DE102013003693A1

DE102013003693A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen einer Mehrzahl von Antennen

Info

Publication number: DE102013003693A1
Application number: DE201310003693
Authority: DE
Inventors: Klaus Finkenzeller; Michael Baldischweiler; Ulrich Auracher
Original assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient ePayments GmbH
Priority date: 2013-03-04
Filing date: 2013-03-04
Publication date: 2014-09-04

Abstract

In einem Verfahren zum parallelen Prüfen von Antennen (22; 22') von zur kontaktlosen Datenkommunikation eingerichteten Schaltkreisen (20; 20') werden beim Prüfen einer Antenne (22) zumindest folgende Prüfschritte durchgeführt: Anregen (S1) der Antenne (22) mittels eines Energiepulses und Erfassen (S2) einer Schwingung der Antenne (22) in Antwort auf die Anregung. Zumindest einer der Prüfschritte (S1; S2) wird dabei parallel für eine Mehrzahl von zu prüfenden Antennen (22; 22') durchgeführt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prüfen von Antennen von zur kontaktlosen Datenkommunikation eingerichteten Schaltkreisen sowie eine entsprechende Prüfvorrichtung. In der Regel sind die zu prüfenden Antennen als Antennenspulen ausgebildet. Eine zu prüfende Antennenspule kann mit einem elektronischen Bauteil verbunden sein, welches zusammen mit der Antennenspule Teil des Schaltkreises ist.
Um die Funktionsfähigkeit einer Antennenspule während oder nach der Herstellung eines die Antennenspulen umfassenden Schaltkreises zu prüfen, sind verschiedene Verfahren bekannt. Bei einer solchen Prüfung wird im Wesentlichen geprüft, ob die Antennenspule einen Bruch aufweist und/oder ob zwei oder mehr Spulenwindungen der Antenne versehentlich kurzgeschlossen sind. Mängel dieser Art beeinträchtigen die Funktionsfähigkeit der Antennenspule erheblich bzw. zerstören diese vollständig. Eine Prüfung der Antennenspule kann überdies Rückschlüsse auf die Funktionsfähigkeit eines mit der Antenne verbundenen elektronischen Bauteils oder einzelner Komponenten des Bauteils zulassen.
Produktionsbegleitend erfolgt bisher zumeist eine Prüfung einer Antennenspule in Form einer Gleichstrom-Widerstandsmessung. Ein solches Prüfverfahren ist aufwendig, da eine Kontaktierung der Antennenspule erforderlich ist. Weiterhin können nur bestimmte Fehler des geprüften Schaltkreises erkannt werden. Eine Fehlfunktion eines oder mehrerer Komponenten des elektronischen Bauteils oder ein Leiterbahnbruch in bestimmten Bereichen der Antenne sind auf diese Weise nicht oder kaum erkennbar.
Alternativ können die Resonanzfrequenz der Antennenspule und deren Güte kontaktlos bestimmt werden. Dazu wird in der Regel ein Phasen- und Impedanz-Analysator verwendet. Ein solches, sehr aufwendiges Verfahren ist detailliert beispielsweise im „RFID-Handbuch" von Klaus Finkenzeller, 6. Auflage, Carl Hanser Verlag, München, 2012, in Kapitel 4.1.11.2, beschrieben. Liegt die gemessene Resonanzfrequenz in einem vorgegebenen Bereich, so ist die Antennenspule funktionsfähig. Diese Art der Prüfung ist aussagekräftiger als eine rein ohmsche Messung, allerdings ungleich aufwendiger und am besten manuell durchzuführen. Die Zeitdauer einer solchen Prüfung liegt im Bereich von mehreren Sekunden. Daher wird diese Prüfung in der Regel nicht produktionsbegleitend durchgeführt, sondern lediglich an einigen Stichproben und für die Produktionsfreigabe. Dieses Verfahren eignet sich überdies nicht zum Prüfen einer Mehrzahl auf einem gemeinsamen Träger angeordneter Schaltkreise. Die Prüfung eines Schaltkreises würde durch benachbarte Schaltkreise und deren Antennenspulen beeinträchtigt und verfälscht werden. Ein Abschirmen benachbarter Spulen mit dem Ziel, eine derartige Störung zu vermindern, würde das bereits aufwendige Verfahren noch komplizierter und teurer machen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es demnach, ein Verfahren und eine Prüfvorrichtung zur schnellen, einfach durchzuführenden und kostengünstigen Prüfung einer Mehrzahl von Antennen vorzuschlagen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren und eine Prüfvorrichtung mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Ein Grundgedanke der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine zu prüfende Antenne mittels eines Energiepulses zur Schwingung anzuregen und die durch die Anregung erzeugte Schwingung der Antenne, welche einer freien, gedämpften Schwingung entspricht, zu erfassen und auszuwerten. Aus der erfassten Schwingung können dann, wie nachfolgend im Detail beschrieben, Eigenschaften der Antenne und des die Antenne umfassenden Schaltkreises abgelesenen werden, wie beispielsweise die Eigenresonanzfrequenz oder die Güte der Antenne. Die Erfindung basiert auf der weiteren Idee, einzelne der genannten Prüfschritte parallel für eine Mehrzahl von zu prüfenden Antennen durchzuführen.
Konkret werden in einem erfindungsgemäßen Verfahren zum parallelen Prüfen von Antennen, insbesondere Antennenspulen, von zur kontaktlosen Datenkommunikation eingerichteten Schaltkreisen beim Prüfen einer Antenne zumindest folgende Prüfschritte durchgeführt: Anregen der Antenne mittels eines Energiepulses und Erfassen einer Schwingung der Antenne in Antwort auf die Anregung.
Ein kontaktloses Anregen einer zu prüfenden Antenne wird bevorzugt mittels einer Erregerantenne durchgeführt.
Das Erfassen einer Schwingung einer zu prüfenden Antenne kann mittels einer Messantenne durchgeführt werden.
Erfindungsgemäß wird zumindest einer dieser Prüfschritte unter Wiederverwendung zumindest einer der beiden Prüfantennen (Mess- und/oder Erregerantenne) für eine Mehrzahl von zu prüfenden Antennen durchgeführt. Zumindest eine der (mindestens zwei) prüfenden Antennen prüft dabei mehrere der zu prüfenden Antennen.
Eine derart erfasste Schwingung einer zu prüfenden Antenne wird in einem weiteren Verfahrensschritt ausgewertet. Eine solche Auswertung kann, wie bereits erwähnt, insbesondere hinsichtlich einer Eigenresonanzfrequenz einer zu prüfenden Antenne erfolgen.
In der Regel erfolgt das Anregen einer zu prüfenden Antenne als induktives Anregen mittels eines gepulsten Magnetfeldes. Vorzugsweise wird ein solches Magnetfeld durch einen einzelnen Strompuls erzeugt, beispielsweise durch einen Gleichstrompuls in Form eines Dirac-Stoßes.
Eine erfindungsgemäße Prüfvorrichtung zum Prüfen von Antennen, insbesondere Antennenspulen, von zur kontaktlosen Datenkommunikation eingerichteten Schaltkreisen umfasst folgende Komponenten:

Ein Impulsgeber der Prüfvorrichtung ist eingerichtet, in der Prüfvorrichtung anordenbare, zu prüfende Antennen über zumindest eine an den Impulsgeber angeschlossene Erregerspule kontaktlos anzuregen.
Zumindest eine Messantenne der Prüfvorrichtung ist eingerichtet, eine Schwingung zumindest einer der zu prüfenden Antennen zu erfassen.
Eine Auswertungseinrichtung der Prüfvorrichtung schließlich, welche mit der zumindest einen Messantenne verbunden ist, ist eingerichtet, die von der zumindest einen Messantenne erfasste Schwingung auszuwerten.
Eine solche Auswertung erfolgt, wie bereits erwähnt, insbesondere hinsichtlich einer Eigenresonanzfrequenz einer zu prüfenden Antennenspule.
Erfindungsgemäß ist die Prüfvorrichtung eingerichtet, eine Mehrzahl von zu prüfenden Antennen parallel zu prüfen. Die Anzahl der parallel geprüften Antennen P ist größer als die Hälfte der Summe aus der Zahl der Messantennen M und der Zahl der Erregerantennen E: P > (M + E)/2.
Eine durch einen Energiepuls angeregte Antennenspule schwingt nach der Anregung grundsätzlich unmittelbar mit einer freien, gedämpften Schwingung A(t) aus, welche mit der folgenden Formel beschrieben werden kann: A(t) = A₀e^(–δt)cosωt.
A(t) kann dabei dem Strom I oder der Spannung U eines elektrischen Schwingkreises entsprechen, der durch die Antennenspule und ein damit gegebenenfalls verbundenes Bauteil gebildet wird. Demnach kann der Spannungsverlauf der Antennenspule unmittelbar nach der Anregung mit der folgenden Formel beschrieben werden: U(t) = U₀e^(–δt)cosωt
Die Kreisfrequenz ω entspricht dabei der Eigenresonanzfrequenz des Schaltkreises f_res multipliziert mit 2π (ω = 2πf_res). Aus dem Abklingkoeffizienten δ und der Eigenresonanzfrequenz f_res kann die Güte Q des Schaltkreises ermittelt werden. Alternativ kann die Güte Q auch aus zwei aufeinander folgenden Maxima A_n und A_n+1 der Schwingungsamplitude des Schaltkreises ermittelt werden.
Ein Aspekt der Erfindung beruht nun auf dem Umstand, dass ein Defekt der zu prüfenden Antenne eines Schaltkreises, wie beispielsweise eine Unterbrechung einer Leiterbahn oder ein Kurzschluss zwischen einzelnen Spulenwindungen einer als Antennenspule ausgebildeten Antenne, dazu führt, dass sich ein bei einer beschriebenen Prüfung erkennbarer Signalverlauf des Ausschwingens signifikant von einem entsprechenden Signalverlauf des Ausschwingen einer intakten Antennenspule unterscheidet. Anhand der ausgewerteten freien, gedämpften Schwingung festgestellte Parameter einer fehlerhaften Antenne, insbesondere deren Eigenresonanzfrequenz und deren Güte, unterscheiden sich deutlich von den entsprechenden Parametern einer intakten Antenne.
Ein Leiterbannbruch beispielsweise zeigt sich in einem deutlich erkennbar veränderten Ausschwingverhalten, insbesondere einer veränderten, in der Regel erhöhten Eigenresonanzfrequenz. Im Falle eines Kurzschlusses von zwei oder mehr Spulenwindungen ist kaum mehr ein Ausschwingen zu beobachten.
Auf diese Weise kann beim Auswerten der freien, gedämpften Schwingung durch die Prüfvorrichtung nicht nur erkannt werden, ob die Antennenspule fehlerhaft ist oder nicht, sondern es kann im Falle eines Fehlers oder Mangels auch der Typ des Fehlers bzw. die Art des Mangels festgestellt werden.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens sind offensichtlich und zahlreich. Die Prüfung des Schaltkreises, insbesondere der Antenne des Schaltkreises, kann kontaktlos und mit sehr geringem Zeitaufwand erfolgen.
Dies erlaubt für geeignete Ausführungsformen von Schaltkreisen eine Prüfung während eines laufenden Produktionsprozesses. Insbesondere kann auch bereits eine gedruckte Antennenspule, welche noch nicht vollständig ausgehärtet ist, mit dem erfindungsgemäßen Verfahren geprüft werden. Die benötigte Prüfvorrichtung ist vergleichsweise einfach und kostengünstig bereitzustellen. Zudem erlaubt das Verfahren nicht nur, Fehler oder Mangel einer defekten Antenne des Schaltkreises zu erkennen, sondern auch verschiedene Fehlertypen eines zu prüfenden Schaltkreises zu unterscheiden.
Das erfindungsgemäße Merkmal, wonach eine Mehrzahl von Antennenspulen parallel geprüft werden kann, erlaubt es, den Prüfvorgang noch effizienter zu gestalten. Beispielsweise können dadurch eine Mehrzahl von im Wesentlichen unabhängigen, nicht miteinander gekoppelten Antennenspulen gleichzeitig geprüft werden. Dies betrifft beispielsweise Antennenspulen auf einem gemeinsamen Träger, wie beispielsweise einem Modulband mit darauf angeordneten Chipmodulen. Eine andere bevorzugte Anwendung ist das parallele Prüfen eines Stapels von Datenträgern, welche jeweils zumindest eine zu prüfende Antennenspule umfassen. Bevorzugte Ausführungsformen werden nachfolgend im Detail beschrieben.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt der Schritt des Anregen dahingehend parallel für eine Mehrzahl von zu prüfenden Antennenspulen, dass eine Mehrzahl von Antennenspulen mittels eines einzigen, gemeinsamen Energiepulses angeregt wird.
Eine entsprechend eingerichtete Ausführungsform der Prüfvorrichtung ist demnach eingerichtet, eine Mehrzahl von zu prüfenden Antennen mittels einer einzelnen Erregerspule gleichzeitig, d. h. mittels eines einzigen Energiepulses, anzuregen.
Die Schwingungen der Mehrzahl der Antennen, die mittels des einzigen, gemeinsamen Energiepulses angeregt worden sind, können gemäß einer ersten Variante der Ausführungsform mittels einer einzelnen Messantenne der Prüfvorrichtung erfasst werden. Dies ist beispielsweise der Fall bei der vorstehend angedeuteten Prüfung eines Stapels von Datenträgern mit zu prüfenden Antennenspulen.
Gemäß einer zweiten Variante können die Schwingungen der Mehrzahl der Antennen, die mittels des einzigen Energiepulses angeregt worden sind, von einer Mehrzahl von Messantennen erfasst werden. Insbesondere ist es möglich, dass jeweils eine Schwingung einer der Mehrzahl der Antennen separat mittels einer eigenen, der zu prüfenden Antenne zugeordneten Messantenne der Prüfvorrichtung erfasst wird. Eine solche Anordnung erlaubt insbesondere auch die parallele Prüfung unterschiedlicher Antennenspulen.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann der Schritt des Erfassen dahingehend parallel für eine Mehrzahl von zu prüfenden Antennen durchgeführt werden, dass die Schwingungen einer Mehrzahl von Antennen mittels einer einzelnen Messantenne erfasst werden. Dies ist vorstehend bereits als Möglichkeit angedeutet worden.
Die Prüfvorrichtung umfasst dazu eine entsprechend eingerichtete Messantenne.
Gemäß einer ersten Variante dieser Ausführungsform können die Schwingungen der Mehrzahl von parallel zu prüfenden Antennen von der einzelnen Messantenne gleichzeitig erfasst werden.
Eine zweite Variante umfasst die Ausführungsform, wonach die Schwingungen der Mehrzahl der parallel zu prüfenden Antennen von der einzelnen Messantenne separat und nacheinander erfasst werden.
Dabei gilt in der Regel, dass die einzelne Messantenne die Schwingungen der Mehrzahl der Antennen separat und nacheinander erfasst, ohne zwischen zwei solchen Erfassungsschritten räumlich verlagert zu werden, oder dass zwischen zwei solchen Erfassungsschritten eine oder mehrere der zu prüfenden Antennen räumlich verlagert werden.
Die Mehrzahl der Antennen, deren Schwingungen mittels der einzelnen Messantenne parallel erfasst werden, können zum einen mittels eines einzigen Energiepuls ist angeregt werden. Gemäß dieser Ausführungsform wird also sowohl der Schritt des Anregens als auch der Schritt des Erfassen parallel für eine Mehrzahl von zu prüfenden Antennen durchgeführt.
Es ist jedoch ebenfalls möglich, dass die Mehrzahl von Antennen, deren Schwingungen mittels der einzelnen Messantenne erfasst werden, mittels einer Mehrzahl von Energiepulsen angeregt wird. Insbesondere kann jede der Mehrzahl der Antennen dabei durch einen separaten Energiepuls angeregt werden. Die Mehrzahl der Energiepulse sehr kann dabei sowohl von einer einzelnen Erregerspule als auch von einer Mehrzahl von Erregerspulen ausgesendet werden. Im letztgenannten Fall kann jede der Mehrzahl der Energiepulse von einer separaten Erregerspule ausgesendet werden.
Allgemein kann die Mehrzahl von Antennen, die parallel geprüft werden, auf einem gemeinsamen Träger oder auf verschiedenen Trägern angeordnet sein. Die verschiedenen Träger können dabei jeweils eine oder eine Teilmenge der Mehrzahl der parallel geprüften Antennenspulen umfassen.
Beispiele für eine Mehrzahl von Antennenspulen, die parallel geprüft werden und auf einem gemeinsamen Träger angeordnet sind, sind beispielsweise Antennenspulen von Chipmodulen auf einem Modulband oder eine Mehrzahl von Antennen auf einem portablen Datenträger, beispielsweise einer zur kontaktlosen Datenkommunikation eingerichteten Chipkarte.
Die Mehrzahl von Antennen, die parallel geprüft werden, kann Teil desselben Schaltkreises sein, wie beispielsweise im Fall der vorstehend genannten Chipkarte. Andererseits kann die Mehrzahl von Antennenspulen, die parallel geprüft werden, Teil unterschiedlicher Schaltkreise sein, wie beispielsweise im Fall des vorstehend erwähnten Modulbandes. Insbesondere kann jede der Mehrzahl von Antennen, die parallel geprüft werden, Teil eines separaten Schaltkreises sein.
Weiter gilt allgemein, dass die Antennen, die parallel geprüft werden, gleichartig oder unterschiedlich ausgebildet sein können. Insbesondere können sich parallel geprüfte Antennen hinsichtlich charakteristischer Antenneneigenschaften gleichen oder unterscheiden. Dies betrifft insbesondere auch eine Eigenresonanzfrequenz einer zu prüfenden Antenne.
Wie dem Vorstehenden bereits zu entnehmen ist, können verschiedene Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung jeweils eine oder mehrere Erregerspulen sowie eine oder mehrere Messantennen umfassen. Diese Spulen und Antennen sind jeweils eingerichtet, die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und Varianten des erfindungsgemäßen Verfahrens auszuführen oder zu unterstützen.
Eine Anordnung einer Erregerspule relativ zu einer der Erregerspule zugeordneten Messantenne erfolgt vorzugsweise orthogonal. Dabei wird eine Messantenne als einer Erregerspule zugeordnet bezeichnet, wenn die Messantenne eine Schwingung einer oder mehrerer Antennenspulen erfasst, welche auf einem Energiepuls zurückgeht, der von der zugeordneten Erregerspule ausgesendet worden ist.
In dem Fall, dass die Erregerspule und die Messantenne nicht orthogonal zueinander, sondern beispielsweise nebeneinander angeordnet sind, wird der Erregungspuls der Erregerspule auch von der Messantenne erfasst. Zudem überlagert dann das Abschwingverhalten der Erregerspule das zu messende Abschwingverhalten der Antennenspule.
Bei einer „orthogonalen” Anordnung der Erregerspule zu der Messantenne liegen diese derart zueinander, dass das Signal der Erregerspule von der Messantenne nicht wahrgenommen wird. Die Erregerspule ist dabei gegenüber der Messantenne räumlich so angeordnet, dass in der Messantenne im Wesentlichen kein Signal eingekoppelt wird. Ein Signal wird in eine Spule immer dann eingekoppelt, wenn das Ringintegral über den magnetischen Fluss Φ durch diese Spule größer als Null ist (vgl. oben zitiertes RFID-Handbuch, Kapitel 4.1.6 und 4.1.9.2). Das Integral über den magnetischen Fluss Φ ist genau dann Null, wenn sich magnetische Feldlinien unterschiedlicher Richtung und Feldstärke in der Messantenne über die Gesamtfläche gegenseitig aufheben, oder wenn der Winkel der Feldlinien zur Spulenachse genau 90° beträgt – daher der Begriff „orthogonale” Anordnung. Eine geeignete, so genannte koplanare orthogonale Anordnung der Erregerspule zur Messantenne kann beispielsweise derart erfolgen, dass die beiden Antennen in einer Ebene geeignet teilweise übereinander liegen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst dieses den weiteren Schritt des Erzeugen eines magnetischen Wechselfeldes einer vorgegebenen Feldstärke. Ein solches Wechselfeld dient zur Aufnahme einer Datenkommunikation mit einem oder mehreren im Ansprechbereich eines Lesegeräts bzw. einer Prüfvorrichtung angeordneten, zur kontaktlosen Datenkommunikation eingerichteten Schaltkreisen.
Eine entsprechende Ausführungsform der erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung, welche in dieser Hinsicht wie ein zur kontaktlosen Datenkommunikation eingerichtetes Lesegerät ausgebildet ist, umfasst eine Sendeeinrichtung. Diese ist eingerichtet, ein magnetisches Wechselfeld einer vorgegebenen Frequenz und einer vorgegebenen Feldstärke zu erzeugen.
Eine Prüfung von Antennenspulen, wie Sie vorstehend beschrieben worden ist, kann dabei gemäß einer ersten Variante der Ausführungsform bei einem konstant vorliegenden magnetischen Wechselfeld erfolgen. D. h. insbesondere der Schritt des Anregen einer Antenne durch den Energiepuls erfolgt bei konstant vorliegendem Magnetfeld.
Im Schritt des Erfassens der Schwingung der Antenne wird gemäß dieser ersten Variante eine Überlagerung einer durch das magnetische Wechselfeld hervorgerufenen sinusförmigen Schwingung der Antenne mit einer freien, gedämpften Schwingung der Antenne erfasst. Die freie, gedämpfte Schwingung der Antenne resultiert, wie bereits erwähnt, aus der Anregung durch den Energiepuls. Im Schritt des Auswerten einer erfassten Schwingung wird dann in der Regel das erwähnte sinusförmige Signal von dem erfassten Signal subtrahiert, um auf diese Weise den Anteil der erfassten Schwingung zu erhalten, welcher der freien, gedämpften Schwingung entspricht.
Gemäß einer zweiten Variante der Ausführungsform des Verfahrens kann das magnetische Wechselfeld aber auch abgeschaltet werden und das Anregen einer Antenne durch den Energiepuls erfolgt bei abgeschaltetem magnetischen Wechselfeld. Eine solche zweite Variante erleichtert eine Auswertung einer erfassten Schwingung, da keine Subtraktion des durch das Wechselfeld bedingten sinusförmigen Anteils notwendig ist.
Vorzugsweise wird das Wechselfeld im Rahmen der zweiten Variante nur kurzzeitig abgeschaltet. Die Dauer der Abschaltung des magnetischen Wechselfeldes ist dabei in der Regel derart kurz, dass ein mit der Antenne verbundener Schaltkreis auch während der Abschaltung des Wechselfeldes mit Energie versorgt bleibt. Vorzugsweise dauert das Abschalten nur wenige Mikrosekunden, bevorzugt etwa 3 μs. Dies hat zur Folge, dass zu prüfende Parameter der Antenne, die zumindest geringfügig von der magnetischen Feldstärke des Wechselfeldes abhängen können, wie beispielsweise die Eigenresonanzfrequenz der Antenne, nicht verfälscht werden.
Es hat sich gezeigt, dass, wenn eine Mehrzahl von gleichartigen Antennenspulen, insbesondere in Form eines Stapels, gleichzeitig in der beschriebenen Weise geprüft werden, diese wie eine einzelne Antenne „antworten”, d. h. eine nach Anregung des Stapels erfasste Schwingung erscheint wie die Schwingung einer „einzelnen” Antennenspule. Die Resonanzfrequenz des Stapels ist jedoch im Vergleich zu einer Eigenresonanzfrequenz einer der Antennenspulen des Stapels deutlich vermindert. Es besteht dabei ein erkennbarer und reproduzierbarer Zusammenhang zwischen der Anzahl der Antennen im Stapel und der Verminderung der ermittelten Eigenresonanzfrequenz des Stapels. In einer Abschätzung gilt als Grad der Verminderung ein Faktor von etwa
wobei mit N die Anzahl der Antennen im Stapel bezeichnet ist.
In dem Fall, dass eine oder mehrere der im Stapel parallel geprüften Antennenspulen defekt sind oder – aus anderen Gründen, beispielsweise aufgrund verschiedenartiger Antennenspulen – verschiedene Abklingverhalten, insbesondere auch voneinander verschiedene Eigenresonanzfrequenzen aufweisen, ist dies in der erfassten Schwingung erkennbar. Ein Anzeichen kann beispielsweise sein, dass keine eindeutige, einzige Eigenresonanzfrequenz mehr erkennbar ist. Bei bekannter Anzahl gleichartiger Antennenspulen ist ein Defekt zumindest einer Antennenspule daran zu erkennen, dass die im Rahmen des Prüfverfahrens ermittelte Eigenresonanzfrequenz des Stapels von einem erwarteten Wert, gemäß der vorstehend beschriebenen Abschätzung, erkennbar abweicht.
Ergibt eine Prüfung des Stapels, dass zumindest eine der Antennen defekt ist, so kann die Prüfung mit einer geänderten Anordnung des Stapels relativ zu der Messantenne wiederholt werden, beispielsweise, indem der Stapel umgekehrt wird, wodurch der zuvor zuunterst liegende Datenträger oder Schaltkreis nun oben liegt – und umgekehrt. Auf diese Weise kann gegebenenfalls bereits eingegrenzt werden, an welcher Position im Stapel die defekte Antennenspule angeordnet ist.
Um eine Detektion einer fehlerhaften Antennenspule in analoger Weise zu unterstützen, jedoch ohne den Stapel umkehren zu müssen und nochmals anzuregen, kann alternativ eine zweite Messantenne verwendet werden. Diese kann dann, wenn die erste Messantenne auf einer Seite des Stapels angeordnet ist, an der gegenüberliegenden Seite des Stapels angeordnet werden.
Die Verminderung der Eigenresonanzfrequenz der im Stapel angeordneten Antennenspulen, welche auf einer Kopplung der Antennenspulen beruht, insbesondere auf einer kapazitiven Kopplung, hat weitere Folgen. Eine zur Datenkommunikation mit einem Schaltkreis in dem Stapel notwendige Ansprechfeldstärke steigt deutlich an. Bereits für eine relativ geringe Anzahl von beispielsweise 6 bis 7 Antennen im Stapel kann eine notwendige Ansprechfeldstärke gängige maximale Feldstärken von Lesegeräten übersteigen. Während beispielsweise ein Lesegerät gemäß ISO/IEC 14443 ein Wechselfeld von maximal 7,5 A/m erzeugen soll, kann es erforderlich sein, ein Wechselfeld einer Stärke von über 10 A/m zu erzeugen, um mit Schaltkreisen (gemäß ISO/IEC 14443) kommunizieren zu können, welche in einem Stapel im Ansprechbereich vorliegen, der sechs oder mehr Schaltkreise umfasst.
Die vorstehend beschriebene Ausführungsform des Verfahrens erlaubt es, anhand einer ermittelten Eigenresonanzfrequenz einer erfassten Schwingung, die von einer Mehrzahl von Antennen herrührt, auf die ungefähre Anzahl der Antennen zu schließen. Abhängig von dieser Anzahl kann dann ein magnetisches Wechselfeld mit einer zur Datenkommunikation mit dieser Anzahl von Schaltkreisen notwendige Feldstärke erzeugt werden bzw. die Feldstärke eines bereits vorliegenden Feldes angepasst werden.
Die Prüfvorrichtung, insbesondere die Sendeeinrichtung der Prüfvorrichtung, ist daher eingerichtet, die Feldstärke des magnetischen Wechselfeldes abhängig von einer zuvor ermittelten Eigenresonanzfrequenz einzustellen.
Vorzugsweise ist es vorgesehen, eine Eigenresonanzfrequenzmessung in regelmäßigen oder unregelmäßigen Abständen durch die Prüfvorrichtung zu wiederholen, um die Feldstärke des magnetischen Wechselfeldes in der beschriebenen Weise an die Anzahl der aktuell im Ansprechbereich der Prüfvorrichtung angeordneten Antennen anzupassen.
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beispielhaft beschrieben. Darin zeigen:
1 eine bevorzugte Ausführungsform einer ersten Variante einer erfindungsgemäßen Prüfvorrichtung;
2 eine erste bevorzugte Ausführungsform einer Anordnung von Erregerspule und Messantennen zum parallelen Anregen einer Mehrzahl von zu prüfenden Antennenspulen;
3 eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer Anordnung von Erregerspulen und Messantenne zum parallelen Erfassen von Schwingungen von parallel zu prüfenden Antennenspulen;
4 eine dritte bevorzugte Ausführungsform einer Anordnung von Erregerspule und Messantenne zum Prüfen eines Stapels von zu prüfende Antennen umfassenden Datenträgern;
5 wesentliche Schritte eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum parallelen Prüfen von Antennen von zur kontaktlosen Datenkommunikation eingerichteten Schaltkreisen;
6 exemplarisch den theoretischen Verlauf einer freien, gedämpften Schwingung;
7 exemplarisch die Verstimmung der Resonanzfrequenz bei einer Stapelung von zu prüfende Antennen umfassenden Datenträgern im Ansprechbereich der Prüfvorrichtung und
8 exemplarisch den Zusammenhang einer Ansprechempfindlichkeit im Verhältnis zur Anzahl von Schaltkreisen im Ansprechbereich der Prüfvorrichtung.
Die in 1 exemplarisch dargestellte Prüfvorrichtung 100 dient zum Prüfen von Antennen, insbesondere Antennen in Form von Antennenspulen, von zur kontaktlosen Datenkommunikation eingerichteten Schaltkreisen. Solche Schaltkreise 20 umfassen zumindest eine Antennenspule 22, welche mit einem elektronischen Bauteil 24 verbunden sein kann (vgl. 4). Derartige Antennenspulen 22 finden sich beispielsweise in RFID-Token, Kontaktlos-Chipkarten, NFC-Modulen von portablen Endgeräten und dergleichen.
Die Prüfvorrichtung 100 umfasst einen Impulsgeber 110, der vorzugsweise über einen Verstärker 120 mit zumindest einer Erregerspule 130 verbunden ist. Mittels eines durch den Impulsgeber 110 erzeugten Energiepulses, vorzugsweise in Form eines Dirac-Stoßes, kann eine zu prüfende Antenne 22 über die Erregerspule 130 kontaktlos angeregt werden.
Eine Messantenne 140 der Prüfvorrichtung 100 ist eingerichtet, eine Schwingung zumindest einer zu prüfenden Antennenspule 22 zu erfassen und vorzugsweise über einen Verstärker 150 an eine Auswertungseinrichtung 160 weiterzuleiten. Die Auswertungseinrichtung 160 kann beispielsweise als Oszilloskop vorliegen.
Erregerspule 130 und Messantenne 140 werden in geeignetem, vorzugsweise geringem Abstand neben der Antenne 22 eines zu prüfenden Schaltkreises 20 angeordnet, ohne die Antenne 22 kontaktbehaftet zu kontaktieren.
Wie im 1 durch die teilweise überlappende Anordnung angedeutet, sind die Messantenne 140 und Erregerspule 130 dabei orthogonal zueinander angeordnet. Dies hat, wie vorstehend beschrieben, die Auswirkungen, dass in die Messantenne 140 möglichst kein Signal der Erregerspule 130 eingekoppelt wird. Die Erregerspule 130 und die Messantenne 140 können auf einem geeigneten, flächigen Träger angeordnet werden.
Die Prüfvorrichtung 100 umfasst weiterhin eine Sendeeinrichtung 180 mit einer Sendeantenne 182. Die Sendeeinrichtung ist eingerichtet, über die Sendeantenne 182 ein magnetisches Wechselfeld zu erzeugen. Frequenz und Feldstärke des Wechselfeldes können dabei anwendungsbezogen durch die Sendeeinrichtung 180 eingestellt und variabel angepasst werden. Das magnetische Wechselfeld dient insbesondere dazu, eine kontaktlose Datenkommunikation zu einem oder mehreren zur kontaktlosen Datenkommunikation eingerichteten Schaltkreisen 20 aufzubauen und durchzuführen. Mit anderen Worten, die Prüfvorrichtung 100 umfasst alle Merkmale eines Lesegeräts zur kontaktlosen Datenkommunikation mit entsprechend eingerichteten Schaltkreisen.
Details einer Anpassung der Feldstärke des Wechselfeldes an eine Anzahl im Ansprechbereich der Prüfvorrichtung 100 angeordneter Schaltkreise 20 werden nachfolgend mit Bezug auf die 7 und 8 beschrieben.
In 2 ist eine Anordnung einer Erregerspule 130 relativ zu zwei Messantennen 140, 141' dargestellt. Diese Anordnung eignet sich, wie in der Figur illustriert, zum parallelen Prüfen von zwei Modulspulen 22, 22' auf einem Modulband 20. Die Erregerspule 130 ist eingerichtet, die beiden jeweils unter den Messantennen 140, 140' angeordneten Modulspulen 22, 22' gleichzeitig mittels eines einzigen Energiepulses anzuregen. Die Schwingung der oberen Modulspule 22 wird mittels der Messantenne 140 erfasst, die Schwingung der unteren Modulspule 22' wird mittels der Messantenne 140' erfasst.
Wie bereits mit Bezug auf 1 erwähnt, ist auch hier eine orthogonale Anordnung der Messantennen 140, 141' zu der Erregerspule 130 gewählt. Die Messantennen 140, 141' sind derart dimensioniert, dass Sie jeweils maximal 80% der Modulspulen 22, 22' abdecken. Vorzugsweise umfasst die Erregerspule 130, wie illustriert, nur eine Windung. Vorzugsweise sind die Messantennen 140, 141' derart ausgebildet, dass die Messkabel (nicht gezeigt), welche die Messantennen 140, 140' mit der Auswertungseinrichtungen 160 verbinden, nach außen geführt sind und sich nicht kreuzen.
Beim Prüfen der beiden unter den Messantennen 140, 140' angeordneten Modulspulen 22, 22' kann die Erregerspule 130 in geeigneten, zeitlichen Abständen mehrere Energiepulse aussenden, um eine Prüfung der Modulspulen 22, 22' mehrfach zu wiederholen, wodurch die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Prüfung erhöht werden kann.
In 3 ist eine alternative Anordnung einer Messantenne 140 relativ zu zwei Erregerspulen 130, 130' gezeigt. Diese Anordnung kann in analoger Weise herangezogen werden, um parallel zwei Modulspulen 22, 22' auf dem Modulband 20 aus 2 zu prüfen.
Dabei wird mittels der Erregerspulen 130 und 130' jeweils ein Energieimpuls erzeugt, wobei zwischen den Pulsen vorzugsweise eine gewisse Zeitspanne liegt. Die durch die Energiepulse erzeugten Schwingungen der unter den Erregerspulen 130 bzw. 130' angeordneten Modulspulen 22, 22' werden parallel von der Messantenne 140 erfasst und an die Auswertungseinrichtungen 160 weitergeleitet. Es ist gemäß dieser Ausführungsform insbesondere nicht erforderlich, dass die Messantenne 140 zum parallelen Erfassen der Schwingungen der beiden Modulspulen 22, 22' verlagert wird, um die entsprechenden Schwingungen zu erfassen.
In einem Prüfverfahren mit einem Aufbau gemäß den 2, 3 ist es nicht erforderlich, die aktuell nicht geprüften weiteren Modulspulen 22'' des Modulbandes 20 gegen die geprüften Modulspulen 22, 22' abzuschirmen, beispielsweise mittels einer metallischen Abdeckung.
Die Anordnung der Erregerspule 130 und der Messantenne 140 aus 4 entspricht der mit Bezug auf 1 beschriebenen Anordnung. Eine solche Spulenanordnung eignet sich insbesondere, wie in 4 exemplarisch illustriert, zum parallelen Prüfen einer Mehrzahl von Antennen 22, welche in einem Stapel von Schaltkreisen 20, 20' vorliegen.
Ein solcher Stapel von Schaltkreisen 20, 20' oder portablen Datenträgern mit Schaltkreisen kann sich beispielsweise ergeben, wenn in einem Reisepass eine Mehrzahl von Visa-Stickern in Form von RFID-Transpondern auf unterschiedlichen Seiten des Reisepasses vorliegt. Ein anderer Anwendungszusammenhang der beschriebenen Art liegt beispielsweise vor, wenn in einem Portemonnaie eines Anwenders eine Mehrzahl von zur kontaktlosen Datenkommunikation eingerichteten Chipkarten stapelartig angeordnet ist.
Eine in 4 exemplarisch angedeutete Prüfsituation umfasst sowohl ein paralleles Anregen einer Mehrzahl von Antennen als auch ein paralleles Erfassen einer durch die Anregung erzeugten Schwingung. Sind die Antennen stapelartig angeordnet, so erscheint die von der Messantenne 140 erfasste Schwingung wie die Schwingung einer einzelnen Antenne. Mit anderen Worten, der Stapel antwortet wie eine Antenne. Allerdings unterscheiden sich die Parameter der erfassten Schwingung deutlich von denjenigen Parametern, welche erfasst worden wären, wenn lediglich eine Antenne 22 anstatt des Stapels geprüft worden wäre. Wie mit Bezug auf die 7, 8 nachfolgend im Detail beschrieben, hängt das erfasste Signal im Wesentlichen von der Anzahl der Antennen 22 im Stapel ab.
In 5 sind wesentliche Schritte einer bevorzugten Ausführungsform eines Verfahrens zum parallelen Prüfen von Antennen 22 von zur kontaktlosen Datenkommunikation eingerichteten Schaltkreisen 20 angegeben.
In Schritt S1 wird eine Mehrzahl von Antennen 22 parallel mittels eines Energiepulses angeregt. Dies kann mittels der Erregerspule 130 aus 1 (oder 2, 4) durch Zusammenwirken mit dem Impulsgeber 110 erfolgen. Das Anregen erfolgt vorzugsweise mittels eines gepulsten Magnetfeldes induktiv, wobei das Magnetfeld vorzugsweise durch einen einzelnen Strompuls in Form eines Dirac-Stoßes erzeugt wird.
In Schritt S2 werden Schwingungen der Antennen 22 der Schaltkreise 20 in Antwort auf das Anregen der Antennen erfasst. Dazu dient die Messantenne 140 aus 1 bzw. 4. Eine erfasste Schwingung entspricht dabei einer freien, gedämpften Schwingung einer Antennenspule 22 (vgl. 6).
In Schritt S3 wird eine erfasste Schwingung durch eine Auswertungseinrichtung, beispielsweise die Auswertungseinrichtung 160 aus 1, ausgewertet. Wie vorstehend beschrieben, kann in dieser Weise die Funktionsfähigkeit einer Antenne 22 eines Schaltkreises 20 geprüft und insbesondere eine Eigenresonanzfrequenz und/oder eine Güte der Antenne 22 ermittelt werden.
Alternativ könnte mit Bezug auf die in 5 illustrierte Ausführungsform des Verfahrens auch der Schritt S2, d. h. das Erfassen von Schwingungen einer Mehrzahl von zu prüfenden Antennenspulen 22, parallel durch eine einzelne Messantenne 140 durchgeführt werden, wie dies mit Bezug auf 3, 4 vorstehend schon beschrieben worden ist.
Es versteht sich, dass auch sowohl der Schritt des Anregens einer Mehrzahl von zu prüfenden Antennenspulen als auch der Schritt des Erfassen derart erzeugter Schwingungen jeweils parallel für eine Mehrzahl von Antennenspulen 22 durchgeführt werden kann. Ein Beispiel dafür ist bereits mit Bezug auf 4 dargestellt worden.
6 zeigt den theoretischen Verlauf einer freien, gedämpften Schwingung A(t) im Verlauf der Zeit t. Die Funktion A(t) kann dabei dem Strom I oder der Spannung U entsprechen. Die Kreisfrequenz ω entspricht der Eigenresonanzfrequenz der entsprechenden Antennenspule 22. Aus dem Abklingkoeffizienten δ kann die Güte der Antennenspule 22 bestimmt werden. Der Term A₀ beschreibt die Amplitude der Schwingung.
In 7 ist der Zusammenhang einer Änderung einer erfassten Schwingung eines Stapels von Antennen 22, 22' im Vergleich zu einer Schwingung, wie sie von einer einzelnen Antenne 22 zu erwarten wäre, exemplarisch am Parameter der aus einer solchen Schwingung ermittelbaren Eigenresonanzfrequenz illustriert.
Bei einer Anordnung eines Stapels von gleichartigen Antennen 22, 22' (vgl. 4) und bei paralleler Anregung der Antennen 22 des Stapels mittels eines Energiepulses kann eine Schwingung erfasst werden, deren Eigenresonanzfrequenz sich in Abhängigkeit der Anzahl der Antennen im Stapel wie in 7 dargestellt verhält. Jede einzelne Antenne 22 weist dabei für sich eine Eigenresonanzfrequenz von ca. 22 MHz auf. Als Stapel angeregt wird hingegen eine einzelne, deutlich verminderte Eigenresonanzfrequenz erfasst.
Bereits bei fünf oder sechs Antennen 22 im Stapel liegt die resultierende, gemeinsame Resonanzfrequenz unterhalb von 10 MHz. Die Kreuze in 7 geben konkret gemessene Werte an. Die durchgängig gezeichnete Kurve zeigt eine Abschätzung des Verlaufs in Form einer vergleichsweise einfachen mathematischen Funktion. Es ergibt sich, dass sich die verminderte Eigenresonanzfrequenz des Stapels von Antennen 22, 22' im Vergleich zu einer Eigenresonanzfrequenz einer einzelnen Antennenspule 22 in etwa wie
verhält, wenn N die Anzahl der Antennen 22 im Stapel beschreibt.
In 8 ist die Ansprechempfindlichkeit von Antennen 22 in einem Stapel gezeigt. Diese steigt, als Folge der Verminderung der Eigenresonanzfrequenz des Stapels, wie in 8 illustriert, mit der Anzahl der Antennen 22 im Stapel deutlich an. Die Antennen 22, 22', welche der Messung aus 8 zugrunde liegen, weisen einzeln jeweils eine Eigenresonanzfrequenz von ca. 15 bis 17 MHz auf, d. h. verhalten sich im Wesentlichen wie kontaktlose Chipkarten gemäß ISO/IEC 14443. Wie in 8 deutlich zu erkennen, hat bereits die Anordnung von nur zwei Antennen 22, 22' im Ansprechbereich der Prüfvorrichtung 100 zur Folge, dass die Ansprechfeldstärke der Antennen 22, 22' leicht ansteigt. Bereits bei fünf Antennen 22, 22' überschreitet die Ansprechfeldstärke die maximale Feldstärke von 7,5 A/m für Lesegeräte nach ISO/IEC 14443. Ein solcher Stapel von Antennen 22, 22' wäre mit einer Feldstärke an der erlaubten Obergrenze gemäß der Norm bereits nicht mehr auslesbar. Bei sieben Antennen 22, 22' im Stapel überschreitet die notwendige Ansprechfeldstärke des Stapels bereits die Schutzgrenze von 12 A/m nach ISO/IEC 14443. Werden einzelne Antennen 22 einer derart hohen oder höheren Feldstärke ausgesetzt, so kann nicht mehr garantiert werden, dass die Antennen 22 unversehrt bleiben.
Um diesen Umständen gerecht zu werden, ist die Prüfvorrichtung 100 aus 1, wenn Sie als Lesegerät eingesetzt wird, eingerichtet, im Betrieb laufend die Resonanzfrequenz von im Ansprechbereich der Prüfvorrichtung 100 angeordneten Antennen 22 bzw. Antennenstapel zu ermitteln. Auf Basis der ermittelten Eigenresonanzfrequenz kann die Prüfvorrichtung 100 die Anzahl der vorliegenden Antennen zumindest abschätzen. Liegt beispielsweise eine ermittelte Eigenresonanzfrequenz unter 10 MHz, so kann die Feldstärke des mittels der Sendeeinrichtung 180 erzeugten magnetischen Wechselfeldes, welches als Lesefeld dient, nun auf Werte oberhalb der von der Norm ISO/EC 14443 definierten maximalen Feldstärke von 7,5 A/m erhöht werden. Bei noch weiter sinkender Eigenresonanzfrequenz, von beispielsweise nur noch 7 MHz, kann die Feldstärke des durch die Sendeeinrichtung erzeugten Wechselfeldes sogar die Schutzgrenze von 12 A/m übersteigen.
Eine in der beschriebenen Weise jeweils auf eine Anzahl von im Ansprechbereich der Prüfvorrichtung 100 vorliegenden Antennen 22, 22' angepasste Feldstärke des Wechselfeldes erlaubt es einerseits, stets sämtliche der Antennen 22, 22' bzw. die Antennen umfassenden Schaltkreise 20 ansprechen zu können. Andererseits ist stets sichergestellt, dass eine gegebenenfalls vergleichsweise hohe Feldstärke nicht zur Zerstörung von Antennen 22 im Ansprechbereich führt.
Um eine Datenkommunikation mit einer Mehrzahl von Schaltkreisen 20, 20' im Ansprechbereich noch zuverlässiger zu gestalten, kann es vorgesehen sein, insbesondere bei sehr hohen Lesefeldstärken, die Empfindlichkeit der Prüfvorrichtung hinsichtlich des Erfassen und Erkennens eines Lastmodulationssignals anzuheben.
Abschließend werden bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in den folgenden Absätzen zusammenfassend beschrieben:

1. Verfahren zum Prüfen von Antennen, die für eine induktiv koppelnde Datenkommunikation eingerichtet sind, wobei zumindest folgende Prüfschritte durchgeführt werden: – Anregen einer zu prüfenden Antenne mittels eines Energiepulses über eine Erregerantenne; – Erfassen einer Schwingung der zu prüfenden Antenne in Antwort auf die Anregung über eine Messantenne; wobei die Erregerantenne beim Anregen und/oder die Messantenne beim Erfassen für eine Mehrzahl von zu prüfenden Antennen verwendet wird.
2. Verfahren nach Absatz 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erfasste Schwingung einer zu prüfenden Antenne ausgewertet wird.
3. Verfahren nach Absatz 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erfasste Schwingung hinsichtlich einer Eigenresonanzfrequenz der Antenne ausgewertet wird.
4. Verfahren nach einem der Absätze 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Anregen einer zu prüfenden Antenne als induktives Anregen mittels eines gepulsten Magnetfeldes erfolgt.
5. Verfahren nach Absatz 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Magnetfeld durch einen einzelnen Strompuls erzeugt wird.
6. Verfahren nach Absatz 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Strompuls als Gleichstrompuls in Form eines Dirac-Stoßes erzeugt wird.
7. Verfahren nach einem der Absätze 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Anregen einer zu prüfenden Antenne kontaktlos mittels einer externen Erregerspule durchgeführt wird.
8. Verfahren nach einem der Absätze 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen einer Schwingung einer zu prüfenden Antenne kontaktlos mittels einer externen Messantenne durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der Absätze 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Anregen dahingehend parallel für eine Mehrzahl von zu prüfenden Antennen durchgeführt wird, dass eine Mehrzahl von Antennen mittels eines einzigen Energiepulses angeregt wird.
10. Verfahren nach Absatz 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Antennen mittels einer einzelnen Erregerspule angeregt wird.
11. Verfahren nach Absatz 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungen der Mehrzahl der Antennen mittels einer einzelnen Messantenne erfasst werden.
12. Verfahren nach Absatz 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungen der Mehrzahl der Antennen mittels einer Mehrzahl von Messantennen erfasst werden.
13. Verfahren nach Absatz 12, dadurch gekennzeichnet, dass eine Schwingung einer der Mehrzahl der Antennen jeweils mittels einer separaten Messantenne erfasst wird.
14. Verfahren nach einem der Absätze 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Erfassen dahingehend parallel für eine Mehrzahl von zu prüfenden Antennen durchgeführt wird, dass die Schwingungen einer Mehrzahl von Antennen mittels einer einzelnen Messantenne erfasst werden.
15. Verfahren nach Absatz 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungen der Mehrzahl der Antennen von der einzelnen Messantenne gleichzeitig erfasst werden.
16. Verfahren nach Absatz 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungen der Mehrzahl der Antennen von der einzelnen Messantenne separat und nacheinander erfasst werden.
17. Verfahren nach Absatz 16, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelne Messantenne die Schwingungen der Mehrzahl der Antennen separat und nacheinander erfasst, ohne zwischen zwei solchen Erfassungsschritten räumlich verlagert zu werden.
18. Verfahren nach Absatz 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelne Messantenne die Schwingungen der Mehrzahl der Antennen separat und nacheinander erfasst, ohne dass zwischen zwei solchen Erfassungsschritten zumindest eine der Mehrzahl der Antennen räumlich verlagert wird.
19. Verfahren nach einem der Absätze 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der Antennen mittels eines einzigen Energiepulses angeregt wird.
20. Verfahren nach Absatz 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Antennen mittels einer einzelnen Erregerspule angeregt wird.
21. Verfahren nach einem der Absätze 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der Antennen mittels einer Mehrzahl von Energiepulsen angeregt wird.
22. Verfahren nach Absatz 21, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Mehrzahl der Antennen durch einen separaten Energiepuls angeregt wird.
23. Verfahren nach Absatz 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Energiepulsen von einer einzelnen Erregerspule ausgesendet wird.
24. Verfahren nach Absatz 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Energiepulsen von einer Mehrzahl von Erregerspulen ausgesendet wird.
25. Verfahren nach Absatz 24, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Mehrzahl der Energiepulse von einer separaten Erregerspule ausgesendet wird.
26. Verfahren nach einem der Absätze 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Antennen, die parallel geprüft werden, auf einem gemeinsamen Träger angeordnet ist.
27. Verfahren nach Absatz 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Antennen, die parallel geprüft werden, auf einem Modulband angeordnet ist.
28. Verfahren nach Absatz 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Antennen, die parallel geprüft werden, auf einem portablen Datenträger angeordnet ist.
29. Verfahren nach einem der Absätze 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Antennen, die parallel geprüft werden, auf unterschiedlichen Trägern angeordnet ist.
30. Verfahren nach Absatz 29, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Mehrzahl der Antennen auf jeweils einem separaten Träger angeordnet ist.
31. Verfahren nach einem der Absätze 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Antennen, die parallel geprüft werden, Teil desselben Schaltkreises ist.
31. Verfahren nach einem der Absätze 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl von Antennen, die parallel geprüft werden, Teil unterschiedlicher Schaltkreise ist.
32. Verfahren nach Absatz 31, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der Mehrzahl von Antennen, die parallel geprüft werden, Teil eines separaten Schaltkreises ist.
33. Verfahren nach einem der Absätze 1 bis 32, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt: Erzeugen eines magnetischen Wechselfeldes vorgegebener Feldstärke;
34. Verfahren nach Absatz 33, dadurch gekennzeichnet, dass das Anregen einer Antenne durch einen Energiepuls bei konstant vorliegendem magnetischem Wechselfeld erfolgt.
35. Verfahren nach Absatz 34, dadurch gekennzeichnet, dass das Erfassen der Schwingungen der Antenne ein Erfassen einer Überlagerung einer durch das Wechselfeld hervorgerufenen sinusförmigen Schwingung der Antenne mit einer freien, gedämpften Schwingung der Antenne umfasst, wobei die freie, gedämpfte Schwingung aus der Anregung durch den Energiepuls resultiert.
36. Verfahren nach Absatz 33, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Wechselfeld abgeschaltet wird und dass das Anregen einer Antenne durch den Energiepuls bei abgeschaltetem magnetischem Wechselfeld erfolgt.
37. Verfahren nach Absatz 36, dadurch gekennzeichnet, dass das Wechselfeld nur kurzzeitig abgeschaltet wird und die Dauer der Abschaltung des magnetischen Wechselfeldes derart kurz ist, dass ein mit der Antenne verbundener Schaltkreis auch während der Abschaltung des Wechselfeldes mit Energie versorgt bleibt.
38. Verfahren nach einem der Absätze 33 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldstärke des magnetischen Wechselfeldes abhängig von einer im Schritt des Auswerten ermittelten Eigenresonanzfrequenz eingestellt wird.
39. Prüfvorrichtung zum Prüfen von Antennen(spulen) von zur kontaktlosen Datenkommunikation eingerichteten Schaltkreisen, wobei die Prüfvorrichtung umfasst: – einen Impulsgeber, der eingerichtet ist, in der Prüfvorrichtung anordenbare, zu prüfende Antennen über zumindest eine an den Impulsgeber angeschlossene Erregerspule kontaktlos anzuregen; – zumindest eine Messantenne, die eingerichtet ist, eine Schwingung zumindest einer der zu prüfenden Antennen zu erfassen; und – eine Auswertungsvorrichtung, welche mit der zumindest einen Messantenne verbunden ist und eingerichtet ist, die von der zumindest einen Messantenne erfasste Schwingung auszuwerten; dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfvorrichtung eingerichtet ist, die Messantenne und/oder die Erregerantenne parallel für eine Mehrzahl von zu prüfenden Antennen zu verwenden.
40. Prüfvorrichtung nach Absatz 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfvorrichtung eingerichtet ist, eine Mehrzahl von zu prüfenden Antennen mittels einer einzelnen Erregerspule anzuregen.
41. Prüfvorrichtung nach Absatz 39 oder 40, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfvorrichtung eingerichtet ist, Schwingungen einer Mehrzahl von Antennen mittels einer einzelnen Messantenne zu erfassen.
42. Prüfvorrichtung nach Absatz 40 und 41, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfvorrichtung eingerichtet ist, Schwingungen der Mehrzahl der mittels der einzelnen Erregerspule angeregten Antennen mittels einer einzelnen Messantenne zu erfassen.
43. Prüfvorrichtung nach einem der Absätze 39 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfvorrichtung eine Mehrzahl von Messantennen umfasst.
44. Prüfvorrichtung nach Absatz 40 und 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfvorrichtung eingerichtet ist, Schwingungen der Mehrzahl der mittels der einzelnen Erregerspule angeregten Antennen mittels einer Mehrzahl von Messantennen zu erfassen.
45. Prüfvorrichtung nach Absatz 44, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfvorrichtung eingerichtet ist, Schwingungen der Mehrzahl der mittels der einzelnen Erregerspule angeregten Antennen mittels einer Mehrzahl von Messantennen zu erfassen, wobei jede der Mehrzahl der Messantennen eingerichtet ist, eine Schwingung jeweils einer der Mehrzahl der Antennen zu erfassen.
46. Prüfvorrichtung nach Absatz 44, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfvorrichtung eingerichtet ist, Schwingungen der Mehrzahl der mittels der einzelnen Erregerspule angeregten Antennen mittels einer Mehrzahl von Messantennen zu erfassen, wobei jede der Mehrzahl der Messantennen eingerichtet ist, Schwingungen einer Mehrzahl der Antennen zu erfassen (insbesondere aller).
47. Prüfvorrichtung nach einem der Absätze 39 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfvorrichtung eine Mehrzahl von Erregerspulen umfasst.
48. Prüfvorrichtung nach Absatz 41 und 47, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der Erregerspulen eingerichtet ist, diejenige Mehrzahl von Antennen anzuregen, deren Schwingungen von der einzelnen Messantenne erfasst werden können.
49. Prüfvorrichtung nach Absatz 48, dadurch gekennzeichnet, dass die Mehrzahl der Erregerspulen derart eingerichtet ist, dass jede der Mehrzahl der Erregerspulen jeweils separat eine der Mehrzahl der Antennen anregen kann, deren Schwingungen von der einzelnen Messantenne erfasst werden können.
50. Prüfvorrichtung nach einem der Absätze 39 bis 49, dadurch gekennzeichnet, dass Erregerspule und Messantenne orthogonal zueinander angeordnet sind.
51. Prüfvorrichtung nach einem der Absätze 39 bis 50, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswertungseinrichtung eingerichtet ist, die erfassten Schwingungen hinsichtlich einer Eigenresonanzfrequenz zumindest einer der Antennen auszuwerten.
52. Prüfvorrichtung nach einem der Absätze 39 bis 51, gekennzeichnet durch – eine Sendeeinrichtung, die eingerichtet ist, ein magnetisches Wechselfeld einer vorgegebenen Feldstärke zu erzeugen.
53. Prüfvorrichtung nach Absatz 51 und 52, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung eingerichtet ist, die Feldstärke des magnetischen Wechselfeldes abhängig von einer ermittelten Eigenresonanzfrequenz einzustellen.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Nicht-Patentliteratur

„RFID-Handbuch” von Klaus Finkenzeller, 6. Auflage, Carl Hanser Verlag, München, 2012, in Kapitel 4.1.11.2 [0004]
RFID-Handbuch, Kapitel 4.1.6 und 4.1.9.2 [0046]
ISO/IEC 14443 [0057]
ISO/IEC 14443 [0096]
ISO/EC 14443 [0097]

Claims

Verfahren zum Prüfen von Antennen (22; 22'), die für eine induktiv koppelnde Datenkommunikation eingerichtet sind, wobei zumindest folgende Prüfschritte durchgeführt werden: – Anregen (S1) einer zu prüfenden Antenne (22) mittels eines Energiepulses über eine Erregerantenne (130); – Erfassen (S2) einer Schwingung der zu prüfenden Antenne (22) in Antwort auf die Anregung über eine Messantenne (140); wobei die Erregerantenne (130) beim Anregen (S1) und/oder die Messantenne (140) beim Erfassen (S2) für eine Mehrzahl von zu prüfenden Antennen (22; 22') verwendet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Anregens (S1) parallel für die Mehrzahl von zu prüfenden Antennen (22; 22') durchgeführt wird, indem eine Mehrzahl von Antennen (22; 22') mittels eines einzigen Energiepulses angeregt wird.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungen der Mehrzahl der Antennen (22; 22') mittels einer einzelnen Messantenne (140) parallel erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungen der Mehrzahl der Antennen (22; 22') mittels einer entsprechenden Mehrzahl von Messantennen (140; 140') erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Erfassen (S2) parallel für eine Mehrzahl von zu prüfenden Antennen (22; 22') durchgeführt wird, wobei die Schwingungen der Mehrzahl von Antennen (22; 22') mittels einer einzelnen Messantenne (140) erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungen der Mehrzahl der Antennen (22; 22') von der einzelnen Messantenne (140) gleichzeitig erfasst werden.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungen der Mehrzahl der Antennen (22; 22') von der einzelnen Messantenne (140) separat und nacheinander erfasst werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt: – Erzeugen eines magnetischen Wechselfeldes vorgegebener Feldstärke.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Anregen einer Antenne durch einen Energiepuls bei konstant vorliegendem magnetischem Wechselfeld erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das magnetische Wechselfeld abgeschaltet wird und dass das Anregen einer Antenne durch den Energiepuls bei abgeschaltetem magnetischem Wechselfeld erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldstärke des magnetischen Wechselfeldes abhängig von einer im Schritt des Auswertens ermittelten Eigenresonanzfrequenz eingestellt wird.
Prüfvorrichtung (100) zum Prüfen von Antennen (22; 22') von zur kontaktlosen Datenkommunikation eingerichteten Schaltkreisen (20; 20'), wobei die Prüfvorrichtung (100) umfasst: – einen Impulsgeber (110), der eingerichtet ist, in der Prüfvorrichtung (100) anordenbare, zu prüfende Antennen (22; 22') über zumindest eine an den Impulsgeber (110) angeschlossene Erregeantenne (130) kontaktlos anzuregen; – zumindest eine Messantenne (140), die eingerichtet ist, eine Schwingung zumindest einer der zu prüfenden Antennen (22; 22') zu erfassen; und – eine Auswertungsvorrichtung (160), welche mit der zumindest einen Messantenne (140) verbunden ist und eingerichtet ist, die von der zumindest einen Messantenne (140) erfasste Schwingung auszuwerten; dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfvorrichtung (100) eingerichtet ist, die Messantenne (140) und/oder die Erregerantenne (130) parallel für eine Mehrzahl von zu prüfenden Antennen (22; 22') zu verwenden.
Prüfvorrichtung (100) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfvorrichtung (100) eingerichtet ist, eine Mehrzahl von zu prüfenden Antennen (22; 22') mittels einer einzelnen Erregerspule (130) anzuregen.
Prüfvorrichtung (100) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Prüfvorrichtung (100) eingerichtet ist, Schwingungen einer Mehrzahl von Antennen (22; 22') mittels einer einzelnen Messantenne (140) zu erfassen.
Prüfvorrichtung nach einem der Ansprüche 12 bis 14, gekennzeichnet durch – eine Sendeeinrichtung, die eingerichtet ist, ein magnetisches Wechselfeld einer vorgegebenen Feldstärke zu erzeugen, wobei die Sendeeinrichtung eingerichtet ist, die Feldstärke des magnetischen Wechselfeldes abhängig von einer ermittelten Eigenresonanzfrequenz einzustellen.