosesystems handelt es sich um ein System zur Überprüfung eines Antennen-Diversity-Systems mit vier Antennen 10a, 10b, 10c, 10d, die in einem Kraftfahrzeug angeordnet sind. Die Antennen 10a bis 10d sind über einen jeweils antennenspezifischen Umschalter 12a bis 12d einerseits mit einem Diversity-Umschalter 14 verbunden, der einen Steuereingang 16 für die Diversity-Einheit aufweist und sein Ausgangssignal einem Verstärker 18 bereitstellt. Der Ausgang 20 des Verstärkers 18 stellt ein HF-Signal an den den Antennen zugeordneten Empfänger bereit. In der anderen Schaltstellung der Schalter 12a bis 12d werden die Antennen über einen Multiplexer 22 jeweils zur Diagnose einzeln nacheinander an eine Oszillatorvorrichtung 24 angelegt. Die Schalter 12a bis 12d können so ausgelegt sein, dass das Anlegen der Antennen an den Multiplexer 22 unabhängig davon erfolgen kann, welche Antenne 10a bis 10d ihr Signal gerade an den Verstärker 18 liefert, d.h. wenn beispielsweise die Antenne 10a augenblicklich ihr Signal an den Verstärker 18 liefert, können dennoch alle Antennen 10a bis 10d nacheinander zur Diagnose mit dem Multiplexer 22 verbunden werden.
• Die Schaltung erfolgt so, daß die Antennen 10a bis 10d einem frequenzbestimmenden Element eines Schwingkreises, beispielsweise dem Fußpunkt-Kondensator eines Quarzschwingkreises, parallel geschaltet werden. Durch das von der jeweiligen Antenne 10a bis 10d eingebrachte Signal, d.h. die Wirkung der Impedanz der jeweiligen Antenne, wird der genannte Schwingkreis der Oszillatorvorrichtung 24 verstimmt. Die so erzielte Verstimmung kann dann in einer Auswerteeinrichtung 26 ausgewertet werden. Der Multiplexer 22, die Oszillatorvorrichtung 24 sowie die Auswerteeinrichtung 26 bilden eine Diagnoseeinheit 28. Das Ausgangssignal der Auswerteeinrichtung 26 und damit der Diagnoseeinheit 28 wird an einem Ausgang 30 zur weiteren Bearbeitung bereitgestellt, beispielsweise bei Feststellen eines Mangels einer Antenne zur Abgabe eines Warnsignals oder einer entsprechenden Mitteilung auf einer nicht dargestellten Anzeigeeinheit. Hierzu kann das Ausgangssignal 30 entweder als diskretes Signal oder auf einem Bus, wie beispielsweise einem in einem Kraftfahrzeug untergebrachten CAN-Bus, ausgegeben werden.
• Ist die jeweilige an die Oszillatoreinrichtung 24 angeschlossene Antenne 10a bis 10d in ihrer Struktur nicht beschädigt und richtig mit dem (nicht dargestellten) zugehörigen Antennenverstärker verbunden, wird ein Signal in den Schwingkreis gebracht, das zu einer Verstimmung führt, die zu einem Ausgangssignal 30 mit einer Frequenz in einem Sollbereich führt. Im Fehlerfall, d.h. wenn beispielsweise die Antenne beschädigt ist oder nicht kontaktiert ist, liegt die Frequenz des Ausgangssignals 30 außerhalb des Sollbereichs. Ändert sich beispielsweise die Frequenz des Ausgangssignals 30 nach dem vermeintlichen Anschließen einer Antenne 10a bis 10b gegenüber dem nicht angeschlossenen Zustand nicht, so ist dies ein Indiz dafür, daß die Antenne nicht korrekt angeschlossen ist. Bei einem Kurzschluß in einer Antenne 10a bis 10d hat das Ausgangssignal 30 die Frequenz 0 Hz. Ist eine Metallfolie in der Nähe einer Antenne angeordnet, beispielsweise eine Metallfolie zur Lichtabdeckung von Scheiben im Sommer, oder ist die Länge der Antenne falsch, beispielsweise indem eine als Folie angebrachte Antenne quer zu ihrer Längserstreckung durchtrennt ist, ergibt sich eine Verstimmung, die außerhalb des Sollbereichs liegt.
• Ein Vorteil des erfindungsgemäßen Diagnosesystems liegt darin, daß sich die verschiedenen Antennen durch EOL-(End of Line)-Programmierung auswerten lassen. Am Beispiel von Kraftfahrzeugen bedeutet dies, daß ein entsprechender Test der Antennensysteme eines Fahrzeugs bei der Endabnahme durchgeführt werden kann. Durch den geringen Aufwand an Zusatzkomponenten kann ein erfindungsgemäßes Diagnosesystem in einem Kraftfahrzeug untergebracht werden, so daß bei Fehlfunktionen einer Antenne eine entsprechende Mitteilung ausgegeben wird oder Werkstätten, beispielsweise im Rahmen eines Kundendienstbesuchs, einen entsprechenden Test durchführen können.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Diagnose eines Antennensystems (24) mit mindestens einer Antenne (10a bis 10d), umfassend eine Oszillatorvorrichtung (24) mit einem Ausgangsanschluß, an dem ein Ausgangssignal der Oszillatorvorrichtung an eine Auswerteeinrichtung (26) bereitstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatorvorrichtung mindestens einen Eingangsanschluß aufweist, an den die mindestens eine Antenne (10a bis 10d) koppelbar ist, wobei durch Änderung der an dem Eingangsanschluß wirkenden Antennenimpedanz die Oszillatorvorrichtung (24) verstimmt wird und dadurch eine Änderung der Frequenz des Ausgangssignals der Oszillatorvorrichtung (24) bewirkt wird, und wobei die Auswerteeinrichtung (26) ausgelegt ist, die Frequenz des Ausgangssignals der Oszillatorvorrichtung (24) zu ermitteln.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Multiplexervorrichtung (22) umfaßt, an die eingangsseitig die mindestens eine Antenne (10a bis 10d) koppelbar ist und die ausgangsseitig mit der Oszillatorvorrichtung (24) verbunden ist.
3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug anordenbar ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatorvorrichtung (24) einen Quarzschwingkreis mit einem Kondensator umfaßt, und die Frequenz des Ausgangssignals der Oszillatorvorrichtung (24) dadurch änderbar ist, daß die mindestens eine Antenne (10a bis 10d) dem Kondensator parallel geschaltet wird.
5. Verfahren zur Diagnose eines Antennensystems mit mindestens einer Antenne, folgende Schritte umfassend: a) Koppeln der mindestens einen Antenne (10a bis 10d) an einen Eingangsanschluß einer Oszillatorvorrichtung (24); b) In der Oszillatorvorrichtung (24) Beaufschlagen einer die Frequenz des Ausgangssignals der Oszillatorvorrichtung (24) bestimmenden Einheit mit der Impedanz der mindestens einen Antenne (10a bis 10d); c) Bestimmen der Frequenz des Ausgangssignals der Oszillatorvorrichtung (24).
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Schritt a) das Koppeln dadurch erfolgt, daß eine von mindestens zwei Antennen (10a bis 10d) durch eine Multiplexervorrichtung (22) an die Oszillatorvorrichtung (24) angelegt wird.