Multidomain-Oszilloskop

Worauf bei der Entwicklung des kabellosen Ladesystems Qi zu achten ist

| Autor / Redakteur: Dr. Philipp Weigell * / Hendrik Härter

Mit dem proprietären Standard Qi lassen sich auf auf induktiver Basis beispielsweise Smartphones laden. Unser Beitrag zeigt, wie ein Multitomain-Oszilloskop bei der Entwicklung hilft.
Mit dem proprietären Standard Qi lassen sich auf auf induktiver Basis beispielsweise Smartphones laden. Unser Beitrag zeigt, wie ein Multitomain-Oszilloskop bei der Entwicklung hilft. (Bild: Philips)

Ein kabelloses Ladesystem für elektronische Geräte ist für den Anwender praktisch. Am Beispiel des proprietären Standards Qi betrachten wir Frequenz- und Zeitbereich mit einem Multidomain-Oszilloskop.

Das kabellose Laden von Smartphones und anderen mobilen Geräten boomt. So brachte zuletzt sogar ein großes schwedisches Möbelhaus Inneneinrichtung mit integrierter Ladefunktion auf den Markt. Die weitverbreitetsten Standards sind Rezence und Qi. Während der Entwicklung und Validierung solcher Systeme sind sowohl der Zeit- als auch der Frequenzbereich wichtig. Am komfortabelsten und schnellsten ist die Analyse, wenn beide Domains zeitkorreliert in einem Oszilloskop zur Verfügung stehen.

Durch ihren flachen Aufbau lassen sich kabellose Ladegeräte gut in die alltägliche Umgebung integrieren und immer mehr Hersteller aus verschiedenen Branchen machen sich das zu Nutze. Neue Autos und Möbel mit entsprechender Funktion sind ein Beispiel dafür. Gleichzeitig sind seit einigen Jahren viele neue Mobiltelefone für das kabellose Laden vorbereitet. Nutzer profitieren durch das einfachere Laden ohne Kabel und die Netzbetreiber profitieren, da geladene Telefone potenziell mehr Umsatz generieren.

Nach dem erfolgtem Zusammenschluss der Alliance for Wireless Power und der Power Matters Alliance zu Rezence gibt es aktuell zwei dominierende Standards: Qi und Rezence. Die Designherausforderungen für Entwickler sind ähnlich. Der folgende Text beschreibt am Beispiel des Qi-Standards, wie ein Oszilloskop bei der Entwicklung von Hardware unterstützend eingesetzt werden kann.

Das Bild 1 zeigt den Aufbau eines kabellosen Energieübertragungssystems nach dem Qi-Standard. Diese Systeme nutzen Frequenzen von 110 bis 205 kHz und können maximal eine Leistung von 5 W übertragen. Dafür nutzen sie vier Betriebsmodi: Selektion, Ping, Identifizierung/Konfiguration sowie Energieübertragung.

Während der Entwicklung spielt zum einen das Systemverhalten eine wichtige Rolle, wenn ein Gerät in die Nähe der Ladestation gebracht wird, also der Übergang vom Selektions- in den Energieübertragungsmodus. Auf der anderen Seite ist eine Analyse elektromagnetischer Störungen wichtig, da die vergleichsweise schwache Steuersignalübertragung mit der 5 W starken Leistungsübertragung konkurriert.

Der Vorteil eines Multidomain-Oszilloskops

Bei beiden Entwicklungsaufgaben ist es essentiell, zeitkorreliert die Digitalsignale der Steuerelemente als auch die Signale der Transmitter- und Empfängerspulen zu überwachen. Dafür notwendig sind ein Oszilloskop sowie ein Spektrumanalysator der Einstiegsklasse. Hier kommt dem Entwickler der Trend entgegen, zunehmend mehr Funktionalitäten in einem Oszilloskop zu integrieren.

Multidomain-Oszilloskope wie das R&S RTM2000 von Rohde & Schwarz bieten mit R&S RTM-K18 eine Option für Spektrumanalyse und Spektrogramm. Dank der dabei in Hardware realisierten Digital Down Conversion (DDC), die das Signal auf die für die Analyse relevanten Komponenten reduziert, ist es möglich, das Spektrum der analogen Eingangssignale von DC bis zur Gerätebandreite mit hoher Geschwindigkeit zu analysieren. Zudem lassen sich die Messparameter jeweils unabhängig optimieren; im Zeitbereich also Zeitdauer und -auflösung, im Frequenzbereich Mittenfrequenz, Span und Auflösebandbreite.

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posted am 16.02.2017 um 23:34 von Unregistriert


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