WO2021023606A1 - Test apparatus for testing an antenna - Google Patents

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WO2021023606A1
WO2021023606A1 PCT/EP2020/071456 EP2020071456W WO2021023606A1 WO 2021023606 A1 WO2021023606 A1 WO 2021023606A1 EP 2020071456 W EP2020071456 W EP 2020071456W WO 2021023606 A1 WO2021023606 A1 WO 2021023606A1
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WO
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test
antenna
indicator
ant
frequency range
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PCT/EP2020/071456
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Inventor
Michael Franke
Original Assignee
Lisa Dräxlmaier GmbH
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    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/66—Testing of connections, e.g. of plugs or non-disconnectable joints
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01R—MEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/50—Testing of electric apparatus, lines, cables or components for short-circuits, continuity, leakage current or incorrect line connections
    • G01R31/52—Testing for short-circuits, leakage current or ground faults
    • G—PHYSICS
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    • G01R27/00—Arrangements for measuring resistance, reactance, impedance, or electric characteristics derived therefrom
    • G01R27/02—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant
    • G01R27/04—Measuring real or complex resistance, reactance, impedance, or other two-pole characteristics derived therefrom, e.g. time constant in circuits having distributed constants, e.g. having very long conductors or involving high frequencies
    • G01R27/06—Measuring reflection coefficients; Measuring standing-wave ratio

Definitions

  • the invention relates to a test device for automated testing of an antenna, in particular a coaxial antenna, in the field of antenna production.
  • coaxial antennas are often used, which are produced by removing an outer conductor from an end section of a coaxial cable. Such antennas are used, for example, for communication in accordance with the Bluetooth standard.
  • a diagnostic function is optionally provided on a connector.
  • Such connectors can be designed as FAKRA connectors, for example. In order to ensure the functionality of the antenna in use, a prior test of the functionality of the antenna is desirable during manufacture.
  • the functionality is usually only tested by measuring the direct current resistance of the antenna.
  • it can prove difficult to robustly measure the antenna DC resistance to less than 1x.
  • by measuring the DC resistance typically only faults in the connector can be measured. In particular, no information can be obtained about the properties of the antenna on the radiation element, i.e. the antenna head.
  • a short circuit in the coaxial cable, formed by a resistor with a low value, in parallel to the direct current resistance with a low value can usually not be measured robustly. In most cases, therefore, only the existence of the diagnostic function in the connector is checked.
  • the invention is based on the knowledge that a large number of tests of properties of an antenna, in particular a coaxial antenna, can be carried out efficiently by measuring an input reflection factor of the antenna.
  • the antenna is connected to a vector network analyzer (VNA) and brought into a defined environment.
  • VNA vector network analyzer
  • S parameters scatter parameters
  • Sn input reflection factor
  • the invention relates to a test device for testing an antenna.
  • the antenna has a connector, a coaxial cable with an inner conductor and an outer conductor, and a radiation element with a plastic cap.
  • the radiation element is formed by removing the outer conductor at one end section of the coaxial cable and by applying the plastic cap to the end section of the coaxial cable.
  • the test device comprises a vector network analyzer, which can be connected to the antenna via the connector, the vector network analyzer being designed to measure a phase profile of an input reflection factor in a first frequency range.
  • the test device further comprises an evaluation device which is designed to carry out a short-circuit test of the coaxial cable on the basis of the phase profile in the first frequency range, to generate a short-circuit test indicator which indicates an existing short-circuit or a non-existent short-circuit, and a test indicator based on the short-circuit indicator to generate, the test indicator indicating the functionality of the antenna.
  • an evaluation device which is designed to carry out a short-circuit test of the coaxial cable on the basis of the phase profile in the first frequency range, to generate a short-circuit test indicator which indicates an existing short-circuit or a non-existent short-circuit, and a test indicator based on the short-circuit indicator to generate, the test indicator indicating the functionality of the antenna.
  • the evaluation device is designed to carry out an existence check of a diagnostic function of the connector on the basis of the phase profile in the first frequency range, to generate a diagnostic function test indicator which indicates an existing diagnostic function or a non-existent diagnostic function, and the test indicator also based on the diagnostic function check indicator to create.
  • the vector network analyzer is designed to produce an amplitude profile of the input reflection factor in a second frequency range measure, wherein the evaluation device is designed to perform a distance test of the outer conductor at the end section of the coaxial cable on the basis of the amplitude curve in the second frequency range, to generate a distance test indicator which indicates an existing outer conductor or a non-existent outer conductor, and the test indicator also on the To generate the basis of the distance verification indicator.
  • the evaluation device is designed to smooth the amplitude profile, in particular by means of a smoothing filter, at least in sections.
  • the evaluation device is designed to derive the amplitude profile in the second frequency range, to carry out an end section length check of the end section on the basis of the derivation of the amplitude profile in the second frequency range, to generate an end section length check indicator which indicates an acceptable length or an unacceptable length and to generate the test indicator further based on the tail length test indicator.
  • the evaluation device is designed to smooth the derivation of the amplitude profile, in particular by means of a smoothing filter, at least in sections.
  • the evaluation device is designed to carry out a time-domain reflectometry measurement of the antenna on the basis of the amplitude curve in the second frequency range in order to obtain a length spectrum of the antenna, to determine an overall length of the antenna on the basis of the length spectrum, to generate an overall length test indicator which has a indicates an acceptable overall length or an unacceptable overall length, and further generating the test indicator based on the overall length check indicator.
  • the evaluation device is designed to perform an inverse Fourier transform, in particular an inverse fast Fourier transform of the Perform the amplitude curve in the second frequency range in order to obtain the length spectrum of the antenna.
  • the evaluation device is designed to carry out a time-domain reflectometry measurement of the antenna on the basis of the amplitude profile in the second frequency range in order to obtain a length spectrum of the antenna, to determine a difference between the length spectrum and a pre-stored reference length spectrum in order to obtain a difference length spectrum, and a Carry out a destruction test of the antenna on the basis of the difference in length spectrum.
  • the evaluation device is designed to determine an energy of the difference length spectrum and to compare the energy with a reference energy in order to carry out the destruction test of the antenna.
  • the bandwidth of the first frequency range is smaller than the bandwidth of the second frequency range.
  • the test indicator is a binary test indicator.
  • the test device comprises a mounting socket which is arranged between the vector network analyzer and the antenna, the mounting socket being designed to mechanically decouple the vector network analyzer and the antenna from one another.
  • the invention relates to a test method for testing an antenna using a test device.
  • the antenna has a connector, a coaxial cable with an inner conductor and an outer conductor, and a radiation element with a plastic cap.
  • the radiation element is formed by removing the outer conductor at one end section of the coaxial cable and by applying the plastic cap to the end section of the coaxial cable.
  • the test device comprises a vector network analyzer and an evaluation device. The vector network analyzer can be connected to the antenna via the connector.
  • the test method comprises measuring a phase profile of an input reflection factor in a first frequency range by the vector network analyzer, carrying out a short-circuit test of the coaxial cable on the basis of the phase curve in the first frequency range by the evaluation device, generating a short-circuit test indicator by the evaluation device, which indicates an existing short circuit or a non-existent short circuit, and a generation of a test indicator on the basis of the short-circuit indicator by the evaluation device, wherein the test indicator indicates a functionality of the antenna.
  • test method can be carried out by the test device. Further features of the test method result directly from the features and / or the functionality of the test device.
  • the invention relates to a computer program product with a program code for executing the test method when the program code is executed by a test device.
  • the test device can be set up in terms of programming to execute the program code.
  • 1 is a schematic diagram of a test device for testing an antenna
  • Figure 2 is a schematic diagram of a test method for testing an antenna
  • FIG. 3 is a schematic diagram of an antenna
  • FIG. 4 is a schematic diagram of a test method for testing an antenna
  • 7 shows a smoothed amplitude curve in a second frequency range
  • 8 shows a smooth derivation of an amplitude curve in a second frequency range
  • 16 shows a compilation of a phase curve, an amplitude curve, a derivation of an amplitude curve and an inverse Fourier transform
  • the antenna ANT has a connector, a coaxial cable with an inner conductor and an outer conductor, and a radiation element with a plastic cap.
  • the radiation element is formed by removing the outer conductor at one end section of the coaxial cable and by applying the plastic cap to the end section of the coaxial cable.
  • the test device 100 comprises a vector network analyzer 101, which can be connected to the antenna ANT via the connector, the vector network analyzer 101 being designed to measure a phase profile of an input reflection factor in a first frequency range.
  • the test device 100 further comprises an evaluation device 103 which is designed to carry out a short-circuit test of the coaxial cable on the basis of the phase profile in the first frequency range, to generate a short-circuit test indicator which indicates an existing short-circuit or a non-existent short-circuit, and a test indicator on the basis of the short-circuit indicator, the test indicator indicating that the antenna ANT is functional.
  • the test device 100 optionally comprises a mounting socket 105, which is arranged between the vector network analyzer 101 and the antenna ANT, the mounting socket 105 being designed to mechanically decouple the vector network analyzer 101 and the antenna ANT from one another.
  • the antenna has a connector, a coaxial cable with an inner conductor and an outer conductor, and a radiation element with a plastic cap.
  • the radiation element is formed by removing the outer conductor at one end section of the coaxial cable and by applying the plastic cap to the end section of the coaxial cable.
  • the test device comprises a vector network analyzer and an evaluation device. The vector network analyzer can be connected to the antenna via the connector.
  • the test method 200 comprises measuring 201 a phase profile of an input reflection factor in a first frequency range by the vector network analyzer, performing 203 a short-circuit test of the coaxial cable on the basis of the phase profile in the first frequency range by the evaluation device, generating 205 a short-circuit test indicator by the Evaluation device, which indicates an existing short circuit or a non-existent short circuit, and generation 207 of a test indicator on the basis of the short circuit indicator by the evaluation device, the test indicator indicating a functionality of the antenna.
  • the test method 200 can be implemented by means of a computer program product with a program code.
  • the antenna ANT has a plug connector 301, a coaxial cable 303 with an inner conductor and an outer conductor, and a radiation element 305 with a plastic cap.
  • the connector 301 can be a FAKRA connector.
  • the radiation element 305 is formed by removing the outer conductor at one end section of the coaxial cable 303 and by applying the plastic cap to the end section of the coaxial cable 303.
  • the plug connector 301 can optionally have a diagnostic function so that, for example, a control device can recognize whether the antenna ANT is suitably plugged in or not.
  • the antenna ANT can be used, for example, for communication in accordance with the Bluetooth standard.
  • the functionality of the antenna ANT is basically based on the functionality of omnidirectional antennas, such as ground plane antennas. If there is no RF opposite pole to the antenna ANT, the test of the antenna ANT can be particularly dependent on the environment. In this case, the test device should be set up with particular care. Furthermore, the antenna ANT should not be touched during the test. 4 shows a schematic diagram of a test method 200 for testing an antenna. The diagram illustrates a preferred order in which to test the characteristics of the antenna. However, the order of the individual tests can also be changed. Individual tests can also be omitted.
  • Test method 200 allows, among other things, the testing of the following antenna properties:
  • the test method 200 can provide a test indicator, for example in the form of a binary test indicator, which indicates the functionality of the antenna.
  • a test indicator for example in the form of a binary test indicator, which indicates the functionality of the antenna.
  • the antenna can be marked as "OK” (OK) or "not OK” (not OK).
  • the test setup can optionally be checked.
  • it can happen in a few cases that the connector and a corresponding test pin do not have a clean electrical contact when making contact.
  • the test device typically cannot accurately measure the characteristics of the antenna.
  • an error case can be defined that is independent of the properties of the antenna itself.
  • VNA vector network analyzer
  • 6,000 measuring points in the range from 1 MHz to 6 GHz were recorded.
  • the range of 1-200 MHz and approx. 1-3 GHz is particularly relevant.
  • the amplitude curve shows rapid oscillation, which is caused by the total length of the antenna.
  • a resonance frequency can be recognized, which among other things depends on the stripping length of the radiation element.
  • FIG. 6 shows a phase profile in a first frequency range for different total lengths of antennas.
  • the first frequency range runs, for example, at least from 0 to 200 MHz.
  • the second frequency range runs, for example, at least from 0 to 6 GHz.
  • the amplitude curve was also smoothed using a smoothing filter.
  • the second frequency range runs, for example, at least from 0 to 6 GHz.
  • the derivation of the amplitude curve was also smoothed by means of a further smoothing filter.
  • FIG. 9 shows a phase profile in a first frequency range for testing a diagnostic function that is not present in a connector.
  • the first edge is always positive if the diagnostic function is not available (arrow up); always negative if the diagnostic function is available (arrow pointing downwards).
  • 10 shows a phase profile in a first frequency range for testing a short circuit in a coaxial cable.
  • FIG. 11 shows a smoothed amplitude curve in a second frequency range for testing the correct removal of an outer conductor at an end section of a coaxial cable.
  • One or more shielding strands of the outer conductor that are not removed impair the functionality of the antenna and the resonance frequency disappears.
  • the figure shows measurement data for a single forgotten braid. If, for example, the measured value is considered at 2 GHz, the presence of shielded strands that have not been removed can be checked with a threshold value comparison or limit test (vertical line).
  • FIG. 13 shows a compilation of a phase curve, an amplitude curve, a derivation of an amplitude curve and an inverse Fourier transform.
  • the phase curve runs in a first frequency range from 0 to 250 MHz.
  • the amplitude curve and the derivation of the amplitude curve run in a second frequency range from 0 to 6 GHz.
  • the amplitude curve is optionally converted into the time or location range from 0 to 2 m, taking into account the propagation speed of the signals.
  • the composition concerns a fully functional antenna.
  • 14 shows a compilation of a phase curve, an amplitude curve, a derivation of an amplitude curve and an inverse Fourier transform.
  • the compilation concerns a test for the existence of a diagnostic function in the connector.
  • the test is not successful if the first phase jump has a positive edge. It is checked whether the first edge with limit value 0 in a defined frequency range, for example from 5 to 200 MHz, is positive.
  • the composition relates to an antenna in which the connector has no diagnostic function. The test is aborted with a negative result.
  • the compilation concerns a short circuit test between an inner and outer conductor of a coaxial cable.
  • the test is not successful if there is no phase jump in the frequency range from 5 to 200 MHz. It is checked whether there is no edge with limit value 0 in a defined frequency range from 5 to 200 MHz.
  • the composition relates to an antenna in which there is a short circuit.
  • the test is aborted with a negative result.
  • 16 shows a compilation of a phase curve, an amplitude curve, a derivation of an amplitude curve and an inverse Fourier transform.
  • the compilation relates to a test for correct removal of an outer conductor at an end section of a coaxial cable.
  • the test is unsuccessful if an increase in the amplitude curve is detected in a frequency range up to approx. 2 GHz. It is checked whether a limit value of the measuring point at 2 GHz has been exceeded.
  • FIG. 17 shows an amplitude curve of a smoothing filter.
  • the test for correct removal of an outer conductor at an end section of a coaxial cable from FIG. 16 is preferably carried out on the basis of a smoothed amplitude curve. This separates the relevant information about the radiation element or the antenna head from the properties of the coaxial cable.
  • a Gaussian filter for example, is suitable for smoothing the amplitude curve, which can be used using the following program code:
  • the filter window can be set according to the formula be calculated.
  • N are the width of the FilterLength window, ⁇ a factor with a standard value of 2.5, and - (N - 1) / 2 ⁇ n ⁇ (N - 1) / 2) applies.
  • ⁇ (N - 1) / (2 ⁇ ) the formula can be converted into the familiar representation of a Gaussian function.
  • the normalized filter window is used as an input for the transfer function used.
  • the formula is simplified to a weighted mean:
  • b (n) are the coefficients from the filter window w (n)
  • x (n) are the input values from the measurement
  • y (n) are the values of the smoothed function.
  • the respective combination relates to a test for the correct length of an end section of a coaxial cable.
  • the test is unsuccessful if there is a shift in the frequency of the minimum of the amplitude curve. It is checked whether there is no positive edge with a limit value of 0 dB / Hz in a defined frequency range around the measured resonance frequency.
  • the arrangement in FIG. 18 relates to an antenna with a 2 mm shortened length, which is recognized on the basis of the derivation of the amplitude curve. The test is aborted with a negative result.
  • the arrangement in FIG. 19 relates to an antenna with 2 mm longer, which is recognized on the basis of the derivation of the amplitude curve. The test is aborted with a negative result.
  • the derivation can be smoothed analogously according to the following sample program code:
  • FIG. 20 shows a compilation of a phase curve, an amplitude curve, a derivation of an amplitude curve and an inverse Fourier transform.
  • the compilation concerns a test of the total length of the antenna.
  • the test is unsuccessful if there is a shift in the location of the reflection at the end portion of the antenna. It is checked whether the tip of the cable end in the position representation, i.e. the inverse Fourier transform of the amplitude curve, leaves a defined area.
  • T11 ifft (
  • composition concerns an antenna with an incorrect overall length.
  • the test is aborted with a negative result.
  • FIGS. 21 to 25 each show an inverse Fourier transform of an amplitude curve in a local area representation.
  • 21 relates to an antenna with a short circuit
  • Fig. 22 relates to a fully functional antenna
  • 23 relates to an antenna with a shortened end portion
  • Fig. 24 relates to an antenna with an elongated end portion
  • FIG. 25 relates to an antenna with no diagnostic function.
  • the test device can optionally check whether the antenna has been successfully destroyed in order to reliably identify it as reject.
  • the antenna concerned can be destroyed before it is removed.
  • This can be realized, for example, by a mechanical cutting device, by means of which the coaxial cable of the antenna is severed.
  • the antenna can also be cut by a person using a side cutter.
  • the test device can be used to measure the successful destruction of the antenna.
  • the examination of the destruction of the antenna can be achieved particularly easily by a new measurement and a comparison of the inverse Fourier transforms before and after the destruction.
  • the measured scattering parameter ⁇ (f) are measured values in the frequency domain. These can be converted into the time domain ⁇ (t) with the help of the inverse Fourier transformation. The times can then be converted into local points using the known propagation speed of the signal in the coaxial cable.
  • the energy calculated in this way can be compared with a reference energy as a limit value and a destruction of the antenna can thus be reliably detected even with one-sided contact.
  • the measured values are typically> 0.1 by way of example.
  • the values, caused by the finite repeatability are at least 2 orders of magnitude lower.

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Abstract

The invention relates to a test apparatus (100) for testing an antenna (ANT). The test apparatus (100) comprises a vector network analyser (101) which can be connected to the antenna (ANT) via the plug connector, wherein the vector network analyser (101) is designed to measure a phase profile of an input reflection factor in a first frequency range. The test apparatus (100) also comprises an evaluation device (103) which is designed to carry out a short-circuit test of the coaxial cable on the basis of the phase profile in the first frequency range, to generate a short-circuit test indicator which indicates a short circuit which is present or a short circuit which is not present, and to generate a test indicator on the basis of the short-circuit indicator, wherein the test indicator indicates a functionality of the antenna (ANT). The test apparatus (100) optionally comprises a mounting holder (105) which is designed to mechanically decouple the vector network analyser (101) and the antenna (ANT) from one another. The invention further relates to a corresponding test method and to a corresponding computer program product.

Description

TESTVORRICHTUNG ZUM TESTEN EINER ANTENNE TEST DEVICE FOR TESTING AN ANTENNA
Die Erfindung betrifft eine Testvorrichtung zum automatisierten Testen einer Antenne, insbesondere einer Koaxialantenne, im Bereich der Antennenfertigung. The invention relates to a test device for automated testing of an antenna, in particular a coaxial antenna, in the field of antenna production.
Im Bereich der Antennenfertigung, beispielsweise für Automobile, werden häufig Koaxialantennen eingesetzt, welche durch ein Entfernen eines Außenleiters an einem Endabschnitt eines Koaxialkabels hergestellt werden. Derartige Antennen werden beispielsweise zur Kommunikation gemäß dem Bluetooth-Standard eingesetzt. Optional ist an einem Steckverbinder eine Diagnosefunktion vorgesehen. Derartige Steckverbinder können beispielsweise als FAKRA-Steckverbinder ausgebildet sein. Um die Funktionsfähigkeit der Antenne im Einsatz zu gewährleisten, ist ein vorheriger Test der Funktionsfähigkeit der Antenne bereits während der Fertigung jedoch wünschenswert. In the field of antenna production, for example for automobiles, coaxial antennas are often used, which are produced by removing an outer conductor from an end section of a coaxial cable. Such antennas are used, for example, for communication in accordance with the Bluetooth standard. A diagnostic function is optionally provided on a connector. Such connectors can be designed as FAKRA connectors, for example. In order to ensure the functionality of the antenna in use, a prior test of the functionality of the antenna is desirable during manufacture.
Gegenwärtig erfolgt ein Test der Funktionsfähigkeit zumeist lediglich durch eine Messung des Gleichstromwiderstands der Antenne. Jedoch kann es sich als schwierig erweisen, den Gleichstromwiderstand der Antenne mit weniger als 1 · robust zu messen. Zudem sind durch die Messung des Gleichstromwiderstandes typischerweise lediglich Fehler am Steckverbinder messbar. Insbesondere können hierdurch keine Informationen über die Eigenschaften der Antenne am Strahlungselement, d.h. dem Antennenkopf, gewonnen werden. Zudem kann ein Kurschluss in dem Koaxialkabel, gebildet durch einen Widerstand mit geringem Wert, parallel zu dem Gleichstromwiderstand mit geringem Wert, zumeist nicht robust gemessen werden. Zumeist wird daher lediglich die Existenz der Diagnosefunktion in dem Steckverbinder geprüft. At present, the functionality is usually only tested by measuring the direct current resistance of the antenna. However, it can prove difficult to robustly measure the antenna DC resistance to less than 1x. In addition, by measuring the DC resistance, typically only faults in the connector can be measured. In particular, no information can be obtained about the properties of the antenna on the radiation element, i.e. the antenna head. In addition, a short circuit in the coaxial cable, formed by a resistor with a low value, in parallel to the direct current resistance with a low value, can usually not be measured robustly. In most cases, therefore, only the existence of the diagnostic function in the connector is checked.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein vorteilhaftes Konzept zum Testen einer Antenne, insbesondere einer Koaxialantenne, aufzuzeigen. Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass eine Vielzahl von Prüfungen von Eigenschaften einer Antenne, insbesondere einer Koaxialantenne, durch die Messung eines Eingangsreflexionsfaktors der Antenne effizient durchgeführt werden kann. Hierfür wird die Antenne an einen Vektor-Netzwerk-Analysator (VNA) angeschlossen und in eine definierte Umgebung gebracht. Durch die Messung von Streuparametern (S- Parametern), insbesondere des Eingangsreflexionsfaktors (Sn), welcher eine Rückflussdämpfung repräsentiert, können geeignete Prüfungen der Eigenschaften effizient durch eine Auswertungseinrichtung durchgeführt werden. It is an object of the present invention to show an advantageous concept for testing an antenna, in particular a coaxial antenna. The invention is based on the knowledge that a large number of tests of properties of an antenna, in particular a coaxial antenna, can be carried out efficiently by measuring an input reflection factor of the antenna. For this purpose, the antenna is connected to a vector network analyzer (VNA) and brought into a defined environment. By measuring scatter parameters (S parameters), in particular the input reflection factor (Sn), which represents a return loss, suitable tests of the properties can be carried out efficiently by an evaluation device.
Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung eine Testvorrichtung zum Testen einer Antenne. Die Antenne weist einen Steckverbinder, ein Koaxialkabel mit einem Innenleiter und einem Außenleiter, und ein Strahlungselement mit einer Kunststoffkappe auf. Das Strahlungselement ist durch ein Entfernen des Außenleiters an einem Endabschnitt des Koaxialkabels und durch ein Aufbringen der Kunststoffkappe auf den Endabschnitt des Koaxialkabels gebildet. Die Testvorrichtung umfasst einen Vektor-Netzwerk-Analysator, welcher über den Steckverbinder mit der Antenne verbindbar ist, wobei der Vektor-Netzwerk- Analysator ausgebildet ist, einen Phasenverlauf eines Eingangsreflexionsfaktors in einem ersten Frequenzbereich zu messen. Die Testvorrichtung umfasst ferner eine Auswertungseinrichtung, welche ausgebildet ist, eine Kurzschlussprüfung des Koaxialkabels auf der Basis des Phasenverlaufes in dem ersten Frequenzbereich durchzuführen, einen Kurzschlussprüfungsindikator zu erzeugen, welcher einen vorhandenen Kurzschluss oder einen nicht vorhandenen Kurzschluss anzeigt, und einen Testindikator auf der Basis des Kurzschlussindikators zu erzeugen, wobei der Testindikator eine Funktionsfähigkeit der Antenne anzeigt. According to a first aspect, the invention relates to a test device for testing an antenna. The antenna has a connector, a coaxial cable with an inner conductor and an outer conductor, and a radiation element with a plastic cap. The radiation element is formed by removing the outer conductor at one end section of the coaxial cable and by applying the plastic cap to the end section of the coaxial cable. The test device comprises a vector network analyzer, which can be connected to the antenna via the connector, the vector network analyzer being designed to measure a phase profile of an input reflection factor in a first frequency range. The test device further comprises an evaluation device which is designed to carry out a short-circuit test of the coaxial cable on the basis of the phase profile in the first frequency range, to generate a short-circuit test indicator which indicates an existing short-circuit or a non-existent short-circuit, and a test indicator based on the short-circuit indicator to generate, the test indicator indicating the functionality of the antenna.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Auswertungseinrichtung ausgebildet, eine Existenzprüfung einer Diagnosefunktion des Steckverbinders auf der Basis des Phasenverlaufes in dem ersten Frequenzbereich durchzuführen, einen Diagnosefunktionsprüfungsindikator zu erzeugen, welcher eine vorhandene Diagnosefunktion oder eine nicht vorhandene Diagnosefunktion anzeigt, und den Testindikator ferner auf der Basis des Diagnosefunktionsprüfungsindikators zu erzeugen. According to one embodiment, the evaluation device is designed to carry out an existence check of a diagnostic function of the connector on the basis of the phase profile in the first frequency range, to generate a diagnostic function test indicator which indicates an existing diagnostic function or a non-existent diagnostic function, and the test indicator also based on the diagnostic function check indicator to create.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Vektor-Netzwerk-Analysator ausgebildet, einen Amplitudenverlauf des Eingangsreflexionsfaktors in einem zweiten Frequenzbereich zu messen, wobei die Auswertungseinrichtung ausgebildet ist, eine Entfernungsprüfung des Außenleiters an dem Endabschnitt des Koaxialkabels auf der Basis des Amplitudenverlaufs in dem zweiten Frequenzbereich durchzuführen, einen Entfernungsprüfungsindikator zu erzeugen, welcher einen vorhandenen Außenleiter oder einen nicht vorhandenen Außenleiter anzeigt, und den Testindikator ferner auf der Basis des Entfernungsprüfungsindikators zu erzeugen. According to one embodiment, the vector network analyzer is designed to produce an amplitude profile of the input reflection factor in a second frequency range measure, wherein the evaluation device is designed to perform a distance test of the outer conductor at the end section of the coaxial cable on the basis of the amplitude curve in the second frequency range, to generate a distance test indicator which indicates an existing outer conductor or a non-existent outer conductor, and the test indicator also on the To generate the basis of the distance verification indicator.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Auswertungseinrichtung ausgebildet, den Amplitudenverlauf, insbesondere mittels eines Glättungsfilters, zumindest abschnittsweise zu glätten. According to one embodiment, the evaluation device is designed to smooth the amplitude profile, in particular by means of a smoothing filter, at least in sections.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Auswertungseinrichtung ausgebildet, eine Ableitung des Amplitudenverlaufs in dem zweiten Frequenzbereich durchzuführen, eine Endabschnittslängenprüfung des Endabschnitts auf der Basis der Ableitung des Amplitudenverlaufs in dem zweiten Frequenzbereich durchzuführen, einen Endabschnittslängenprüfungsindikator zu erzeugen, welcher eine akzeptable Länge oder eine nicht akzeptable Länge anzeigt, und den Testindikator ferner auf der Basis des Endabschnittslängenprüfungsindikators zu erzeugen. According to one embodiment, the evaluation device is designed to derive the amplitude profile in the second frequency range, to carry out an end section length check of the end section on the basis of the derivation of the amplitude profile in the second frequency range, to generate an end section length check indicator which indicates an acceptable length or an unacceptable length and to generate the test indicator further based on the tail length test indicator.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Auswertungseinrichtung ausgebildet, die Ableitung des Amplitudenverlaufs, insbesondere mittels eines Glättungsfilters, zumindest abschnittsweise zu glätten. According to one embodiment, the evaluation device is designed to smooth the derivation of the amplitude profile, in particular by means of a smoothing filter, at least in sections.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Auswertungseinrichtung ausgebildet, eine Zeitbereichsreflektometriemessung der Antenne auf der Basis des Amplitudenverlaufs in dem zweiten Frequenzbereich durchzuführen, um ein Längenspektrum der Antenne zu erhalten, eine Gesamtlänge der Antenne auf der Basis des Längenspektrums zu bestimmen, einen Gesamtlängenprüfungsindikator zu erzeugen, welcher eine akzeptable Gesamtlänge oder eine nicht akzeptable Gesamtlänge anzeigt, und den Testindikator ferner auf der Basis des Gesamtlängenprüfungsindikators zu erzeugen. According to one embodiment, the evaluation device is designed to carry out a time-domain reflectometry measurement of the antenna on the basis of the amplitude curve in the second frequency range in order to obtain a length spectrum of the antenna, to determine an overall length of the antenna on the basis of the length spectrum, to generate an overall length test indicator which has a indicates an acceptable overall length or an unacceptable overall length, and further generating the test indicator based on the overall length check indicator.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Auswertungseinrichtung ausgebildet, eine inverse Fouriertransformation, insbesondere eine inverse Fast-Fourier-Transform, des Amplitudenverlaufs in dem zweiten Frequenzbereich durchzuführen, um das Längenspektrum der Antenne zu erhalten. According to one embodiment, the evaluation device is designed to perform an inverse Fourier transform, in particular an inverse fast Fourier transform of the Perform the amplitude curve in the second frequency range in order to obtain the length spectrum of the antenna.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Auswertungseinrichtung ausgebildet, eine Zeitbereichsreflektometriemessung der Antenne auf der Basis des Amplitudenverlaufs in dem zweiten Frequenzbereich durchzuführen, um ein Längenspektrum der Antenne zu erhalten, eine Differenz des Längenspektrums und eines vorgespeicherten Referenzlängenspektrums zu bestimmen, um ein Differenzlängenspektrum zu erhalten, und eine Zerstörungsprüfung der Antenne auf der Basis des Differenzlängenspektrums durchzuführen. According to one embodiment, the evaluation device is designed to carry out a time-domain reflectometry measurement of the antenna on the basis of the amplitude profile in the second frequency range in order to obtain a length spectrum of the antenna, to determine a difference between the length spectrum and a pre-stored reference length spectrum in order to obtain a difference length spectrum, and a Carry out a destruction test of the antenna on the basis of the difference in length spectrum.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Auswertungseinrichtung ausgebildet, eine Energie des Differenzlängenspektrums zu bestimmen, und die Energie mit einer Referenzenergie zu vergleichen, um die Zerstörungsprüfung der Antenne durchzuführen. According to one embodiment, the evaluation device is designed to determine an energy of the difference length spectrum and to compare the energy with a reference energy in order to carry out the destruction test of the antenna.
Gemäß einer Ausführungsform ist die Bandbreite des ersten Frequenzbereiches kleiner als die Bandbreite des zweiten Frequenzbereichs. According to one embodiment, the bandwidth of the first frequency range is smaller than the bandwidth of the second frequency range.
Gemäß einer Ausführungsform ist der Testindikator ein binärer Testindikator. According to one embodiment, the test indicator is a binary test indicator.
Gemäß einer Ausführungsform umfasst die Testvorrichtung eine Montagefassung, welche zwischen dem Vektor-Netzwerk-Analysator und der Antenne angeordnet ist, wobei die Montagefassung ausgebildet ist, den Vektor-Netzwerk-Analysator und die Antenne mechanisch voneinander zu entkoppeln. According to one embodiment, the test device comprises a mounting socket which is arranged between the vector network analyzer and the antenna, the mounting socket being designed to mechanically decouple the vector network analyzer and the antenna from one another.
Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung ein Testverfahren zum Testen einer Antenne unter Verwendung einer Testvorrichtung. Die Antenne weist einen Steckverbinder, ein Koaxialkabel mit einem Innenleiter und einem Außenleiter, und ein Strahlungselement mit einer Kunststoffkappe auf. Das Strahlungselement ist durch ein Entfernen des Außenleiters an einem Endabschnitt des Koaxialkabels und durch ein Aufbringen der Kunststoffkappe auf den Endabschnitt des Koaxialkabels gebildet. Die Testvorrichtung umfasst einen Vektor-Netzwerk-Analysator und eine Auswertungseinrichtung. Der Vektor- Netzwerk-Analysator ist über den Steckverbinder mit der Antenne verbindbar. Das Testverfahren umfasst ein Messen eines Phasenverlaufs eines Eingangsreflexionsfaktors in einem ersten Frequenzbereich durch den Vektor-Netzwerk-Analysator, ein Durchführen einer Kurzschlussprüfung des Koaxialkabels auf der Basis des Phasenverlaufes in dem ersten Frequenzbereich durch die Auswertungseinrichtung, ein Erzeugen eines Kurzschlussprüfungsindikators durch die Auswertungseinrichtung, welcher einen vorhandenen Kurzschluss oder einen nicht vorhandenen Kurzschluss anzeigt, und ein Erzeugen eines Testindikators auf der Basis des Kurzschlussindikators durch die Auswertungseinrichtung, wobei der Testindikator eine Funktionsfähigkeit der Antenne anzeigt. According to a second aspect, the invention relates to a test method for testing an antenna using a test device. The antenna has a connector, a coaxial cable with an inner conductor and an outer conductor, and a radiation element with a plastic cap. The radiation element is formed by removing the outer conductor at one end section of the coaxial cable and by applying the plastic cap to the end section of the coaxial cable. The test device comprises a vector network analyzer and an evaluation device. The vector network analyzer can be connected to the antenna via the connector. The test method comprises measuring a phase profile of an input reflection factor in a first frequency range by the vector network analyzer, carrying out a short-circuit test of the coaxial cable on the basis of the phase curve in the first frequency range by the evaluation device, generating a short-circuit test indicator by the evaluation device, which indicates an existing short circuit or a non-existent short circuit, and a generation of a test indicator on the basis of the short-circuit indicator by the evaluation device, wherein the test indicator indicates a functionality of the antenna.
Das Testverfahren kann durch die Testvorrichtung ausgeführt werden. Weitere Merkmale des Testverfahrens resultieren unmittelbar aus den Merkmalen und/oder der Funktionalität der Testvorrichtung. The test method can be carried out by the test device. Further features of the test method result directly from the features and / or the functionality of the test device.
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung ein Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode zum Ausführen des Testverfahrens, wenn der Programmcode durch eine Testvorrichtung ausgeführt wird. Die Testvorrichtung kann programmtechnisch eingerichtet sein, um den Programmcode auszuführen. According to a third aspect, the invention relates to a computer program product with a program code for executing the test method when the program code is executed by a test device. The test device can be set up in terms of programming to execute the program code.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren näher beschrieben. In den Figuren zeigen: The invention is described in more detail below with reference to exemplary embodiments and the figures. In the figures show:
Fig. 1 ein schematisches Diagramm einer Testvorrichtung zum Testen einer Antenne; 1 is a schematic diagram of a test device for testing an antenna;
Fig. 2 ein schematisches Diagramm eines Testverfahrens zum Testen einer Antenne; Figure 2 is a schematic diagram of a test method for testing an antenna;
Fig. 3 ein schematisches Diagramm einer Antenne; Figure 3 is a schematic diagram of an antenna;
Fig. 4 ein schematisches Diagramm eines Testverfahrens zum Testen einer Antenne; 4 is a schematic diagram of a test method for testing an antenna;
Fig. 5 einen Amplitudenverlauf eines Eingangsreflexionsfaktors über der Frequenz; 5 shows an amplitude curve of an input reflection factor over frequency;
Fig. 6 einen Phasenverlauf in einem ersten Frequenzbereich; 6 shows a phase profile in a first frequency range;
Fig. 7 einen geglätteten Amplitudenverlauf in einem zweiten Frequenzbereich; Fig. 8 eine geglättete Ableitung eines Amplitudenverlaufes in einem zweiten Frequenzbereich; 7 shows a smoothed amplitude curve in a second frequency range; 8 shows a smooth derivation of an amplitude curve in a second frequency range;
Fig. 9 einen Phasenverlauf in einem ersten Frequenzbereich zur Prüfung einer nicht vorhandenen Diagnosefunktion in einem Steckverbinder; 9 shows a phase curve in a first frequency range for testing a diagnostic function that is not present in a connector;
Fig. 10 einen Phasenverlauf in einem ersten Frequenzbereich zur Prüfung eines Kurzschlusses eines Koaxialkabels; 10 shows a phase profile in a first frequency range for testing a short circuit in a coaxial cable;
Fig. 11 einen geglätteten Amplitudenverlauf in einem zweiten Frequenzbereich zur11 shows a smoothed amplitude curve in a second frequency range for
Prüfung auf korrekte Entfernung eines Außenleiters an einem Endabschnitt eines Koaxialkabels; Check for correct removal of an outer conductor at an end section of a coaxial cable;
Fig. 12 eine geglättete Ableitung eines Amplitudenverlaufs in einem zweiten12 shows a smooth derivation of an amplitude curve in a second
Frequenzbereich zur Prüfung auf korrekte Länge eines Endabschnitts eines Koaxialkabels; Frequency range for checking the correct length of an end section of a coaxial cable;
Fig. 13 eine Zusammenstellung eines Phasenverlaufs, eines Amplitudenverlaufs, einer Ableitung eines Amplitudenverlaufs und einer inversen Fourier-Transformierten; 13 shows a compilation of a phase curve, an amplitude curve, a derivative of an amplitude curve and an inverse Fourier transform;
Fig. 14 eine Zusammenstellung eines Phasenverlaufs, eines Amplitudenverlaufs, einer Ableitung eines Amplitudenverlaufs und einer inversen Fourier-Transformierten; 14 shows a compilation of a phase curve, an amplitude curve, a derivation of an amplitude curve and an inverse Fourier transform;
Fig. 15 eine Zusammenstellung eines Phasenverlaufs, eines Amplitudenverlaufs, einer Ableitung eines Amplitudenverlaufs und einer inversen Fourier-Transformierten; 15 shows a compilation of a phase curve, an amplitude curve, a derivation of an amplitude curve and an inverse Fourier transform;
Fig. 16 eine Zusammenstellung eines Phasenverlaufs, eines Amplitudenverlaufs, einer Ableitung eines Amplitudenverlaufs und einer inversen Fourier-Transformierten; 16 shows a compilation of a phase curve, an amplitude curve, a derivation of an amplitude curve and an inverse Fourier transform;
Fig. 17 einen Amplitudenverlauf eines Glättungsfilters; 17 shows an amplitude curve of a smoothing filter;
Fig. 18 eine Zusammenstellung eines Phasenverlaufs, eines Amplitudenverlaufs, einer Ableitung eines Amplitudenverlaufs und einer inversen Fourier-Transformierten; Fig. 19 eine Zusammenstellung eines Phasenverlaufs, eines Amplitudenverlaufs, einer Ableitung eines Amplitudenverlaufs und einer inversen Fourier-Transformierten; 18 shows a compilation of a phase curve, an amplitude curve, a derivation of an amplitude curve and an inverse Fourier transform; 19 shows a compilation of a phase curve, an amplitude curve, a derivation of an amplitude curve and an inverse Fourier transform;
Fig. 20 eine Zusammenstellung eines Phasenverlaufs, eines Amplitudenverlaufs, einer Ableitung eines Amplitudenverlaufs und einer inversen Fourier-Transformierten; 20 shows a compilation of a phase curve, an amplitude curve, a derivation of an amplitude curve and an inverse Fourier transform;
Fig. 21 eine inverse Fourier-Transformierte eines Amplitudenverlaufs in Ortsbereichsdarstellung; 21 shows an inverse Fourier transform of an amplitude curve in a representation of the local area;
Fig. 22 eine inverse Fourier-Transformierte eines Amplitudenverlaufs in Ortsbereichsdarstellung; 22 shows an inverse Fourier transform of an amplitude curve in a representation of the local area;
Fig. 23 eine inverse Fourier-Transformierte eines Amplitudenverlaufs in Ortsbereichsdarstellung; 23 shows an inverse Fourier transform of an amplitude curve in a representation of the local area;
Fig. 24 eine inverse Fourier-Transformierte eines Amplitudenverlaufs in Ortsbereichsdarstellung; und 24 shows an inverse Fourier transform of an amplitude curve in a representation of the local area; and
Fig. 25 eine inverse Fourier-Transformierte eines Amplitudenverlaufs in Ortsbereichsdarstellung. 25 shows an inverse Fourier transform of an amplitude curve in a representation of the local area.
In der folgenden ausführlichen Beschreibung wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil hiervon bilden und in denen als Veranschaulichung spezifische Ausführungsformen gezeigt sind, in denen die Erfindung ausgeführt werden kann. Es versteht sich, dass auch andere Ausführungsformen genutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Die folgende ausführliche Beschreibung ist deshalb nicht in einem beschränkenden Sinne zu verstehen. Ferner versteht es sich, dass die Merkmale der verschiedenen hierin beschriebenen Ausführungsbeispiele miteinander kombiniert werden können, sofern nicht spezifisch etwas anderes angegeben ist. In the following detailed description, reference is made to the accompanying drawings, which form a part hereof, and in which there is shown, by way of illustration, specific embodiments in which the invention may be carried out. It goes without saying that other embodiments can also be used and structural or logical changes can be made without deviating from the concept of the present invention. The following detailed description is therefore not to be taken in a limiting sense. Furthermore, it is understood that the features of the various exemplary embodiments described herein can be combined with one another, unless specifically stated otherwise.
Die Aspekte und Ausführungsformen werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, wobei gleiche Bezugszeichen sich im Allgemeinen auf gleiche Elemente beziehen. In der folgenden Beschreibung werden zu Erläuterungszwecken zahlreiche spezifische Details dargelegt, um ein eingehendes Verständnis von einem oder mehreren Aspekten der Erfindung zu vermitteln. Für einen Fachmann kann es jedoch offensichtlich sein, dass ein oder mehrere Aspekte oder Ausführungsformen mit einem geringeren Grad der spezifischen Details ausgeführt werden können. In anderen Fällen werden bekannte Strukturen und Elemente in schematischer Form dargestellt, um das Beschreiben von einem oder mehreren Aspekten oder Ausführungsformen zu erleichtern. Es versteht sich, dass andere Ausführungsformen genutzt und strukturelle oder logische Änderungen vorgenommen werden können, ohne von dem Konzept der vorliegenden Erfindung abzuweichen. The aspects and embodiments are described with reference to the drawings, wherein like reference characters generally refer to like elements Respectively. In the following description, for purposes of explanation, numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of one or more aspects of the invention. However, it may be apparent to one skilled in the art that one or more aspects or embodiments can be practiced in a lesser degree of specific detail. In other instances, well-known structures and elements are shown in schematic form to facilitate describing one or more aspects or embodiments. It goes without saying that other embodiments can be used and structural or logical changes can be made without departing from the concept of the present invention.
Fig. 1 zeigt ein schematisches Diagramm einer Testvorrichtung 100 zum Testen einer Antenne ANT. Die Antenne ANT weist einen Steckverbinder, ein Koaxialkabel mit einem Innenleiter und einem Außenleiter, und ein Strahlungselement mit einer Kunststoffkappe auf. Das Strahlungselement ist durch ein Entfernen des Außenleiters an einem Endabschnitt des Koaxialkabels und durch ein Aufbringen der Kunststoffkappe auf den Endabschnitt des Koaxialkabels gebildet. 1 shows a schematic diagram of a test device 100 for testing an antenna ANT. The antenna ANT has a connector, a coaxial cable with an inner conductor and an outer conductor, and a radiation element with a plastic cap. The radiation element is formed by removing the outer conductor at one end section of the coaxial cable and by applying the plastic cap to the end section of the coaxial cable.
Die Testvorrichtung 100 umfasst einen Vektor-Netzwerk-Analysator 101, welcher über den Steckverbinder mit der Antenne ANT verbindbar ist, wobei der Vektor-Netzwerk-Analysator 101 ausgebildet ist, einen Phasenverlauf eines Eingangsreflexionsfaktors in einem ersten Frequenzbereich zu messen. Die Testvorrichtung 100 umfasst ferner eine Auswertungseinrichtung 103, welche ausgebildet ist, eine Kurzschlussprüfung des Koaxialkabels auf der Basis des Phasenverlaufes in dem ersten Frequenzbereich durchzuführen, einen Kurzschlussprüfungsindikator zu erzeugen, weicher einen vorhandenen Kurzschluss oder einen nicht vorhandenen Kurzschluss anzeigt, und einen Testindikator auf der Basis des Kurzschlussindikators zu erzeugen, wobei der Testindikator eine Funktionsfähigkeit der Antenne ANT anzeigt. Die Testvorrichtung 100 umfasst optional eine Montagefassung 105, welche zwischen dem Vektor-Netzwerk-Analysator 101 und der Antenne ANT angeordnet ist, wobei die Montagefassung 105 ausgebildet ist, den Vektor- Netzwerk-Analysator 101 und die Antenne ANT mechanisch voneinander zu entkoppeln. The test device 100 comprises a vector network analyzer 101, which can be connected to the antenna ANT via the connector, the vector network analyzer 101 being designed to measure a phase profile of an input reflection factor in a first frequency range. The test device 100 further comprises an evaluation device 103 which is designed to carry out a short-circuit test of the coaxial cable on the basis of the phase profile in the first frequency range, to generate a short-circuit test indicator which indicates an existing short-circuit or a non-existent short-circuit, and a test indicator on the basis of the short-circuit indicator, the test indicator indicating that the antenna ANT is functional. The test device 100 optionally comprises a mounting socket 105, which is arranged between the vector network analyzer 101 and the antenna ANT, the mounting socket 105 being designed to mechanically decouple the vector network analyzer 101 and the antenna ANT from one another.
Fig. 2 zeigt ein schematisches Diagramm eines Testverfahrens 200 zum Testen einer Antenne unter Verwendung einer Testvorrichtung. Die Antenne weist einen Steckverbinder, ein Koaxialkabel mit einem Innenleiter und einem Außenleiter, und ein Strahlungselement mit einer Kunststoffkappe auf. Das Strahlungselement ist durch ein Entfernen des Außenleiters an einem Endabschnitt des Koaxialkabels und durch ein Aufbringen der Kunststoffkappe auf den Endabschnitt des Koaxialkabels gebildet. Die Testvorrichtung umfasst einen Vektor-Netzwerk-Analysator und eine Auswertungseinrichtung. Der Vektor- Netzwerk-Analysator ist über den Steckverbinder mit der Antenne verbindbar. 2 shows a schematic diagram of a test method 200 for testing an antenna using a test device. The antenna has a connector, a coaxial cable with an inner conductor and an outer conductor, and a radiation element with a plastic cap. The radiation element is formed by removing the outer conductor at one end section of the coaxial cable and by applying the plastic cap to the end section of the coaxial cable. The test device comprises a vector network analyzer and an evaluation device. The vector network analyzer can be connected to the antenna via the connector.
Das Testverfahren 200 umfasst ein Messen 201 eines Phasenverlaufs eines Eingangsreflexionsfaktors in einem ersten Frequenzbereich durch den Vektor-Netzwerk- Analysator, ein Durchführen 203 einer Kurzschlussprüfung des Koaxialkabels auf der Basis des Phasenverlaufes in dem ersten Frequenzbereich durch die Auswertungseinrichtung, ein Erzeugen 205 eines Kurzschlussprüfungsindikators durch die Auswertungseinrichtung, welcher einen vorhandenen Kurzschluss oder einen nicht vorhandenen Kurzschluss anzeigt, und ein Erzeugen 207 eines Testindikators auf der Basis des Kurzschlussindikators durch die Auswertungseinrichtung, wobei der Testindikator eine Funktionsfähigkeit der Antenne anzeigt. Das Testverfahren 200 kann mittels eines Computerprogrammproduktes mit einem Programmcode realisiert werden. The test method 200 comprises measuring 201 a phase profile of an input reflection factor in a first frequency range by the vector network analyzer, performing 203 a short-circuit test of the coaxial cable on the basis of the phase profile in the first frequency range by the evaluation device, generating 205 a short-circuit test indicator by the Evaluation device, which indicates an existing short circuit or a non-existent short circuit, and generation 207 of a test indicator on the basis of the short circuit indicator by the evaluation device, the test indicator indicating a functionality of the antenna. The test method 200 can be implemented by means of a computer program product with a program code.
Fig. 3 zeigt ein schematisches Diagramm einer Antenne ANT. Die Antenne ANT weist einen Steckverbinder 301, ein Koaxialkabel 303 mit einem Innenleiter und einem Außenleiter, und ein Strahlungselement 305 mit einer Kunststoffkappe auf. Der Steckverbinder 301 kann ein FAKRA-Steckverbinder sein. Das Strahlungselement 305 ist durch ein Entfernen des Außenleiters an einem Endabschnitt des Koaxialkabels 303 und durch ein Aufbringen der Kunststoffkappe auf den Endabschnitt des Koaxialkabels 303 gebildet. Der Steckverbinder 301 kann optional eine Diagnosefunktion aufweisen, damit beispielsweise ein Steuergerät erkennen kann, ob die Antenne ANT geeignet angesteckt ist oder nicht. Die Antenne ANT kann beispielsweise zur Kommunikation gemäß dem Bluetooth-Standard eingesetzt werden. 3 shows a schematic diagram of an antenna ANT. The antenna ANT has a plug connector 301, a coaxial cable 303 with an inner conductor and an outer conductor, and a radiation element 305 with a plastic cap. The connector 301 can be a FAKRA connector. The radiation element 305 is formed by removing the outer conductor at one end section of the coaxial cable 303 and by applying the plastic cap to the end section of the coaxial cable 303. The plug connector 301 can optionally have a diagnostic function so that, for example, a control device can recognize whether the antenna ANT is suitably plugged in or not. The antenna ANT can be used, for example, for communication in accordance with the Bluetooth standard.
Die Funktionsweise der Antenne ANT basiert grundsätzlich auf der Funktionsweise von · - Rundstrahlantennen, wie z.B. Groundplane-Antennen. Falls kein HF-Gegenpol zu der Antenne ANT vorhanden sein sollte, kann der Test der Antenne ANT besonders abhängig von der Umgebung sein. In diesem Fall sollte der Aufbau der Testvorrichtung besonders sorgfältig erfolgen. Ferner sollte die Antenne ANT während des Tests nicht berührt werden. Fig. 4 zeigt ein schematisches Diagramm eines Testverfahrens 200 zum Testen einer Antenne. Das Diagramm veranschaulicht eine bevorzugte Reihenfolge der einzelnen Prüfungen der Eigenschaften der Antenne. Die Reihenfolge der einzelnen Prüfungen kann jedoch auch verändert werden. Ferner können auch einzelne Prüfungen entfallen. The functionality of the antenna ANT is basically based on the functionality of omnidirectional antennas, such as ground plane antennas. If there is no RF opposite pole to the antenna ANT, the test of the antenna ANT can be particularly dependent on the environment. In this case, the test device should be set up with particular care. Furthermore, the antenna ANT should not be touched during the test. 4 shows a schematic diagram of a test method 200 for testing an antenna. The diagram illustrates a preferred order in which to test the characteristics of the antenna. However, the order of the individual tests can also be changed. Individual tests can also be omitted.
Das Testverfahren 200 erlaubt u.a. die Prüfung der folgenden Eigenschaften der Antenne: Test method 200 allows, among other things, the testing of the following antenna properties:
• Prüfung auf Existenz einer Diagnosefunktion im Steckverbinder; • Check for the existence of a diagnostic function in the connector;
• Prüfung auf Kurzschluss zwischen Innen- und Außenleiter des Koaxialkabels (typischerweise verursacht beim Crimpen des Steckverbinders); • Check for short circuit between the inner and outer conductor of the coaxial cable (typically caused when the connector is crimped);
• Prüfung auf korrekte Länge des Endabschnitts des Koaxialkabels (d.h. Prüfung auf Abweichungen von einer vorgegebenen Abisolierlänge am Strahlungselement);• Check for correct length of the end section of the coaxial cable (i.e. check for deviations from a specified stripping length on the radiation element);
• Prüfung auf korrekte Entfernung des Außenleiters am Endabschnitt des Koaxialkabels (d.h. Prüfung auf nach dem Abziehen des Schirms verbleibende Schirmlitzen); • Check for correct removal of the outer conductor at the end section of the coaxial cable (i.e. check for strands of screen remaining after removing the screen);
• Prüfung der Gesamtlänge der Antenne. • Check the total length of the antenna.
Das Testverfahren 200 kann einen Testindikator, beispielsweise in Form eines binären Testindikators, bereitstellen, welcher die Funktionsfähigkeit der Antenne anzeigt. Beispielsweise kann die Antenne als „in Ordnung“ (i.O.) oder als „nicht in Ordnung“ (n.i.O.) gekennzeichnet werden. The test method 200 can provide a test indicator, for example in the form of a binary test indicator, which indicates the functionality of the antenna. For example, the antenna can be marked as "OK" (OK) or "not OK" (not OK).
Optional kann eine Überprüfung des Testaufbaus erfolgen. Bei der Kontaktierung eines vergleichsweise günstigen Steckverbinders an der Antenne, kann es in wenigen Fällen Vorkommen, dass der Steckverbinder und ein entsprechender Prüfstift beim Kontaktieren keinen sauberen elektrischen Kontakt haben. In diesem Fall kann die Testvorrichtung die Eigenschaften der Antenne typischerweise nicht genau messen. Für ein robustes Prüfverfahren ist es wünschenswert, diesen Fall zu erkennen und den Fall vorab abzufangen. Dafür kann ein Fehlerfall definiert werden, der unabhängig von den Eigenschaften der Antenne selbst ist. The test setup can optionally be checked. When contacting a comparatively inexpensive connector on the antenna, it can happen in a few cases that the connector and a corresponding test pin do not have a clean electrical contact when making contact. In this case, the test device typically cannot accurately measure the characteristics of the antenna. For a robust test method it is desirable to recognize this case and to intercept the case beforehand. For this purpose, an error case can be defined that is independent of the properties of the antenna itself.
Eine sogenannte Leermessung liegt beispielsweise dann vor, wenn ein Kurzschluss erfasst wird, der erste Messpunkt des Phasenverlaufs in dem ersten Frequenzbereich jedoch nicht bei 180° sondern bei 0° liegt (siehe hierzu auch Fig. 10). Diese Prüfung ist nicht nur für den Test der Antenne selbst relevant, sondern auch für die Umsetzung des „virtuellen Schlechteilzerstörers“ (siehe hierzu auch Fig. 21 bis Fig. 25). So-called empty measurement occurs, for example, when a short circuit is detected, but the first measuring point of the phase profile in the first frequency range is not at 180 ° but at 0 ° (see also FIG. 10 in this regard). This exam is not just for that Test of the antenna itself is relevant, but also for the implementation of the “virtual bad part destroyer” (see also FIGS. 21 to 25).
Fig. 5 zeigt einen Amplitudenverlauf eines Eingangsreflexionsfaktors über der Frequenz. Die Messung erfolgt mit einem Vektor-Netzwerk-Analysator (VNA), wobei insbesondere der Streuparameter Sn gemessen wird, welcher eine Rückflussdämpfung repräsentiert. 5 shows an amplitude profile of an input reflection factor over frequency. The measurement is carried out with a vector network analyzer (VNA), the scattering parameter Sn in particular being measured, which represents a return loss.
Exemplarisch wurden 6.000 Messpunkte im Bereich von 1 MHz bis 6 GHz aufgenommen. Für den Test der exemplarischen Antenne ANT aus Fig. 3 mit einer Gesamtlänge zwischen ca. 450 mm und 2000 mm ist insbesondere der Bereich von 1-200 MHz und etwa 1-3 GHz relevant. Der Amplitudenverlauf weist schnelle Oszillation auf, welche durch die Gesamtlänge der Antenne verursacht werden. Ferner ist eine Resonanzfrequenz erkennbar, welche u.a. von der Abisolierlänge des Strahlungselementes abhängt. As an example, 6,000 measuring points in the range from 1 MHz to 6 GHz were recorded. For the test of the exemplary antenna ANT from FIG. 3 with a total length between approx. 450 mm and 2000 mm, the range of 1-200 MHz and approx. 1-3 GHz is particularly relevant. The amplitude curve shows rapid oscillation, which is caused by the total length of the antenna. Furthermore, a resonance frequency can be recognized, which among other things depends on the stripping length of the radiation element.
Fig. 6 zeigt einen Phasenverlauf in einem ersten Frequenzbereich für verschiedene Gesamtlängen von Antennen. Der erste Frequenzbereich verläuft exemplarisch zumindest von 0 bis 200 MHz. FIG. 6 shows a phase profile in a first frequency range for different total lengths of antennas. The first frequency range runs, for example, at least from 0 to 200 MHz.
Fig. 7 zeigt einen geglätteten Amplitudenverlauf in einem zweiten Frequenzbereich für verschiedene Gesamtlängen von Antennen. Der zweite Frequenzbereich verläuft exemplarisch zumindest von 0 bis 6 GHz. Der Amplitudenverlauf wurde zudem mittels eines Glättungsfilters geglättet. 7 shows a smoothed amplitude curve in a second frequency range for different total lengths of antennas. The second frequency range runs, for example, at least from 0 to 6 GHz. The amplitude curve was also smoothed using a smoothing filter.
Fig. 8 zeigt eine geglättete Ableitung (d/df) eines Amplitudenverlaufes in einem zweiten Frequenzbereich für verschiedene Gesamtlängen von Antennen. Der zweite Frequenzbereich verläuft exemplarisch zumindest von 0 bis 6 GHz. Die Ableitung des Amplitudenverlaufs wurde zudem mittels eines weiteren Glättungsfilters geglättet. 8 shows a smooth derivation (d / df) of an amplitude curve in a second frequency range for different total lengths of antennas. The second frequency range runs, for example, at least from 0 to 6 GHz. The derivation of the amplitude curve was also smoothed by means of a further smoothing filter.
Fig. 9 zeigt einen Phasenverlauf in einem ersten Frequenzbereich zur Prüfung einer nicht vorhandenen Diagnosefunktion in einem Steckverbinder. Bei einer Suche entlang einer imaginären horizontalen Linie nach Flanken im Phasenverlauf, ist die erste Flanke bei einer nicht vorhandenen Diagnosefunktion stets positiv (Pfeil nach oben); bei vorhandener Diagnosefunktion stets negativ (Pfeil nach unten). Fig. 10 zeigt einen Phasenverlauf in einem ersten Frequenzbereich zur Prüfung eines Kurzschlusses eines Koaxialkabels. Bei einer Suche entlang einer imaginären horizontalen Linie nach Flanken im Phasenverlauf, ist eine Flanke bei einem Kurzschluss nicht zu finden (horizontaler Pfeil); eine Flanke bei einem nicht vorhandenen Kurzschluss ist jedoch auffindbar und stets negativ (Pfeil nach unten). 9 shows a phase profile in a first frequency range for testing a diagnostic function that is not present in a connector. When searching along an imaginary horizontal line for edges in the course of the phase, the first edge is always positive if the diagnostic function is not available (arrow up); always negative if the diagnostic function is available (arrow pointing downwards). 10 shows a phase profile in a first frequency range for testing a short circuit in a coaxial cable. When searching along an imaginary horizontal line for edges in the phase curve, an edge cannot be found in the event of a short circuit (horizontal arrow); However, if there is no short circuit, an edge can be found and is always negative (arrow pointing downwards).
Fig. 11 zeigt einen geglätteten Amplitudenverlauf in einem zweiten Frequenzbereich zur Prüfung auf korrekte Entfernung eines Außenleiters an einem Endabschnitt eines Koaxialkabels. Eine oder mehrere nicht entfernte Schirmlitzen des Außenleiters verschlechtern die Funktionsfähigkeit der Antenne und die Resonanzfrequenz verschwindet. Die Figur zeigt Messdaten für eine einzige vergessene Schirmlitze. Wird beispielsweise der Messwert bei 2 GHz betrachtet, so kann mit einem Schwellwertvergleich bzw. Limit-Test (vertikale Linie) das Vorhandensein von nicht entfernten Schirmlitzen geprüft werden. 11 shows a smoothed amplitude curve in a second frequency range for testing the correct removal of an outer conductor at an end section of a coaxial cable. One or more shielding strands of the outer conductor that are not removed impair the functionality of the antenna and the resonance frequency disappears. The figure shows measurement data for a single forgotten braid. If, for example, the measured value is considered at 2 GHz, the presence of shielded strands that have not been removed can be checked with a threshold value comparison or limit test (vertical line).
Fig. 12 zeigt eine geglättete Ableitung eines Amplitudenverlaufs in einem zweiten Frequenzbereich zur Prüfung auf korrekte Länge eines Endabschnitts eines Koaxialkabels. Veränderungen der Länge des Endabschnitts bzw. der Abisolierlänge verschieben die Resonanzfrequenz der Antenne. Bei sonst gleichen Bedingungen kann dies durch eine Verschiebung der Nullstelle in der Ableitung des Amplitudenverlaufs detektiert werden. 12 shows a smooth derivation of an amplitude curve in a second frequency range for checking the correct length of an end section of a coaxial cable. Changes in the length of the end section or the stripping length shift the resonance frequency of the antenna. All other things being equal, this can be detected by shifting the zero point in the derivation of the amplitude curve.
Fig. 13 zeigt eine Zusammenstellung eines Phasenverlaufs, eines Amplitudenverlaufs, einer Ableitung eines Amplitudenverlaufs und einer inversen Fourier-Transformierten. Mittels der Zusammenstellung können die verschiedenen Prüfungen der Eigenschaften der Antenne besonders einfach zusammengefasst werden. 13 shows a compilation of a phase curve, an amplitude curve, a derivation of an amplitude curve and an inverse Fourier transform. By means of the compilation, the various tests of the properties of the antenna can be combined particularly easily.
Der Phasenverlauf verläuft in einem ersten Frequenzbereich von 0 bis 250 MHz. Der Amplitudenverlauf sowie die Ableitung des Amplitudenverlaufs verlaufen in einem zweiten Frequenzbereich von 0 bis 6 GHz. Bei der inversen Fourier-Transformierten erfolgt optional eine Umrechnung des Amplitudenverlaufs in den Zeit- bzw. Ortsbereich von 0 bis 2 m unter Berücksichtigung der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Signale. The phase curve runs in a first frequency range from 0 to 250 MHz. The amplitude curve and the derivation of the amplitude curve run in a second frequency range from 0 to 6 GHz. In the case of the inverse Fourier transform, the amplitude curve is optionally converted into the time or location range from 0 to 2 m, taking into account the propagation speed of the signals.
Die Zusammenstellung betrifft eine voll funktionsfähige Antenne. Fig. 14 zeigt eine Zusammenstellung eines Phasenverlaufs, eines Amplitudenverlaufs, einer Ableitung eines Amplitudenverlaufs und einer inversen Fourier-Transformierten. The composition concerns a fully functional antenna. 14 shows a compilation of a phase curve, an amplitude curve, a derivation of an amplitude curve and an inverse Fourier transform.
Die Zusammenstellung betrifft eine Prüfung auf Existenz einer Diagnosefunktion im Steckverbinder. Die Prüfung ist nicht erfolgreich, falls der erste Phasensprung eine positive Flanke aufweist. Es wird geprüft, ob die erste Flanke mit Grenzwert 0 in einem definierten Frequenzbereich, beispielsweise von 5 bis 200 MHz, positiv ist. The compilation concerns a test for the existence of a diagnostic function in the connector. The test is not successful if the first phase jump has a positive edge. It is checked whether the first edge with limit value 0 in a defined frequency range, for example from 5 to 200 MHz, is positive.
Exemplarisch kann der folgende Programmcode ausgeführt werden: The following program code can be executed as an example:
1 % Phasensprünge suchen Search for 1% phase changes
2 t_pos = Threshold (phase(S11) , 0 , pos . edge ) ; 2 t_pos = Threshold (phase (S11), 0, pos. Edge);
3 t_neg = Threshold (phase(S11) , 0 , neg . edge ) ; 3 t_neg = Threshold (phase (S11), 0, neg. Edge);
4 4th
5 % Kriterium prüfen Check 5% criterion
6 if t_pos < t_neg | | ( t_pos && ~t_neg ) 6 if t_pos <t_neg | | (t_pos && ~ t_neg)
7 TestPassed = 0; 7 TestPassed = 0;
8 text ( ’ fehlende Diagnosefunktion ’ ) 8 text (’missing diagnostic function’)
9 AbortTest 9 AbortTest
10 end 10 end
Die Zusammenstellung betrifft eine Antenne, bei welcher der Steckverbinder keine Diagnosefunktion aufweist. Die Prüfung wird mit negativem Ergebnis abgebrochen. The composition relates to an antenna in which the connector has no diagnostic function. The test is aborted with a negative result.
Fig. 15 zeigt eine Zusammenstellung eines Phasenverlaufs, eines Amplitudenverlaufs, einer Ableitung eines Amplitudenverlaufs und einer inversen Fourier-Transformierten. 15 shows a compilation of a phase curve, an amplitude curve, a derivation of an amplitude curve and an inverse Fourier transform.
Die Zusammenstellung betrifft eine Prüfung auf Kurzschluss zwischen einem Innen- und Außenleiter eines Koaxialkabels. Die Prüfung ist nicht erfolgreich, falls kein Phasensprung im Frequenzbereich von 5 bis 200 MHz vorhanden ist. Es wird geprüft, ob keine Flanke mit Grenzwert 0 in einem definierten Frequenzbereich von 5 bis 200 MHz vorhanden ist. The compilation concerns a short circuit test between an inner and outer conductor of a coaxial cable. The test is not successful if there is no phase jump in the frequency range from 5 to 200 MHz. It is checked whether there is no edge with limit value 0 in a defined frequency range from 5 to 200 MHz.
Exemplarisch kann der folgende Programmcode ausgeführt werden: 1 % Phasensprünge suchen The following program code can be executed as an example: Search for 1% phase changes
2 t_pos = Threshold (phase(S11) , 0 , pos . edge ) ; 2 t_pos = Threshold (phase (S11), 0, pos. Edge);
3 t_neg = Threshold (phase(S11) , 0 , neg . edge ) ; 3 t_neg = Threshold (phase (S11), 0, neg. Edge);
4 4th
5 % Kriterium prüfen Check 5% criterion
6 if t_pos == 0 && t_neg == 0 6 if t_pos == 0 && t_neg == 0
7 TestPassed = 0; 7 TestPassed = 0;
8 text ( ’ Kurzschluss am Stecker ’ ) 8 text ('short circuit on plug')
9 AbortTest 9 AbortTest
10 end 10 end
Die Zusammenstellung betrifft eine Antenne, bei welcher ein Kurzschluss vorhanden ist. Die Prüfung wird mit negativem Ergebnis abgebrochen. The composition relates to an antenna in which there is a short circuit. The test is aborted with a negative result.
Fig. 16 zeigt eine Zusammenstellung eines Phasenverlaufs, eines Amplitudenverlaufs, einer Ableitung eines Amplitudenverlaufs und einer inversen Fourier-Transformierten. 16 shows a compilation of a phase curve, an amplitude curve, a derivation of an amplitude curve and an inverse Fourier transform.
Die Zusammenstellung betrifft eine Prüfung auf korrekte Entfernung eines Außenleiters an einem Endabschnitt eines Koaxialkabels. Die Prüfung ist nicht erfolgreich, falls eine Erhöhung des Amplitudenverlaufs in einem Frequenzbereich bis etwa 2 GHz erfasst wird. Es wird geprüft, ob eine Überschreitung eines Grenzwerts des Messpunkts bei 2 GHz vorliegt. The compilation relates to a test for correct removal of an outer conductor at an end section of a coaxial cable. The test is unsuccessful if an increase in the amplitude curve is detected in a frequency range up to approx. 2 GHz. It is checked whether a limit value of the measuring point at 2 GHz has been exceeded.
Exemplarisch kann der folgende Programmcode ausgeführt werden: The following program code can be executed as an example:
1 % Wert bei 2 GHz bestimmen Determine the 1% value at 2 GHz
2 PassAmplitude = Data . Smooth(2 GHz) ; 2 PassAmplitude = Data. Smooth (2 GHz);
3 3
4 % Kriterium prüfen Check 4% criterion
5 if PassAmplitude > Limit . Amplitude 5 if PassAmplitude> Limit. amplitude
6 TestPassed = 0; 6 TestPassed = 0;
7 text ( ’ vergessene Außenleiterlitze ’ ) 7 text (’forgotten outer conductor strand’)
8 AbortTest 8 AbortTest
9 end Die Zusammenstellung betrifft eine Antenne, bei welcher der Außenleiter nicht korrekt entfernt wurde. Die Prüfung wird mit negativem Ergebnis abgebrochen. 9 end The combination concerns an antenna from which the outer conductor has not been removed correctly. The test is aborted with a negative result.
Fig. 17 zeigt einen Amplitudenverlauf eines Glättungsfilters. Die Prüfung auf korrekte Entfernung eines Außenleiters an einem Endabschnitt eines Koaxialkabels aus Fig. 16 wird bevorzugt auf der Basis eines geglätteten Amplitudenverlaufs durchgeführt. Dadurch werden die relevanten Informationen über das Strahlungselement bzw. des Antennenkopfes von den Eigenschaften des Koaxialkabels getrennt. 17 shows an amplitude curve of a smoothing filter. The test for correct removal of an outer conductor at an end section of a coaxial cable from FIG. 16 is preferably carried out on the basis of a smoothed amplitude curve. This separates the relevant information about the radiation element or the antenna head from the properties of the coaxial cable.
Für die Glättung des Amplitudenverlaufes eignet sich beispielsweise ein Gauß-Filter, welcher exemplarisch mittels des folgenden Programmcodes verwendet werden kann: A Gaussian filter, for example, is suitable for smoothing the amplitude curve, which can be used using the following program code:
1 % Geglättete Funktion der Amplitude berechnen Calculate the 1% smoothed function of the amplitude
2 FilterWindow = gausswin ( FilterLength ) ; 2 FilterWindow = gausswin (FilterLength);
3 Data . Smooth = filter ( FilterWindow , |S11| ) ; 3 data. Smooth = filter (FilterWindow, | S11 |);
Das Filter-Fenster kann gemäß der Formel
Figure imgf000017_0001
berechnet werden. Dabei sind N die Breite des Fensters FilterLength, · ein Faktor mit Standardwert 2,5 und es gilt -(N - 1)/2 · n · (N - 1)/2). Mit · = (N - 1)/(2· ) kann die Formel in die bekannte Darstellung einer Gauß-Funktion überführt werden. The filter window can be set according to the formula
Figure imgf000017_0001
be calculated. N are the width of the FilterLength window, · a factor with a standard value of 2.5, and - (N - 1) / 2 · n · (N - 1) / 2) applies. With · = (N - 1) / (2 ·) the formula can be converted into the familiar representation of a Gaussian function.
Das normierte Filter-Fenster wird als Eingabe für die Übertragungsfunktion
Figure imgf000017_0002
verwendet. Für den Fall ohne Rückkopplung vereinfacht sich die Formel zu einem gewichteten Mittelwert:
Figure imgf000017_0003
Dabei sind b(n) die Koeffizienten aus dem Filterfenster w(n), x(n) die Eingabewerte aus der Messung |S11|(fn) und y(n) die Werte der geglätteten Funktion. The normalized filter window is used as an input for the transfer function
Figure imgf000017_0002
used. For the case without feedback, the formula is simplified to a weighted mean:
Figure imgf000017_0003
Here b (n) are the coefficients from the filter window w (n), x (n) are the input values from the measurement | S11 | (fn) and y (n) are the values of the smoothed function.
Fig. 18 und Fig. 19 zeigen jeweils eine Zusammenstellung eines Phasenverlaufs, eines Amplitudenverlaufs, einer Ableitung eines Amplitudenverlaufs und einer inversen Fourier- Transformierten. 18 and 19 each show a compilation of a phase curve, an amplitude curve, a derivation of an amplitude curve and an inverse Fourier transform.
Die jeweilige Zusammenstellung betrifft jeweils eine Prüfung auf korrekte Länge eines Endabschnitts eines Koaxialkabels. Die Prüfung ist nicht erfolgreich, falls eine Verschiebung der Frequenz des Minimums des Amplitudenverlaufs vorliegt. Es wird geprüft, ob keine positive Flanke mit Grenzwert 0 dB/Hz in einem definierten Frequenzbereich um die gemessene Resonanzfrequenz vorliegt. The respective combination relates to a test for the correct length of an end section of a coaxial cable. The test is unsuccessful if there is a shift in the frequency of the minimum of the amplitude curve. It is checked whether there is no positive edge with a limit value of 0 dB / Hz in a defined frequency range around the measured resonance frequency.
Exemplarisch kann der folgende Programmcode ausgeführt werden: The following program code can be executed as an example:
1 % Minimum der Amplitude suchen Find 1% minimum of the amplitude
2 PassFreq = Threshold ( Data . SmoothDiff , 0 dB/Hz , pos . edge ) ; 2 PassFreq = Threshold (Data. SmoothDiff, 0 dB / Hz, pos. Edge);
3 3
4 % Kriterium prüfen Check 4% criterion
5 if PassFreq < Limit . Diff . Start 5 if PassFreq <Limit. Diff. begin
6 TestPassed = 0; 6 TestPassed = 0;
7 text ( ’ Abisolierung zu lang ’ ) 7 text ('stripping too long')
8 AbortTest 8 AbortTest
9 eiseif PassFreq > Limit . Diff . Stop 9 if PassFreq> Limit. Diff. Stop
10 TestPassed = 0; 10 TestPassed = 0;
11 text ( ’ Abisolierung zu kurz ’ ) 11 text ('stripping too short')
12 AbortTest 12 AbortTest
13 end 13 end
Die Zusammenstellung in Fig. 18 betrifft eine Antenne mit 2 mm verkürzter Länge, welcher auf der Basis der Ableitung des Amplitudenverlaufs erkannt wird. Die Prüfung wird mit negativem Ergebnis abgebrochen. Die Zusammenstellung in Fig. 19 betrifft eine Antenne mit 2 mm verlängerter Länge, welcher auf der Basis der Ableitung des Amplitudenverlaufs erkannt wird. Die Prüfung wird mit negativem Ergebnis abgebrochen. The arrangement in FIG. 18 relates to an antenna with a 2 mm shortened length, which is recognized on the basis of the derivation of the amplitude curve. The test is aborted with a negative result. The arrangement in FIG. 19 relates to an antenna with 2 mm longer, which is recognized on the basis of the derivation of the amplitude curve. The test is aborted with a negative result.
Optional kann eine Glättung der Ableitung analog gemäß dem folgenden exemplarischen Programmcode erfolgen: Optionally, the derivation can be smoothed analogously according to the following sample program code:
1 % Geglättete Funktion der Ableitung der Amplitude berechnen Calculate the 1% smoothed function of the derivative of the amplitude
2 FilterWindow = gausswin ( FilterLength2 ) ; 2 FilterWindow = gausswin (FilterLength2);
3 Data . SmoothDiff = filter ( FilterWindow , diff ( Data . Smooth ) ) ; mit angepasster Filterlänge FilterLength2. 3 data. SmoothDiff = filter (FilterWindow, diff (Data. Smooth)); with adapted filter length FilterLength2.
Fig. 20 zeigt eine Zusammenstellung eines Phasenverlaufs, eines Amplitudenverlaufs, einer Ableitung eines Amplitudenverlaufs und einer inversen Fourier-Transformierten. FIG. 20 shows a compilation of a phase curve, an amplitude curve, a derivation of an amplitude curve and an inverse Fourier transform.
Die Zusammenstellung betrifft eine Prüfung der Gesamtlänge der Antenne. Die Prüfung ist nicht erfolgreich, falls eine Verschiebung des Orts der Reflexion am Endabschnitt der Antenne auftritt. Es wird geprüft, ob die Spitze des Kabelendes in der Ortsdarstellung, d.h. die inverse Fourier-Transformierte des Amplitudenverlaufs, einen definierten Bereich verlässt. The compilation concerns a test of the total length of the antenna. The test is unsuccessful if there is a shift in the location of the reflection at the end portion of the antenna. It is checked whether the tip of the cable end in the position representation, i.e. the inverse Fourier transform of the amplitude curve, leaves a defined area.
Exemplarisch kann der folgende Programmcode ausgeführt werden: The following program code can be executed as an example:
1 % Fouriertransformation der Amplitude berechnen Calculate 1% Fourier transform of the amplitude
2 Data . T11 = ifft ( | S_ { 1 1 } | ) ; 2 data. T11 = ifft (| S_ {1 1} |);
3 3
4 % Kriterium prüfen Check 4% criterion
5 if max( Data . T11 ( forbidden ränge 1) > Limit . FFT . Low | | 5 if max (Data. T11 (forbidden ranks 1)> Limit. FFT. Low | |
6 max( Data . T11 ( allowed ränge ) < Limit .FFT . High | | 6 max (Data. T11 (allowed ränge) <Limit .FFT. High | |
7 max( Data . T11 ( forbidden ränge 2) > Limit .FFT . Low 7 max (Data. T11 (forbidden ranks 2)> Limit .FFT. Low
8 TestPassed = 0; 8 TestPassed = 0;
9 text ( ’ falsche Antennenlänge ’ ) 9 text ('wrong antenna length')
10 AbortTest 10 AbortTest
11 end Die Zusammenstellung betrifft eine Antenne mit nicht korrekter Gesamtlänge. Die Prüfung wird mit negativem Ergebnis abgebrochen. 11 end The composition concerns an antenna with an incorrect overall length. The test is aborted with a negative result.
Fig. 21 bis Fig. 25 zeigen jeweils eine inverse Fourier-Transformierte eines Amplitudenverlaufs in Ortsbereichsdarstellung. Fig. 21 betrifft eine Antenne mit einem Kurzschluss; Fig. 22 betrifft eine voll funktionsfähige Antenne; Fig. 23 betrifft eine Antenne mit verkürztem Endabschnitt; Fig. 24 betrifft eine Antenne mit verlängertem Endabschnitt; und Fig. 25 betrifft eine Antenne mit nicht vorhandener Diagnosefunktion. FIGS. 21 to 25 each show an inverse Fourier transform of an amplitude curve in a local area representation. 21 relates to an antenna with a short circuit; Fig. 22 relates to a fully functional antenna; 23 relates to an antenna with a shortened end portion; Fig. 24 relates to an antenna with an elongated end portion; and FIG. 25 relates to an antenna with no diagnostic function.
Optional kann durch die Testvorrichtung überprüft werden, ob die Antenne erfolgreich zerstört wurden, um diese zuverlässig als Ausschuss zu kennzeichnen. The test device can optionally check whether the antenna has been successfully destroyed in order to reliably identify it as reject.
Im Falle zumindest einer negativen Prüfung der Antenne kann die betroffene Antenne noch vor dem Entnehmen zerstört werden. Dies kann beispielsweise durch eine mechanische Schneidvorrichtung realisiert werden, durch welche das Koaxialkabel der Antenne durchtrennt wird. Beispielsweise kann die Antenne bei einem negativen Prüfungsergebnis auch durch eine Person mittels eines Seitenschneiders durchtrennt werden. In the event of at least one negative test on the antenna, the antenna concerned can be destroyed before it is removed. This can be realized, for example, by a mechanical cutting device, by means of which the coaxial cable of the antenna is severed. For example, if the test result is negative, the antenna can also be cut by a person using a side cutter.
Da die Antenne nur an einer Seite elektrisch kontaktiert ist, ist ein herkömmlicher Gleichstromwiderstandestest bzw. Durchgangstest der Antenne üblicherweise nicht möglich. Um die erfolgreiche Zerstörung der Antenne messtechnisch zu erfassen, kann jedoch die Testvorrichtung verwendet werden. Since the antenna is only electrically contacted on one side, a conventional direct current resistance test or continuity test of the antenna is usually not possible. However, the test device can be used to measure the successful destruction of the antenna.
Besonders einfach kann die Überprüfung der Zerstörung der Antenne durch eine erneute Messung und einem Vergleich der inversen Fourier-Transformatierten vor und nach der Zerstörung erreicht werden. Bei dem gemessenen Streuparameter · (f) handelt es sich um Messwerte im Frequenzbereich. Diese lassen sich mit Hilfe der inversen Fourier- Transformation in den Zeitbereich · (t) umrechnen. Die Zeitpunkte lassen sich anschließend über die bekannte Ausbreitungsgeschwindigkeit des Signals im Koaxialkabel auch in Ortspunkte umrechnen. The examination of the destruction of the antenna can be achieved particularly easily by a new measurement and a comparison of the inverse Fourier transforms before and after the destruction. The measured scattering parameter · (f) are measured values in the frequency domain. These can be converted into the time domain · (t) with the help of the inverse Fourier transformation. The times can then be converted into local points using the known propagation speed of the signal in the coaxial cable.
Für jeden Zeitpunkt t können Unterschiede zu einer Referenzkurve · o(t) berechnet werden: DG(ί) = G(ί) - G„(ί> For each point in time t, differences to a reference curve o (t) can be calculated: DG (ί) = G (ί) - G „(ί>
Eine weitere Abstraktion erfolgt durch die quadratische Summe, d.h. die Energie, über alle Zeitpunkte:
Figure imgf000021_0001
Another abstraction is made by the quadratic sum, i.e. the energy, over all times:
Figure imgf000021_0001
Die so berechnete Energie lässt sich mit einer Referenzenergie als Grenzwert vergleichen und so auch bei einseitiger Kontaktierung eine Zerstörung der Antenne zuverlässig erfassen. The energy calculated in this way can be compared with a reference energy as a limit value and a destruction of the antenna can thus be reliably detected even with one-sided contact.
In den Fällen der Fig. 21 bis 25 sind die gemessenen Werte exemplarisch in der Regel > 0,1. Im Vergleich dazu sind die Werte, verursacht durch die endliche Wiederholgenauigkeit, um mindestens 2 Größenordnungen niedriger. In the cases of FIGS. 21 to 25, the measured values are typically> 0.1 by way of example. In comparison, the values, caused by the finite repeatability, are at least 2 orders of magnitude lower.
BEZUGSZEICHENLISTE REFERENCE LIST
100 Testvorrichtung 100 test device
101 Vektor-Netzwerk-Analysator 103 Auswertungseinrichtung101 Vector network analyzer 103 Evaluation device
105 Montagefassung 105 mounting socket
200 Testverfahren 200 test procedures
201 Messen 203 Durchführen 201 Measure 203 Perform
205 Erzeugen 207 Erzeugen 205 Create 207 Create
ANT Antenne 301 Steckverbinder ANT antenna 301 connector
303 Koaxialkabel 305 Strahlungselement 303 coaxial cable 305 radiating element

Claims

PATENTANSPRÜCHE PATENT CLAIMS
1. Testvorrichtung (100) zum Testen einer Antenne (ANT), wobei die Antenne (ANT) einen Steckverbinder (301), ein Koaxialkabel (303) mit einem Innenleiter und einem Außenleiter, und ein Strahlungselement (305) mit einer Kunststoffkappe aufweist, wobei das Strahlungselement (305) durch ein Entfernen des Außenleiters an einem Endabschnitt des Koaxialkabels (303) und durch ein Aufbringen der Kunststoffkappe auf den Endabschnitt des Koaxialkabels (303) gebildet ist, mit: einem Vektor-Netzwerk-Analysator (101), welcher über den Steckverbinder (301) mit der Antenne (ANT) verbindbar ist, wobei der Vektor-Netzwerk-Analysator (101) ausgebildet ist, einen Phasenverlauf eines Eingangsreflexionsfaktors in einem ersten Frequenzbereich zu messen; und einer Auswertungseinrichtung (103), welche ausgebildet ist, eine Kurzschlussprüfung des Koaxialkabels (303) auf der Basis des Phasenverlaufes in dem ersten Frequenzbereich durchzuführen, einen Kurzschlussprüfungsindikator zu erzeugen, weicher einen vorhandenen Kurzschluss oder einen nicht vorhandenen Kurzschluss anzeigt, und einen Testindikator auf der Basis des Kurzschlussindikators zu erzeugen, wobei der Testindikator eine Funktionsfähigkeit der Antenne (ANT) anzeigt. 1. Test device (100) for testing an antenna (ANT), the antenna (ANT) having a connector (301), a coaxial cable (303) with an inner conductor and an outer conductor, and a radiation element (305) with a plastic cap, wherein the radiating element (305) is formed by removing the outer conductor at one end section of the coaxial cable (303) and by applying the plastic cap to the end section of the coaxial cable (303), comprising: a vector network analyzer (101), which over the The connector (301) can be connected to the antenna (ANT), the vector network analyzer (101) being designed to measure a phase profile of an input reflection factor in a first frequency range; and an evaluation device (103) which is designed to carry out a short-circuit test of the coaxial cable (303) on the basis of the phase profile in the first frequency range, to generate a short-circuit test indicator which indicates an existing short-circuit or a non-existent short-circuit, and a test indicator on the To generate the basis of the short-circuit indicator, the test indicator showing the functionality of the antenna (ANT).
2. Testvorrichtung (100) nach Anspruch 1, wobei die Auswertungseinrichtung (103) ausgebildet ist, eine Existenzprüfung einer Diagnosefunktion des Steckverbinders (301) auf der Basis des Phasenverlaufes in dem ersten Frequenzbereich durchzuführen, einen Diagnosefunktionsprüfungsindikator zu erzeugen, welcher eine vorhandene Diagnosefunktion oder eine nicht vorhandene Diagnosefunktion anzeigt, und den Testindikator ferner auf der Basis des Diagnosefunktionsprüfungsindikators zu erzeugen. 2. Test device (100) according to claim 1, wherein the evaluation device (103) is designed to carry out an existence check of a diagnostic function of the connector (301) on the basis of the phase curve in the first frequency range, to generate a diagnostic function check indicator which indicates an existing diagnostic function or a indicates nonexistent diagnostic function, and further generating the test indicator based on the diagnostic function check indicator.
3. Testvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Vektor- Netzwerk-Analysator (101) ausgebildet ist, einen Amplitudenverlauf des Eingangsreflexionsfaktors in einem zweiten Frequenzbereich zu messen, und wobei die Auswertungseinrichtung (103) ausgebildet ist, eine Entfernungsprüfung des Außenleiters an dem Endabschnitt des Koaxialkabels (303) auf der Basis des Amplitudenverlaufs in dem zweiten Frequenzbereich durchzuführen, einen Entfernungsprüfungsindikator zu erzeugen, welcher einen vorhandenen Außenleiter oder einen nicht vorhandenen Außenleiter anzeigt, und den Testindikator ferner auf der Basis des Entfernungsprüfungsindikators zu erzeugen. 3. Test device (100) according to one of claims 1 or 2, wherein the vector network analyzer (101) is designed to measure an amplitude curve of the input reflection factor in a second frequency range, and wherein the evaluation device (103) is designed to perform a distance check of the outer conductor at the end section of the coaxial cable (303) on the basis of the amplitude profile in the second frequency range to generate a distance checking indicator, which indicates an existing outer conductor or a non-existent outer conductor, and to generate the test indicator further on the basis of the distance checking indicator.
4. Testvorrichtung (100) nach Anspruch 3, wobei die Auswertungseinrichtung (103) ausgebildet ist, den Amplitudenverlauf, insbesondere mittels eines Glättungsfilters, zumindest abschnittsweise zu glätten. 4. Test device (100) according to claim 3, wherein the evaluation device (103) is designed to smooth the amplitude curve, in particular by means of a smoothing filter, at least in sections.
5. Testvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei die Auswertungseinrichtung (103) ausgebildet ist, eine Ableitung des Amplitudenverlaufs in dem zweiten Frequenzbereich durchzuführen, eine Endabschnittslängenprüfung des Endabschnitts auf der Basis der Ableitung des Amplitudenverlaufs in dem zweiten Frequenzbereich durchzuführen, einen Endabschnittslängenprüfungsindikator zu erzeugen, welcher eine akzeptable Länge oder eine nicht akzeptable Länge anzeigt, und den Testindikator ferner auf der Basis des Endabschnittslängenprüfungsindikators zu erzeugen. 5. Test device (100) according to one of claims 3 or 4, wherein the evaluation device (103) is designed to derive the amplitude profile in the second frequency range, to perform an end section length test of the end section on the basis of the derivation of the amplitude profile in the second frequency range, generate a tail length check indicator indicative of an acceptable length or an unacceptable length and generate the test indicator further based on the tail length check indicator.
6. Testvorrichtung (100) nach Anspruch 5, wobei die Auswertungseinrichtung (103) ausgebildet ist, die Ableitung des Amplitudenverlaufs, insbesondere mittels eines Glättungsfilters, zumindest abschnittsweise zu glätten. 6. Test device (100) according to claim 5, wherein the evaluation device (103) is designed to smooth the derivation of the amplitude profile, in particular by means of a smoothing filter, at least in sections.
7. Testvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 6, wobei die Auswertungseinrichtung (103) ausgebildet ist, eine Zeitbereichsreflektometriemessung der Antenne (ANT) auf der Basis des Amplitudenverlaufs in dem zweiten Frequenzbereich durchzuführen, um ein Längenspektrum der Antenne (ANT) zu erhalten, eine Gesamtlänge der Antenne (ANT) auf der Basis des Längenspektrums zu bestimmen, einen Gesamtlängenprüfungsindikator zu erzeugen, welcher eine akzeptable Gesamtlänge oder eine nicht akzeptable Gesamtlänge anzeigt, und den Testindikator ferner auf der Basis des Gesamtlängenprüfungsindikators zu erzeugen. 7. Test device (100) according to one of claims 3 to 6, wherein the evaluation device (103) is designed to perform a time domain reflectometry measurement of the antenna (ANT) on the basis of the amplitude curve in the second frequency range in order to assign a length spectrum of the antenna (ANT) obtain an overall length of the antenna (ANT) based on the length spectrum, generate an overall length check indicator indicating an acceptable overall length or an unacceptable overall length, and further generate the test indicator based on the overall length check indicator.
8. Testvorrichtung (100) nach Anspruch 7, wobei die Auswertungseinrichtung (103) ausgebildet ist, eine inverse Fouriertransformation, insbesondere eine inverse Fast-Fourier- Transform, des Amplitudenverlaufs in dem zweiten Frequenzbereich durchzuführen, um das Längenspektrum der Antenne (ANT) zu erhalten. 8. Test device (100) according to claim 7, wherein the evaluation device (103) is designed to carry out an inverse Fourier transform, in particular an inverse Fast Fourier transform, of the amplitude curve in the second frequency range in order to obtain the length spectrum of the antenna (ANT) .
9. Testvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 8, wobei die Auswertungseinrichtung (103) ausgebildet ist, eine Zeitbereichsreflektometriemessung der Antenne (ANT) auf der Basis des Amplitudenverlaufs in dem zweiten Frequenzbereich durchzuführen, um ein Längenspektrum der Antenne (ANT) zu erhalten, eine Differenz des Längenspektrums und eines vorgespeicherten Referenzlängenspektrums zu bestimmen, um ein Differenzlängenspektrum zu erhalten, und eine Zerstörungsprüfung der Antenne (ANT) auf der Basis des Differenzlängenspektrums durchzuführen. 9. Test device (100) according to one of claims 3 to 8, wherein the evaluation device (103) is designed to perform a time-domain reflectometry measurement of the antenna (ANT) on the basis of the amplitude curve in the second frequency range in order to determine a length spectrum of the antenna (ANT) obtain a difference of the length spectrum and a prestored reference length spectrum to obtain a difference length spectrum, and to perform a destruction test of the antenna (ANT) on the basis of the difference length spectrum.
10. Testvorrichtung (100) nach Anspruch 9, wobei die Auswertungseinrichtung (103) ausgebildet ist, eine Energie des Differenzlängenspektrums zu bestimmen, und die Energie mit einer Referenzenergie zu vergleichen, um die Zerstörungsprüfung der Antenne (ANT) durchzuführen. 10. The test device (100) according to claim 9, wherein the evaluation device (103) is designed to determine an energy of the difference length spectrum and to compare the energy with a reference energy in order to carry out the destruction test of the antenna (ANT).
11. Testvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 3 bis 10, wobei die Bandbreite des ersten Frequenzbereiches kleiner als die Bandbreite des zweiten Frequenzbereichs ist. 11. Test device (100) according to one of claims 3 to 10, wherein the bandwidth of the first frequency range is smaller than the bandwidth of the second frequency range.
12. Testvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Testindikator ein binärer Testindikator ist. 12. Test device (100) according to one of claims 1 to 11, wherein the test indicator is a binary test indicator.
13. Testvorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit: einer Montagefassung (105), welche zwischen dem Vektor-Netzwerk-Analysator (101) und der Antenne (ANT) angeordnet ist, wobei die Montagefassung (105) ausgebildet ist, den Vektor-Netzwerk-Analysator (101) und die Antenne (ANT) mechanisch voneinander zu entkoppeln. 13. Test device (100) according to one of claims 1 to 12, comprising: a mounting socket (105) which is arranged between the vector network analyzer (101) and the antenna (ANT), the mounting socket (105) being formed to mechanically decouple the vector network analyzer (101) and the antenna (ANT) from one another.
14. Testverfahren (200) zum Testen einer Antenne (ANT) unter Verwendung einer Testvorrichtung (100), wobei die Antenne (ANT) einen Steckverbinder (301), ein Koaxialkabel (303) mit einem Innenleiter und einem Außenleiter, und ein Strahlungselement (305) mit einer Kunststoffkappe aufweist, wobei das Strahlungselement (305) durch ein Entfernen des Außenleiters an einem Endabschnitt des Koaxialkabels (303) und durch ein Aufbringen der Kunststoffkappe auf den Endabschnitt des Koaxialkabels (303) gebildet ist, wobei die Testvorrichtung (100) einen Vektor-Netzwerk-Analysator (101) und eine Auswertungseinrichtung (103) umfasst, wobei der Vektor-Netzwerk-Analysator (101) über den Steckverbinder (301) mit der Antenne (ANT) verbindbar ist, mit: 14. Test method (200) for testing an antenna (ANT) using a test device (100), the antenna (ANT) having a connector (301), a coaxial cable (303) with an inner conductor and an outer conductor, and a radiation element (305 ) with a plastic cap, the radiation element (305) being formed by removing the outer conductor at an end section of the coaxial cable (303) and by applying the plastic cap to the end section of the coaxial cable (303), the test device (100) being a vector Network analyzer (101) and a Evaluation device (103), the vector network analyzer (101) being connectable to the antenna (ANT) via the plug connector (301), with:
Messen (201) eines Phasenverlaufs eines Eingangsreflexionsfaktors in einem ersten Frequenzbereich durch den Vektor-Netzwerk-Analysator (101); Measuring (201) a phase profile of an input reflection factor in a first frequency range by the vector network analyzer (101);
Durchführen (203) einer Kurzschlussprüfung des Koaxialkabels (303) auf der Basis des Phasenverlaufes in dem ersten Frequenzbereich durch die Auswertungseinrichtung (103); Erzeugen (205) eines Kurzschlussprüfungsindikators durch die Auswertungseinrichtung (103), welcher einen vorhandenen Kurzschluss oder einen nicht vorhandenen Kurzschluss anzeigt; und Carrying out (203) a short-circuit test of the coaxial cable (303) on the basis of the phase profile in the first frequency range by the evaluation device (103); Generating (205) a short-circuit test indicator by the evaluation device (103), which indicates an existing short-circuit or a non-existing short-circuit; and
Erzeugen (207) eines Testindikators auf der Basis des Kurzschlussindikators durch die Auswertungseinrichtung (103), wobei der Testindikator eine Funktionsfähigkeit der Antenne (ANT) anzeigt. Generating (207) a test indicator on the basis of the short-circuit indicator by the evaluation device (103), the test indicator indicating a functionality of the antenna (ANT).
15. Computerprogrammprodukt mit einem Programmcode zum Ausführen des Testverfahrens (200) nach Anspruch 14, wenn der Programmcode durch eine Testvorrichtung (100) ausgeführt wird. 15. Computer program product with a program code for executing the test method (200) according to claim 14, when the program code is executed by a test device (100).
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