DE10231340B3 - Transponderschaltung - Google Patents
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft eine Transpoderschaltung nach Eberbegrift des Ansprüchs 1. Hiermit können Daten und/oder Messwerte berührungslos über Funk abgerufen und/oder aktualisiert werden, wobei ein Resonator hoher Güte zur Anpassung einer Eingangsimpedanz an die Lastimpedanz der Halbleiterschaltung dient. Mögliche, aber nicht ausschließliche Anwendungen dieser Erfindung sind ID-Geber, energrieautarke Sensnrsysteme oder Speicher für Daten z.B. für das in
DE 0019621354 beschriebene Messsystem. - Das Dokument
DE 19535543 A1 betrifft ein Funkabfragesystem, in dem ein breitbandiges Sende- und Empfangsgerät und eine als Transponder dienende Identifizierungs- und/oder Sensoranordnung mit Resonatoren hoher Güte vorgesehen sind, wobei die Resonatoren eine so große Güte besitzen, dass eine Energiespeicherung in Ihnen stattfindet. Dabei wird die Energie solange zwischengespeichert, bis die Störfrequenzen des Abfrageimpulses abgeklungen sind. Dazu werden je nach Frequenzbereich und zu detektierender Größe unterschiedliche Resonatortypen verwendet. Weiterhin sind entsprechende Wandler vorgesehen, um das Signal von der Antenne des Transponders in eine für die jeweiligen Resonatoren geeignete Eingangsgröße umzusetzen. - Die
DE 19844142 C2 offenbart einen programmierbaren HF-Block für Mobilfunkanwendungen, wobei zur Einstellung eines mechanisch abstimmbaren Anpassungsnetzwerkes u.a. individuell einstellbare passive Bauteile, wie z.B. Resonatoren, vorgesehen sind. Die Einstellung des Anpassungsnetzwerkes erfolgt dadurch, dass jeweils einem einstellbaren passiven Bauteil ein, durch eine programmierbare Steuereinheit ansteuerbarer, elektrischer Mikromotor zugeordnet ist, wobei die Kennwerte der Resonatoren durch Verschieben des Erdungspunktes mechanisch eingestellt werden können. Die Resonatoren verbrauchen während der eigentlichen Einstellzeitdauer elektrische Energie. - Die
US 6219532 B1 betrifft Impedanzanpassungsschaltungen eines Anpassungsnetzwerkes zwischen Antenne und Sende- und Empfangseinrichtung eines Mobilfunkgerätes. Dabei haben eine erste und eine zweite Impedanzanpassungsschaltung unterschiedliche Impedanzen, wobei jede der Schaltungen so arbeitet, dass eine Impedanz von der Seite der Antenne einer Impedanz von der Seite der Sende- und Empfangsschaltung entspricht. - Es ist bekannt, für Identifizierungsaufgaben Transponder einzusetzen. Die bekannten Systeme (vgl. Finkenzeller, „RFID-Handbuch", 2. Auflage, Hanser Verlag, München, 2000, ISBN 3-446-21278-7) benötigen entweder hohe Feldstärken des Lesegerätes oder eine Batterie für die Versorgung der notwendigen Halbleiterschaltungen. Die ebenfalls bekannten OFW-Transponder sind in den übertragbaren Daten bereits bei der Herstellung unveränderlich festgelegt.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Energieversorgung für eine Halbleiterschaltung anzugeben, mit der ein Transpnnder realisiert werden kann, bei dem die genannten Probleme nicht auftreten.
- Die Aufgabe wird mit den Merkmalem des kennzeichnendem Teils des Anspruch 1.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, welche in schematischer Darstellung ein Funkabfragesystem mit einem Sende/Empfangsgerät und einer batterielosen Transponderschaltung als abzufragendes Element darstellt.
- Das Auslesen der Informationen des Transponders erfolgt in zwei Schritten. Zunächst wird vom Sendegerät (
2 ) eine AM-modulierte Trägerfrequenz ausgesendet. Nach der Demndulation (7 ) dient das Modulationssignal zur Anregung des Resonators hoher Güte (8). Die AM-Modulationsfrequenz entspricht der Resonanzfrequenz des Resonators. Durch die hohe Güte findet eint Impedanztransformation statt, wodurch im Energiespeicher (10 ) eine für die Halbleiterschaltung (11 ) notwendige relativ hohe Versorgungsspannung gewonnen wird. Zu diesem Zeitpunkt wird die Halbleiterschaltung im Ruhezustand betrieben, womit eine sehr geringe Stromaufnahme entsteht, was gleichbedeutend mit einer hohen Impedanz ist. - Nach Abschaltung der Modulation, aber weiterhin vorhandenem Träger, kann die Halbleiterschaltung (
11 ) die Nutzdaten über die bekannte Backscatter Modulationsschaltung (6) an das Empfangsgerät (3) zurücksenden. -
- Die hohe Güte des Resnnators (
3 ) erfordert eine Anregung mit der genauen Resonanzfrequenz. Durch Fertigungstoleranzen oder Verstimmung durch äußere Einflüsse (z.B. Temperatur oder Alterung) ist diese Resonanzfrequenz aber zunächst nicht exakt bekannt. Man kann den Resonator, wie inDE 19535543 beschrieben, breitbandig anregen, wobei allerdings nur ein geringer Teil der Modulationsenergie für die Anregung zur Verfügung steht. Alternativ ist es möblich, aus dein Backscatter-Signal ein Trackingsignal abzuleiten, womit die Modulationsfrequenz auf den Resonator abgestimmt und bei Bedarf nachgeführt werden kann (vgl.DE 0019621354 ). - Für die Funktion dieser Erfindung ist nur die Frequenz der AM-Modulation relevant. Somit können das Lesegerät sowie die Antenne des Transponders breitbandig ausgelegt werden, womit im Falle einer Störung auf eine ungestörte Frequenz ausgewichen werden kann. Solche Störungen können beispielsweise durch auf gleicher Frequenz arbeitende Fremdgeräte oder durch die Funkfeldbedingungen (Multipath-Empfang) hervorgerufen werden. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, den Transponder sowie das Lesegerät ohne Beeinträchtigung der grundsätzlichen Funktion an die für den Einsatzsatzzweck am besten geeignete Trägerfrequenz anzupassen. Dadurch kann eine auf Größe oder Reichweite optimierte Antenne verwendet werden werden oder den regulatorischen Bedingungen am Einsatzort Rechnung getragen werden.
- Die konkrete Ausfürung des notwendigen Resonators hoher Güte ist nicht maßgeblich, solange die Anforderung an die hohe Güte erfüllt wird. Mögliche Ausführungen des Resonators sind:
- – Quarze
- – LC-Schwingkreises
- – Keramikresonatoren
- – Leitungsresonatoren
- – Dielektrische Resnnatoren
- – Akustische Resonatoren
- – Stimmgabel Schwinger
- – Mechanische Schwinger
- – Ferrimagnetische Resonatoren
- – Mit magnetostatischen Wellen arbeitende Resonatoren
-
- 1
- Lesegerät Sendegerät
- 2
- Sendegerät
- 3
- Empfangsgerät
- 4
- Lesegerät Sendegerät
- 5
- Antenne des Transponders
- 6
- Backseatter Modulator
- 7
- Demodulator
- 8
- Resonator hoher Güte
- 9
- Gleichrichter
- 10
- Energiespeicher
- 11
- Halbleiterschaltung
- 12
- Transponder
- 13
- Antenne des Transponders
Claims (15)
- Transponderschaltung mit einem Resonator hoher Güte (
8 ) und einem Demodulator (7 ), wobei ein von einem Sende- und Empfangsgerät (2 ,3 ) ausgesendetes, AM-moduliertes Signal, welches nach dessen Demodulation eine der Resonanzfrequenz des Resonators hoher Güte (8 ) entsprechende Frequenz zur Anregung des Resonators hoher Güte (8 ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Transponderschaltung zusätzlich einen Gleichrichter (9 ), einen Energiespeicher (10 ) und eine Halbleiterschaltung (11 ) aufweist, welche dem Resonator nachgeschaltet sind und die Eingangsimpedanz des Resonators hoher Güte (8 ) an die Lastimpedanz der Halbleiterschaltung (11 ) so angepasst ist, dass durch die Impedanztransformation eine Versorgungsspannung für die Halbleiterschaltung (11 ) im Energiespeicher (10 ) gewonnen wird. - Transponderschaltung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Anregung des Resonators ein breitbandiges Signal verwendet wird.
- Transponderschaltung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz des Anregungssignals der Resonanzfrequenz des Resonators nachgeführt wird (Tracking).
- Transponderschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Resonator hoher Güte ein Quarz verwendet wird.
- Transponderschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Resonator hoher Güte ein LC-Schwingkreis verwendet wird.
- Transponderschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Resonator hoher Güte ein Keramikresonator verwendet wird.
- Transponderschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Resonator hoher Güte ein Leitungsresonator verwendet wird.
- Transponderschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Resonator hoher Güte ein dielektrischer Resonator verwendet wird.
- Transponderschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Resonator hoher Güte akustische Resonatoren verwendet werden.
- Transponderschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Resonator hoher Güte eine Antenne verwendet wird.
- Transponderschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Resonator hoher Güte Stimmgabel-Schwinger verwendet werden.
- Transponderschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Resonator hoher Güte mechanische Schwinger verwendet werden.
- Transponderschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Resonator hoher Güte ferrimagnetische Resonatoren verwendet werden.
- Transponderschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Resonator hoher Güte mit magnetostatischen Wellen arbeitende Resonatoren verwendet werden.
- Transponderschaltung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die gespeicherten Daten zur Kalibrierung von Sensoren verwendet werden.
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