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Messtechnik Innovativer

Messtechnik Innovativer Over-the-Air-Tester hilft bei der Entwicklung preisgünstiger IoT-Geräte Um die Chancen im Internet der Dinge nutzen zu können, bedarf es einer neuen Methode zum effizienten Testen von IoT-Geräten Autorin: Sook-Hua Wong, Keysight Technologies www.keysight.com Bild 1: Der IoT-Geräte-Funktionstester Keysight X8711A ermöglicht es, Sender und Empfänger von IoT-Geräten schnell, einfach und kostengünstig über Funk zu testen Das Internet der Dinge (IoT, Internet of Things) ist keine Zukunftsvision mehr, sondern bereits Realität. Bis zum Jahr 2020 werden etwa 20 Milliarden Geräte vernetzt sein und miteinander kommunizieren, von Smart-Home-Produkten über Hausgeräte, Wearables und medizinische Geräte bis zum vernetzten Automobil. Das Internet der Dinge wird das Leben in vielfältiger Weise erleichtern, die Effizienz steigern und neue Geschäftschancen eröffnen. Das IoT kann jedoch nur dann zum Erfolg werden, wenn alle Geräte - bis hin zum kleinsten Sensor - zuverlässig funktionieren und kostengünstig sind. Letzteres setzt einen hohen Produktionsdurchsatz voraus. Herkömmliche Produktionstestverfahren sind schlicht zu zeitaufwendig und zu kostspielig, um diesen Anforderungen zu genügen. Warum müssen IoT-Geräte getestet werden? Gründliches Testen von IoT-Produkten ist unverzichtbar. Viele IoT-Anwendungen sind ausfallkritisch – man denke beispielsweise an die Überwachung kritischer Produktionsprozesse oder der Vitalwerte eines Patienten. Ohne geeignete Tests können IoT-Geräte ausfallen oder in der realen Welt eine geringere Leistungsfähigkeit erzielen, als im Entwicklungslabor gemessen wurde. In einsatzkritischen Anwendungen können solche Ausfälle oder Leistungsminderungen lebensbedrohlich sein. Gründliches Testen von IoT- Produkten ermöglicht: • Aussortieren fehlerhafter oder grenzwertiger Komponenten/ Geräte • Erkennung von Produktionsfehlern – falsch eingebaute Komponenten, Fehlausrichtung von Bauteilen, kalte Lötstellen, fehlerhafte Leiterplatten usw. • Frühzeitige Erkennung des Abdriftens von Performance- Kennzahlen – dadurch können Korrekturmaßnahmen ergriffen werden, bevor es zu spät ist. Die Produktion von Ausschuss und eventuell sogar Rückrufaktionen werden dadurch vermieden. Ziel des IoT-Gerätetests ist es letztlich, die Qualität und Zuverlässigkeit eines Produkts zu verbessern. Solche Teste tragen dazu bei, die Reputation eines Unternehmens zu schützen und das Vertrauen der Kunden zu bewahren. Stellen Sie sich für einen Moment vor, was passieren würde, wenn nicht richtig getestet würde. Die Folgen eines Produktversagens können erheblich sein. Es kann sehr viel Zeit kosten, nachträglich den Fehler zu finden und das Gerät zu reparieren. Und wenn das Produkt bereits an Kunden ausgeliefert wurde, bevor das Problem zutage trat, könnten die Auswirkungen noch schlimmer sein, bis hin zu einer Rückrufaktion und Beschädigung der Marke. Welche Parameter sollten unbedingt getestet werden? Das Testen von IoT-Produkten muss weder kompliziert noch teuer sein, sofern Sie wissen, welche Parameter für die Leistungsfähigkeit Ihres Produkts entscheidend sind. IoT-Geräte verwenden in der Regel ein bereits getestetes HF-Modul, dessen ordnungsgemäße Funktion vom Hersteller garantiert wird. Dieses Modul wurde 24 hf-praxis 7/2018

Bild 2 umfangreichen parametrischen Tests auf Chipsatz- oder Modul- Ebene unterzogen. Das Design des Gerätes und die Art und Weise, wie der Chipsatz oder das Modul in der Gesamtschaltung eingesetzt wird, kann jedoch dessen Eigenschaften verändern. Hierzu ein Beispiel: Wenn zahlreiche Bauteile aufgrund von Platzbeschränkungen auf engem Raum "zusammengequetscht" werden, kann es zu Übersprechen und Fehlanpassungen kommen, die dazu führen, dass Produkte mit knapp bemessenen Design-Margen bei der Serienfertigung versagen. Auch die mechanische Gehäusemaßtoleranz kann problematisch sein. Je nachdem, ob ein Gerät mit oder ohne Abdeckung getestet wird, kann sich das Ausbreitungverhalten der elektromagnetischen Wellen und damit die Performance des Produkts verändern. Montageprobleme wie Schwankungen der aufgetragenen Lotmenge, Bauteiltoleranzen, Platzierungsfehler oder fehlende Bauteile können ebenfalls zu einem Geräteversagen führen. Das Verständnis der wichtigsten Testparameter und ihrer Auswirkungen auf die Produkt-Performance ist unverzichtbar für alle Entscheidungen bezüglich der Testabdeckung. Sendeleistungs- und Empfängerempfindlichkeitstests Um sicherzustellen, dass Ihr Produkt die spezifizierte Übertragungsreichweite erreicht, müssen Sie sowohl die Sendeleistung als auch die Empfängerempfindlichkeit verifizieren. Der Sendeleistungstest überprüft, ob a) das Gerät genügend Leistung abgibt, um den Empfänger zu erreichen, und b) keine gesetzlichen Grenzwerte überschritten werden und die Leistung nicht unnötig hoch ist (was sich negativ auf die Batterielaufzeit auswirken würde). Der Empfängerempfindlichkeitstest überprüft die Signalstärke, die der Empfänger benötigt, damit er die Daten korrekt decodieren kann und die maximal akzeptable Paketfehlerrate nicht überschritten wird. Paketfehlerrate (PER, Packet Error Rate) Der PER-Test dient zur Überprüfung der Empfänger-Performance. Viele Funksysteme wenden Fehlererkennungs- und Korrekturverfahren an, um zu überprüfen, ob die vom Sender gesendeten Daten korrekt vom Empfänger empfangen werden. Wenn die Daten korrekt empfangen werden, sendet der Empfänger ein Quittungssignal an den Sender, danach wird das nächste Datenpaket gesendet. Wenn die Daten fehlerhaft sind, muss der Sender die Daten erneut senden, was zu einer langsameren Datenübertragungsrate führt. Beim PER-Test wird eine große Anzahl von Paketen übertragen, dabei wird gezählt, mit welcher Häufigkeit Pakete während der Übertragung verfälscht werden. Dieser Test erfolgt normalerweise mit einem Signalpegel, welcher der spezifizierten hf-praxis 7/2018 25