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Over-the-Air-Prüfungen (OTA-Tests) im Überblick

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Haben Sie sich jemals gefragt, wie Ihre Smartwatch oder Ihre smarten Haushaltsgeräte so effizient funktionieren? Wie schaffen sie es, sich immer sofort mit dem richtigen Gerät zu verbinden? Möglich machen dies sogenannte Over-the-Air-Tests (OTA). In diesem Leitfaden werden wir im Detail über Over-the-Air-Tests sprechen, wie sie funktionieren, warum sie wichtig sind und welche Vorteile sie bieten.

Over-the-Air-Tests werden mit der steigenden Anzahl von IoT- und Wireless-Geräten immer wichtiger. Sie gewährleisten die Sicherheit und die Qualität der Leistung eines jeden drahtlosen Geräts, aber wie werden sie durchgeführt?

Was sind Over-the-Air-Tests?

Over-the-Air (OTA)-Tests dienen der Bewertung der Leistung und Zuverlässigkeit eines schnurlosen Geräts in der realen Welt. Die Prüfer verwenden eine Testkammer mit einem offenen Vakuum im Raum, um reale Szenarien zu simulieren.

Der Prüfling wird dabei einer Reihe von Tests unterzogen, um festzustellen, wie das Gerät auf verschiedene externe Einflüsse reagiert. Durch die Analyse des gesamten Signalverlaufs und der Antennenfunktionalität hilft der OTA-Antennentest zu bestätigen, dass das Gerät wie erwartet funktioniert.

Warum sind OTA-Tests wichtig?

Es kann schwierig sein, eine eingebaute Antenne auf ihre Funktion zu prüfen. Angrenzende Komponenten, inkompatible Übertragungssysteme, unzureichende Teilerdungsmaße und andere Faktoren - die alle bei der Konstruktion berücksichtigt werden - können die Hochfrequenzstrahlung stören.

Darüber hinaus ist eine Vielzahl von Variablen vor Ort von Bedeutung. So können beispielsweise Körperteile und diverse störende Signale dazu führen, dass eine Antenne von ihren idealen Frequenzen abweicht.

Bevor ein Gerät auf den Markt kommt, werden diese Probleme durch OTA-Tests identifiziert und behoben. Dadurch werden die Entwicklungskosten gesenkt, die Effizienz der drahtlosen Kommunikation erhöht und die Möglichkeit ungeplanter Verzögerungen verringert. Darüber hinaus gibt es noch ein paar weitere Vorteile:

Entdeckung von Designfehlern

Mehrere Variablen wirken sich erheblich auf die Geräteleistung aus, darunter die Materialauswahl und die Platzierung der Komponenten. OTA-Prüfungen können Designprobleme in diesem Zusammenhang aufzeigen.

Analyse zwischen Varianten

Verschiedene Varianten oder Nachfolgeversionen können unterschiedliche Konnektivitätsmängel aufweisen. Ein OTA-Test ermöglicht den Vergleich von Produktversionen und hilft, solche Mängel zu beseitigen.

Höherer Markenwert durch Kundenzufriedenheit

Für Kunden ist die drahtlose Konnektivität ein wichtiger Faktor bei der Auswahl eines IoT-Produkts. Ein funktionierendes Gerät garantiert den Kundennutzen und stärkt das Vertrauen in die Marke.

OTA-Testvorbereitungen

Grundlegende Prüfung

Vor dem Test werden einige grundlegende Prüfungen durchgeführt, z. B. ob das Gerät vollständig aufgeladen ist. Es sollte beispielsweise über einen funktionierenden Zugang zum Netzwerk verfügen, soweit erforderlich.

Angesichts der Regelmäßigkeit der Tests ist dies ein entscheidender Schritt, denn bestimmte Geräte schalten sich automatisch aus und wieder ein, wenn sie keine Verbindung herstellen können. Die Bestätigung, dass der Prüfsimulator ordnungsgemäß funktioniert, ist von entscheidender Bedeutung.

Kontrolle der Prüfausrüstung

Vor der Durchführung des Antennentests muss auch die Prüfkammer vorbereitet und überprüft werden. Die Prüfer müssen die geeignete Prüfausrüstung auswählen und alle erforderlichen Kabel anschließen. Vor der Prüfung überprüft das Fachpersonal alle wichtigen Geräte und Ausrüstungen auf ihre Funktionstüchtigkeit.

Referenztests

Referenztests bedeuten, dass die Antennen, deren Leistung und bisherige Messwerte bekannt sind, bei der Vorbereitung auf den Test erneut in der Kammer geprüft werden. Wenn die Testergebnisse mit den ursprünglichen Ergebnissen übereinstimmen, ist alles richtig installiert worden; wenn sie nicht übereinstimmen, funktioniert etwas nicht richtig.

Das Ergebnis zeigt anschließend, ob alles so funktioniert, wie es sollte. Referenztests garantieren präzise und hochwertige Testergebnisse. Die eigentlichen OTA-Antennentests können nach Abschluss der Referenztests beginnen.

Wie werden OTA-Tests durchgeführt?

In der Regel legt der Hersteller des Produkts die Prüfmethoden und -kriterien fest. OTA-Prüfungen können zu jedem beliebigen Zeitpunkt im Herstellungszyklus des Produkts durchgeführt werden.

Eine OTA-Prüfung wird in der Regel in einer schalltoten Kammer durchgeführt, einem Raum, der die Reflexion elektromagnetischer Wellen minimiert. Die Prüfer beginnen den Prozess mit der Messung der Signalstärke in der Kammer, wenn kein Gerät vorhanden ist. Diese Messung dient als Referenzpunkt für die Grundlinie.

Das zu prüfende Gerät wird anschließend in der Mitte der Kammer platziert und ist dort von Antennen umgeben, die elektromagnetische Wellen aussenden. Die Wellenformen und der Leistungspegel werden sorgfältig kontrolliert und überwacht, um sicherzustellen, dass sie den Spezifikationen des zu prüfenden Geräts entsprechen. Die Daten aus den Tests werden verwendet, um die Leistung des Geräts in seiner vorgesehenen Umgebung zu bewerten.

OTA-Testmessungen

1. Wirkungsgrad

Eine der am häufigsten verwendeten Messgrößen für die HF-Effektivität ist der Wirkungsgrad. Diese Größe ist von Bedeutung, weil sie das Verhältnis zwischen der den Antennen zugeteilten Leistung und der von ihnen abgestrahlten Energie angibt. Wenn Ihr Gerät, z. B. eine Smartwatch, nicht leistungsfähig genug ist, wird es die Signale von Bluetooth-Geräten im Umkreis von wenigen Metern nicht effizient empfangen.

Es gibt einige Frequenzen, bei denen eine bestimmte Antenne sehr gut funktioniert, da Antennen normalerweise für einen breiten Frequenzbereich ausgelegt sind. Eine verbesserte Leistung trägt dazu bei, die durch drahtlose Verbindungen verursachte Entladung der Batterie zu verringern.

2. Antennengewinn

Die Menge an Strahlung, die in eine bestimmte Richtung abgegeben wird, wird als Antennengewinn bezeichnet. Mit zunehmendem Gewinn steigt auch der Wirkungsgrad der Antenne.

3. Richtwirkung

Richtcharakteristiken zeigen die Abstrahlrichtung. Solche Messungen zeigen, wie die HF-Energie die Antenne verlässt. Dies ist im Zusammenhang mit Handgeräten und tragbaren Geräten von entscheidender Bedeutung.

Die Hersteller können die Positionierung der Antenne optimieren, da von den Verbrauchern erwartet wird, dass sie das Gerät auf eine bestimmte Weise nutzen. So sollte beispielsweise die Richtwirkung bei einem Wearable vom Benutzer weg gerichtet sein.

4. TRP

Die von einer Antenne abgestrahlte Leistung wird als Total Radiated Power (TRP) gemessen. Die Messung erfolgt gleichmäßig in alle Richtungen, indem die von der Antenne empfangene Signalleistung aus allen möglichen Richtungen addiert wird.

5. RSE

Funkfrequenzen, die ein Gerät nicht absichtlich ausstrahlt oder überträgt, werden als Störstrahlungen (Radio Spurious Emissions, RSE) bezeichnet. Prüfexperten erkennen Störstrahlungen, um sicherzustellen, dass Ihr Produkt den gesetzlichen Anforderungen entspricht. RSE-Prüfungen sind anspruchsvoller als andere, insbesondere bei Mobiltelefonen.

Die Marktfähigkeit Ihres Geräts kann durch Störstrahlungen beeinträchtigt werden, die die Leistung anderer Geräte verschlechtern können. Durch die Identifizierung von RSE können Sie technische oder rechtliche Bedenken erkennen und Produktionsverzögerungen oder übermäßige Produktionskosten vermeiden.

Fazit

OTA-Antennentests sind ein wesentlicher Bestandteil der Entwicklung von Wireless-Produkten. Sie können die Kosten für die Netzfreigabe senken, die Zeit, bis ein Produkt den Kunden erreicht, verkürzen und Leistungsprobleme aufdecken, und sie tragen dazu bei, dass ein Gerät besser funktioniert:

  • Erkennung potenziell kostspieliger Konstruktionsfehler
  • Vergleich von Produktversionen
  • Sicherstellung der Einhaltung strenger Fristen für die Produktentwicklung
  • Steigerung von Kundennutzen und Markenwert

Jedes Telefon, Tablet oder vernetzte Gerät muss umfangreiche OTA-Antennentests durchlaufen, da jedes angrenzende Bauteil oder andere Wireless-Produkte in der Nähe die OTA-Funktionalität beeinträchtigen könnte. Darüber hinaus führen Unternehmen diese Tests durch, um bestimmten Produkten zu bescheinigen, dass sie die erforderlichen Standards erfüllen.

OTA-Testzertifikate zeigen die Funktionsfähigkeit des Geräts in einer drahtlosen Umgebung auf. Sie helfen den Unternehmen zu verstehen, dass das Gerät keine schlechte Signalempfindlichkeit hat und dass seine Signalleistung ausreicht, um sich erfolgreich mit anderen Geräten in der Nähe zu verbinden.

Die meisten Hersteller von IoT- und M2M-Geräten benötigen außerdem OTA-zertifizierte Produkte, weil sie Konformitätsbewertungsverfahren vereinfachen, keine potenziell teuren Designfehler aufweisen und die Markteinführung beschleunigen können. Wenn Sie auf der Suche nach einem Prüfanbieter für OTA-Tests sind, kann die kostenlose testxchange-Plattform ein guter erster Schritt sein, um mit wenig Aufwand eine Lösung zu finden.