Die Erfindung betrifft eine Testvorrichtung zum automatisierten Testen einer Antenne, insbesondere einer Koaxialantenne, im Bereich der Antennenfertigung.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Auswertungseinrichtung ausgebildet, den Amplitudenverlauf, insbesondere mittels eines Glättungsfilters, zumindest abschnittsweise zu glätten.

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.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Auswertungseinrichtung ausgebildet, die Ableitung des Amplitudenverlaufs, insbesondere mittels eines Glättungsfilters, zumindest abschnittsweise zu glätten.

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.

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.

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.

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.

Gemäß einer Ausführungsform ist die Bandbreite des ersten Frequenzbereiches kleiner als die Bandbreite des zweiten Frequenzbereichs.

Gemäß einer Ausführungsform ist der Testindikator ein binärer Testindikator.

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.

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.

Das Testverfahren kann durch die Testvorrichtung ausgeführt werden. Weitere Merkmale des Testverfahrens resultieren unmittelbar aus den Merkmalen und/oder der Funktionalität der Testvorrichtung.

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.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und den Figuren näher beschrieben. In den Figuren zeigen:

Fig. 1 ein schematisches Diagramm einer Testvorrichtung zum Testen einer Antenne;

Fig. 2 ein schematisches Diagramm eines Testverfahrens zum Testen einer Antenne;

Fig. 3 ein schematisches Diagramm einer Antenne;

Fig. 4 ein schematisches Diagramm eines Testverfahrens zum Testen einer Antenne;

Fig. 5 einen Amplitudenverlauf eines Eingangsreflexionsfaktors über der Frequenz;

Fig. 6 einen Phasenverlauf in einem ersten Frequenzbereich;

Fig. 7 einen geglätteten Amplitudenverlauf in einem zweiten Frequenzbereich; Fig. 8 eine geglättete Ableitung eines Amplitudenverlaufes in einem zweiten Frequenzbereich;

Fig. 9 einen Phasenverlauf in einem ersten Frequenzbereich zur Prüfung einer nicht vorhandenen Diagnosefunktion in einem Steckverbinder;

Fig. 10 einen Phasenverlauf in einem ersten Frequenzbereich zur Prüfung eines Kurzschlusses eines Koaxialkabels;

Fig. 11 einen geglätteten Amplitudenverlauf in einem zweiten Frequenzbereich zur

Prüfung auf korrekte Entfernung eines Außenleiters an einem Endabschnitt eines Koaxialkabels;

Fig. 12 eine geglättete Ableitung eines Amplitudenverlaufs in einem zweiten

Frequenzbereich zur Prüfung auf korrekte Länge eines Endabschnitts eines Koaxialkabels;

Fig. 13 eine Zusammenstellung eines Phasenverlaufs, eines Amplitudenverlaufs, einer Ableitung eines Amplitudenverlaufs und einer inversen Fourier-Transformierten;

Fig. 14 eine Zusammenstellung eines Phasenverlaufs, eines Amplitudenverlaufs, einer Ableitung eines Amplitudenverlaufs und einer inversen Fourier-Transformierten;

Fig. 15 eine Zusammenstellung eines Phasenverlaufs, eines Amplitudenverlaufs, einer Ableitung eines Amplitudenverlaufs und einer inversen Fourier-Transformierten;

Fig. 16 eine Zusammenstellung eines Phasenverlaufs, eines Amplitudenverlaufs, einer Ableitung eines Amplitudenverlaufs und einer inversen Fourier-Transformierten;

Fig. 17 einen Amplitudenverlauf eines Glättungsfilters;

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;

Fig. 20 eine Zusammenstellung eines Phasenverlaufs, eines Amplitudenverlaufs, einer Ableitung eines Amplitudenverlaufs und einer inversen Fourier-Transformierten;

Fig. 21 eine inverse Fourier-Transformierte eines Amplitudenverlaufs in Ortsbereichsdarstellung;

Fig. 22 eine inverse Fourier-Transformierte eines Amplitudenverlaufs in Ortsbereichsdarstellung;

Fig. 23 eine inverse Fourier-Transformierte eines Amplitudenverlaufs in Ortsbereichsdarstellung;

Fig. 24 eine inverse Fourier-Transformierte eines Amplitudenverlaufs in Ortsbereichsdarstellung; und

Fig. 25 eine inverse Fourier-Transformierte eines Amplitudenverlaufs in Ortsbereichsdarstellung.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Das Testverfahren 200 erlaubt u.a. die Prüfung der folgenden Eigenschaften der Antenne:

• Prüfung auf Existenz einer Diagnosefunktion im Steckverbinder;

• Prüfung auf Kurzschluss zwischen Innen- und Außenleiter des Koaxialkabels (typischerweise verursacht beim Crimpen des Steckverbinders);

• Prüfung auf korrekte Länge des Endabschnitts des Koaxialkabels (d.h. Prüfung auf Abweichungen von einer vorgegebenen Abisolierlänge am Strahlungselement);

• Prüfung auf korrekte Entfernung des Außenleiters am Endabschnitt des Koaxialkabels (d.h. Prüfung auf nach dem Abziehen des Schirms verbleibende Schirmlitzen);

• Prüfung der Gesamtlänge der Antenne.

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.

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.

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).

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.

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.

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. 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.

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.

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).

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Exemplarisch kann der folgende Programmcode ausgeführt werden:

1 % Phasensprünge suchen

2 t_pos = Threshold (phase(S11) , 0 , pos . edge ) ;

3 t_neg = Threshold (phase(S11) , 0 , neg . edge ) ;

4

5 % Kriterium prüfen

6 if t_pos < t_neg | | ( t_pos && ~t_neg )

7 TestPassed = 0;

8 text ( ’ fehlende Diagnosefunktion ’ )

9 AbortTest

10 end

Die Zusammenstellung betrifft eine Antenne, bei welcher der Steckverbinder keine Diagnosefunktion aufweist. Die Prüfung wird mit negativem Ergebnis abgebrochen.

Fig. 15 zeigt eine Zusammenstellung eines Phasenverlaufs, eines Amplitudenverlaufs, einer Ableitung eines Amplitudenverlaufs und einer inversen Fourier-Transformierten.

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.

Exemplarisch kann der folgende Programmcode ausgeführt werden: 1 % Phasensprünge suchen

2 t_pos = Threshold (phase(S11) , 0 , pos . edge ) ;

3 t_neg = Threshold (phase(S11) , 0 , neg . edge ) ;

4

5 % Kriterium prüfen

6 if t_pos == 0 && t_neg == 0

7 TestPassed = 0;

8 text ( ’ Kurzschluss am Stecker ’ )

9 AbortTest

10 end

Die Zusammenstellung betrifft eine Antenne, bei welcher ein Kurzschluss vorhanden ist. Die Prüfung wird mit negativem Ergebnis abgebrochen.

Fig. 16 zeigt eine Zusammenstellung eines Phasenverlaufs, eines Amplitudenverlaufs, einer Ableitung eines Amplitudenverlaufs und einer inversen Fourier-Transformierten.

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.

Exemplarisch kann der folgende Programmcode ausgeführt werden:

1 % Wert bei 2 GHz bestimmen

2 PassAmplitude = Data . Smooth(2 GHz) ;

3

4 % Kriterium prüfen

5 if PassAmplitude > Limit . Amplitude

6 TestPassed = 0;

7 text ( ’ vergessene Außenleiterlitze ’ )

8 AbortTest

9 end Die Zusammenstellung betrifft eine Antenne, bei welcher der Außenleiter nicht korrekt entfernt wurde. Die Prüfung wird mit negativem Ergebnis abgebrochen.

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.

Für die Glättung des Amplitudenverlaufes eignet sich beispielsweise ein Gauß-Filter, welcher exemplarisch mittels des folgenden Programmcodes verwendet werden kann:

1 % Geglättete Funktion der Amplitude berechnen

2 FilterWindow = gausswin ( FilterLength ) ;

3 Data . Smooth = filter ( FilterWindow , |S11| ) ;

Das Filter-Fenster kann gemäß der Formel 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.

Das normierte Filter-Fenster wird als Eingabe für die Übertragungsfunktion verwendet. Für den Fall ohne Rückkopplung vereinfacht sich die Formel zu einem gewichteten Mittelwert: 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.

Fig. 18 und Fig. 19 zeigen jeweils eine Zusammenstellung eines Phasenverlaufs, eines Amplitudenverlaufs, einer Ableitung eines Amplitudenverlaufs und einer inversen Fourier- Transformierten.

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.

Exemplarisch kann der folgende Programmcode ausgeführt werden:

1 % Minimum der Amplitude suchen

2 PassFreq = Threshold ( Data . SmoothDiff , 0 dB/Hz , pos . edge ) ;

3

4 % Kriterium prüfen

5 if PassFreq < Limit . Diff . Start

6 TestPassed = 0;

7 text ( ’ Abisolierung zu lang ’ )

8 AbortTest

9 eiseif PassFreq > Limit . Diff . Stop

10 TestPassed = 0;

11 text ( ’ Abisolierung zu kurz ’ )

12 AbortTest

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.

Optional kann eine Glättung der Ableitung analog gemäß dem folgenden exemplarischen Programmcode erfolgen:

1 % Geglättete Funktion der Ableitung der Amplitude berechnen

2 FilterWindow = gausswin ( FilterLength2 ) ;

3 Data . SmoothDiff = filter ( FilterWindow , diff ( Data . Smooth ) ) ; mit angepasster Filterlänge FilterLength2.

Fig. 20 zeigt eine Zusammenstellung eines Phasenverlaufs, eines Amplitudenverlaufs, einer Ableitung eines Amplitudenverlaufs und einer inversen Fourier-Transformierten.

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.

Exemplarisch kann der folgende Programmcode ausgeführt werden:

1 % Fouriertransformation der Amplitude berechnen

2 Data . T11 = ifft ( | S_ { 1 1 } | ) ;

3

4 % Kriterium prüfen

5 if max( Data . T11 ( forbidden ränge 1) > Limit . FFT . Low | |

6 max( Data . T11 ( allowed ränge ) < Limit .FFT . High | |

7 max( Data . T11 ( forbidden ränge 2) > Limit .FFT . Low

8 TestPassed = 0;

9 text ( ’ falsche Antennenlänge ’ )

10 AbortTest

11 end Die Zusammenstellung betrifft eine Antenne mit nicht korrekter Gesamtlänge. Die Prüfung wird mit negativem Ergebnis abgebrochen.

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.

Optional kann durch die Testvorrichtung überprüft werden, ob die Antenne erfolgreich zerstört wurden, um diese zuverlässig als Ausschuss zu kennzeichnen.

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.

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.

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.

Für jeden Zeitpunkt t können Unterschiede zu einer Referenzkurve · o(t) berechnet werden: DG(ί) = G(ί) - G„(ί>

Eine weitere Abstraktion erfolgt durch die quadratische Summe, d.h. die Energie, über alle Zeitpunkte:

Die so berechnete Energie lässt sich mit einer Referenzenergie als Grenzwert vergleichen und so auch bei einseitiger Kontaktierung eine Zerstörung der Antenne zuverlässig erfassen.

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.

BEZUGSZEICHENLISTE

100 Testvorrichtung

101 Vektor-Netzwerk-Analysator 103 Auswertungseinrichtung

105 Montagefassung

200 Testverfahren

201 Messen 203 Durchführen

205 Erzeugen 207 Erzeugen

ANT Antenne 301 Steckverbinder

303 Koaxialkabel 305 Strahlungselement