-
Die
Erfindung betrifft Testsysteme, mit denen Transponder, insbesondere
einzelne RFID-Transponder,
getestet und klassifiziert werden können.
-
Bei
der der Herstellung von RFID-Transpondern, auch RFID-Chips, RFID-Etiketten,
RFID-Tags usw. genannt,
müssen
die hergestellten Transponder getestet und bezüglich mindestens eines Parameters klassifiziert
werden, um diese mit einer vorbestimmten Qualität einem Endkunden anbieten
zu können. Insbesondere
wird als Parameter zur Klassifizierung von Transpondern denen Leserate
bewertet. Die Leserate gibt an, wie oft es mit einem Lesegerät (RFID-Reader)
möglich
ist, in einem festen Zeitraum den Transponder mit ausreichend Energie
zu versorgen, um eine darin bereitgestellte Information auszulesen.
Die Leserate wurde bislang ermittelt, indem der Abstand zwischen
der Antenne des Lesegeräts und
des Transponders vergrößert wird,
und damit ermittelt wird, bis zu welcher Entfernung ein Transponder
noch sicher detektiert und ausgelesen werden kann.
-
Durch
die Vergrößerung des
Abstandes zwischen der Antenne des Lesegerätes und des Transponders werden
verschiedene Übertragungsparameter,
wie z.B. die Freiraumdämpfung
verändert.
Die Freiraumdämpfung
nimmt mit dem Leseabstand sehr stark zu. Weiterhin werden die Ausbreitungsbedingungen
der zum Auslesen des Transponders verwendeten Funksignale je nach
Systemart stark durch die Umgebungsbedingungen beeinflusst. So können beispielsweise
Störsignale
(HF-Bereich, EMV) sowie eine Mehrwegeausbreitung des zum Auslesen
des Transponders von dem Lesegerät
gesendete Funksignale die tatsächliche
Leserate stark beeinträchtigen,
wenn in der Testumgebung ungünstige
Bedingungen vorherrschen. Beispielsweise verursacht die Mehrwegeausbreitung
ausgeprägte
Feldstärkemaxima
und -minima in dem Bereich, in dem der Transponder zum Testen angeordnet
ist, so dass ein kontinuierliches Auslesen des Transponders über eine sich ändernde
Entfernung zum Lesegerät
erschwert wird. Ferner ist es möglich,
dass durch Mehrwegeausbreitung sowie durch schnelle Bewegungen der
Transponder im Lesebereich, z.B. durch ein Verfahren von Leserantenne
und/oder Transponder, Verzerrungen der Übertragungssignale verursacht
werden.
-
Die
Leserate stellt ein wichtiges Prüfkriterium für die Leistungsfähigkeit
eines RFID-Transponders dar.
Wenn die Leserate des Transponders durch Veränderung der Übertragungsdämpfung (Freiraumdämpfung)
analysiert wird, sind daher die Umgebungsbedingungen der Messumgebung
möglichst konstant
zu halten, um eine möglichst
genaue Messung zu erreichen. Es ist daher sinnvoll, die Leistungsfähigkeit
des Transponders abzuschätzen, ohne
die Entfernung des Transponders zur Antenne des Lesegerätes zu verändern, sondern
vielmehr die Position des Transponders bei der Messung im Fernfeld
des Gerätes
vorab festzulegen.
-
Z.B.
wird für
eine reproduzierbare Veränderung
der Übertragungsbedingungen
zwischen der Antenne des Lesegerätes
und des Transponders daher nur der Parameter der Freiraumdämpfung verändert und
festgestellt, bis zu welcher Dämpfung
der Transponder mit dem Lesegerät
auslesbar ist. Dazu wird üblicherweise
ein einstellbares Dämpfungsglied in
der Antennenleitung zwischen dem Lesegerät und der Antenne vorgesehen
und die Dämpfung
so lange erhöht,
bis der Transponder nicht mehr ausgelesen werden kann. Dies wird
bei dem festgelegten Abstand zwischen der Antenne des Lesegerätes und dem
Transponder durchgeführt.
-
In
der Praxis wird als ein einstellbares Dämpfungsglied ein sogenanntes
Step-Attenuator-System (Eichleitung)
verwendet, das es ermöglicht, über einen
großen
Frequenzbereich einen gesicherten Dämpfungswert einzustellen. Ein
Step-Attenuator-System umfasst Koaxial-Relais, die je nach gewünschtem
Dämpfungswert
unterschiedliche Dämpfungsglieder
in den Übertragungsweg
einschleifen. Die in dem Step-Attenuator-System verwendeten Koaxial-Relais haben eine
maximale Anzahl von Schaltzyklen, die weit unter der Anzahl von
notwendigen Schaltzyklen zur Prüfung
von hohen Stückzahlen
von Transpondern liegt.
-
Zudem
unterliegen die Koaxial-Relais einem hohen Verschleiß, wenn
diese Geräte
in sehr kurzen Schaltzyklen betrieben werden, so dass sich die HF-Parameter
verschlechtern. Weiterhin ist ein hoher Zeitbedarf notwendig, um
ein Koaxial-Relais umzuschalten.
-
Während der
Umschaltzeit ist darüber
hinaus das Lesegerät
nicht mit der Antenne verbunden. Dies kann zu Problemen führen, wenn
der Sender des Lesegeräts
während
dieser Zeit eingeschaltet bleibt, da durch die Fehlanpassung die
gesamte Sendeleistung in einem Empfänger des Lesegerätes reflektiert
wird. Dadurch reduziert das Lesegerät die Empfängerempfindlichkeit, so dass
sich auch nach Abschluss der Umschaltung des Dämpfungsgliedes eine veränderte Empfangsempfindlichkeit
ergibt, wodurch Messfehler entstehen können.
-
Wenn
andererseits während
des Umschaltvorgangs die Sendeleistung des Lesegerätes abgeschaltet
wird und nach dem erfolgten Umschalten mit Hilfe des Koaxial-Relais
das Lesegerät
erneut eingeschaltet wird, müssen
zunächst
verschiedene interne Systemparameter geregelt werden. Dies ist zeitaufwändig, so
dass ein hoher Durchsatz beim Testen von einer großen Anzahl
von Transpondern nicht erreichbar ist.
-
Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Testsystem zum Klassifizieren
von Transpondern zur Verfügung
zu stellen, mit dem eine große
Anzahl von Transpondern in zuverlässiger Weise getestet und klassifiziert
werden kann.
-
Diese
Aufgabe wird durch das Testsystem nach Anspruch 1 gelöst.
-
Erfindungsgemäß ist ein
Testsystem vorgesehen, das eine Lesereinheit aufweist, um einen
Parameter des Transponders zu ermitteln. Die Lesereinheit ist mit
einer Leserantenne verbunden, um eine Funk-Datenkommunikation mit
dem Transponder zu ermöglichen.
Es sind weiterhin mehrere Dämpfungselemente
mit verschiedenen vorgegebenen Dämpfungswerten
zwischen der Lesereinheit und der Leserantenne vorgesehen. Eine
Steuereinheit verbindet die Leserantenne mit der Lesereinheit nacheinander über die
verschiedenen Dämpfungselemente
und ermittelt den Parameter mit Hilfe der Lesereinheit.
-
Das
erfindungsgemäße Testsystem
hat den Vorteil, dass auf den Einsatz eines einstellbaren Dämpfungsgliedes
z.B. in Form eines Step-Attenuator-Systems verzichtet werden kann,
und durch die mehreren fest vorgegebenen Dämpfungselementen, die zwischen
der Lesereinheit und Leserantenne angeordnet sind, ein schnelles
Erfassen des Parameters möglich
ist, so dass die Funk-Datenkommunikation mit dem Transponder mit
verschiedenen Dämpfungswerten
getestet werden kann.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist
eine Auswerteeinheit vorgesehen, um die ermittelten Parameter bezüglich verschiedener
Dämpfungselemente
zu erhalten und den getesteten Transponder zu klassifizieren.
-
Die
Lesereinheit ist derart ausgebildet, dass als Parameter die Leserate
des Transponders angegeben wird, wobei die Leserate angibt, wie
oft aus dem Transponder pro Zeiteinheit ausgelesen wird.
-
Die
Lesereinheit weist mehrere Anschlüsse zum Ausgeben und Empfangen
von Kommunikationssignalen auf, wobei die mehreren Anschlüsse jeweils
mit einem der mehreren Dämpfungselemente verbunden
sind.
-
Die
mehreren Dämpfungselemente,
beispielsweise vier Dämpfungselemente,
können über eine
bidirektionale betreibbare Verteilereinheit mit der Leserantenne
verbunden sein, um über
eines der Dämpfungselemente
gesendete Kommunikationssignale an die Leserantenne zu leiten und über die
Leserantenne empfangene Kommunikationssignale an die Lesereinheit über mindestens
eines der Dämpfungselemente
zurückzuführen. Die
Verteilereinrichtung ermöglicht
die zeitgleiche parallele und/oder zeitlich nacheinander abfolgende
Nutzung der einzelnen Dämpfungselemente
bzw. der entsprechenden Übertragungswege.
Durch das Vorsehen der Verteilereinheit kann auf den Einsatz von
Multiplexern zum zyklischen Durchschalten der einzelnen Dämpfungselemente
verzichtet werden, da solche Multiplexer eine erhöhte Schaltzeit
benötigen
und so das Testen verlangsamen.
-
Die
Lesereinheit kann für
jeden Anschluss eine separat ansteuerbare Sende-/Empfangseinheit aufweisen, um über den
jeweiligen Anschluss den Transponder auszulesen.
-
Vorzugsweise
ist die Steuereinheit dafür
vorgesehen, dass die Sende-/Empfangseinheiten separat angesteuert
werden, so dass jeder der Anschlüsse
nacheinander aktivierbar ist, um so das jeweilige Dämpfungselement
auszuwählen.
-
Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist
die Leserantenne als Nahbereichs-Antenne ausgebildet, und an einem
Auslesebereich angeordnet, um den in dem Auslesebereich befindlichen
Transponder zu testen.
-
Die
Leserantenne ist auf einer verfahrbaren Positioniereinrichtung beispielsweise
angeordnet, um die Leserantenne zu dem zu testenden Transponder
zu verfahren, so dass der zu testende Transponder eine festgelegte
Position bezüglicher
der Leserantenne einnimmt.
-
Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
-
Nachfolgend
werden bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung ausführlich
anhand der beigefügten
Zeichnung erläutert.
-
Die
einzige Figur zeigt ein Testssystem 1 zum Testen von einer
großen
Anzahl von Transpondern 8, die z. B. in einer Fertigungsanlage
für RFID-Transponder
eingesetzt werden kann. Nach der Herstellung der Transponder 8 in
der Fertigungsanlage werden diese üblicherweise getestet, um zum einen
ihre Funktionsfähigkeit
zu überprüfen und
zum anderen, um die Leistungsfähigkeit
der Transponder 8 zu klassifizieren, so dass diese mit
unterschiedlichen Qualitätsstufen
einem Endkunden angeboten werden können. Das Klassifizieren der
Transponder 8 erfolgt durch die Bestimmung einer Leserate.
Die Leserate gibt an, wie oft es in einem festgelegten Zeitraum
möglich
ist, den Transponder auszulesen.
-
Das
Testsystem 1 weist eine Lesereinheit 2 auf, z.
B. vom Typ SAMSyS MP9320, mit vier Anschlüssen 3 zum jeweiligen
Anschließen
einer Leserantenne 4, um Funksignale für eine Funk-Datenkommunikation
an dem Transponder 8 zu senden und von diesem zu empfangen.
An den Anschlüssen 3 ist
jeweils ein Dämpfungselement 5 angeschlossen,
das eine fest eingestellte Durchgangsdämpfung aufweist. Die Durchgangsdämpfungen
der Dämpfungselemente 5 sind
verschieden gewählt
und stellen Schwellwerte für
die Leistungsfähigkeit
des zu testenden Transponders 8 hinsichtlich der Leserate dar.
Die Anzahl der verwendeten Dämpfungselemente 5 ist
im gezeigten Ausführungsbeispiel
mit vier gewählt,
sie ist jedoch im wesentlichen beliebig, wobei eine größere Anzahl
von Verbindungen zwischen einem Anschluss der Lesereinheit 2 und
der Antenne 4 eine genauere Klassifikation des zu testenden
Transponders 8 ermöglicht.
-
Die
Lesereinheit 2 ist so ausgebildet, dass die vier Anschlüsse 3 einzeln
oder gemeinsam angesteuert werden können. Die verschiedenen Dämpfungselemente 5 sind über einen
HF-Verteiler 6 mit der
Testantenne 4 verbunden. Der Verteiler 6 wird
bezüglich
des Sendesignals invers betrieben, d. h. die Verbindungen über die
Dämpfungselemente 5 von der
Lesereinheit 3 über
die Dämpfungselemente 5 werden
an die Ausgänge
des Verteilers 6 angeschlossen und der Eingang des Verteilers 6 wird
mit der Leserantenne 4 verbunden.
-
HF-Verteiler
sind hinreichend bekannt und können
in der Regel in beide Richtungen betrieben werden, d. h. sowohl
Signale von einem Eingang auf mehrere Ausgänge, als auch Signale von den
mehreren Ausgängen
auf einen Eingang weiterleiten. Sie weisen eine vordefinierte Durchgangsdämpfung auf, z.
B. von 6,5–7,5
dB. Die Durchgangsdämpfung
des Verteilers 4 ist jedoch nicht problematisch, da sich
in dem Dämpfungsbereich
zwischen 0 und 6 dB nahezu keine signifikante Veränderung
der Leistungswerte, d.h. der Leserate der zu testenden Transponder 8 zeigt,
sondern die nahezu konstante maximal mögliche Leserate erreicht wird,
die der Transponder 8 zulässt.
-
Die
Dämpfungswerte
der Dämpfungselemente 5 sind
vorzugsweise so gewählt,
dass eine geeignete Klassifikation der zu testenden Transponder 8 erreicht
werden kann. Es können
für das
Dämpfungselement 5 Koaxialkabel
bestimmter Länge
verwendet werden, um den Dämpfungswert
mit Hilfe der Kabeldämpfung
des Koaxialkabels anzupassen. Die Dämpfungswerte für die Dämpfungselemente 5 können beispielsweise
3, 6, 10 und 15 dB sein.
-
Der
Testablauf wird durch eine Steuereinheit 7 gesteuert, die
mit der Lesereinheit 2 verbunden ist. Dabei werden die
Anschlüsse 3 der
Lesereinheit 2 nacheinander aktiviert, um eine Funk-Datenkommunikation über das
mit dem jeweiligen Anschluss verbundenen Dämpfungselement 5 zu
dem zu testenden Transponder 8 aufzubauen. Die Lesereinheit 2 ist
so gestaltet, dass sie feststellen kann, ab welchem Dämpfungswert
ein Auslesen des Transponders 8 nicht mehr zuverlässig und/oder
nicht mehr durchgeführt
werden kann. Dadurch ist es in Verbindung mit der Steuereinheit 7 möglich, festzustellen,
bei welchem Dämpfungswert
ein Auslesen des Transponders 8 sicher möglich ist,
um eine Klassifikation des entsprechenden Transponders 8 durchzuführen.
-
Die
Lesereinheit 2 kann so gestaltet sein, dass sie nach einer
fest eingestellten Anzahl von Leseversuchen selbsttätig auf
den nächsten
Anschluss 3 umschaltet. Die ermittelten Leseraten werden
einer Auswerteinheit 10 bereitgestellt. Durch Ermitteln
einer aktuellen Leserate und anschließendes Vergleichen mit einer
maximalen Leserate kann festgestellt werden, über welchen Anschluss bzw.
welche Anschlüsse
der Lesereinheit 2, d. h. ab welchem Dämpfungswert der Transponder 8,
nicht mehr zuverlässig, d.h.
nicht mit der maximalen Leserate, ausgelesen werden kann. Auf diese
Weise wird eine erste Leistungsgrenze bestimmt, die einen ersten
Einbruch der Leistungsfähigkeit
des Transponders 8 angibt. Die erste Leistungsgrenze kann
als Parameter zur Klassifizierung des Transponders 8 verwendet
werden. Dazu wird die ermittelte aktuelle Leserate an die Auswerteeinheit 10 übermittelt.
-
Anschließend wird
der Transponder 8 durch Umschalten auf einen nächsten Anschluss 3 mit
einem nächst
höheren
Dämpfungswert
im Verbindungsweg zwischen der Lesereinheit 2 und der Leserantenne 4 getestet.
Ist der Transponder 8 nicht mehr auslesbar (Leserate =
0), so ist der Dämpfungswert des
verwendeten Dämpfungselementes
als maximaler Dämpfungswert
für diesen
Transponder 8 ermittelt. Aus der so ermittelten ersten
Leistungsgrenze und der maximal möglichen Zusatzdämpfung kann
in der Auswerteeinheit 10 die mögliche Leseentfernung für den getesteten
Transponder 8 in bekannter Weise errechnet werden.
-
Die
Lesereinheit 2 kann so gestaltet sein, dass der vollständige Testablauf
gesteuert durch die Lesereinheit 2 durchgeführt werden
kann und dadurch eine maximale Testgeschwindigkeit erreicht werden
kann. Die Lesereinheit 2 versucht dabei, mit der maximal
möglichen
Lesegeschwindigkeit den Transponder 8 über einen Antennenanschluss 3 zu lesen.
Gelingt dies nicht, wird nach einer eingestellten Anzahl von Versuchen
automatisch auf den nächsten
Antennenanschluss 3 geschaltet, bis der Zyklus von vorne
mit einem nächsten
Transponder beginnt. Durch eine zyklische Betriebsart der Lesereinheit 2,
bei der die Lesereinheit 2 automatisch das Umschalten der
Funk-Datenkommunikation zwischen den Anschlüssen 3 steuert, wird
eine wesentlich höhere
Umschaltfrequenz der Anschlüsse 3 erreicht,
als es durch eine Steuerung von außen möglich ist.
-
Stellt
die Auswerteeinheit 10 fest, dass der Transponder 8 eine
geforderte Leserate bei keinem Dämpfungswert
erreicht, so kann der betreffende Transponder 8 als unbrauchbar
ver worfen werden. So lässt
sich das Klassifizieren des Transponders 8 und ein Funktionstest
des Transponders 8 im Wesentlichen gleichzeitig durchführen.
-
Die
Lesereinheit 2 kann beispielsweise für jeden der Anschlüsse 3 eine
eigene Sende-/Empfangseinheit 13 aufweisen,
um die Funk-Datenkommunikation mit dem zu testenden Transponder 8 durchzuführen. Jede
der Sende-/Empfangseinheiten 13 kann die Leserate ermitteln
und an die Auswerteeinheit 10 weiterleiten. Auf diese Weise
kann die Steuereinheit 7 die einzelnen Sende-/Empfangseinheiten 13 separat
aktivieren, ohne das Funksignale mit Hilfe eines Koaxial-Relais
oder ähnlichem
geschaltet werden müssen.
-
Die
Lesereinheit 2 kann weiterhin ausgebildet sein, um die
Sendeleistung entsprechend einem Sendeleistungswert, der z. B. von
der Steuereinheit 7 vorgegeben wird, anzupassen, so dass
eine Verkleinerung der Dämpfungsbereiche
zur Klassifikation des zu testenden Transponders 8 möglich ist.
-
Die
Leserantenne 4 ist vorzugsweise als eine Nahbereichs-Antenne
ausgebildet, um eine Datenkommunikation mit dem zu testenden Transponder 8 auch
im Nahfeldbereich, d.h. zwischen 2–100 mm durchzuführen. Die
Nahbereichs-Antenne kann in herkömmlicher
und bekannter Weise ausgebildet sein. Dadurch ist die Verwendung
in einem Herstellungssystem für
Transponder geeignet, da dort nicht ausreichend Raum besteht, um
bei den verwendeten RFID-Frequenzen den jeweiligen Transponder im Fernfeldbereich
zu testen. Der Fernfeldbereich beginnt bei einem Abstand von ca.
70–90
cm von der Leserantenne.
-
Vorzugsweise
ist die als Nahbereichs-Antenne ausgebildete Leserantenne 4 auf
einer verfahrbaren Positioniereinrichtung 11, z.B. einem
XY-Tisch, angeordnet, um die Nahbereichs-Antenne zu dem zu testenden Transponder 8 zu
verfahren. Die Positioniereinrichtung 11, an der die Nahbereichs-Antenne angeordnet
ist, ist mit Hilfe der Steuereinheit 7 ansteuerbar, so
dass die Steuereinheit 7 zunächst die Nahbereichs-Antenne
bezüglich
des zu testenden Transponders 8 positioniert und anschließend die
Lesereinheit 2 ansteuert, so dass diese das Testverfahren
zum Klassifizieren des Transponders 8 startet.
-
Die
Positioniereinrichtung 11, auf der die Leserantenne 4 angeordnet
ist, kann weiterhin ein Abschirmsystem 12 aufweisen, so
dass aufgrund des Abschirmsystems gleiche Umfeldbedingungen für das nachfolgende
Testverfahren vorliegen. Das Abschirmsystem 12 kann bei spielsweise
den freien Weg zwischen Leserantenne 4 und Transponder 8 zylindrisch
umgeben, um definierte Umfeldbedingungen vorzugeben und eine Einwirkung
von außen
zu verhindern.
-
Sämtliche
in den Anmeldungsunterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich
beansprucht, sofern sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem
Stand der Technik neu sind.
-
- 1
- Testsystem
- 2
- Lesereinheit
- 3
- Anschlüsse
- 4
- Leserantenne
- 5
- Dämpfungselemente
- 6
- Verteilereinheit
- 7
- Steuereinheit
- 8
- Transponder
- 10
- Auswerteeinheit
- 11
- Positionierungseinrichtung
- 12
- Abschirmsystem
- 13
- Sende-/Empfangseinheiten