DE60119755T2 - Mehrbandiges, drahtloses kommunikationsgerät - Google Patents

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    • H04B7/02—Diversity systems; Multi-antenna system, i.e. transmission or reception using multiple antennas
    • H04B7/12—Frequency diversity
    • H04B5/45—

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine drahtlose Kommunikationseinrichtung und die Übermittlung von Informationen über ein Objekt, das die drahtlose Kommunikationseinrichtung enthält, und insbesondere eine drahtlose Kommunikationseinrichtung, die bei mehreren Frequenzen verwendet werden kann.
  • Oft ist es wünschenswert, Objekte, wie Pakete, Container und ähnliches, zu verfolgen und zu identifizieren und Informationen über diese drahtlos zu übermitteln. Ein Verfahren zur Verfolgung von Paketen und zum Bereitstellen von diese betreffende Informationen besteht darin, an Paketen oder Objekten eine drahtlose Kommunikationseinrichtung, wie etwa einen Transponder mit Radiofrequenz-Identifikation (RFID) oder eine andere Identifikationseinrichtung, anzubringen. Die über die Pakete oder Objekte übermittelte Information kann Verfallsdaten, „Geburts"-daten, Seriennummern, Herstellungsinformationen und ähnliches umfassen. Eine drahtlose Kommunikationseinrichtung kann je nach Situation an einem einzelnen Paket, an einem mehrere Pakete enthaltenden Container oder an anderen Objekten angebracht werden.
  • Verschiedene Staaten haben unterschiedliche Teile des elektromagnetischen Spektrums zur Verwendung durch derartige drahtlose Kommunikationseinrichtungen bereitgestellt. Beispielsweise verwenden manche Staaten Frequenzbänder um 2,45 GHz und andere verwenden womöglich Bänder um 13,56 MHz, 868 MHz oder 915 MHz. Es ist wünschenswert, bei einer Mehrzahl dieser Frequenzen übermitteln zu können, um die Funktionsvielfalt und den Nutzen der drahtlosen Kommunikationseinrichtung zu erhöhen. Für jede dieser Frequenzen benötigt die drahtlose Kommunikationseinrichtung womöglich eine andere Antenne. Mehrere Antennen benötigen unvermeidlich Platz in der drahtlosen Kommunikationseinrichtung, der in diesem Bereich der Miniaturisierung als wertvoll gilt. Die Situation verschlechtert sich noch, wenn die nötige elektrische Länge für bei diesen Frequenzen arbeitende Antennen berücksichtigt wird.
  • Transponder auf dem Stand der Technik werden in JP08044831 und JP2000077928 offenbart.
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine drahtlose Kommunikationseinrichtung, die eine Mehrzahl von Antennen aufweist, die bei mehreren Frequenzen arbeiten. Die drahtlose Kommunikationseinrichtung umfaßt ein Steuersystem, Kommunikationselektronik, Speicher und die oben genannten Antennen.
  • Die Erfindung wird im folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Die Zeichnungen stellen dar:
  • 1 die schematische Darstellung einer drahtlosen Kommunikationseinrichtung und einer Abfrageleseeinrichtung;
  • 2 eine an einem Automobil angebrachte drahtlose Kommunikationseinrichtung;
  • 3 eine Antennenanordnung auf dem Stand der Technik für eine drahtlose Kommunikationseinrichtung;
  • 4 eine erste Ausführungsform der Antennenanordnung für eine drahtlose Kommunikationseinrichtung;
  • 5A–5F eine Anzahl verschiedener wirksamer Antennen in der Ausführungsform aus 4;
  • 6 eine zweite Ausführungsform der Antennenanordnung für eine drahtlose Kommunikationseinrichtung;
  • 7 eine erste Abwandlung der zweiten Ausführungsform aus 6;
  • 8 eine zweite Abwandlung der zweiten Ausführungsform aus 6;
  • 9 eine dritte Abwandlung der zweiten Ausführungsform aus 6;
  • 10 eine vierte Abwandlung der zweiten Ausführungsform aus 6;
  • 11 eine fünfte Abwandlung der zweiten Ausführungsform aus 6;
  • 12 das schematische Diagramm eines Verfolgungs- und Informationssystems;
  • 13 das schematische Diagramm einer Synchronisationseinrichtung für drahtlose Kommunikationseinrichtungen mit zwei Chips und
  • 14 das Flußdiagramm der Synchronisierung der Daten für drahtlose Kommunikationseinrichtungen mit zwei Chips.
  • Die vorliegende Erfindung ist dafür vorgesehen, für eine drahtlose Kommunikationseinrichtung, wie etwa einen Transponder, eine Funktionsvielfalt bei mehreren Frequenzen bereitzustellen. Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im allgemeinen und auf 1 im besonderen wird davon ausgegangen, daß die Abbildungen dem Zweck dienen, spezielle Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zu beschreiben und nicht gedacht sind, die Erfindung auf die Darstellungen zu begrenzen. Eine drahtlose Kommunikationseinrichtung 130 wird mit einer Einrichtung oder einem Herstellungsartikel oder einem sonstigen Material verbunden oder an diesem angebracht, um auf elektronischem Wege und drahtlos Informationen über die Einrichtung, den Herstellungsartikel oder das sonstige Material zu übermitteln.
  • Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet eine spezielle Art einer drahtlosen Kommunikationseinrichtung 130, die Radiofrequenztransponder genannt wird. Im folgenden wird „Transponder" austauschbar mit „drahtlose Kommunikationseinrichtung" 130 verwendet. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Verwendung eines Transponders als drahtlose Kommunikationseinrichtung 130 beschränkt. Einige drahtlose Kommunikationseinrichtungen 130, wie die im U.S. Patent Nr. 5.585.953 mit dem Titel "IR/RF Radioempfänger und Verfahren" beschriebene, können sowohl empfangen als auch senden und können in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Andere drahtlose Kommunikationseinrichtungen 130 können empfangen und verwenden die empfangene Energie, um wiederum zu übermitteln, wie die im U.S. Patent Nr. 6.078.259 mit dem Titel „Radiofrequenzidentifikationsetikett" beschriebene. Auch eine solche passive Einrichtung kann in der vorliegenden Erfindung verwendet werden. Die drahtlose Kommunikationseinrichtung 130 in der vorliegenden Erfindung kann jede Art von Einrichtung sein, die den Empfang drahtloser, elektronischer Mitteilung erlaubt und als Antwort darauf senden kann.
  • Der Transponder 130 kann aus Kunststoff oder einem anderen geeigneten Werkstoff hergestellt sein und umfaßt ein Steuersystem 134, drahtlose Kommunikationselektronik 132, eine Antennenanordnung 136 und einen Speicher 138.
  • Die drahtlose Kommunikationselektronik 132 empfängt durch mindestens eine der Antennen in der Antennenanordnung 136 drahtlos Informationen. Die drahtlose Kommunikationselektronik 132 paßt die empfangen Informationen an und übermittelt sie an das Steuersystem 134. Das Steuersystem 134 empfängt diese Information und steuert die Funktion des Transponders 130. In einer Ausführungsform ist das Steuersystem 134 ein integrierter Schaltkreis oder eine andere Art von Mikroprozessor oder Mikrocontrollerelektronik, die die Funktion des Transponders 130 steuert. Das Steuersystem 134 ist mit der drahtlosen Kommunikationselektronik 132 verbunden, um Sendungen zu übermitteln und zu empfangen.
  • Der Transponder 130 kann, wenn gewünscht, auch einen Magneten 142 enthalten, der das Anbringen des Transponders 130 an einem magnetischen Teil der Oberfläche eines Artikels erlaubt. Der magnetische Teil der Oberfläche kann aus leitendem oder nicht leitendem Werkstoff bestehen. Der Transponder 130 kann auch eine eigene Energiequelle 140 enthalten, wie eine Batterie oder ein Ladekondensator, um den Strombedarf zu decken, der nötig ist, um Funktionen innerhalb des Transponders 130 auszuführen, die später dargestellt werden. Das U.S. Patent Nr. 4.857.893 mit dem Titel „Transpondereinrichtung mit einem Chip", stellt einen Transponder vor, der über eine eigene Batterie als Energiequelle für eine Vielzahl von Funktionen verfügt. In diesem Patent '893, ermöglicht die Batterie dem Transponder, sich in eine Bakeneinrichtung mit eigener Stromversorgung zu verwandeln, die in regelmäßigen Abständen zur Identifikation ihr kodiertes Datenwort übermittelt, ohne dazu das Vorhandensein eines Trägersignals zu benötigen.
  • 1 stellt auch dar, wie die Übermittlung mit dem Transponder 130 erzielt wird. Eine Abfrageleseeinrichtung 100 enthält Abfrageübermittlungselektronik 102 und eine Abfrageantenne 104. Abfrageleseeinrichtungen 100 werden im folgenden auch als Abfrageeinrichtungen bezeichnet. In dieser Beschreibung bezeichnet der Begriff "Abfrageeinrichtungen" eine drahtlose Kommunikationseinrichtung, die in der Lage ist, mit einer Mehrzahl entsprechender drahtloser Kommunikationseinrichtungen, hier „Transponder" genannt, eine Verbindung aufzubauen, um diese zu unterscheiden und einzelne Transponder zu identifizieren, z.B. durch Empfang und Entschlüsselung eines Identifikationscodes. Die Abfrageleseeinrichtung 100 kommuniziert mit dem Transponder 130, indem er durch die Abfrageantenne 104 ein Signal oder einen in ein Signal modulierten Befehl 106 sendet. Die Abfrageantenne 104 kann jede Art von Antenne sein, die das modulierte Signal 106 durch ein Feld 108 ausstrahlen kann, so daß eine kompatible Einrichtung, wie ein Transponder 130, das Signal 106 durch die Antenneneinrichtung 136 empfangen kann. Das Feld 108 kann jedes aus der Vielzahl verschiedener Arten sein, die in der Kommunikationsbranche verwendet werden, einschließlich einem elektrischen, magnetischen oder elektro-magnetischen. Das Signal 106 ist eine Mitteilung, die Informationen und/oder spezielle Befehle für den Transponder 130 enthält. Die Reichweite der Abfrageleseeinrichtung 100 ist so konstruiert und konfiguriert, daß er den Bereich in unmittelbarer Nähe der Abfrageleseeinrichtung 100 umfaßt.
  • Wenn sich die Antenneeinrichtung des Transponders 136 in der Gegenwart des Felds 108 befindet, das von der Abfrageantenne 104 erzeugt wird, wird die drahtlose Kommunikationselektronik 132 mit Strom versorgt, die dadurch den Transponder 130 mit Strom versorgt. Der Transponder 130 bleibt so lang mit Strom versorgt, wie seine Antenne 136 sich in dem Feld 108 der Abfrageleseeinrichtung 100 befindet. Die drahtlose Kommunikationselektronik 132 demoduliert das Signal 106 und sendet eine Mitteilung an das Steuersystem 134, die Informationen und/oder spezielle Befehle an das Steuersystem 134 für angemessene Verfahren enthält. Zum Beispiel kann die Mitteilung die Anfrage an den Transponder 130 enthalten, die im Speicher 138 gespeicherte Information über den Artikel, an dem der Transponder 130 angebracht ist, zurückzusenden, insbesondere einschließlich: seinem Herstellungsdatum, Herstellungsort, „Geburts"-datum, Verfallsdatum, Suchinformationen, Statusinformationen, Art des Artikels, Temperatur des Artikels oder seiner Umgebung (falls ein Temperatursensor vorhanden ist) oder andere besondere Merkmale des Artikels. Der Transponder 130 übermittelt Informationen an die Abfrageleseeinrichtung 100, indem er die Inhalte des Signals 106 in seiner Rückleitung an die Abfrageleseeinrichtung 100 abändert.
  • Es gibt andere Möglichkeiten, mit einer drahtlosen Kommunikationseinrichtung 130 zu kommunizieren. Zum Beispiel kann die drahtlose Kommunikationseinrichtung 130 über einen Sender verfügen, mit dem sie Informationen an eine entfernte Quelle senden kann, ohne dazu das Signal 106 als Kommunikationsmittel verwenden zu müssen. Wenn die drahtlose Kommunikationseinrichtung 130 Information unabhängig von deren Empfang übermittelt, muß sie eine eigene Energiequelle 140 enthalten. Einem Fachmann ist bekannt, daß es viele weitere Verfahren gibt, eine drahtlose Kommunikationseinrichtung 130 für den Zweck der vorliegenden Erfindung wie den Transponder 130 drahtlos kommunizieren zu lassen, und daß die vorliegende Erfindung die oben beschriebenen besonderen Verfahren umfaßt aber nicht auf diese beschränkt ist.
  • 2 stellt eine spezielle Ausführungsform des Transponders 130 dar, der an einem speziellen Artikel oder Herstellungsartikel, nämlich an einem Automobil 160 angebracht ist. Der Transponder 130 ist an einen magnetischen Teil der Oberfläche 162 des Automobiles 160 montiert und verwendet die Magnetkraft zur Anziehung. Der mit dem Transponder 130 verbundene Magnet 142 kann verwendet werden, um eine anziehende Kraft bereitzustellen, durch die die drahtlose Kommunikationseinrichtung 130 an einen magnetischen Teil der Oberfläche 162 des Automobiles 160 angezogen und an diesem befestigt wird. Der Magnet 142 kann ein Permanentmagnet oder ein Elektromagnet sein. Der Magnet 142 kann bereitgestellt werden, indem der Transponder und/oder seine Teile, wie etwa die Antennenanordnung 136, aus magnetischem Material konstruiert werden. Solche Ausführungsformen werden in der gemeinsamen Parallelanmeldung als U.S. Patent unter dem Titel „Einrichtung und Verfahren zur Befestigung und Lösung einer drahtlosen Kommunikationseinrichtung", Seriennummer US-09/618.506, enthüllt, die am 18. Juli 2000 angemeldet wurde. Der Transponder 130 kann auch unter Verwendung einer Befestigung oder eines haftenden Materials zwischen dem Transponder 130 und dem Artikel an einem Artikel angebracht werden.
  • Der Transponder 130 kann mit jeder geeigneten Befestigungstechnik, z.B. mit den oben beschriebenen, zum Zweck der Verfolgung oder Information an Artikeln angebracht werden. Zum Beispiel kann der Aufenthaltsort eines Automobils 160 unter Verwendung des Transponders 130 verfolgt werden, wenn der Transponder 130 ein Identifikationsmittel, wie etwa eine Nummer, enthält, die sich auf dieses spezielle Automobil 160 bezieht, an dem der Transponder angebracht ist. Zusätzliche Informationen, die das Automobil betreffen, einschließlich dessen Herstellung, Modell usw., können drahtlos übermittelt und/oder verfolgt werden. Statt eines Automobils 160 können andere Einrichtungen oder Objekte verfolgt werden. Zum Beispiel können Pakete oder Container verfolgt werden, wie in der gemeinsamen U.S. Pantentanmeldung mit der Seriennummer 09/618.505 mit dem Titel „Drahtlose Kommunikationseinrichtung und -methode", die am 18. Juli 2000 angemeldet wurde. Beispiele umfassen Chipstüten, Kaugummipackungen, Bierfässer und ähnliches.
  • In 3 ist eine derzeit bestehende drahtlose Kommunikationseinrichtung dargestellt. Im Besonderen entspricht die drahtlose Kommunikationseinrichtung 200 der internationalen Norm ISO-15693-2. Die drahtlose Kommunikationseinrichtung 200 arbeitet auf 13,56 MHz unter Verwendung von Magnetfeldeinkopplung, wobei auf einer ersten Seite des Trägermaterials 206 Abgleichspulen 202 als Leiterschleifenantenne 204 verwendet werden. Normalerweise wird auf die andere Seite des Trägermaterials 206 ein integrierter Chip 208 montiert. Vom integrierten Chip 208 reichen elektrische Verbindungen durch das Trägermaterial 206, um eine elektrische Verbindung zwischen der drahtlosen Kommunikationselektronik 132 (1) und der Antenne 204 bereitzustellen.
  • Es ist zu beachten, daß dieses zwar ein Beispiel für eine Einrichtung auf dem Stand der Technik darstellt, es aber andere Einrichtungen auf dem Stand der Technik gibt, die nach einer anderen Norm für 125 kHz arbeiten. Die vorliegende Erfindung ist auch an die Verwendung mit derartigen Einrichtungen angepaßt.
  • Wie oben erwähnt können die einzelnen Abfrageleseeinrichtungen 100 eine drahtlose Kommunikationseinrichtung 130 bei verschiedenen Frequenzen abfragen. Zu diesem Zweck kann es notwendig sein, der drahtlose Kommunikationseinrichtung 130 Antennen hinzuzufügen. Eine Ausführungsform wird in 4 dargestellt. Die drahtlose Kommunikationseinrichtung 130 ist im wesentlichen ähnlich der drahtlosen Kommunikationseinrichtung 200. Zusätzlich zur Leiterschleifenantenne 204 ist jedoch eine Dipolantenne 250 über den Spulen 202 angeordnet. Die Dipolantenne 250 umfaßt einen ersten Streifen 252, einen zweiten Streifen 254, von denen jeder ungefähr In Bezug auf eine gewünschte Betriebsfrequenz eine viertel Wellenlänge lang ist, und ein integrierter Schaltkreis 256. Die Streifen 252, 254 sind aus jeder Art von Material konstruiert, vorausgesetzt das Material ist leitend. Dieses Material kann eisenhaltig sein, einschließlich Metall, Stahl oder Eisen, oder das Material kann Aluminium oder eine andere Art leitendes Material sein. In einer weiteren Ausführungsform kann ein aus mit Metall angereicherter Tinte bestehender Leiter verwendet werden, wie er in U.S. Patent 5.566.441 mit dem Titel „Anbringen eines elektronischen Schaltkreises an einem Trägermaterial" beschrieben ist. Insbesondere kann Multilayer-Siebdruck oder ein anderes Druckverfahren zur Herstellung des gesamten Streifens verwendet werden, während die Chips 208, 256 in die noch feuchte Tinte eingefügt werden. Hier werden die Begriffe Chips und Schaltkreise austauschbar verwendet.
  • In einer Ausführung arbeitet die Dipolantenne 250 bei 2,45 GHz. Der integrierte Chip 256 kann die drahtlose Kommunikationselektronik 132, das Steuersystem 134 und andere gewünschte Bauteile enthalten. Ein Beispiel eines geeignet integrierten Schaltkreises umfaßt die von INTERMEC in den Etiketten Intellitag® verwendeten Schaltkreise und die von SCS in dem Etikett DL100 verwendeten. Es ist zu beachten, daß die Leiterschleifen 202 die Spitzen der Dipolantenne 250 kapazitiv aufladen. Obwohl nicht explizit dargestellt, kann ein nicht leitendes Material zwischen die Streifen 252, 254 und die Spulen 202 angeordnet werden, um die Entstehung eines völligen direkten Kurzschlusses zu vermeiden. Ein tatsächlicher Kurzschluß bei höheren Frequenzen (d.h. über der Betriebsfrequenz der Leiterschleifenantenne 204) ist zulässig.
  • Diese Anordnung erzeugt eine Mehrzahl von wirksamen Antennen, die mit der Abfrageleseeinrichtung 100 verwendet werden können. 5A–5F stellt eine Reihe verschiedener wirksamer Antennen dar, die in der drahtlosen Kommunikationseinrichtung 130 aus 4 vorhanden sind. Die Pfeile in den Leiterschleifen von 5A–5F stellen die wirksame Leiterschleife dar. 5A stellt die wirksame Antenne dar, die von der Dipolantenne 250 gebildet wird. Auch verbunden mit der drahtlosen Kommunikationseinrichtung 130 arbeitet die Dipolantenne 250 noch bei ihrer gewünschten Frequenz, die in einer beispielhaften Ausführungsform 2,45 GHz ist. 5B stellt die Leiterschleifenantenne 204 dar, die ebenfalls bei ihrer gewünschten Frequenz arbeitet, die in einer beispielhaften Ausführungsform 13,56 MHz ist. 5C stellt eine erste erzeugte Leiterschleifenantenne 260 dar, die dem Empfang in einem dritten Band erlaubt. Insbesondere schließt die Kapazität zwischen der Spitze der Streifen 252, 254 und den Spulen 202 die Spulen 202 bei höheren Frequenzen wirksam kurz, wodurch sie als ein gemeinsamer Leiter behandelt werden. Diese Kopplung verbindet den integrierten Chip 256 mit zwei zusätzlichen Leiterschleifen, die aus der Überschneidung der Leiterschleife 204 mit der Dipolantenne 250 entstehen. Eine erste erzeugte Leiterschleifenantenne 260 wird aus der oberen Hälfte der Leiterschleife 204, den Streifen 252, 254 der Dipolantenne 250 und dem integrierten Chip 256 gebildet. In einer beispielhaften Ausführungsform arbeitet diese bei 915 MHz.
  • Wie in 5D dargestellt, wird eine zweite Leiterschleifenantenne 262 aus der unteren Hälfte der Leiterschleife 204, den Streifen 252, 254 der Dipolantenne 250 und den integrierten Chips 208, 256 gebildet. Wurde die UHF-Kapazität des integrierten Chips 208 richtig gewählt, ist es möglich, die zweite Leiterschleife 262 auf eine von der ersten Leiterschleife 260 verschiedene UHF-Frequenz, wie die gewünschten 868 MHz, einzustellen.
  • Es muß betont werden, daß sowohl die erste als auch die zweite Leiterschleife 260, 262 zu UHF-Antennen geformt werden können, indem dafür gesorgt wird, daß die reine Induktivität dieser Leiterschleifen bei der UHF-Frequenz, die Impedanz des Chips 256 (und des Chips 208 in der Leiterschleife 260) und die durch die parallele Plattenkopplung der Spitzen der Streifen 252, 254 mit den Spulen 202 gebildeten Reihenkondensatoren zusammen bei den gewünschten Frequenzen schwingen. Dies kann gesteuert werden durch Änderung der Größe der Streifen 252, 254 und der Position der Dipolantenne 250 auf der drahtlosen Kommunikationseinrichtung 130. In einer Ausführungsform arbeitet der Transponder 130 mit einer Reichweite von 0,5 Metern bei 13,56 MHz, von 3 Metern bei 915 MHz und von 0,5 Metern bei 2,45 GHz.
  • Die Streifen 252, 254 sind kapazitiv mit den Spulen 202 verbunden und erzeugen einen wirksamen direkten Kurzschluß bei UHF-Frequenzen. Die Streifen 252, 254 können auch als Zuleitungen verwendet werden, die kapazitiv mit den Spulen 202 verbunden sind und diese bei wieder anderen Frequenzen antreiben. Da die Spulen bei manchen Frequenzen kurzgeschlossen sind und bei anderen nicht, kann eine Leiterschleife 264 (5E) erzeugt und als Leiterschleifenantenne verwendet werden. Entsprechend kann bei anderen Frequenzen der integrierte Chip 208 weiterhin ein Teil der elektrischen Länge der Leiterschleife 266 (5F) sein, was eine weitere funktionale Frequenz ermöglicht.
  • Es kann auch die Art des kapazitiven Kurzschlusses zwischen den Spulen durch die Streifen 252, 254 verändert werden, indem Größe und Form der Streifen 252, 254 verändert wird. Zum Beispiel kann durch Aufweiten oder Verjüngen der Streifen 252, 254 die Wahrscheinlichkeit erhöht werden, daß nur ein Teil der Spulen bei einer bestimmten Frequenz kurzgeschlossen wird. Dadurch können wenn nötig oder gewünscht weitere Frequenzen verwendet werden.
  • Es ist zu beachten, daß diese drahtlose Kommunikationseinrichtung 130 zum Zweck der vorliegenden Erfindung zwei oder mehr Leiterschleifenantennen hat, die nur zufällig mindestens Teile derselben Leiterschleife gemeinsam haben.
  • Bei drahtlosen Kommunikationseinrichtungen 130, die zwei mit gewöhnlichen Antennen verbundene Chips 208, 256 enthalten, kann es wünschenswert sein, die in jedem Chip 208, 256 gespeicherten Daten zu synchronisieren, so daß die gleichen Daten zurückgesandt werden, wenn die Chips bei einer der Betriebsfrequenzen abgefragt werden. Ein einfaches Verfahren zur Erzielung des gewünschten Ergebnisses ist eine zweifache Schreib-Lese-Einrichtung, wie in 13 dargestellt. Die zweifache Schreib-Lese-Einrichtung 700 umfaßt einen Controller 702, der durch die Datenflußverbindungen 704 zwei oder mehr Abfrageleseeinrichtungen 100 steuert. Die zweifache Schreib-Lese-Einrichtung 700 kann wahlweise eine kommunikative Verbindung 706 mit einer entfernten Quelle einschließen. Die drahtlosen Kommunikationseinrichtung 130 wird in die kommunikativen Felder von mindestens zwei Abfrageleseeinrichtungen 100 und der zwischen diesen ausgetauschten Daten gebracht.
  • Es kann vorteilhaft sein, alle auf den Speicher 138 der drahtlosen Kommunikationseinrichtung 130 geschriebenen Daten mit Uhrzeit und Datum zu kennzeichnen. Im Gebrauch werden Informationen möglicherweise von Abfrageleseeinrichtungen 100 gelesen und geschrieben, die nur bei einer Frequenz arbeiten, wodurch der Speicher 138 auf den verschiedenen Chips 208, 256 auf verschiedene Weise zu verschiedenen Zeiten von verschiedenen Lesern geändert wird. Dadurch werden aus den verschiedenen Chips 208, 256 verschiedene Ausgaben erzeugt. Verständlicherweise ist diese Situation nicht wünschenswert.
  • Die Verfahrensweise ist im Flußdiagramm in 14 dargestellt. Eine der Abfrageleseeinrichtungen 100 liest die Daten aus dem ersten Chip (zum Beispiel Chip 208) (Kästchen 800). Die zweite Abfrageleseeinrichtungen 100 liest die Daten aus dem zweiten Chip (zum Beispiel Chip 256) (Kästchen 802). Der Controller 702 vergleicht die von den beiden Chips 208, 256 zurückgesandten Daten (Kästchen 804). Sind die Daten synchron, ist keine Maßnahme erforderlich und der Vorgang ist beendet (Kästchen 806). Sind die Daten jedoch nicht synchron, erhält der Controller 702 sämtliche Daten aus beiden Chips 208, 256 (Kästchen 808). Der Controller 702 kann dann die passende Abfrageleseeinrichtungen 100 anweisen, die Daten vom Chip 208, 256 mit dem neuesten Datumskennzeichen auf den Chip 208, 256 zu schreiben, der ein älteres Datumskennzeichen trägt (Kästchen 810). Nun sind die Daten zwischen den beiden Chips synchron und der Vorgang ist beendet (Kästchen 812). Es sind auch andere Verfahren der Synchronisation möglich.
  • Eine zweite Ausführungsform einer mehrbandigen drahtlosen Kommunikationseinrichtung ist in 6 dargestellt. Die drahtlose Kommunikationseinrichtung 130 umfaßt insbesondere eine Dipolantenne 250 und ein Paar Leiterschleifenantennen 302, 304, die auf beiden Seiten der Dipolantenne 250 einander gegenüber angeordnet sind. Die Dipolantenne 250 umfaßt, wie bereits beschrieben, einen ersten Streifen 252, einen zweiten Streifen 254 und einen integrierten Chip 256 und kann bei 2,45 GHz arbeiten. Leiterschleifenantennen 302, 304 können mehrfache Spulen (nicht dargestellt) oder eine einzelnen Spule aus Mikrostreifenleitung umfassen und ihr Größe kann je nach Bedarf bestimmt werden, um die gewünschte Betriebsfrequenz zu erzielen. Es ist zu beachten, daß die Spalten 306 zwischen den Streifen 252, 254 und den Leiterschleifenantennen als Reihenkondensatoren funktionieren, die Schwingkreise zwischen dem integrierten Chip 256 und den beiden Leiterschleifenantennen 302, 304 bilden. In einer Spielart dieser Ausführungsform arbeiten die Leiterschleifenantennen 302, 304 bei 868 Mhz bzw. 915 MHz. Ein anderes Verfahren, um die Leiterschleifenantennen 302, 304 einzustellen, ist die Änderung der relativen Position der Dipolantenne 250. Wenn die Dipolantenne näher an einer Leiterschleife (302 oder 304) liegt als an der anderen, erhöht sich die Kopplungskapazität zwischen der Dipolantenne 250 und der näheren Leiterschleife (302 oder 304), was die Betriebsfrequenz beeinflußt. Entsprechend besteht eine niedrigere Kopplungskapazität zwischen der Dipolantenne 250 und der weiter entfernten Leiterschleife (302 oder 304), was ebenfalls die Betriebsfrequenz dieser Leiterschleife (302 oder 304) beeinflußt. Die Antennen 250, 302, 304 können ähnlich auch auf einem Trägermaterial 206 angeordnet werden. In anderen Spielarten der vorliegenden Ausführungsform können die Antennen 250, 302, 304 auf verschiedenen Seiten des Trägermaterials 206 angeordnet werden. Abänderungen bei der Anordnung der Antennen auf den Seiten des Trägermaterials 206, der Dicke des Trägermaterials und ähnlichem können ebenfalls verwendet werden, um die Antennen 250, 302, 304 auf die gewünschten Frequenzen einzustellen. Abänderungen bei der Größe der Leiterschleifen, der Anzahl der Spulen oder sogar beim Material können ebenfalls verwendet werden, um die Betriebsfrequenz der Leiterschleifen zu beeinflussen.
  • Es ist zu beachten, daß bei dieser Ausführungsform ein Streifen 252, 254 verwendet werden kann, um eine Antenne nach Art einer Monopolantenne zu erzeugen, wenn eine Masseplatte (nicht dargestellt) bereitgestellt wird, die an den Transponder 130 gekoppelt ist. Ebenso kann nur eine Leiterschleifenantenne 302,304 verwendet werden, um eine Einrichtung zu erzeugen, die bei zwei verschiedenen Frequenzen arbeitet; eine durch die Antenne nach Art einer Monopolantenne und die andere durch die Leiterschleifenantenne 302, 304.
  • Eine Reihe der eben besprochenen sowie weitere Spielarten sind in 7–11 dargestellt. In 7–11 sind die Spulen als Mikrostreifenleitungsantennen dargestellt. Andere Anordnungen sind möglich. Insbesondere stellt 7 einen Transponder 400 dar, der eine mit einem Paar asymmetrischer Leiterschleifenantennen 410, 412 verbundene asymmetrische Dipolantenne 402 umfaßt. Wie in 7 dargestellt ist die Dipolantenne 402 so angeordnet, daß die Leiterschleifenantenne 410 kleiner ist als die Leiterschleifenantenne 412. Die Dipolantenne umfaßt, wie dargestellt, asymmetrische Streifen 404, 406. Abänderungen in der Art der Asymmetrie, um die gewünschte Betriebsfrequenz zu erzielen werden von Fachleuten berücksichtigt. Eine weitergehende Abhandlung asymmetrischer Dipolantennen findet sich in der gemeinsamen U.S. Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/678.271 mit dem Titel „Drahtlose Kommunikationseinrichtung und -Verfahren". Ferner wird eine Masseplatte 408 verwendet, um die Antennen 402, 410, 412 einzustellen. Der Chip 414 steuert alle Antennen 402, 410, 412. Weitere Einstellungsmöglichkeiten werden erzielt, indem die Position der verschiedenen Bauteile auf dem Trägermaterial 206 abgeändert wird. Zum Beispiel können manche Bauteile auf einer Seite sein, manche eingebettet und manche auf der anderen Seite; alle Bauteile auf einer Seite oder je nach Wunsch oder Bedarf andere Anordnungen. Es ist zu betonen, daß die Masseplatte 408 von den anderen Bauteilen isoliert werden kann, um die gewünschte Erdungswirkung bereitzustellen, dies aber verständlicherweise mit einem nicht leitenden Klebeband oder ähnlichem erreicht werden kann. Auch diese drahtlose Kommunikationseinrichtung 400 verfügt über eine Mehrband-Funktionsvielfalt, indem die Dipolantenne bei einer ersten Frequenz arbeiten kann, die erste Leiterschleifenantenne 410 bei einer zweiten Frequenz und die zweite Leiterschleifenantenne 412 bei einer dritten Frequenz arbeiten kann.
  • 8 stellt eine zweite Spielart der drahtlosen Kommunikationseinrichtung 400A dar, wobei die Masseplatte 408A hinter der Dipolantenne 402 gespalten ist, um die Wechselwirkung zwischen den Leiterschleifenantennen 410, 412 zu minimieren. Dies ist eine Folge der Tatsache, daß die Spalte bei UHF-Frequenzen als hochohmige Spalte auftritt. Bei Mikrowellenfrequenzen der Dipolantenne 402 hat die Spalte eine relative niedrige Impedanz und sieht wie eine durchgehende Masseplatte aus, die die normale Funktion der Dipolantenne 402 erlaubt.
  • 9 stellt eine dritte Spielart mit verschachtelten Leiterschleifen für eine verbesserte Bandbreitenresonanz dar. Insbesondere umfaßt die drahtlose Kommunikationseinrichtung 450 eine asymmetrische Dipolantenne 402, eine Masseplatte 408, eine erste Leiterschleife 412, eine zweite Leiterschleife 452 und einen Chip 414. Die zweite Leiterschleife 452 umfaßt einen ersten Teil 454 und einen zweiten Teil 456, die verschachtelt und mit der Dipolantenne 402 verbunden sind. Sind die Leiterschleifen von ähnlicher Größe, aber nicht identisch, verhält sich der Gesamtkreis wie zwei gekoppelte eingestellte Kreise, was insgesamt zu einer größeren Resonanzbandbreite führt als mit einer Leiterschleife erzielt werden könnte.
  • 10 stellt eine vierte Spielart der drahtlosen Kommunikationseinrichtung 500 dar. Die drahtlose Kommunikationseinrichtung 500 umfaßt eine Dipolantenne 402, eine Masseplatte 408, eine erste Leiterschleifenantenne 412 und eine zweite Leiterschleifeantenne 452. Die zweite Leiterschleifeantenne 502 ist bei niedrigen Frequenzen, wie etwa 13,56 MHz, elektrisch länger. Zusätzlich ist zu beachten, daß die Spulen der zweiten Leiterschleifenantenne 502 durch ein nicht leitendes Klebeband oder sogar durch die Verbindung auf gegenüberliegenden Seiten der Oberflächen getrennt sein können.
  • 11 stellt eine fünfte Spielart der drahtlosen Kommunikationseinrichtung 550 dar. Die drahtlose Kommunikationseinrichtung 550 umfaßt eine Dipolantenne 402, eine gespaltene Masseplatte 408B, eine erste Leiterschleifenantenne 412 und eine zweite Leiterschleifeantenne 502A. Die erste Leiterschleifenantenne 412 arbeitet bei UHF-Frequenzen, die Dipolantenne 402 bei Mikrowellenfrequenzen und die zweite Leiterschleifenantenne 502A arbeitet bei niedrigen Frequenzen ähnlich der zweiten Leiterschleifenantenne 502. Die zweite Leiterschleifeantenne 502A ist über die Kapazität zwischen den beiden Platten 552, 554 der gespaltenen Masseplatte 408B mit dem Chip 414 verbunden. In dieser Spielart erlaubt ein dünnes Trägermaterial Steigerungen der kapazitiven Verbindung zwischen der Dipolantenne 402 und der zweiten Leiterschleifenantenne 502A. Der enge Spalt in der Masseplatte 408B stellt sich bei Mikrowellenfrequenzen als Spalt mit relativ niedriger Impedanz dar, was den normalen Betrieb der Dipolantenne 402 erlaubt.
  • Die Spielarten und Ausführungsformen der 6–11 sind eher hinsichtlich neuer Produkte konstruiert als zur Nachrüstungszwecken. Dies bedeutet nicht, daß diese Spielarten nicht im Zusammenhang mit Nachrüstungen verwendet werden können, aber die derzeit kommerziell erhältlichen drahtlosen Kommunikationseinrichtungen 200 sind nicht dazu konstruiert, diese Abänderungen ohne Probleme aufzunehmen. Zu diesem Zweck sind die Ausführungsformen von 6–11 dazu konstruiert, mit einem einzelnen RFID-Chip 256 oder 414 zu arbeiten. Der Chip 256 oder 414 kann auf einfache Art erkennen, auf welcher Frequenz die Abfrage auftritt. Hat der Chip 256, 414 einen Eingangsport, der vor dem internen Gleichrichter mit den Antennenanschlüssen verbunden ist, wird er 13,56 MHz „sehen", wenn er bei dieser Frequenz abgefragt wird, aber nicht, wenn er bei höheren Frequenzen abgefragt wird. Das ist nützlich, da der Standard für den Betrieb bei 13,56 MHz verlangt, daß der Chip 256, 414 das empfangene Feld abmeldet. Es kann auch hilfreich sein, weil der Chip 256, 414 abhängig von der empfangenen Frequenz das Modulationsverfahren, die Datengeschwindigkeit oder ähnliches ändern kann. Als Alternative kann die Abfrageeinrichtung 100 einfach eine Kennung als Teil der Abfragemitteilung senden. Die Kennung kann die Frequenz kennzeichnen, bei der die Abfrageeinrichtung 100 arbeitet. Diese Kennung kann je nach Wunsch die Form einer Amplitudenmodulation des Signals oder eines anderen Verfahrens annehmen.
  • 12 stellt eine Art eines Verfolgungssystems dar, bei dem der an Artikel 161, zum Beispiel dem Automobil 160, angebrachte Transponder 130 in einer Umgebung, wie einer Fabrik, einem Vertriebsanlage oder einer Lageranlage, verfolgt werden kann. Zum Beispiel durchläuft der mit dem Artikel 161 verbundene Transponder 130 einen ersten Abfragepunkt 150, der eine Abfrageleseeinrichtung 100 umfaßt. Wenn sich der Artikel 161 und der an ihm angebrachte Transponder 130 in der Gegenwart der Abfrageleseeinrichtung 100 befinden, kann, wie oben beschrieben, von der Abfrageleseeinrichtung 100 eine Mitteilung, die Informationen und/oder spezielle Anfragen nach Informationen enthält, übermittelt und vom Transponder 130 empfangen werden. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, wenn der Artikel 161 sich zu einem zweiten Abfragepunkt 152, einem dritten Abfragepunkt 154, einem vierten Abfragepunkt 156 und weiter zu einem letzten Abfragepunkt 158 bewegt.
  • Ein zentrales Steuersystem 159 erhält die Informationen von den Abfrageleseeinrichtungen 100 und überwacht die Bewegungen der Artikel 161 in der gesamten Fabrik. Die von den einzelnen Abfrageleseeinrichtungen 100 empfangenen Informationen können in einer Vielzahl von Verfahren, wie einem Lokalen Netzwerk (LAN) oder einem Weitverkehrsnetz (WAN), an das zentrale Steuersystem 159 weitergeleitet werden. Dieses Verfahren kann Leitungen zwischen den Abfrageleseeinrichtungen 100 und dem zentralen Steuersystem einschließen oder kann aus drahtloser Kommunikation bestehen. Das zentrale Steuersystem 159 kann auch Informationen an die Abfrageleseeinrichtungen 100 senden, die dann zu einer Vielzahl von Zwecken, einschließlich der Identifikation, zurück an den an dem Artikel 161 angebrachten Transponder 130 übermittelt werden. Ist das zentrale Steuersystem dazu vorgesehen, Kenntnisse über die geplanten oder erwarteten Aufenthaltsorte der Artikel 161 zu besitzen, kann ein Alarm erzeugt werden, wenn das Steuersystem 159 den Empfang von Informationen über einen bestimmten Artikel 161 erwartet, dieser aber ausbleibt. Es sind auch andere situationenbezogene Alarme möglich, etwa wenn ein Objekt zweimal am selben Ort erscheint oder wenn eine andere unerwartete Situation eintritt.
  • Es ist zu beachten, daß die drahtlose Kommunikationseinrichtung 130 mit eigener Fähigkeit zur Übermittlung auch ohne die Verwendung einer Abfrageleseeinrichtung 100 für die Verfolgung der Artikel 161 und die Übermittlung von Informationen über diese verwendet werden kann. In seiner einfachsten Form, würde ein Empfänger benötigt, der die Übermittlung der drahtlosen Kommunikationseinrichtung 130 empfängt. Alternativ können mehrere Empfänger verwendet werden, um die Position des verfolgten Artikels 161 zu triangulieren. Verfolgt das System mehr als eine drahtlosen Kommunikationseinrichtung 130 und/oder empfängt es Information über diese, muß das System fähig sein, bei verschiedenen Frequenzen zu empfangen und zu senden, um die drahtlosen Kommunikationseinrichtungen 130 zu unterscheiden. Es kann jedoch auch eine im Speicher 138 des Transponders 130 gespeicherte Kennung verwendet werden, um die drahtlosen Kommunikationseinrichtungen 130 zu unterscheiden. Während der Inbetriebnahme der einzelnen Transponder 130 kann es notwendig sein, den Transponder 130 in die Reichweite einer Abfrageleseeinrichtung 100 zu bringen, um zu einem früheren Zeitpunkt im Speicher 138 gespeicherte Informationen zu löschen oder um besondere Daten oder Informationen zum Aufbau des Artikels 161 im Speicher 138 für den spätere Gebrauch zu speichern.
  • Es muß betont werden, daß, obwohl formuliert wurde, daß die vorliegende Erfindung bei bestimmten Frequenzen arbeitet, die vorgesehene Deutung derartiger Bemerkungen darin besteht, daß Bandbreiten verwendet werden, die um das Zentrum der verwendeten Betriebsfrequenzen herum liegen. Daher soll die Aussage, daß die Dipolantenne 250 bei 2,45 GHz arbeiten kann, bedeuten, daß die Dipolantenne 250 in einem Kanal arbeitet, der eine um ein Zentrum von 2,45 GHz herum liegende Bandbreite hat. Dies gilt auch für die anderen Betriebsfrequenzen.

Claims (12)

  1. Drahtlose Kommunikationseinrichtung (130), umfassend: Kommunikationselektronik (132); eine erste Leiterschleifenantenne (202), wobei die erste Leiterschleifenantenne (202) funktional mit der Kommunikationselektronik (132) verbunden ist; eine zweite Leiterschleifenantenne (204 oder 260), wobei die zweite Leiterschleifenantenne (204 oder 260) funktional mit der Kommunikationselektronik (132) verbunden ist; und eine Polantenne (250), wobei die Polantenne (250) funktional mit der Kommunikationselektronik (132) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Leiterschleifenantenne (202) bei einer ersten Frequenz arbeitet, die zweite Leiterschleifenantenne (204 oder 260) bei einer zweiten Frequenz arbeitet und die Polantenne (250) bei einer dritten Frequenz arbeitet, wobei die Frequenzen unterschiedlich sind und die Kommunikationselektronik (132) wahlweise durch eine der Antennen (202, 204 oder 260, 250) mit einer entfernt angeordneten Abfrageeinrichtung (100) kommuniziert.
  2. Drahtlose Kommunikationseinrichtung (130) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunikationseinrichtung ferner eine dritte Leiterschleifenantenne (262), die bei einer vierten Frequenz arbeitet, umfaßt.
  3. Drahtlose Kommunikationseinrichtung (130) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Leiterschleifenantenne (202), die zweite Leiterschleifenantenne (260) und die dritte Leiterschleifenantenne (262) über eine gemeinsame Leiterschleife verfügen.
  4. Drahtlose Kommunikationseinrichtung (130) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polantenne (250) eine Dipolantenne und eine zweite Kommunikationselektronik (132, 256) umfaßt, wobei die erste Kommunikationselektronik (132, 208) einer der Leiterschleifenantennen (202, 204 oder 260) zugeordnet ist und die zweite Kommunikationselektronik (132, 256) der Dipolantenne (250) zugeordnet ist.
  5. Drahtlose Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste drahtlose Kommunikationselektronik (208) mit einer Leiterschleifenantenne (204) verbunden ist, die bei der ersten Frequenz arbeitet, die zweite drahtlose Kommunikationselektronik (256) über die Leiterschleifenantenne (204) verbunden ist und die zweite drahtlose Kommunikationselektronik (256) mit der Leiterschleifenantenne (262) einschließlich der ersten drahtlosen Kommunikationselektronik (208) bei der zweiten Arbeitsfrequenz verbunden ist und mit der Leiterschleifenantenne (260) ohne die drahtlose Kommunikationselektronik (208) bei einer vierten Arbeitsfrequenz verbunden ist.
  6. Drahtlose Kommunikationseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die erste drahtlose Kommunikationselektronik (208) mit einer Leiterschleifenantenne (204) verbunden ist, die bei 13,56 MHz arbeitet, die zweite drahtlose Kommunikationselektronik (256) über die Leiterschleifenantenne (204) verbunden ist und die zweite drahtlose Kommunikationselektronik (256) mit der Leiterschleifenantenne (262) einschließlich der ersten drahtlosen Kommunikationselektronik (208) bei 868 MHz verbunden ist und mit der Leiterschleifenantenne (260) ohne die drahtlose Kommunikationselektronik (208) bei 915 MHz verbunden ist und die Dipolantenne (250) bei 2,45 GHz arbeitet.
  7. Drahtlose Kommunikationseinrichtung (130) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polantenne (250) zwischen der ersten Leiterschleifenantenne (202) und der zweiten Leiterschleifenantenne (204 oder 260) angeordnet ist und kapazitiv mit der ersten und der zweiten Leiterschleifenantenne (202, 204 oder 260) verbunden ist.
  8. Drahtlose Kommunikationseinrichtung (130) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Polantenne (250) über der ersten und der zweiten Leiterschleifenantenne (202, 204 oder 260) angeordnet ist.
  9. Verfahren zur Verfolgung eines Gegenstands (161), umfassend: Abfragen einer ersten drahtlosen Kommunikationseinrichtung (130) bei einer ersten Frequenz durch eine erste Leiterschleifenantenne (202) an der drahtlosen Kommunikationseinrichtung; Abfragen der drahtlosen Kommunikationseinrichtung (130) bei einer zweiten Frequenz durch eine Dipolantenne (250) an der drahtlosen Kommunikationseinrichtung (130), dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren ferner das Abfragen der drahtlosen Kommunikationseinrichtung (130) bei einer dritten Frequenz durch eine zweite Leiterschleifenantenne (204 oder 260) an der drahtlosen Kommunikationseinrichtung (130) umfaßt, wobei diese Frequenzen unterschiedlich sind.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Abfragen der drahtlosen Kommunikationseinrichtung (130) bei einer zweiten Frequenz durch eine Dipolantenne (250) an der drahtlosen Kommunikationseinrichtung (130) das Abfragen der drahtlosen Kommunikationseinrichtung (130) bei einer zweiten Frequenz durch eine Dipolantenne (250) umfaßt, die kapazitiv mit der ersten und der zweiten Leiterschleifenantenne (202, 204 oder 260) verbunden ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Abfragen der drahtlosen Kommunikationseinrichtung (130) bei einer zweiten Frequenz durch eine Dipolantenne (250) an der drahtlosen Kommunikationseinrichtung (130) das Abfragen der drahtlosen Kommunikationseinrichtung (130) bei einer zweiten Frequenz durch eine Dipolantenne (250) umfaßt, die über die erste und die zweite Leiterschleifenantenne (202, 204 oder 260) angeordnet ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 9, ferner umfassend das Abfragen der drahtlosen Kommunikationseinrichtung (130) bei einer vierten Frequenz durch eine dritte Leiterschleifenantenne (262) auf der drahtlosen Kommunikationseinrichtung (130).
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