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WO1998003935A1 - Transponder - Google Patents

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WO1998003935A1
WO1998003935A1 PCT/EP1997/003731 EP9703731W WO9803935A1 WO 1998003935 A1 WO1998003935 A1 WO 1998003935A1 EP 9703731 W EP9703731 W EP 9703731W WO 9803935 A1 WO9803935 A1 WO 9803935A1
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WO
WIPO (PCT)
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transponder
antenna
receive
transmit
circuit
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP1997/003731
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English (en)
French (fr)
Inventor
Michael Lausch
Anton Kresser
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
TELESENSOMATIC GmbH
Original Assignee
TELESENSOMATIC GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by TELESENSOMATIC GmbH filed Critical TELESENSOMATIC GmbH
Priority to AU36233/97A priority Critical patent/AU3623397A/en
Publication of WO1998003935A1 publication Critical patent/WO1998003935A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06K—GRAPHICAL DATA READING; PRESENTATION OF DATA; RECORD CARRIERS; HANDLING RECORD CARRIERS
    • G06K19/00—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings
    • G06K19/06—Record carriers for use with machines and with at least a part designed to carry digital markings characterised by the kind of the digital marking, e.g. shape, nature, code
    • G06K19/067—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components
    • G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/077—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier
    • G06K19/07749—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card
    • G06K19/07766—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card comprising at least a second communication arrangement in addition to a first non-contact communication arrangement
    • G06K19/07769—Constructional details, e.g. mounting of circuits in the carrier the record carrier being capable of non-contact communication, e.g. constructional details of the antenna of a non-contact smart card comprising at least a second communication arrangement in addition to a first non-contact communication arrangement the further communication means being a galvanic interface, e.g. hybrid or mixed smart cards having a contact and a non-contact interface
    • G—PHYSICS
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    • G06K19/07—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips
    • G06K19/0723—Record carriers with conductive marks, printed circuits or semiconductor circuit elements, e.g. credit or identity cards also with resonating or responding marks without active components with integrated circuit chips the record carrier comprising an arrangement for non-contact communication, e.g. wireless communication circuits on transponder cards, non-contact smart cards or RFIDs

Definitions

  • the invention relates to a transponder according to the preamble of claim 1.
  • a transponder is already known from DE 39 35 364 Cl.
  • Transponders usually consist of a transmit / receive module and transmit and receive antennas connected to it.
  • the transponders are used as so-called radio tags (e.g. for anti-theft systems in department stores or for luggage detection and distribution systems at airports and train stations) by attaching them to the objects to be monitored or recorded (sales goods, luggage, etc. ) are attached and given a specific coding, which - in the case of theft protection systems in the event of theft or in the case of luggage distribution systems at certain stations in the distribution system - enter into an active connection with transmitting / receiving devices and exchange data by radio (including the coding stored in the transponder).
  • Radio tags are often implemented - similar to a conventional luggage tag - in the form of a paper or plastic film carrier on which the radio-technical components (in this case the transmission antenna, reception antenna, transmission / reception module) are applied.
  • the radio-technical components in this case the transmission antenna, reception antenna, transmission / reception module
  • Radio tags have already been proposed which are equipped with wire coils as the transmitting and receiving antenna and which are connected to a transmitting / receiving module in the form of an integrated circuit.
  • both wire coil antennas and the integrated circuit are arranged on a common carrier. Transmitting and receiving frequencies are different from each other.
  • a radio tag with an antenna and a transmission / reception module implemented as an integrated circuit, in which the antenna is arranged as a coil-shaped planar conductor structure on both sides of a film.
  • This type of radio tags is expensive to manufacture due to the film body to be processed on both sides and requires one or more vias through the film body in order to also be able to connect the two antenna parts or the transmitter / receiver module to the antenna part arranged on the other film side.
  • so-called contact chip smart cards in which the bidirectional data exchange and the energy supply of the cards take place via a contact field as soon as the card is inserted into an assigned reader / writer (cf., for example: G. Roethenbaugh: "Technology overview: The smart card continues to grow "; in: Automatic ID News Europe (June 1996), pages 19 to 20).
  • a transponder is also known from the above-mentioned DE 39 35 364 Cl, in which the bidirectional data exchange and the power supply of the circuit can take place either via a radio link or via a contact field with a single integrated circuit.
  • the transponder has a contact field as well as a transmitting and a receiving antenna.
  • a switch can be used to connect either the switch panel or the two antennas to a shared transmit / receive circuit with memory.
  • the transmission and reception frequency are different in this solution.
  • Switch, transmitter / receiver circuit and memory are implemented in the form of a single integrated circuit on the top of a carrier body, on which the contact field and the two antennas are also located.
  • ASIC Application Specific Xntegrated Circuit
  • the main advantage of the invention can be seen in the fact that with the functional separation of the overall transmission / reception circuit into a first transmission / reception circuit for the radio connection and a second transmission / reception circuit for the contact connection on the one hand and the use of a common memory for the two separate ones and independently operable transmission / reception circuits of the transponders can be manufactured more cost-effectively overall, since standard ASICs can be used, which can be produced more cost-effectively due to their large numbers.
  • Another advantage is that the two types of transmission can be operated in parallel;
  • Transponder can e.g. Send via the radio link and receive via the contact field at the same time (or vice versa).
  • the invention is explained in more detail below with reference to a preferred exemplary embodiment shown in the single figure.
  • the figure shows a transponder in plan view, in which the bidirectional data exchange with a read / write device (not shown) can take place both via a radio connection and via a contact connection.
  • the transponder is implemented in the form of a so-called radio tag, in which the first transmission / reception circuit 3, intended for the radio connection, of an overall transmission / reception circuit, together with the associated transmission antenna 4, are integrated on a common film 5.
  • the first transmit / receive circuit 3 is also connected to a separate receive antenna 2.
  • the receiving antenna 2 and film 5 with the transmitting antenna 4 and the first transmitting / receiving circuit 3 of the overall transmitting / receiving circuit are arranged on one side of a flexible, flexible carrier 1.
  • the transmit / receive circuit 6 is shown as it would be seen when looking at the back of the carrier 1.
  • Both circuit parts 3, 6 of the overall transmission / reception circuit access a shared memory during their operation, which is likewise arranged on the same side of the carrier 1 as the transmission / reception circuit 3 and in which, inter alia, the coding is saved.
  • the bidirectional data exchange and the supply of energy via radio connection is carried out via the transmitting antenna 4 and receiving antenna 2 and the transmitting / receiving circuit 3, the transmitting and receiving frequencies and the types of modulation used for the transmitting and receiving case being different from one another (for example transmission on 132 KHz (FSK modulation), reception in the range 2 - 4 MHz (PSK modulation)).
  • the transmitting and receiving frequencies and the types of modulation used for the transmitting and receiving case being different from one another (for example transmission on 132 KHz (FSK modulation), reception in the range 2 - 4 MHz (PSK modulation)).
  • the bidirectional data exchange and the supply of energy via a contact connection is carried out via the transmitting / receiving circuit 6, which comes into direct contact with the corresponding contact field of the read / write device (not shown) with its contact field.
  • radio connection ASIC 3 in the figure
  • the transmitting antenna 4 in the figure
  • the RAM memory shared by both ASICs (3 and 6 in the figure) together with the film (5 in of the figure) on the surface of the carrier (1 in the figure) enclosed by the receiving antenna (2 in the figure) so that the required carrier area can be reduced accordingly.
  • the contact connection A IC (6 in the figure) on the support side, on which the other modules (2 to 5 in the figure) are also located.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Near-Field Transmission Systems (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Transponder, bei dem sowohl der bidirektionale Datenaustausch mit einer externen Sende/Empfangseinheit wie auch die Energieversorgung des Transponders über eine Funkverbindung oder über eine Kontaktverbindung erfolgen kann, wobei zum einen für die Funkverbindung eine Sendeantenne und eine hierzu separate Empfangsantenne vorgesehen ist und Sende- und Empfangsfrequenz verschieden voneinander sind und zum anderen für die Kontaktverbindung ein Kontaktfeld vorgesehen ist und wobei sowohl die Sende- und die Empfangsantenne als auch das Kontaktfeld über eine integrierte Sende/Empfangs-Gesamtschaltung mit einem gemeinsam genutzten Speicher für den bidirektionalen Datenaustausch verbunden sind. Um einen solchen Transponder möglichst kostengünstig herstellen zu können, wird nach der Erfindung vorgeschlagen, daß die integrierte Sende/Empfangs-Gesamtschaltung des Transponders aus einer ersten, mit der Sendeantenne und der Empfangsantenne verbundenen Sende/Empfangsschaltung sowie aus einer zweiten, mit dem Kontaktfeld verbundenen Sende/Empfangsschaltung besteht und daß die beiden Sende/Empfangsschaltungen unabhängig voneinander betreibbar sind.

Description

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Die Erfindung betrifft einen Transponder gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Ein solcher Transponder ist bereits aus der DE 39 35 364 Cl bekannt.
Transponder bestehen üblicherweise aus einem Sende/Emp- fangsmodul sowie daran angeschlossenen Sende- und Empfangsantennen. In vielen Anwendungen werden die Transponder als sogenannte Funketiketten, (z.B. für Diebstahlsicherungssy- steme in Kaufhäusern oder für Gepäckerfassungs- und ver- teilungssysteme auf Flughäfen und Bahnhöfen) eingesetzt, indem sie an die zu überwachenden bzw. zu erfassenden Gegenstände (Verkaufsgüter, Gepäckstücke usw.) angebracht werden und mit einer bestimmten Codierung versehen werden, die - bei Diebstahlsicherungssyte en im Falle eines Diebstahls bzw. bei Gepäckverteilungssystemen an bestimmten Stationen des Verteilersystems - mit Sende/Empfangsgeräten in eine Wirkverbindung treten und per Funk Daten austau- sehen (u.a. die in dem Transponder gespeicherte Codierung).
Funketiketten werden häufig - ähnlich einem herkömmlichen Gepäckanhänger - in Form eines Papier- oder Plastikfolien- Trägers realisiert, auf den die funktechnischen Komponenten (hier also Sendeantenne, Empfangsantenne, Sende/Empfangsmodul) aufgebracht sind.
Vorgeschlagen wurden bereits Funketiketten, die mit Drahtspulen als Sende- und Empfangsantenne ausgerüstet sind, die mit einem Sende/Empfangsmodul in Form einer integrierten Schaltung verbunden sind. Bei dieser Lösung sind beiden Drahtspulenantennen und die integrierte Schaltung auf einem gemeinsamen Träger angeordnet. Sende- und Empfangsfrequenz sind voneinander verschieden.
Vorgeschlagen wurde ferner ein Funketikett mit einer Antenne und einem als integrierte Schaltung realisierten Sende/Empfangsmodul, bei dem die Antenne als spulenförmig ausgebildete planare Leiterstruktur auf beiden Seiten einer Folie angeordnet ist.
Diese Art der Funketiketten ist wegen des doppelseitig zu bearbeitenden Folienkörpers teuer in der Herstellung und erfordert eine oder mehrere Durchkontaktierungen durch den Folienkörper hindurch, um die beiden Antennenteile bzw. das Sende/Empfangsmodul auch mit dem auf der anderen Folienseite angeordneten Antennenteil verbinden zu können. Bekannt sind ferner sogenannte Kontaktchip-Smart-Karten, bei denen der bidirektionale Datenaustausch und die Energieversorgung der Karten über ein Kontaktfeld erfolgen, sobald die Karte in ein zugeordnetes Lese/Schreibgerät ge- steckt wird (vgl. hierzu z.B.: G. Roethenbaugh: "Technology overview: The smart card continues to grow" ; in: Automatic I.D. News Europe (June 1996) , Seiten 19 bis 20) .
Aus der eingangs genannten DE 39 35 364 Cl ist ferner ein Transponder bekannt, bei dem mit einer einzigen integrierten Schaltung der bidirektionale Datenaustausch und die Energieversorgung der Schaltung entweder über eine Funkverbindung oder über ein Kontaktfeld erfolgen kann.
Der Transponder weist ein Kontaktfeld sowie eine Sende- und eine Empfangsantenne auf. Über einen Umschalter können wahlweise entweder das Umschaltfeld oder die beiden Antennen an eine gemeinsam genutzte Sende/Empfangsschaltung mit Speicher angeschlossen werden. Sende- und Empfangsfrequenz sind bei dieser Lösung verschieden. Umschalter, Sende/Empfangsschaltung und Speicher sind in Form einer einzigen integrierten Schaltung auf der Oberseite eines Trägerkörpers realisiert, auf der sich auch das Kontaktfeld und die beiden Antennen befinden.
Die hierzu speziell angepaßte integrierte Schaltung, eine sogenannte ASIC-Schaltung (ASIC = Application Specific Xntegrated Circuit) , ist sehr aufwendig in ihrem Aufbau und sehr teuer in ihrer Herstellung. Zudem ist eine zuverlässi- ge Energieversorgung des ASICs aus Kαnstruktionsgründen nur mit erheblichem Aufwand realisierbar, da die heute erhältlichen Mikroprozessoren einen hohen Strombedarf haben wegen der Beläge auf den Kontakten. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Transponder zu schaffen, bei dem der bidirektionale Datenaustausch und die Energieversorgung des Transponders ebenfalls über eine Funkverbindung bzw. ein Kontaktfeld erfolgen kann, der aber kostengünstiger hergestellt werden kann.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 beschrieben. Die übrigen Ansprüche enthalten vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung.
Der wesentliche Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß mit der funktionalen Auftrennung der Sende/Empfangs- Gesamtschaltung in eine erste Sende/Empfangsschaltung für die Funkverbindung und eine zweite Sende/Empfangsschaltung für die Kontaktverbindung einerseits und die Verwendung eines gemeinsamen Speichers für die beiden separaten und voneinander unabhängigen betreibbaren Sende/Empfangsschal- tungen der Transponder insgesamt kostengünstiger herge- stellt werden kann, da auf Standard-ASICs zurückgegriffen werden kann, die aufgrund ihrer hohen Stückzahlen kostengünstiger produziert werden können.
Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß die beiden Übertragungsarten parallel betrieben werden können; der
Transponder kann z.B. über die Funkverbindung senden und gleichzeitig über das Kontaktfeld empfangen (oder umgekehrt) .
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines bevorzugten und in der einzigen Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figur zeigt einen Transponder in der Draufsicht, bei dem der bidirektionale Datenaustausch mit einem (nicht gezeigten) Lese/Schreibgerät sowohl über eine Funkverbindung als auch über eine Kontaktverbindung erfolgen kann. Der Transponder ist in Form eines sogenannten Funketiketts realisiert, bei dem die für die Funkverbindung vorgesehene erste Sende/Empfangsschaltung 3 einer Sende/Empfangs-Gesamtschaltung zusammen mit der zugehörigen Sendeantenne 4 auf einer gemeinsamen Folie 5 integriert sind. Die erste Sende/Empfangsschaltung 3 ist ferner mit einer separaten Empfangsantenne 2 verbunden. Empfangsantenne 2 sowie Folie 5 mit der Sendeantenne 4 und der ersten Sende/Empfangsschaltung 3 der Sende/Empfangs-Gesamtschaltung sind dabei auf einer Seite eines flexiblen, biegsamen Trägers 1 ange- ordnet. Ferner befindet sich auf der Rückseite des Trägers 1 eine - z.B. von Telefonkarten her an sich bekannte - zweite Sende/Empfangsschaltung 6 der Sende/Empfangs-Gesamtschaltung des Transponders, die über ein Kontaktfeld mit dem (nicht gezeigten) Lese/Schreibgerät Daten austauschen kann bzw. hierüber die für den Betrieb erforderliche Energie erhält. In dem Ausschnitt X der Figur ist die Sende/ Empfangsschaltung 6 so dargestellt, wie sie bei Betrachtung der Rückseite des Trägers 1 zu sehen wäre.
Beide Schaltungsteile 3, 6 der Sende/Empfangs-Gesamtschaltung greifen während ihres Betriebs auf einen gemeinsam genutzten Speicher zu, der ebenfalls auf der gleichen Seite des Trägers 1 wie die Sende/Empfangsschaltung 3 angeordnet ist und in dem u.a. die Codierung abgespeichert ist.
Die beiden separaten und voneinander unabhängigen Sende/ Empfangsschaltungen 3 und 6 der Sende/Empfangs-Gesamtschaltung sind jeweils in Form von ASICs realisiert, der (nicht gezeigte) gemeinsame Speicher in Form eines von zwei Abfragestellen ansprechbaren "Dual-port-RAM" (RAM = Eandom- Δccess-Memory) , der sowohl über den Funkverbindungs-ASIC als auch über den Kontaktverbindungs-ASIC beschrieben bzw. ausgelesen werden kann. Vorteilhafterweise ist das RAM in FRAM-Technologie aufgebaut (FRAM = nichtflüchtiges Eerro- electric-EΔM) .
Der bidirektionale Datenaustausch und die Versorgung mit Energie per Funkverbindung wird über die Sendeantenne 4 und Empfangsantenne 2 und die Sende/Empfangsschaltung 3 abgewickelt, wobei Sende- und E pfangsfrequenz sowie die für den Sende- und Empfangsfall angewendeten Modulationsarten verschieden voneinander sind (z.B. Senden auf 132 KHz (FSK- Modulation) , Empfangen im Bereich 2 - 4 MHz (PSK-Modula- tion) ) .
Der bidrektionale Datenaustausch und die Versorgung mit Energie über Kontaktverbindung wird über die Sende/Empfangsschaltung 6 abgewickelt, die mit ihrem Kontaktfeld in direktem Kontakt mit dem entsprechenden Kontaktfeld des (nicht gezeigten) Lese/Schreibgeräts tritt.
Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern sinn- gemäß auf weitere übertragbar ist.
So ist es z.B. möglich, den Funkverbindungs-ASIC (3 in der Figur) sowie die Sendeantenne (4 in der Figur) und den von beiden ASICs (3 und 6 in der Figur) gemeinsam genutzten RAM-Speicher zusammen mit der Folie (5 in der Figur) auf dem von der der Empfangsantenne (2 in der Figur) umschlossenen Fläche des Trägers (1 in der Figur) anzuordnen, um so die benötigte Trägerfläche entsprechend verkleinern zu können. Ferner ist es möglich, auch den Kontaktverbindungs-AΞIC (6 in der Figur) auf der Tragerseite anzuordnen, auf der sich auch die übrigen Baugruppen (2 bis 5 in der Figur) befin- den.

Claims

Patentansprüche
1. Transponder, bei dem sowohl der bidirektionale Datenaustausch mit einer externen Sende/Empfangseinheit wie auch die Energieversorgung des Transponders über eine Funkverbindung oder über eine Kontaktverbindung erfolgen kann, wobei zum einen für die Funkverbindung eine Sendeantenne und eine hierzu separate Empfangsantenne vorgesehen ist und Sende- und Empfangsfrequenz verschieden voneinander sind, und zum anderen für die Kontaktverbindung ein Kontaktfeld vorgesehen ist, und wobei sowohl die Sende- und die Empfangsantenne als auch das Kontaktfeld über eine integrierte Sende/Empfangs-Gesamtschaltung mit einem gemeinsam genutzten Speicher für den bidirektionalen Datentaustausch verbunden sind, dadurch gekennzei hnp , daß die integrierte Sende/Empfangs-Gesamtschaltung (3, 6) des Transponders aus einer ersten, mit der Sendeantenne (4) und der Empfangsantenne (2) verbundenen Sende/Empfangsschaltung (3) sowie aus einer zweiten mit dem Kontaktfeld verbundenen Sende/Empfangsschaltung (6) besteht;
daß die beiden Sende/Empfangsschaltungen (3, 6) unabhängig voneinander betreibbar sind.
2. Transponder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Sende/Empfangsschaltungen (3 bzw. 6) der Sende/Empfangs-Gesamtschaltung (3, 6) jeweils in Form eines ASICs realisiert sind und/oder der gemeinsame Speicher in Form eines Dual-Port-RAM realisiert ist.
3. Transponder nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dual-Port-RAM in FRAM-Technologie aufgebaut ist.
4. Transponder nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeantenne (4), die Empfangsantenne (2) , die beiden Sende/Empfangsschaltungen (3 bzw. 6) der Sende/Empfangs-Gesamtschaltung (3, 6), der gemeinsame Speicher sowie das Kontaktfeld auf der gleichen Seite eines Trägers (1) angeordnet sind.
5. Transponder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (1) eine vorzugsweise flexible Folie ist.
PCT/EP1997/003731 1996-07-17 1997-07-12 Transponder Ceased WO1998003935A1 (de)

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DE19628803.7 1996-07-17

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