DE60319987T2 - Frequenzvariables etikett - Google Patents

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine frequenzvariable Kennzeichnung. Weiterhin betrifft die Erfindung auch ein Kennzeichnungssystem, das ein oder mehrere erfindungsgemäße Kennzeichnungen beinhaltet.
  • Bekannt sind Kennzeichnungen, die Abfragestrahlung empfangen und entsprechende Antwortstrahlung abstrahlen können. Oft sind solche Kennzeichnungen wenige Millimeter bis Zentimeter groß und so gestaltet, dass sie an Produkten befestigt oder von Personal tragbar sind. Außerdem weisen solche Kennzeichnungen oft aktive Elektronikschaltungen auf, beispielsweise Verstärker, Mikroprozessoren und einfache Logikschaltungen. Für ihren Betrieb erfordern diese Elektronikschaltungen eine Versorgungspotenzialdifferenz. Das Versorgungspotenzial kann aus Stromquellen stammen, die in die Kennzeichnungen eingebaut sind, z. B. aus einer oder mehreren Knopfzellen. Alternativ kann das Potenzial aus Strahlung erzeugt werden, die an den Kennzeichnungen empfangen wird. Eine generische frequenzvariable Kennzeichnung ist beispielsweise aus der WO-A-01/57790 bekannt. Realisiert ist diese Kennzeichnung in Form eines Transponders, insbesondere für eine kontaktlose Chipkarte. Ein Transponder empfängt Energie aus einem Hochfrequenz-Wechselfeld über eine Antenne. Um einen Betrieb des Transponders in großer Entfernung von einer Abfragevorrichtung zu ermöglichen, wird eine in einem Gleichrichter gebildete Spannung einem Taktgenerator zugeführt, um die Taktfrequenz einer digitalen Schaltung des Transponders zu ändern. Der Nachteil dieses Transponders ist, dass es bei Abfrage mehrerer Transponder durch eine Abfragevorrichtung unmöglich ist, zwischen den jeweiligen Transponder zu unterscheiden.
  • Eine Erzeugung des Versorgungspotenzials aus Empfangsstrahlung führt dazu, dass die Kennzeichnungen einen relativ begrenzten Betriebsbereich von zugehörigen Kennzeichnungs-Abfragevorrichtungen haben, gewöhnlich in der Größenordnung von wenigen Meter Ab stand. Oft gelten für die elektrischen Strahlungsfeldstärken, die von solchen Abfragevorrichtungen abgestrahlt werden können, Einschränkungen, besonders wenn die Vorrichtungen mit Mikrowellenfrequenzen in Umgebungen arbeiten, in denen Personal der Strahlung potenziell ausgesetzt sein kann. In diesem Zusammenhang ist Mikrowellenstrahlung als elektromagnetische Strahlung mit einer Frequenz im Bereich von 500 MHz bis 90 GHz festgelegt.
  • Die US-A-5302954 offenbart eine Identifizierungsvorrichtung und ein Verfahren zum Kommunizieren zwischen einer Abfragevorrichtung und Transponder. Die Transponder sind geeignet, ein eindeutiges Signal zu senden, wodurch die Transponder bei jedem nachfolgenden oder wiederholten Senden eine neu ausgewählte Frequenz zum Senden des Signals erfolgreich und empfangsbereit verwenden. Obwohl eine Identifizierung jedes Transponders möglich sein kann, ist ein komplexer Aufbau der Transponder und der Abfragevorrichtung notwendig, damit eine Kommunikation mit Differenzfrequenzen möglich ist.
  • Um das Auslesen unterschiedlicher Kennzeichnungen zu ermöglichen, wobei die Kennzeichnungen mit unterschiedlichen Festfrequenzen arbeiten, schlägt die WO-A1-01/50407 vor, dass ein Leser eines Identifizierungssystems mehrere unterschiedliche Module umfasst, mit denen eine Abfrage von Kennzeichnungen mit unterschiedlichen Frequenzen möglich ist. Die Notwendigkeit, mit unterschiedlichen Frequenzen zu kommunizieren, macht auch diesen Leser in seinem Aufbau kompliziert.
  • Schließlich offenbart die WO-A2-01/95243 ein Mehrfrequenz-Kommunikationssystem und -verfahren. In diesem Kommunikationssystem werden mehrere Kennzeichnungen verwendet, die ein Abfragesignal und ein Rücksignal mit einer ersten Frequenzkomponente und einer zweiten Frequenzkomponente empfangen. Die zweite Frequenzkomponente weist Daten auf, die für jede Kennzeichnung eindeutig sind. Notwendig ist die Bereitstellung eines Prozessors in einem Leser, um die Empfangsstrahlung zu analysieren und die eindeutigen Daten der jeweiligen Kennzeichnungen zu extrahieren, damit eine Identifizierung erfolgen kann. Eine solche Identifizierung einer Kennzeichnung ist fehleranfällig.
  • Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass sich erhebliche Nutzeffekte aus dem Einsatz von Kennzeichnungen ergeben, die nicht von lokalen Stromquellen für sie abhängen. Dadurch kann die Kennzeichnungsbetriebslebensdauer verlängert werden, der Kennzeichnungsaufbau lässt sich vereinfachen und weiter verkleinern, und die Kennzeichnungsherstellungskosten können gesenkt werden. Solche Nutzeffekte sind wichtig, wo Kennzeichnungen zum Etikettieren zahlreicher Billigprodukte zum Einsatz kommen, die über lange Zeiträume, z. B. zum Ausreifen, gelagert und dann am Ende des Zeitraums durch Fernabfrage der Kennzeichnungen individuell identifiziert werden sollen.
  • Ferner wurde im Rahmen der Erfindung erkannt, dass Abfragevorrichtungen zum Abfragen von Kennzeichnungen fähig sein müssen, den Konflikt zwischen zahlreichen Kennzeichnungen zu handhaben, bei dem mehrere der Kennzeichnungen auf die Abfrage gleichzeitig reagieren. Herkömmliche Lagerbereiche können viele Tausende von Einzelprodukten aufnehmen, weshalb Konfliktprobleme potentiell komplex sein können, wenn solche Produkte mit Kennzeichnungen etikettiert sind.
  • Somit wurde im Rahmen der Erfindung erkannt, dass es im Zusammenhang mit herkömmlichen Kennzeichnungen mindestens ein Problem gibt, d. h.:
    • (a) Konfliktprobleme bei der gleichzeitigen Abfrage mehrerer Kennzeichnungen;
    • (b) Probleme mit einem begrenzten Betriebsbereich, wenn die Kennzeichnungen durch an ihnen empfangene Strahlung gespeist werden; und
    • (c) begrenzte Kennzeichnungslebensdauer, wenn die Kennzeichnungen durch lokale Stromquellen in ihnen gespeist werden.
  • Zur Behandlung eines oder mehrerer dieser Probleme wurde im Rahmen der Erfindung eine neue Art von Kennzeichnung gemäß den Ansprüchen gestaltet.
  • Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine frequenzvariable Kennzeichnung nach Anspruch 1 bereitgestellt.
  • Die Kennzeichnung bietet den Vorteil, dass sie ein oder mehrere der 0. g. Probleme beheben kann, d. h.:
    • (a) Lösen von Konfliktproblemen bei gleichzeitiger Abfrage mehrerer Kennzeichnungen;
    • (b) Erweitern des Betriebsbereichs, wenn die Kennzeichnungen durch an ihnen empfangene Strahlung gespeist werden; und
    • (c) Verlängern der Kennzeichnungslebensdauer, wenn die Kennzeichnungen durch lokale Stromquellen gespeist werden.
  • Die Rate, mit der der Signaturcode ausgegeben wird, ist durch Folgendes festgelegt:
    • (a) die Frequenz, mit der der Signaturcode selbst wiederholt ausgegeben wird; und/oder
    • (b) die Rate, mit der den Signaturcode umfassende Datenbits jedes Mal dann ausgegeben werden, wenn der Signaturcode ausgegeben wird.
  • Als Signaturcode gilt jede Art von Code, analog und/oder digital, durch den die Kennzeichnungen identifiziert werden können.
  • Die Ansprüche 2 bis 17 beschreiben Weiterbildungen des Kennzeichnungen.
  • Um zu vermeiden, dass die Kennzeichnung seine eigene lokale Stromquelle aufweisen muss, oder um seine lokale Stromversorgung in geringerem Maß zu nutzen, kann das Versorgungsmittel mit dem Schnittstellenmittel gekoppelt sein, wobei das Versorgungsmittel so betreibbar ist, dass es die Potenzialdifferenz aus dem Empfangssignal ableitet. Dadurch wird die Kennzeichnung durch an ihm empfangene Strahlung gespeist oder sein Betrieb dadurch bestimmt.
  • Oft können Empfangssignale eine unzureichende Spannungsamplitude haben, um gleichgerichtet zu werden und Elektronikschaltungen zu betreiben. Daher weist das Versorgungsmittel vorzugsweise einen Transformator zum Verstärken der Potenzialdifferenz auf, die am Taktmittel und am Verarbeitungsmittel angelegt ist. Besonders bevorzugt ist, dass der Transformator ein piezoelektrischer Transformator ist, da ein solcher Transformator kompakt gestaltet sein und eine geeignete Impedanz an seinen Verbindungsanschlüssen zum Betreiben des Kennzeichnungen bereitstellen kann.
  • Um eine nutzbringende Erhöhung der Spannungsamplitude zum Betreiben von Halbleiterbauelementen in der Kennzeichnung zu erhalten, verfügt der Transformator vorzugsweise über eine mehrschichtige Primärregion, die so angeordnet ist, dass sie durch das Empfangssignal angesteuert wird, und eine einschichtige Sekundärregion, an der die Potenzialdifferenz erzeugt wird, wobei die Primär- und Sekundärregion mechanisch gekoppelt sind.
  • Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass die Kennzeichnung durch übermäßige Versorgungsspannung potenziell beschädigt werden kann, wenn es mit relativ starker Strahlung betrieben wird, die an ihm empfangen wird. Um einer solchen potenziellen Beschädigung entgegen zu wirken, weist das Versorgungsmittel vorzugsweise ein Potenzialdifferenzbegrenzungsmittel zum Verhindern von Beschädigung des Verarbeitungsmittels und des Taktmittels durch übermäßige Versorgungsspannung auf.
  • In der Praxis ist es besonders erwünscht, Funkstrahlung zum Abfragen der Kennzeichnung zu verwenden. Somit umfasst das Schnittstellenmittel zweckmäßig eine Antennenanordnung, die so betreibbar ist, dass sie die Antwortstrahlung aus der Empfangsstrahlung durch Modulieren des Reflexionsgrads der Antennenanordnung in Abhängigkeit vom Kennzeichnungsstromverbrauch erzeugt. Beispielsweise kann die Antennenanordnung vorteilhaft eine Faltdipolantenne umfassen.
  • Um zur Lösung von Konflikten beizutragen und um auch den Kennzeichnungsbetriebsbereich zu erweitern, ist besonders bevorzugt, dass das Taktmittel so betreibbar ist, dass sie das Verarbeitungsmittel mit einer Rate taktet, die mit zunehmender Potenzialdifferenz steigt. In vielen Elektronikschaltungsarten, z. B. komplementären Metall-Oxid-Halbleiter-(CMOS) Schaltungen, steigt der Stromverbrauch mit der Taktrate. Durch Reduzieren der Taktrate für relativ niedrigere Potenzialdifferenzen wird daher der Kennzeichnungsstromverbrauch gesenkt, was von Nutzen ist, wenn das Empfangssignal in größeren Betriebsabständen relativ schwach ist.
  • In einigen Kennzeichnungsabfragesystemen ist erwünscht, dass standardisierte Frequenzen zum Einsatz kommen. Um mit solchen standardisierten Frequenzen überein zu stimmen, ist bevorzugt, dass das Taktmittel so betreibbar ist, dass es die Frequenz, mit der das Verarbeitungsmittel getaktet wird, als Reaktion auf eine Zunahme der Potenzialdifferenz schrittweise erhöht. Stärker bevorzugt umfasst das Taktmittel ein digitales Teilungsmittel zum Aufteilen eines Haupttaktsignals, um ein Taktsignal zum Takten des Verarbeitungsmittels zu erzeugen, wobei das Haupttaktsignal aus dem Empfangssignal abgeleitet ist; der Gebrauch der Empfangsstrahlung zum Festlegen des Haupttaktsignals hat den Nutzen, dass die Kennzeichnungsbetriebsfrequenz mit Abfragevorrichtungen, die die Kennzeichnung abfragen, synchron gekoppelt sein kann.
  • Alternativ umfasst das Taktmittel vorzugsweise ein digitales Teilungsmittel zum Aufteilen eines durch ein Oszillationsmittel erzeugten Haupttaktsignals, wobei das Haupttaktsignal im Betrieb im wesentlichen konstant ist.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist erwünscht, dass das Taktmittel so betreibbar ist, dass es die Rate, mit der das Verarbeitungsmittel getaktet wird, als Reaktion auf eine Erhöhung der Potenzialdifferenz im wesentlichen linear steigert. Wo insbesondere größere Kennzeichnungsbetriebsentfernungen erwartet werden, ist alternativ bevorzugt, dass das Taktmittel so betreibbar ist, dass es die Rate, mit der das Verarbeitungsmittel taktet, als Reaktion auf eine Erhöhung der Potenzialdifferenz im wesentlichen logarithmisch steigert.
  • Geringe Kosten sind eine wichtige Eigenschaft der Kennzeichnung. Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass das Taktmittel einfach und billig realisiert werden kann, indem mehrere in Reihe geschaltete Logikgatter mit umlaufenden Feedback zum Erzeugen eines Taktsignals zum Takten des Verarbeitungsmittels verbunden sind, wobei die Logikgatter einen Signaldurchlauf haben, der eine Funktion der Potenzialdifferenz ist, wodurch das Taktsignal von der Potenzialdifferenz frequenzabhängig gemacht wird. Als besonders bevorzugt hat sich herausgestellt, dass der Oszillator ein Dreierring-Logikgatter umfasst, das mit umlaufenden Feedback zum Erzeugen des Taktsignals konfiguriert ist.
  • Bei der Gestaltung der Kennzeichnung wurde im Rahmen der Erfindung festgestellt, dass für das Verarbeitungsmittel bevorzugt ist, einem Großteil des Stroms Rechnung zu tragen, der zum Betreiben der Kennzeichnung erforderlich ist; ein solcher Stromverbrauch richtet sich nach der Taktrate und kann verwendet werden, der Kennzeichnung seinen erweiterten Bereich zu verleihen. Stärker bevorzugt weist das Verarbeitungsmittel CMOS-Logikschaltungen zum Erzeugen des Signaturcodes auf, wobei die Logikschaltungen so betreibbar sind, dass sie mit steigender Taktfrequenz mehr Strom im Betrieb verbrauchen.
  • Zu Konflikten kommt es, wenn mehrere Kennzeichnungen gleichzeitig reagieren. Um jeder Kennzeichnung die Gelegenheit zu geben, eine ununterbrochene Antwort bereitzustellen, ist das Verarbeitungsmittel vorzugsweise so betreibbar, dass es den Signaturcode mit Pausenintervallen dazwischen wiederholt ausgibt, in denen der Code nicht ausgegeben wird.
  • Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass es auch andere Konfliktlösungswege gibt. Vorzugsweise ist das Verarbeitungsmittel daher für einen oder mehrere Synchronisationsimpulse im Empfangssignal empfänglich und auf einen vorübergehenden Wartezustand umschaltbar, in dem das Verarbeitungsmittel seinen Signaturcode nicht ausgibt, wenn der eine oder die mehreren Synchronisationsimpulse nicht mit einem Synchronisationszeitfenster ausgerichtet sind, nachdem die Kennzeichnung seinen Signaturcode ausgibt. Durch den Gebrauch solcher Impulse und des zugehörigen Zeitfensters können konkurrierende Kennzeichnungen vorübergehend gesperrt werden, was ermöglicht, individuell ununterbrochene Reaktionen von jeder der Kennzeichnungen zu empfangen.
  • In einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Kennzeichnungssystem nach Anspruch 18 bereitgestellt, das eine Kennzeichnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17 sowie eine Abfragevorrichtung zum Abfragen einer oder mehrerer Kennzeichnungen umfasst.
  • In den Ansprüchen 18 bis 29 sind Weiterbildungen des Systems beschrieben.
  • Aufgrund der frequenzvariablen Beschaffenheit der Kennzeichnung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung nutzt die Vorrichtung eine solche Beschaffenheit, um Konflikte zwischen mehreren gleichzeitig reagierenden Kennzeichnungen zu lösen.
  • Werden eine oder mehrere Kennzeichnungen so betrieben, dass ihre Taktfrequenz durch die Amplitude von Empfangssignalen bestimmt ist, sind die Raten, mit denen die Signaturcodes ausgegeben werden, eine Funktion der Empfangssignalamplituden und somit der Kennzeichnungsentfernungen von der Abfragevorrichtung. Durch räumliches Bewegen mehrerer Kennzeichnungen im Hinblick auf die Vorrichtung können daher vielfältige Taktraten für jede Kennzeichnung durch die Vorrichtung empfangen und dazu verwendet werden, Konflikte zwischen mehreren Kennzeichnungen zu lösen. Somit weist die Vorrichtung vorzugsweise ein Kennzeichnungstransportmittel zum räumlichen Transportieren der einen oder der mehreren Kennzeichnungen im Betrieb in Relation zum Abfrageschnittstellenmittel auf, wobei das Signalverarbeitungsmittel so betreibbar ist, dass es das Antwortsignal zum Lösen von Konflikten zwischen mehreren Kennzeichnungen in Intervallen wiederholt abtastet.
  • Als Alternative zur räumlichen Bewegung der einen oder der mehreren Kennzeichnungen kann die Vorrichtung selbst räumlich neupositioniert werden. Zweckmäßig lässt sich eine solche Neupositionierung erreichen, indem dafür gesorgt wird, dass das Abfrageschnittstellenmittel mehrere Antennen aufweist, die zum Abstrahlen der Abfragestrahlung in Relation zu dem einen oder den mehreren Kennzeichnungen räumlich angeordnet sind, wobei das Signalverarbeitungsmittel so betreibbar ist, dass es nacheinander durch die Antennen schaltet, um die eine oder die mehreren Kennzeichnungen aus variierenden Entfernungen abzufragen, und entsprechende Antwortsignale zum Lösen von Konflikten zwischen mehreren Kennzeichnungen in der Vorrichtung verarbeitet.
  • In einem dritten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Abfragen einer frequenzvariablen Kennzeichnung mit Hilfe einer Abfragevorrichtung nach Anspruch 24 bereitgestellt.
  • In den Ansprüchen 25 und 26 sind vorteilhafte Ausführungsformen dieses Verfahrens dargestellt.
  • Vorzugsweise wird im Verfahren die Versorgungspotenzialdifferenz aus dem Empfangssignal abgeleitet, um die Notwendigkeit zu umgehen, eine lokale Stromquelle in der Kennzeichnung vorzusehen. Stärker bevorzugt wird die Versorgungspotenzialdifferenz durch Verwendung eines piezoelektrischen Aufwärtstransformators vergrößert, um die Kennzeichnung mit einem größeren Betriebsbereich zu versehen.
  • In einem vierten Aspekt der Erfindung werden Verfahren zum Lösen von Konflikten zwischen mehreren frequenzvariablen Kennzeichnungen, die von einer Abfragevorrichtung abgefragt werden, nach Anspruch 27 bis 30 bereitgestellt.
  • Vorzugsweise ist das Zeitfenster jeder Kennzeichnung von einer Taktrate zeitlich abhängig, mit der das Verarbeitungsmittel der Kennzeichnung getaktet wird, wobei die Taktrate ihrerseits von der Versorgungspotenzialdifferenz der Kennzeichnung abhängig ist. Das Verfahren bietet den Vorteil, dass die Abfragevorrichtung eine oder mehrere der Kennzeichnungen individuell steuern kann.
  • Nachstehend werden Ausführungsformen der Erfindung lediglich als Beispiele anhand der folgenden Zeichnungen beschrieben, wobei
  • 1 ein schematisches Blockdiagramm von Hauptabschnitten einer erfindungsgemäßen frequenzvariablen Kennzeichnung ist;
  • 2 ein Schaltbild einer ersten praktischen Realisierung der Kennzeichnung gemäß 1, das direkte Stromversorgungspotenzialbelastung verwendet, ist;
  • 3 ein Schaltbild einer ersten alternativen Realisierung der Kennzeichnung gemäß 2, das direkte Kennzeichnungseingabenbelastung verwendet, ist;
  • 4 ein Schaltbild einer zweiten alternativen Realisierung der Kennzeichnung gemäß 2, das Oszillatorfrequenzmodulationsbelastung verwendet, ist;
  • 5 ein Schaltbild einer dritten alternativen Realisierung der Kennzeichnung gemäß 2, das eine lastmodulierte Hilfsantenne zur Bereitstellung von reflektierter Strahlung verwendet, ist;
  • 6 ein Schaltbild einer vierten alternativen Realisierung der Kennzeichnung gemäß 2, das Doppeloszillatoren verwendet, ist;
  • 7 eine Illustration einer erfindungsgemäßen Abfragevorrichtung, die zum Abfragen mehrerer Kennzeichnungen der Art gemäß 2, 3, 4, 5, 6 verwendbar ist, ist;
  • 8 ein Diagramm einer Spektralantwort von Strahlung, die durch die Vorrichtung gemäß 7 empfangen wird, ist;
  • 9 eine Illustration einer abgewandelten Version der Abfragevorrichtung gemäß
  • 7 ist, wobei die abgewandelte Version mehrere Sendeantennen zum Lösen von Konfliktproblemen aufweist, wenn mehrere Kennzeichnungen gemäß 1 bis 6 gleichzeitig abgefragt werden;
  • 10 ein Schaltbild einer abgewandelten Version der Kennzeichnung gemäß 2 mit einem piezoelektrischen Transformator, um der Kennzeichnung einen erweiterten Betriebsbereich zu verleihen, wenn es durch daran empfangene Strahlung gespeist wird, ist;
  • 11 ein Schaltbild einer abgewandelten Version der Kennzeichnung gemäß 10 mit direkter Lastmodulation einer Eingabe der Kennzeichnung ist; und
  • 12 eine schematische Darstellung einer alternativen Abfragevorrichtung mit zwei orthogonal angeordneten Schleifenantennen ist, wobei die Vorrichtung eine Kennzeichnung gemäß 2 abfragt, das mit einer Schleifenantenne ausgestattet ist, die zum Empfangen von Strahlung von der alternativen Abfragevorrichtung geeignet ist.
  • In 1 sind Hauptabschnitte einer erfindungsgemäßen frequenzvariablen Kennzeichnung gezeigt; die Kennzeichnung ist allgemein mit 10 bezeichnet. Die Kennzeichnung 10 umfasst mehrere miteinander verbundene Abschnitte, d. h. eine Antennenanordnung 12, ein Impedanzanpassungsnetz 14, eine Diodendetektionsanordnung 16, einen spannungsgesteuerten Oszillator 18 und eine Logikeinheit 20. Die Logikeinheit 20 kann als Zustandsmaschine realisiert sein, z. B. mit Hilfe eines ROM und zugehöriger Logikgatter; alternativ kann die Logikeinheit 20 durch Verwendung eines Mikrosteuerungsbauelements bzw. Mikrocontroller implementiert sein. In der Logikeinheit 20 sind komplementäre Metall-Oxid-Halbleiter-(CMOS) Bauelemente eingebaut, deren Stromverbrauch zunimmt, wenn ihre Taktrate steigt.
  • Im Folgenden wird die gegenseitige Verbindung der Abschnitte der Kennzeichnung 10 beschrieben.
  • Die Antennenanordnung 12 ist über das Anpassungsnetz 14 mit einem ersten Anschluss der Diodendetektionsanordnung 16 gekoppelt. Die Detektionsanordnung 16 umfasst einen zweiten Anschluss, der mit einem Stromeingang des spannungsgesteuerten Oszillators 18 und auch mit einem Stromeingang der Logikeinheit 20 verbunden ist. Ein Taktsignalausgang CLK des Oszillators 18 ist mit einem Takteingang der Logikeinheit 20 gekoppelt.
  • Im Folgenden wird der Betrieb der Kennzeichnung 10 beschrieben.
  • Die Kennzeichnung 10 empfängt Abfragestrahlung 22 an der Antennenanordnung 12 und erzeugt ein entsprechendes Empfangssignal S1. Beispielsweise kann die Abfragestrahlung 22 Mikrowellenstrahlung mit einer Trägerfrequenz in der Größenordnung von 2,5 GHz sein, d. h. in einem Bereich von 500 MHz bis 90 GHz. Alternativ kann die Strahlung 22 Hochfrequenzstrahlung mit einer Trägerfrequenz in der Größenordnung von 13,56 MHz sein, d. h. in einem Bereich von 5 MHz bis 100 MHz. Als weitere Alternative kann die Strahlung 22 niederfrequente Strahlung mit einer Trägerfrequenz in der Größenordnung von 125 kHz sein, d. h. in einem Bereich von 20 kHz bis 500 kHz, wenn induktive Koppeleffekte signifikant sind.
  • Das Signal S1 durchläuft das Netz 14 zur Diodenanordnung 16, an der es gleichgerichtet wird, um eine im wesentlichen unipolare, aber schwankende Potenzialdifferenz P zu bilden, die am spannungsgesteuerten Oszillator 18 und an der Logikeinheit 20 angelegt wird. Der Oszillator 18 erzeugt ein Taktsignal CLK, dessen Frequenz F eine Funktion der Potenzialdifferenz P ist; die Frequenz F steigt mit zunehmender Potenzialdifferenz P. Vorzugsweise steht die Frequenz F im wesentlichen in linearer Beziehung zur Potenzialdifferenz P, z. B. mit einer Linearitätsabweichung von 20%. Alternativ kann dafür gesorgt sein, dass die Frequenz F nichtlinear, z. B. im wesentlichen logarithmisch, bezogen auf Änderungen der Potenzialdifferenz P variiert.
  • Die Logikeinheit 20 wird durch das Taktsignal CLK getaktet und ist so gestaltet, dass sie eine variable Strombelastung zur Diodenanordnung 16 führt, z. B. dadurch, dass ein Ein-/Ausgangsanschluss der Logikeinheit 20 mit dem zweiten Anschluss der Diodenanordnung 16 gekoppelt ist, wodurch die Potenzialdifferenz P moduliert wird. Die Logikeinheit 20 ist so angeordnet, dass sie die Differenz P in Abhängigkeit von einem Signaturcode zeitlich moduliert, der in der Einheit 20 programmiert ist und sie von anderen ähnlichen Kennzeichnungen eindeutig unterscheidet. Die Rate, mit der die Logikeinheit 20 die Differenz P moduliert, wird durch die Frequenz des Taktsignals CLK bestimmt. Wie zuvor dargestellt, steigt außerdem der Stromverbrauch der Logikeinheit 20, die für den Großteil von Strom verantwortlich ist, der in der Kennzeichnung 10 verbraucht wird, mit zunehmender Frequenz des Taktsignals CLK. Wird also die Kennzeichnung 10 in einer relativ größeren Entfernung von einer Kennzeichnungsabfragevorrichtung betrieben, gibt der Oszillator 18 das Taktsignal CLK mit einer relativ niedrigeren Frequenz aus, und die Logikeinheit 20 verbraucht relativ weniger Strom. Wird umgekehrt die Kennzeichnung 10 in einer relativ kürzeren Entfernung von der Abfragevorrichtung betrieben, gibt der Oszillator 18 das Taktsignal CLK mit einer relativ höheren Frequenz aus, und die Logikeinheit 20 verbraucht relativ mehr Strom; dadurch kann die Kennzeichnung 10 der Abfragevorrichtung auch schneller antworten. Indem also die Frequenz des Taktsignals CLK bewusst reduziert wird, wenn die Kennzeichnung 10 in einer relativ größeren Entfernung von der Abfragevorrichtung arbeitet, wird der Kennzeichnung 10 hierdurch ein vergrößerter Betriebsbereich im Vergleich zu einer herkömmlichen Kennzeichnung verliehen, dessen Arbeitstaktfrequenz unabhängig von der Betriebsentfernung von einer zugehörigen Abfragevorrichtung im wesentlichen konstant gehalten wird. Die Abfragevorrichtung detektiert an der Kennzeichnung 10 empfangene Abfragestrahlung, die von ihm reflektiert und wieder an der Abfragevorrichtung empfangen wird; zeitliche Variationen der reflektierten Strahlungsmenge werden vorwiegend durch den momentanen Stromverbrauch der Logikeinheit 20 bestimmt.
  • Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass die Gestaltung der Kennzeichnung 10 nicht trivial ist und mehrere Designaspekte zu berücksichtigen sind, d. h.:
    • (a) die Diodenanordnung 16 zeigt eine Eingangsimpedanz an ihrem ersten Anschluss, die eine Funktion ihres Nullpunktwiderstands (Video Resistance) ist, der seinerseits eine Funktion ihres Ausgangsstroms ist, der am zweiten Anschluss abgegeben wird;
    • (b) die am zweiten Anschluss der Diodenanordnung 16 bereitgestellte Potenzialdifferenz P ist eine Funktion des vom zweiten Anschluss abgegebenen Ausgangsstroms, da die Anordnung 16 einen endlichen Ausgangswiderstand hat; und
    • (c) wegen ihres CMOS-artigen Aufbaus hat die Logikeinheit 20 einen Stromverbrauch, der im wesentlichen eine Funktion des Quadrats der Potenzialdifferenz P ist und zudem bei einer bestimmten Potenzialdifferenz P im wesentlichen in einer linearen oder logarithmischen Beziehung zur Frequenz des Signals CLK und zur Schaltungskapazität C der Kennzeichnung 10 steht, die im wesentlichen konstant ist.
  • Somit lässt sich der Stromverbrauch Q der Kennzeichnung 10 in erster Ordnung anhand von Gleichung 1 (Gl. 1) bestimmen: Q = kf(½CP2) Gl.1, wobei
    • k
    = eine Proportionalitätskonstante ist; und
    F
    = f(P) ist, wobei f eine Funktion ist, z. B. eine im wesentlichen lineare oder logarithmische Funktion.
  • Deutlich wird sein, dass mehrere Beziehungen in der Festlegung durch die o. g. Funktion f zwischen der Potenzialdifferenz P und der Frequenz des Signals CLK in Abhängigkeit von der Gestaltung des spannungsgesteuerten Oszillators 18 möglich sind.
  • Aus dem Betrieb der Kennzeichnung 10 mit einer frequenzvariablen Taktrate ergibt sich eine Reihe von Nutzeffekten, d. h.:
    • (a) die Kennzeichnung 10 kann mit einem erweiterten räumlichen Betriebsbereich versehen sein, während es immer noch auf eine zugehörige Abfragevorrichtung reagiert; und
    • (b) die Kennzeichnung 10 liefert eine Antwort, die in Abhängigkeit von der Betriebsentfernung frequenzverschoben ist, was zur Lösung von Konfliktproblemen beiträgt, wenn mehrere Kennzeichnungen mit ähnlicher Gestaltung wie die Kennzeichnung 10 gleichzeitig abgefragt werden.
  • Im Folgenden werden die in 1 schematisch veranschaulichten Abschnitte der Kennzeichnung 10 anhand von 2 näher beschrieben.
  • Die Antennenanordnung 12 umfasst eine Faltdipolantenne zum Empfangen der Strahlung 22 und Erzeugen des Signals S1 zwischen einem ersten und einem zweiten Anschluss der Anordnung 12. Das Impedanzanpassungsnetz 14 ist durch einen Sperrkondensator 24 realisiert. Die Diodendetektionsanordnung 16 ist durch einen Schottky-Doppeldiodendetektor 26 mit Vorspannung null implementiert, der ein Paar in Reihe geschaltete Schottky-Dioden und einen Ableitkondensator 28 umfasst. Außerdem ist die Logikeinheit 20 als CMOS-Mikrosteuerung Typ PIC12C509ESA realisiert, die von Microchip Technology Inc., einer in den USA ansässigen Firma, hergestellt wird.
  • Der spannungsgesteuerte Oszillator 18 ist als „Dreierring"-Oszillator realisiert, der eine Folge mit einem ersten, zweiten und dritten invertierenden Logikgatter 30a, 30b bzw. 30c umfasst, die in Feedbackschleifenkonfiguration wie dargestellt verbunden sind. Weiterhin ist der Oszillator 18 vorzugsweise mit Hilfe eines standardmäßigen CMOS-Fertigbauelements 74HC04 realisiert. Außerdem schwingt der „Dreierring"-Oszillator mit einer Frequenz, die durch die Laufzeitverzögerung seiner invertierenden Logikgatter bestimmt ist, die von der durch die Diodenanordnung 16 erzeugten Potenzialdifferenz P stark abhängt.
  • Anhand von 2 wird nunmehr die gegenseitige Verbindung der Abschnitte der Kennzeichnung 10 beschrieben.
  • Der erste Anschluss der Antennenanordnung 12 ist mit einer ersten Elektrode des Sperrkondensators 24 verbunden. Eine zweite Elektrode des Kondensators 24 ist darstellungsgemäß mit einem Mittelanschluss zwischen Anode und Kathode des Schottky-Doppeldetektors 26 verbunden. Eine Kathodenelektrode des Detektors 26 ist mit einer ersten Elektrode des Ableitkondensators 28, mit einem Ein-/Ausgangs-(I/O) Anschluss und einem positiven Versorgungsanschluss VDD der Mikrosteuerung sowie auch mit einem positiven Versorgungsanschluss VDD des o. g. Bauelements 74HC04 verbunden. Eine Anodenelektrode des Detektors 26 ist mit dem zweiten Anschluss der Antennenanordnung 12, mit einer zweiten Elektrode des Ableitkondensators 28 und mit Masseanschlüssen VSS der Mikrosteuerung und des Bauelements 74HC04 gekoppelt. Das Bauelement 74HC04 umfasst einen dritten Anschluss, an dem das Taktsignal CLK ausgegeben wird, wobei der dritte Anschluss mit einem Mikrosteuerungstakteingangsanschluss der Mikrosteuerung gekoppelt ist.
  • Anhand von 2 wird nachfolgend der Betrieb der Kennzeichnung 10 beschrieben.
  • Eine Abfragevorrichtung (nicht in 2 gezeigt) strahlt die Abfragestrahlung 22 ab, die sich zur Kennzeichnung 10 ausbreitet, wo sie an der Antennenanordnung 12 empfangen wird. Die Anordnung 12 wandelt die daran empfangene Strahlung 22 in das Signal S1 um, das über den Sperrkondensator 24 mit dem Schottky-Doppeldetektor 26 gekoppelt ist, der das Signal S1 gleichrichtet, um ein unipolares Potenzial, d. h. die Potenzialdifferenz P. über dem Ableitkondensator 28 zu erzeugen. Die Potenzialdifferenz P speist das Bauelement 74HC04, das schwingt und das Taktsignal CLK zur Mikrosteuerung ausgibt. Außerdem geht durch die Differenz P die Mikrosteuerung in Betrieb.
  • Die Mikrosteuerung ist mit einem Signaturcode vorprogrammiert, der für die Kennzeichnung 10 eindeutig ist. Die Mikrosteuerung schaltet ihren Ein-/Ausgangsanschluss I/O periodisch in Abhängigkeit vom Signaturcode so, dass sie eine zeitlich variierende Last über dem Ableitkondensator 28 aufweist. Ihrerseits beeinflussen Lastvariationen eine Impedanz, die durch den Schottky-Doppeldetektor 26 über den Sperrkondensator 24 an der Antennenanordnung 12 anliegt, und dadurch einen Anteil der Strahlung 22, der von der Antennenanordnung 12 zurück zur Abfragevorrichtung reflektiert wird. Die Abfragevorrichtung empfängt zu ihr zurück reflektierte Strahlung, wandelt diese reflektierte Strahlung in ein Signal um, das dann verarbeitet wird, um die zeitlichen Schwankungen und damit den vorprogrammierten Signaturcode der Kennzeichnung 10 zu ergeben. Daher kann die Abfragevorrichtung das Vorhandensein der Kennzeichnung 10 und seine spezifische Identität anhand seines Signaturcodes bestimmen.
  • Deutlich wird sein, dass die Kennzeichnung 10 gemäß 2 abgewandelt sein kann, ohne vom Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können der Schottky-Doppeldetektor 26, das Bauelement 74HC04 und die Mikrosteuerung vorzugsweise mit Hilfe einer einzigen anwendungsspezifischen integrierten Schaltung (ASIC) implementiert sein; ein solches Vorgehen begrenzt die Anzahl von Teilen, die zur Herstellung der Kennzeichnung 10 zusammengebaut werden müssen, und senkt dadurch seine Fertigungskosten. Außerdem kann die Antennenanordnung 12 vorzugsweise mit Hilfe von geätzten oder aufgedruckten Metallfilmleitern billig realisiert sein.
  • Die Kennzeichnung 10 kann gekapselt sein, um es vor seiner Umgebung zu schützen und zu isolieren. Wichtig ist eine solche Kapselung, wenn die Kennzeichnung 10 z. B. verwendet wird, um Kleidungsstücke in chemischen Reinigungsbetrieben zu etikettieren. In diesen Betrieben sind Kleidungsstücke erhöhten Temperaturen und/oder reichlichen organischen Lösungsmittelmengen ausgesetzt; zur Rückgabe an die jeweiligen Kunden nach der Reinigung müssen die Stücke eindeutig identifizierbar sein. Vorzugsweise weist die Mikrosteuerung einen nicht flüchtigen Speicher auf, z. B. einen EEPROM, so dass sie mit einem eindeutigen Signaturcode programmiert sein kann; dadurch kann die Kennzeichnung 10 in großen Mengen hergestellt und dann nach der Produktion spezifisch gestaltet werden.
  • Deutlich wird sein, dass die Kennzeichnung 10 so abgewandelt sein kann, dass es eine lokale Stromquelle aufweist, z. B. eine Lithiumknopfzelle. Die abgewandelte Kennzeichnung würde das Merkmal behalten, dass sein spannungsgesteuerter Oszillator 18 sein Taktsignal CLK mit einer Frequenz ausgibt, die von einem durch diese Knopfzelle bereitgestellten Versorgungspotenzial abhängt. Dadurch kann die Betriebslebensdauer der abgewandelten Kennzeichnung verlängert werden, indem der Stromverbrauch aus der Zelle reduziert wird, wenn das Ende der Zelle bevorsteht, d. h. wenn ihr Innenwiderstand in der Tendenz steigt.
  • Ebenfalls wird deutlich sein, dass die Mikrosteuerung einen oder mehrere daran angebrachte Sensoren zum Erfassen der Umgebung der Kennzeichnung 10 haben kann. Beispielsweise können solche Sensoren Temperatursensoren, Gassensoren und/oder Biosensoren sein, so dass die Kennzeichnung 10 verwendet werden kann, um den Zustand oder die Reife von Produkten aus der Ferne zu überwachen, die mit den Kennzeichnungen eindeutig identifiziert werden sollen. In dieser Hinsicht kann die Kennzeichnung 10 in der Brauerei- und lebensmit telverarbeitenden Industrie vorteilhaft zum Einsatz kommen. Zeigen die Sensoren Verschleiß an, kann die Kennzeichnung 10 ferner zum Signalisieren dienen, wann ein ihm zugeordnetes Teil verschlissen ist und ausgetauscht werden muss, z. B. in einer Anwendung für Kraftfahrzeuge.
  • In 3 ist eine erste alternative Version der Kennzeichnung 10 mit 50 bezeichnet. Die erste alternative Kennzeichnung 50 ähnelt der Kennzeichnung 10 mit der Ausnahme, dass der Ein-/Ausgangs-(I/O) Anschluss über einen Lastwiderstand 52 mit der zweiten Elektrode des Kondensators 24 verbunden ist. Im Betrieb nutzt die Mikrosteuerung den Ein-/Ausgangs-(I/O) Anschluss, um ein Potenzial zu modulieren, das sich über dem Lastwiderstand 52 entwickelt, und dadurch eine Lastmodulation an der Antenne 12 über den Kondensator 24 anzulegen. Durch Anlegen einer solchen Lastmodulation wird ein Anteil der von der Kennzeichnung 50 reflektierten Strahlung 22 entsprechend moduliert.
  • Die erste alternative Kennzeichnung 50 hat den Nutzen, dass sie die Strahlung 22 mit einer größeren als in der Kennzeichnung 10 möglichen Frequenz lastmodulieren kann. Die größere Modulationsfrequenz ergibt sich, da die Mikrosteuerung in der ersten alternativen Kennzeichnung 50 nicht ihre Potenzialdifferenz P zu variieren braucht, die durch den Kondensator 28 gepuffert wird. Dadurch kann die erste alternative Kennzeichnung 50 verglichen mit der Kennzeichnung 10 mit einer erhöhten Datenrate auf die Abfragestrahlung 22 reagieren.
  • In 4 ist eine zweite alternative Version der Kennzeichnung 10 mit 60 bezeichnet. Die zweite alternative Kennzeichnung 60 ähnelt der Kennzeichnung 10 mit der Ausnahme, dass der Oszillator 18 ferner einen ersten Widerstand 62, einen zweiten Widerstand 64, einen Sperrkondensator 66 und eine Varicap-Diode 68 beinhaltet. Das erste, zweite und dritte logische Invertergatter 30a, 30b, 30c sind jeweils in Reihe beginnend mit dem ersten Logikgatter 30a und endend mit dem dritten Logikgatter 30c geschaltet. Ein Ausgang vom dritten Gatter 30c ist mit dem Takteingang der Mikrosteuerung und über den ersten Widerstand 62 mit einem Eingang des ersten Gatters 30a sowie auch über den Kondensator 66 mit einer Katho denelektrode der Varicap-Diode 68 verbunden. Die Kathodenelektrode ist über den zweiten Widerstand 64 mit dem Ein-/Ausgangs-(I/O) Anschluss der Mikrosteuerung gekoppelt.
  • Im Betrieb empfängt die zweite alternative Kennzeichnung 60 die Strahlung 22 an seiner Antennenanordnung 12 und erzeugt das entsprechende Empfangssignal S1. Das Signal S1 wird über den Kondensator 24 mit der Detektionsanordnung 16 gekoppelt, die ihrerseits das Signal S1 gleichrichtet, um die Potenzialdifferenz P zu erzeugen. Die Potenzialdifferenz P speist den Oszillator 18 und auch die Mikrosteuerung. Der Oszillator 18 erzeugt das Taktsignal CLK, das die Mikrosteuerung taktet. Die Mikrosteuerung gibt periodisch ihren Signaturcode an ihrem Ein-/Ausgangs-(I/O) Anschluss aus, was die Kapazität der Varicap-Diode 68 moduliert und damit die Frequenz moduliert, mit der der Oszillator 18 schwingt. Da der Stromverbrauch der Kennzeichnung 60, der hauptsächlich in der Mikrosteuerung auftritt, als Reaktion auf die Schwingungsfrequenz des Oszillators variiert, wird eine durch den Signaturcode modulierte variierende Last zur Detektionsanordnung 16 geführt, die ihrerseits einen Anteil der von der Kennzeichnung 60 reflektierten Strahlung 22 moduliert.
  • In 5 ist eine dritte alternative Version der Kennzeichnung 10 mit 80 bezeichnet. Die dritte alternative Kennzeichnung 80 gleicht der Kennzeichnung 10 mit der Ausnahme, dass es ferner eine Hilfsdipolantenne 82 mit einem ersten und einem zweiten Dipol-Patch 84a, 84b aufweist, die über eine pin-Diode 86 miteinander gekoppelt sind. Der zweite Dipol-Patch 84b ist mit einer Kathodenelektrode der Diode 86 und auch mit dem zweiten Anschluss der Antennenanordnung 12 verbunden. Der erste Dipol-Patch 84a ist mit einer Anodenelektrode der pin-Diode 86 und auch über einen Vorspannungswiderstand 88 mit dem Ein-/Ausgangs-(I/O) Anschluss der Mikrosteuerung gekoppelt.
  • Die dritte alternative Kennzeichnung 80 arbeitet genauso wie die Kennzeichnung 10 mit der Ausnahme, dass die Mikrosteuerung so betreibbar ist, dass sie einen die pin-Diode 86 durchfließenden Strom moduliert, dadurch ihren dynamischen Widerstandsgrad moduliert und somit einen Anteil der an der Hilfsantenne 82 empfangenen Strahlung 22 moduliert, der zurück reflektiert wird.
  • Deutlich wird sein, dass die dritte alternative Kennzeichnung 80 weiter abgewandelt sein kann, indem die pin-Diode 86 gegen einen Galliumarsenid-Feldeffekttransistor (GaAs-FET) ausgetauscht ist, der so konfiguriert ist, dass er als negativer Widerstand fungiert und dadurch für einen verstärkten Grad reflektierter Strahlung von der Hilfsantenne 82 sorgt. Weiterhin können die Antennenanordnung 12 und die Hilfsantenne 82 jeweils auf unterschiedliche Strahlungsfrequenzen abgestimmt sein, so dass beim Abfragen der dritten alternativen Kennzeichnung 80 durch die Strahlung mit einer ersten und einer zweiten Strahlungskomponente die erste Komponente über die Antennenanordnung 12 wirksam eingekoppelt wird und die Kennzeichnung 80 speist und die zweite Komponente in die Hilfsantenne 82 wirksam eingekoppelt und darin lastmoduliert wird. Zudem hat die dritte Kennzeichnung 80 den Nutzen, dass reflektierte Strahlung von der Kennzeichnung 80 schneller als bei der Kennzeichnung 10 moduliert werden kann.
  • Die dritte Kennzeichnung 80 kann weiter dadurch abgewandelt sein, dass sie einen Oberflächenwellen-(SAW) Oszillator aufweist, der einen SAW-Resonator und eine zugeordnete Verstärkungskomponente, z. B. einen Transistor, umfasst. In einer solchen weiteren abgewandelten Kennzeichnung kann der SAW-Oszillator durch die Potenzialdifferenz P gespeist und von der Mikrowellensteuerung auf eine den Signaturcode übertragende Weise mit einer relativ niedrigen Einschaltdauer, z. B. mit Speisung in 0,5 bis 5% der Zeit, gegattert werden, um zu schwingen und dadurch ein Signal zur Abstrahlung als reflektierte Strahlung von der Hilfsantenne 82 zu erzeugen. Eine solche weitere abgewandelte Kennzeichnung bietet den Vorteil, dass sie mit einer Frequenz antworten kann, die sich von der Frequenz der Strahlung 22 unterscheidet, die zum Aktivieren der weiteren abgewandelten Kennzeichnung verwendet wird.
  • Zusätzlich kann die dritte Kennzeichnung 80 so abgewandelt sein, dass die Mikrosteuerung einen EEPROM aufweist, z. B. zur Bildung eines nicht flüchtigen Speichers zum Speichern des Kennzeichnungssignaturcodes. Die Mikrosteuerung kann so angeordnet sein, dass sie den Oszillator 18 bewusst verlangsamt, damit sich eine größere Potenzialdifferenz P vor Durchführung einer energieintensiven Funktion entwickeln kann, z. B. Neuprogrammierung des EEPROM mit einem neuen Signaturcode.
  • In 6 ist eine vierte alternative Version der Kennzeichnung 10 mit 100 bezeichnet. Die vierte alternative Kennzeichnung 100 ist mit der Kennzeichnung 10 mit der Ausnahme identisch, dass es ferner einen Logikoszillator 102 aufweist, der mit dem Takteingang der Mikrosteuerung gekoppelt ist. Außerdem ist der Oszillator 18 mit einem Gatterungseingang der Mikrosteuerung gekoppelt. Weiterhin ist der Ein-/Ausgangs-(I/O) Anschluss der Mikrosteuerung über einen Lastwiderstand 104 mit der Detektionsanordnung 16 gekoppelt, um ihn wie zuvor dargestellt direkt in der Last zu modulieren.
  • Im Betrieb empfängt die vierte Kennzeichnung 100 die Strahlung 22, die über die Antennenanordnung 12, den Kondensator 24 und die Detektionsanordnung 16 eingekoppelt wird, um die Potenzialdifferenz P zu erzeugen. Das Potenzial P speist die Oszillatoren 18, 102 und auch die Mikrosteuerung. Der Logikoszillator 102 ist so gestaltet, dass er im wesentlichen mit einer konstanten Frequenz unabhängig von Schwankungen des Potenzials P schwingt und somit die Steuerung mit einer im wesentlichen konstanten Rate taktet. Im Gegensatz dazu schwingt der Oszillator 18 mit einer Frequenz, die vom Potenzial P stark abhängt, z. B. im wesentlichen linear oder logarithmisch. Der Logikoszillator 102 gewährleistet, dass die Mikrosteuerung mit einer stabilen Frequenz arbeitet und daher ihren Signaturcode mit einer vorhersagbaren Rate ausgibt. Die Mikrosteuerung verwendet das Taktsignal, das sie vom Oszillator 18 empfängt, um zu bestimmen, wie oft sie den Signaturcode wiederholt. Die vierte Kennzeichnung 100 hat den Nutzen, dass der Signaturcode mit einer vorhersagbaren Rate ausgegeben wird, was Signalverarbeitungsoperationen an Vorrichtungen erleichtert, die die vierte Kennzeichnung 100 abfragen. Als Ergebnis dessen, dass die Wiederholfrequenz des Codes von der Potenzialdifferenz P abhängt, und der Tatsache, dass die vierte Kennzeichnung 100 den Großteil ihrer aktiven Zeit im Leerlauf, z. B. mindestens 90%, zwischen Ausgaben seines Signaturcodes verbringt, werden Konflikte umgangen, da mehrere gleichzeitig arbeitende vierte Kennzeichnungen 100 ihre Signaturcodes asynchron ausgeben; es wird Fälle geben, in denen nur eine der mehreren Kennzeichnungen ihren Signaturcode ausgibt, der daher durch Abfragevorrichtungen unzweideutig identifiziert werden kann, mit denen die mehreren vierten Kennzeichnungen abgefragt werden.
  • In der Praxis können Kennzeichnungen gemäß der Gestaltung der Kennzeichnungen 10, 50, 60, 80, 100 in großen Stückzahlen, z. B. millionenfach, in speziell angepassten Produktionsmaschinen hergestellt werden. Im Gebrauch werden sich viele solche Kennzeichnungen oft gleichzeitig im Bereich der o. g. Abfragevorrichtung befinden. Ein wichtiger Aspekt der Abfragevorrichtung ist, dass sie Konflikte zwischen Kennzeichnungen handhaben kann, wenn sie versucht, mehrere von diesen gleichzeitig abzufragen. Mit solchen Konflikten fertig zu werden ist ein wichtiger praktischer Aspekt jedes gewerblichen Kennzeichnungssystems.
  • Als nächstes zeigt 7 eine erfindungsgemäße Abfragevorrichtung, die zum Abfragen mehrerer Kennzeichnungen 10a, 10b mit ähnlicher Gestaltung wie die Kennzeichnung 10 gemäß 1 und 2 verwendbar ist; die Abfragevorrichtung ist allgemein mit 200 bezeichnet und in einem gestrichelten Rahmen 210 dargestellt. Die Abfragevorrichtung 200 umfasst einen Hochfrequenzoszillator (HF- bzw. RF-Oszillator) 220, einen Leistungsverstärker 230, eine Sendeantenne 240, eine Empfangsantenne 230, einen Empfangsverstärker 260, einen Einseitenbandmischer 270 und einen Basisbandempfänger 280 mit digitalen Signalprozessoren und digitalen Filtern.
  • Nachstehend wird die gegenseitige Verbindung in der Abfragevorrichtung 200 beschrieben.
  • Der Oszillator 220 weist einen Ausgang für ein Hochfrequenzsignal SRF auf, wobei das Signal SRF an einen Strahlungsfrequenzbereich angepasst ist, über den die Kennzeichnung 10 reagiert. Der Ausgang für das Signal SRF ist mit einem Signaleingang des Leistungsverstärkers 230 und mit einem ersten Eingangsanschluss des Mischers 270 gekoppelt. Ein Ausgang vom Leistungsverstärker 230 ist mit der Sendeantenne 240 gekoppelt. Ebenso ist die Empfangsantenne 250 mit einem Eingangsanschluss des Empfangsverstärkers 260 gekoppelt. Ein Ausgang des Empfängers 260 ist mit einem zweiten Eingangsanschluss des Mischers 270 gekoppelt. Ein Ausgangsanschluss des Mischers 270 ist mit einem Signaleingang des Basisbandempfängers 280 verbunden.
  • Anhand von 7 wird nunmehr der Betrieb der die Kennzeichnungen 10a, 10b abfragenden Vorrichtung 200 beschrieben. Die Kennzeichnungen 10a, 10b sind in Entfernungen L1 bzw. L2 von der Sendeantenne 240 räumlich verteilt.
  • Der Oszillator 220 erzeugt das Signal SRF. Das Signal SRF läuft zum Verstärker 230 und zum ersten Anschluss des Mischers 270. Der Verstärker 230 verstärkt das Signal SRF, um ein entsprechendes verstärktes Signal ASRF zu erzeugen, das zur Sendeantenne 240 geführt wird, von der es als Strahlung 70 zu den Kennzeichnungen 10a, 10b abgestrahlt wird. Die Strahlung breitet sich zu den Kennzeichnungen 10a, 10b aus, um Empfangssignale S1 darin zu erzeugen, die gleichgerichtet werden, um entsprechende Versorgungspotenzialdifferenzen P in den Kennzeichnungen 10a, 10b zu ihrer Aktivierung zu erzeugen. Die Kennzeichnungen 10a, 10b funktionieren wie in der vorstehenden Beschreibung, wobei in den Kennzeichnungen 10a, 10b ihre zugehörigen spannungsgesteuerten Oszillatoren 50 mit Taktfrequenzen F1 bzw. F2 arbeiten. In 7 ist die Entfernung L1 kürzer als die Entfernung L2, was dazu führt, dass die Frequenz F1 größer als die Frequenz F2 ist. Anders gesagt wird die Kennzeichnung 10a mit einer größeren Rate als die Kennzeichnung 10b getaktet, da die Kennzeichnung 10a der Sendeantenne 240 relativ näher als die Kennzeichnung 10b ist.
  • Die Kennzeichnungen 10a, 10b modulieren ihre jeweiligen Strahlungsreflexionsgrade, um reflektierte Strahlung 300 bzw. 310 bereitzustellen. Die Strahlung 300, 310 breitet sich von den Kennzeichnungen 10a bzw. 10b zur Empfangsantenne 250 aus, an der die Strahlung 300, 310 in ein entsprechendes Empfangssignal STF umgewandelt wird. Das Signal STF läuft zum Empfangsverstärker 260, in dem es verstärkt wird, um ein entsprechendes verstärktes Signal ASTF zu erzeugen, das zum zweiten Eingangsanschluss des Mischers 270 läuft. Danach mischt der Mischer die Signale ASTF, SRF, d. h. multipliziert sie miteinander, um Produktkomponenten zu erzeugen, um ein Basisbandsignal SBB zu erzeugen, das dann zum Basisbandempfänger 280 läuft, um eine weitere Signalverarbeitung gemäß der späteren Beschreibung zu erfahren.
  • In 8 ist ein Diagramm dargestellt, das eine Spektralantwort des Signals SBB veranschaulicht. Das Diagramm verfügt über eine Abszisse 400 als Angabe der von links nach rechts zunehmenden Frequenz und eine Ordinate 410 als Angabe der von unten nach oben steigenden Signalamplitude. Das Signal SBB umfasst eine erste Seitenbandkomponente 420, die von der Kennzeichnung 10b stammt, und ferner eine zweite Seitenbandkomponente 430, die von der Kennzeichnung 10a stammt. Da die Kennzeichnung 10b eine größere Entfernung von der Sendeantenne 240 als die Kennzeichnung 10a hat, hat die erste Seitenbandkomponente 420 eine relativ niedrigere Frequenz als die Komponente 430 in der Spektralantwort.
  • Die Komponenten 420, 430 weisen Informationen über die Signaturcodes der Kennzeichnungen 10b bzw. 10a auf; weiterhin können die Komponenten 420, 430 zusätzliche Informationen von den Kennzeichnungen 10b, 10a aufweisen, z. B. Sensormessungen von Sensoren, die mit den Kennzeichnungen 10b, 10a verbunden oder darin eingebaut sind. Der Empfänger 280 isoliert die Komponenten 420, 430 mit Hilfe von frequenzselektiven digitalen Filtern und extrahiert dann die Signaturcodes daraus. Techniken zum Durchführen einer solchen Filterung und Extraktion sind in der Gestaltungstechnik elektronischer Schaltungen bekannt.
  • Die Kennzeichnungen 10a, 10b können so gestaltet sein, dass sie ihre jeweiligen Strahlungsreflexionsgrade in Form von codierten Manchester-Zweiphasendaten modulieren; beim Codieren von Daten mit Hilfe von Manchester-Zweiphasentechniken werden Daten- und Taktsignale exklusiv geODERt, um entsprechende codierte Manchester-Zweiphasendaten zu erzeugen. Zu alternativen Modulationsformen, die zum Einsatz kommen können, zählen FM0- und FM1-Formate, wobei FM0 und FM1 auf dem technischen Gebiet von Funkkommunikationssystemen allgemein bekannt sind.
  • Werden viele Kennzeichnungen mit ähnlicher Gestaltung wie die Kennzeichnung 10 von der Vorrichtung 200 aus gleichzeitig abgefragt, kann es zu einer mehrdeutigen Konfliktsituation kommen, wenn zwei oder mehr Kennzeichnungen den gleichen Abstand von der Sendeantenne 240 haben. Tritt ein solcher Konflikt auf, überlappen sich Spektralkomponenten von den Kennzeichnungen, die durch den Empfänger 280 verarbeitet werden, und sind nicht interpre tierbar. Im Rahmen der Erfindung wurde festgestellt, dass es eine Reihe von Möglichkeiten gibt, wie die Vorrichtung 200 und die Kennzeichnungen 10a, 10b betrieben werden können, um den Konflikt zu beheben.
  • Bei einem ersten Ansatz sind die Kennzeichnungen 10a, 10b so gestaltet, dass ihre jeweiligen Mikrosteuerungen nicht kontinuierlich Strahlung modulieren, die von ihren Kennzeichnungen reflektiert wird, sondern nur in einem Bruchteil der Zeit, in der sie abgefragt werden. Da sich die Taktfrequenzen der Kennzeichnungen 10a, 10b in der Praxis geringfügig unterscheiden, funktionieren sie asynchron, so dass sie zu bestimmten Zeiten reflektierte Strahlung alternierend modulieren. Der Empfänger 280 beobachtet eine solche Alternation als einzelne Komponente in der Spektralantwort, deren Signaturcode alterniert. Prozessoren im Empfänger 280 können so programmiert sein, dass sie eine solche Alternation des Signaturcodes identifizieren und sie interpretieren, um das Vorhandensein mehr als einer Kennzeichnung in gleichem Abstand von der Sendeantenne 240 anzuzeigen.
  • Bei einem zweiten Ansatz ist die Vorrichtung 200 gemäß 7 zu einer alternativen Abfragevorrichtung gemäß 9 abgewandelt; die alternative Vorrichtung ist allgemein mit 500 bezeichnet. Die Vorrichtung 500 weist drei Sendeantennenanordnungen TX1, TX2, TX3 auf, die mit Umschaltanschlüssen a, b bzw. c einer Schaltereinheit 520 verbunden sind. Ein Kontaktarmanschluss d der Schaltereinheit 520 ist mit dem Ausgang des Leistungsverstärkers 230 verbunden. Der Basisbandempfänger 280 ist auch abgewandelt, um ein Antennenauswahlsignal SAHT bereitzustellen, das mit der Schaltereinheit 520 gekoppelt ist, an der es dazu verwendet wird, die Verbindung des Kontaktarmanschlusses d mit einem bevorzugten der o. g. drei Schalteranschlüsse a, b, c zu steuern.
  • Zusätzlich weist die alternative Vorrichtung 500 ein bewegliches Förderband 510 auf, auf dem Produkte und ihre zugehörigen angebrachten Kennzeichnungen 10a, 10b relativ zu den Antennenanordnungen TX1, TX2, TX3 transportiert werden. Entfernungen von den Antennenanordnungen TX1, TX2, TX3 sind in 9 mit Lij bezeichnet, wobei ein Index i die Antennenanordnung und ein Index j die Kennzeichnungsidentität bezeichnen.
  • Im Betrieb verwendet die Vorrichtung 500 die Antennenanordnungen TX1, TX2, TX3 nacheinander, um die Kennzeichnungen 10a, 10b abzufragen. Die Anordnungen TX1, TX2, TX3 werden durch das die Schaltereinheit 520 steuernde Signal SANT individuell nacheinander ausgewählt; beispielsweise wird die Anordnung TX1 ausgewählt, wenn das Signal SANT die Schaltereinheit 520 so einstellt, dass sie ihren Kontaktarmanschluss d mit dem Anschluss a verbindet. Aus 9 ist ersichtlich, dass jede der Kennzeichnungen 10a, 10b nicht den gleichen Abstand von den Antennenanordnungen TX1, TX2, TX3 haben kann, wenn die Anordnungen im wesentlichen geradlinig angeordnet sind. Als Folge eines solchen ungleichen Abstands werden überlagerte reflektierte Komponenten von den Kennzeichnungen 10a, 10b gemäß 8 entlang der Abszisse 400 bewegt, wenn sich der Basisbandempfänger 280 in der Auswahl durch die Antennenanordnungen TX1, TX2, TX3 schaltet. Tritt also Frequenzüberlappung von Komponenten 420, 430 für eine der Antennenanordnungen auf, werden die Komponenten frequenzaufgelöst, wenn eine weitere der Antennenanordnungen verwendet wird. Somit kann der Basisbandempfänger 280 überlagerte Komponenten zwecks Signalverarbeitung isolieren, wenn es zu Konflikten kommt, weil zwei oder mehr Kennzeichnungen den gleichen Abstand von einer oder mehreren der Antennenanordnungen haben.
  • Bei Bedarf kann die Vorrichtung 500 weiter so abgewandelt sein, dass sie eine oder mehrere der Antennenanordnungen TX1, TX2, TX3 verwendet, um die Kennzeichnungen 10a, 10b in Intervallen zu überwachen, wenn sie auf dem Förderband 510 bewegt werden; bei der Bewegung der Kennzeichnungen 10a, 10b darauf ändern sich ihre Relativabstände von einer oder mehreren der Antennenanordnungen TX1, TX2, TX3, wodurch die Komponenten 420, 430 umlaufend entlang der Abszisse 400 bewegt werden. Als Folge einer solchen Bewegung sind Konflikte zwischen den Kennzeichnungen 10a, 10b in einem Moment zu einem weiteren Zeitpunkt auflösbar, wenn sich die Kennzeichnungen 10a, 10b auf dem Förderband 510 bewegen.
  • Bei einem dritten Ansatz zur Konfliktbehebung sind die Vorrichtungen 200, 500 und die Mikrosteuerungen der Kennzeichnungen 10a, 10b abgewandelt. Die Vorrichtungen 200, 500 sind so abgewandelt, dass jede eine Verbindung von ihrem jeweiligen Basisbandempfänger 280 zu ihrem Hochfrequenzoszillator 220 zum Einfügen von Synchronisationsimpulsen in Intervallen in das Signal SRF beinhaltet. Die Mikrosteuerungen in den Kennzeichnungen 10a, 10b sind ebenfalls so abgewandelt, dass sie im Betrieb die an ihnen angelegte Potenzialdifferenz P auf Vorhandensein der o. g. Synchronisationsimpulse überwachen. Detektieren ein oder mehrere der Kennzeichnungen 10a, 10b nicht wiederholt die Synchronisationsimpulse in einem Detektionszeitfenster nach Ausgeben ihres Signaturcodes, um ihre Potenzialdifferenz P zu modulieren, schalten sich die eine oder die mehreren Kennzeichnungen 10a, 10b selbst für eine Zeitspanne in einen inaktiven Zustand, in dem sie ihren Signaturcode nicht ausgeben. Die Vorrichtungen 200, 500 sind so angeordnet, dass sie Synchronisationsimpulse in einem periodischen Intervall, das mit der Taktrate eines speziellen interessierenden Codes zusammenhängt, jedes Mal ausgeben, nachdem die Vorrichtungen 200, 500 das Vorhandensein des Signaturcodes im Signal SBB detektieren. Durch dieses Vorgehen können die Vorrichtungen 200, 500 eine bevorzugte Kennzeichnung 10a, 10b mit Signalen anweisen, seinen Signaturcode weiterhin auszugeben, und die andere Kennzeichnung 10a, 10b zwangsweise in einen Wartezustand versetzen, in dem es an der Ausgabe seines Signaturcodes vorübergehend gehindert ist. Natürlich kann dieser Weg auch genutzt werden, wenn mehr als zwei Kennzeichnungen vorhanden sind.
  • Anhand von 2 und 7 wird ein Abfrageverfahren im Zusammenhang mit dem dritten Ansatz mit Hilfe der Vorrichtung 200 näher beschrieben, um die Kennzeichnungen 10a, 10b abzufragen und die Kennzeichnung 10a bevorzugt gegenüber der Kennzeichnung 10b auszuwählen.
  • SCHRITT 1: Die Vorrichtung 200 wird von einem mit ihr verbundenen Kennzeichnungsmanagementsystem (nicht gezeigt) angewiesen, die Kennzeichnung 10a spezifisch zu identifizieren und andere vorhandene Kennzeichnungen zwangsweise in den Wartezustand zu versetzen;
  • SCHRITT 2: Die Vorrichtung 200 beginnt, indem sie das Signal SRF erzeugt, wobei sie das Signal SRF verstärkt, um das verstärkte Signal ASRF zum Ausgeben an ihrer Sendeantenne 240 als Strahlung 70 bereitzustellen. Die Strahlung 70 pflanzt sich zu den Kennzeichnungen 10a, 10b fort, an denen sie empfangen wird. Die Strahlung 70 wird in das Signal S1 in jeder der Kennzeichnungen 10a, 10b umgewandelt und gleichgerichtet, um die Potenzialdifferenz P darin zu erzeugen. Die Mikrosteuerungen 60 in jeder der Kennzeichnungen 10a, 10b werden durch die Potenzialdifferenz P gespeist und fahren damit fort, eine schwankende Last auf ihre Potenzialdifferenz P auf eine Weise auszuüben, die mit dem Signaturcode der Kennzeichnungen 10a, 10b zusammenhängt. Die schwankende Last bewirkt, dass eine entsprechend schwankende Impedanz zu den Antennenanordnungen 20 der Kennzeichnungen 10a, 10b geführt wird, wodurch ihre Reflexionscharakteristik vorübergehend abgewandelt wird und es somit zu modulierten reflektierten Komponenten 300, 310 der Strahlung 70 von den Kennzeichnungen 10a, 10b kommt, die die Signaturcodes mitführen. Die reflektierten Komponenten 300, 310 laufen zurück zur Empfangsantenne 250 der Vorrichtung 200, an der sie empfangen werden;
  • SCHRITT 3: Die Strahlungskomponenten 300, 310 werden an der Empfangsantenne 250 in das entsprechende Signal STF umgewandelt. Der Verstärker 260 verstärkt das Signal STF, um das entsprechende verstärkte Signal ASTF zu erzeugen. Das verstärkte Signal ASTF wird mit dem Signal SRF überlagert, um das Basisbandsignal SBB zu erzeugen, das dann zum Basisbandempfänger 280 geführt wird;
  • SCHRITT 4: Der Empfänger 280 filtert das Signal SBB, um Spektralkomponenten darin zu isolieren, und detektiert dann ihre zeitlichen Amplitudenschwankungen, um Signaturcodes zu identifizieren, die im Signal SBB vorhanden sind. Der Empfänger 280 wählt den identifizierten Signaturcode aus, der mit dem korreliert, der der Vorrichtung 200 vom o. g. Kennzeichnungsmanagementsystem übermittelt wurde. Mit einem Antwortzeitintervall nach Identifizierung des korrelierenden Signaturcodes, wobei sich das Intervall nach der Taktrate des korrelierenden Signaturcodes in der Messung durch den Emp fänger 280 richtet, gibt der Empfänger 280 einen Impulsbefehl zum Oszillator 220 aus, der einen Impuls in das Signal SRF einfügt;
  • SCHRITT 5: Das Signal SRF mit dem eingefügten Impuls wird durch den Verstärker 230 verstärkt, um das Signal ASRF zu erzeugen, das von der Sendeantenne 240 als Strahlung 70 abgestrahlt wird;
  • SCHRITT 6: Die Kennzeichnungen 10a, 10b überwachen die an ihnen empfangene Strahlung 70 auf den eingefügten Impuls; tritt der Impuls in einem Zeitfenster auf, nachdem die Kennzeichnungen 10a, 10b ihren jeweiligen Signaturcode im SCHRITT 2 ausgegeben haben, identifizieren die Kennzeichnungen 10a, 10b dadurch, ob sie aktiv bleiben oder vorübergehend in den Wartezustand umschalten sollen; in diesem Beispiel tritt der Impuls im erwarteten Zeitfenster der Kennzeichnung 10a und nicht in dem der Kennzeichnung 10b auf, was die Kennzeichnung 10b zwangsweise in den Wartezustand versetzt und die Kennzeichnung 10a aktiv bleiben lässt. Da die Kennzeichnung 10b auf den Wartezustand umschaltet, ist ein Konflikt zwischen den Kennzeichnungen 10a, 10b somit vermieden;
  • SCHRITT 7: Die Vorrichtung 200 gibt wiederholt Synchronisationsimpulse in der Strahlung 70 gemäß der vorstehenden Beschreibung in den SCHRITTEN 4 und 5 aus, bis die Vorrichtung 200 vom Kennzeichnungsmanagementsystem angewiesen wird, nach einer alternativen Kennzeichnung zu suchen. Somit kehrt die Kennzeichnung 10b aus dem Wartezustand in einen aktiven Zustand zurück, in dem es nach einer Erholungszeitspanne ausgewählt werden kann, wobei die Zeitspanne z. B. in einem Bereich von Mikrosekunden bis eine Sekunde liegt.
  • Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass die Kennzeichnung 10 so abgewandelt sein kann, dass es mit einem erweiterten Betriebsbereich versehen ist, wenn es aus daran empfan gener Strahlung gespeist wird. 10 zeigt eine Schaltung einer solchen abgewandelten Kennzeichnung, die allgemein mit 600 bezeichnet ist. Verglichen mit der Kennzeichnung 10 weist die Kennzeichnung 600 zusätzlich einen mit 610 bezeichneten piezoelektrischen Transformator und eine mit 650 bezeichnete Ausgangsdioden-Detektionseinheit auf, die in einem gestrichelten Rahmen 660 gezeigt ist. In der Kennzeichnung 600 umfasst der Transformator 610 eine Primärregion 620 und eine Sekundärregion 630, die zu einer einteiligen länglichen mechanischen Komponente integriert sind. Die Regionen sind aus einer piezoelektrischen Zusammensetzung gefertigt, z. B. Bleizirkonattitanat (PZT) oder einem ähnlichen piezoelektrischen Material. Die Komponente hat die Primärregion 620 an einem ersten Ende und die Sekundärregion 630 an einem zweiten Ende. Im Betrieb kann die Komponente in einer Längsresonanzform angeregt werden. Da die Primärregion 620 einen Stapel aus elektrisch parallel geschalteten piezoelektrischen Platten umfasst und die Sekundärregion 630 eine einzelne Platte aus piezoelektrischem Material umfasst, kann der Transformator 610 die Spannungsamplitude eines von der Diodendetektionseinheit 16 ausgegebenen Signals erhöhen, das an der Primärregion 620 anliegt, um eine vergrößerte Potenzialdifferenz P am Ausgang der Diodendetektionseinheit 650 zum Speisen der Logikeinheit 20 und des spannungsgesteuerten Oszillators 18 zu erzeugen.
  • Vorzugsweise ist der Transformator 610 so gestaltet, dass er in seiner Längsform in einem Frequenzbereich von 10 kHz bis 300 kHz schwingt, wobei die Resonanz einen ihr zugeordneten Gütefaktor in der Größenordnung von 20 bis 500 hat. Beispielsweise kann der Transformator 610 so hergestellt sein, dass:
    • (a) die Primärregion 620 einen Stapel mit 5 bis 20 Schichten aus polarisiertem piezoelektrischem Material umfasst, wobei jede Schicht eine Dicke in einem Bereich von 50 :m bis 0,2 mm sowie Hauptflächen hat, die jeweils eine Flächengröße in einem Bereich von 1 mm × 1 mm bis 5 mm × 5 mm hat; der Stapel kann durch gegenseitiges Verkleben oder Verlöten der Schichten an diesen Hauptflächen gebildet sein; außerdem können die Hauptflächen zur Herstellung einer elektrischen Verbindung mit ihnen metallisiert sein; und
    • (b) die Sekundärregion 630 eine Platte aus polarisiertem piezoelektrischen Material mit einer Hauptvorder- und einer Hauptrückseite umfassen kann, die jeweils eine Flächengröße in einem Bereich von 1 mm × 1 mm bis 5 mm × 5 mm und eine Dicke in einem Bereich von 0,3 mm bis 1 mm haben.
  • Die Primär- und Sekundärregionen 620, 630 können miteinander verklebt oder verlötet sein, um einen einteiligen Aufbau zu bilden.
  • Die Detektionseinheit 650 weist ein mit 670 bezeichnetes Schottky-Diodenpaar und einen zugehörigen Ableitkondensator 680 auf, die ähnlich wie in der Detektionseinheit 16 gemäß 10 miteinander verbunden sind. Ein Primär- und ein Sekundäranschluss T1, T2 der Primärregion 620 sind mit einer ersten bzw. einer zweiten Elektrode des Ableitkondensators 28 verbunden. Ein Anschluss TS der Sekundärregion 630 ist mit einem Mittelpunkt des Diodenpaars 670 gemäß 10 verbunden.
  • Im Folgenden wird der Betrieb der Kennzeichnung 600 in Kombination mit der Abfragevorrichtung 200 gemäß 7 beschrieben.
  • Der Generator 220 der Vorrichtung 200 erzeugt ein Hochfrequenzsignal mit einer Frequenz f1, die für die Kennzeichnung 600 geeignet ist, und moduliert die Amplitude des Funksignals mit einer Frequenz f2, die der Längsresonanzform des Transformators 610 entspricht, mit der der Transformator 610 für eine Potenzialerhöhung von seiner Primärregion 620 zu seiner Sekundärregion 630 wie in der vorstehenden Darstellung sorgen kann. Der Leistungsverstärker 230 verstärkt das amplitudenmodulierte Signal, und das resultierende verstärkte Signal wird von der Antennenanordnung 240 ausgegeben, von der es als Strahlung 22 abgestrahlt wird. Die Strahlung 22 wird an der Antennenanordnung 12 der Kennzeichnung 600 empfangen, an der sie bewirkt, dass ein entsprechendes Empfangssignal SR über dem ersten und zweiten Anschluss der Anordnung 12 erzeugt wird. Das Empfangssignal SR läuft zur Diodendetektionseinheit 16, die das Signal SR gleichrichtet, um ein entsprechendes unipolares Signal ST zu erzeugen, das Signalkomponenten vorwiegend mit der Frequenz f2 umfasst. Das Signal ST versetzt den Transformator 610 in Resonanz entlang seiner Längsachse, um ein Signal SS an der Sekundärregion des Transformators 650 mit der Frequenz f2 zu erzeugen, wobei das Signal SS eine größere Spannungsamplitude verglichen mit dem Signal ST hat. Das Signal SS läuft zur Diodendetektionseinheit 650, die es gleichrichtet, um die Potenzialdifferenz P zum Speisen der Logikeinheit 20 und des Oszillators 18 wie in der vorstehenden Beschreibung bereitzustellen, wobei der Oszillator 18 das Taktsignal CLK mit einer Frequenz liefert, die mit zunehmendem P-Wert steigt.
  • Der Transformator 610 ist zum Gebrauch in der Kennzeichnung 600 besonders geeignet; drahtgewickelte Ferritkern- oder Lufttransformatoren sind voluminöser und stellen nicht ohne weiteres einen geeigneten Bereich von Anschlussimpedanzen verglichen mit dem Transformator 610 bereit. Ferner sind Spannungstransformatoren mit geschalteten Kondensatoren auch nicht geeignet, da sie für ihre Funktion eine erhebliche Spannung erfordern.
  • Im Rahmen der Erfindung wurde erkannt, dass der piezoelektrische Transformator 610 einen relativ hohen mechanischen Gütefaktor bei Resonanz haben kann, dessen Wert z. B. oft mehrere Hundert übersteigt, besonders wenn ein PZT-Hartkeramikmaterial mit einem dielektrischen Verlust von höchstens 0,005 bei einer Versuchsfrequenz von 1 kHz genutzt wird. Zu beziehen ist ein solches PZT-Hartmaterial z. B. von einem dänischen Unternehmen namens Ferroperm A/S, Hejreskovvej 18A, DK-3490, Kvistgaard, Dänemark unter der Produktbezeichnung PZT26. Definitionsgemäß ist der dielektrische Verlust eines piezoelektrischen Materials die Tangente des elektrischen Verlustwinkels, die beim elektrischen Ansteuern des Materials beobachtet wird. Ferner stellt der dielektrische Verlust das Verhältnis von Widerstand zu Recktanz einer Parallel-Ersatzschaltung eines aus dem Material hergestellten piezoelektrischen Transformators dar. Messen lässt sich der dielektrische Verlust direkt mit einer Impedanzbrücke, z. B. bei einer Anregungsfrequenz von 1 kHz.
  • Infolge dessen bildet der Transformator 610 ein bandbreitenbegrenzendes Filter zur Lastmodulation, die von der Mikrosteuerung durch den Transformator 610 zurück zur Antennenanordnung 12 übermittelt wird. Um die Modulationsbandbreite der Kennzeichnung 600 zu er höhen, wurde im Rahmen der Erfindung eine abgewandelte Version der Kennzeichnung 600 entwickelt, die in 11 mit 700 bezeichnet ist. Die Kennzeichnung 700 ist mit der Kennzeichnung 600 mit der Ausnahme identisch, dass der Ein-/Ausgangs-(I/O) Anschluss über einen Lastwiderstand 710 mit der zweiten Elektrode des Kondensators 24 darstellungsgemäß verbunden ist. Dadurch vermag die Kennzeichnung 700, Lastmodulation direkt an der Antennenanordnung 12 anzulegen, und kann daher im Vergleich zur Kennzeichnung 600 mit einer größeren Datenrate reagieren.
  • Obwohl die Aufnahme des Transformators 610 und seiner zugeordneten Diodendetektionseinheit 650 für einen erweiterten Kennzeichnungsbetriebsbereich sorgen kann, wurde im Rahmen der Erfindung erkannt, dass die Aufnahme des Transformators andere Probleme hervorrufen kann. Allerdings ändert sich die Resonanzfrequenz des Transformators 610 mit der Temperatur. In vielen Situationen hat eine Kennzeichnungsabfragevorrichtung keine Informationen über die Temperatur der Kennzeichnungen, mit denen sie zu kommunizieren versucht. Dadurch ist es möglich, dass die Abfragevorrichtung eine ungeeignete Frequenz f2 auswählt, die nicht genau mit der Resonanzfrequenz des Transformators 610 in jedem der Kennzeichnungen zusammenfällt. Eine solche ungenaue Übereinstimmung ist besonders relevant, wenn der Transformator 610 so ausgewählt ist, dass er einen besonders hohen Gütefaktor hat, um den Kennzeichnungen 600, 700 einen stark erweiterten Bereich zu verleihen. Um solchen Problemen entgegen zu wirken, kam im Rahmen der Erfindung eine Lösung zustande, die beinhaltet, dass die Abfragevorrichtung die Frequenz f2 der Strahlung 22 zyklisch wobbelt. In den Kennzeichnungen 600, 700 variiert die Potenzialdifferenz P, wenn die Frequenz f2 in der Strahlung 22 durch Resonanz des Transformators gewobbelt wird. Dadurch ändert sich die Rate, mit der die Kennzeichnungen 600, 700 ihre jeweiligen Signaturcodes ausgeben, als Reaktion auf das Wobbeln der Frequenz f2; in 8 entspricht ein solches Wobbeln dem Wobbeln der Komponenten 420, 430 entlang der Abszisse 400. Die Abfragevorrichtung kann so programmiert sein, dass sie die Bewegung der Komponenten 420, 430 überwacht, wenn die Frequenz f2 gewobbelt wird, und dadurch eine Frequenz f2 bestimmt, die zum optimalen Betreiben jeder Kennzeichnung 600, 700 geeignet ist. Indem ferner bewusst dafür gesorgt ist, dass Kennzeichnungen 600, 700 voneinander unterschiedliche Resonanzfrequenzen des Transformators 610 haben, z. B. durch bewusstes Locker ihrer Herstellungstoleranzen, kann ein solcher Weg mit Frequenzwobbeln dazu dienen, die Lösung von Konflikten zwischen Kennzeichnungen zu unterstützen; da die Kennzeichnungen sich voneinander unterscheidende Frequenzen haben, würden ihre jeweiligen Komponenten ein Maximum in Entsprechung zur Position auf der rechten Seite entlang der Abszisse 400 mit sich voneinander unterscheidenden Frequenzen f2 erreichen.
  • Außerdem wurde im Rahmen der Erfindung erkannt, dass Kennzeichnungsabfragevorrichtungen nicht nur zur Bestimmung verwendet werden können, ob eine spezielle Kennzeichnung vorhanden ist, sondern auch für seine Winkellage im Hinblick auf die Abfragevorrichtung. Werden Kennzeichnungen und ihre zugeordneten Abfragevorrichtungen mit relativ niedrigen Frequenzen betrieben, z. B. in einem Bereich von 100 kHz bis 200 kHz, kommt es zu Kopplung zwischen den Vorrichtungen und den Kennzeichnungen vorwiegend über magnetische Feldstärkenkopplung. Außerdem sind Schleifenantennen in einem so niedrigen Frequenzbereich bevorzugt, beispielsweise wie Ferritspulenantennen in Langwellen-Funkempfängern, die richtungsempfindlich sind. Somit wurden im Rahmen der Erfindung ein Abfragesystem und eine zugeordnete kompatible Kennzeichnung entwickelt, die zur Kennzeichnungsrichtungsmessung fähig sind, wobei das System mit 800 und die Kennzeichnung mit 810 bezeichnet sind.
  • Das System 800 weist eine Abfragevorrichtung 830 auf, die mit einer Antennenanordnung gekoppelt ist, die mit 820 bezeichnet ist. Die Anordnung 820 umfasst eine erste und eine zweite Schleifenantenne 822a, 822b, die so konfiguriert sind, dass sie darstellungsgemäß zueinander orthogonal sind. Die Kennzeichnung 810 ähnelt der Kennzeichnung 10 gemäß 1 und 2 mit der Ausnahme, dass die Antennenanordnung 12 in Form einer Schleifenantenne 840 implementiert ist. Das System 800 ist in einer ähnlichen Konfiguration wie die Vorrichtung 500 dahingehend angeordnet, dass die Schaltereinheit 520 zum selektiven Umschalten zwischen den Schleifenantennen 822a, 822b angeordnet ist.
  • Die Größe der in der Kennzeichnung 810 für eine bestimmte Winkelfömigkeit der Kennzeichnung 810 relativ zum System 800 entwickelten Potenzialdifferenz P ist in erster Nähe rung proportional zu cos N und sin N für die erste bzw. zweite Schleifenantenne 822a, 822b. Wie zuvor erläutert, bestimmt die Potenzialdifferenz P die Rate, mit der die Kennzeichnung 810 seinen Signaturcode ausgibt. Die Rate der Signaturcodeausgabe hängt von der Potenzialdifferenz P ab und gehört als Information zu reflektierter Strahlung von der Kennzeichnung 810, wobei sich die Information als Frequenz von Signaturcodekomponenten in der reflektierten Strahlung manifestiert. Die an der Abfragevorrichtung 830 empfangene reflektierte Strahlung wird darin verarbeitet, um die Komponenten zu isolieren, die der Kennzeichnung 810 für die beiden Antennen 822a, 822b entsprechen, und ihre relative Frequenzverschiebung, z. B. entlang der Abszisse 400 in 8, wird bestimmt. Die relative Frequenzverschiebung ist eine Anzeige für das Verhältnis von sin N zu cos N und somit eine Anzeige für tan N. Durch Anwendung einer Arkustangens-Berechnung lässt sich der Winkel N zumindest auf eine erste Größenordnung genau bestimmen, womit die Lage der Kennzeichnung 810 relativ zum System 800 ermittelt werden kann.
  • Dem Fachmann in der Technik der Kennzeichnungsgestaltung wird klar sein, dass die Kennzeichnungen 10, 50, 60, 80, 100, 600, 700 zum Empfangen von Strahlung mit anderen Frequenzen angepasst sein können. Beispielsweise kann die Antennenanordnung 12 der Kennzeichnung 10 durch einen piezoelektrischen Ultraschallwandler ersetzt sein, so dass die Kennzeichnung mit Hilfe von Ultraschallstrahlung abgefragt und gespeist werden kann, z. B. Ultraschallstrahlung in einem Frequenzbereich von 20 kHz bis 500 kHz; durch Aufnahme solcher Ultraschallwandler kann die Kennzeichnung 10 in Marineanwendungen zum Einsatz kommen, z. B. in der Offshore-Erdölindustrie. Alternativ kann die Antennenanordnung 12 der Kennzeichnungen 10, 50, 60, 80, 100, 600, 700 z. B. durch einen Fotodetektor zum Empfangen von optischer Abfragestrahlung und Erzeugen von Kennzeichnungsbetriebsleistung daraus ersetzt sein; Kennzeichnungsrückstrahlung kann mit Hilfe einer gepulsten Leuchtdioden-(LED) Quelle oder eines betätigten Mikrospiegels bereitgestellt werden. Im Zusammenhang mit der Erfindung soll optische Strahlung elektromagnetische Strahlung mit einer Freiraumwellenlänge in einem Bereich von 10 :m bis 100 nm bezeichnen.
  • Ferner wird deutlich sein, dass der spannungsgesteuerte Oszillator 18 gemäß 2, 3, 4, 5, 6, 10 und 11 auf andere Weise realisiert sein kann. Beispielsweise kann der Oszillator 18 alter nativ einen Festfrequenzoszillator verwenden, der im Betrieb zu einem digitalen Teiler ausgibt, der das Taktsignal CLK mit seiner frequenzgeteilten Ausgabe bereitstellt, wobei der Teilungsfaktor durch die Potenzialdifferenz P mittels eines oder mehrerer Spannungskomparatoren und zugeordneten Logikgattern zum Steuern des Teilers gesteuert wird. Beispielsweise können die Kennzeichnungen 10, 600 so abgewandelt sein, dass ihr Oszillator 18 als 13,56-MHz-Festfrequenzoszillator realisiert ist, der einer internationalen Standardfrequenz entspricht, die derzeit für Kennzeichnungen festgelegt wird, z. B. wie im Gebrauch in der integrierten Philips-Icode-Schaltung. Vorzugsweise kann die Ausgabe des Festfrequenzoszillators als Reaktion auf Änderungen der Potenzialdifferenz P gemäß Tabelle 1 selektiv geteilt sein: Tabelle 1
    Potenzialdifferenz P Ausgewähltes Teilungsverhältnis nach dem 13,56-MHz-Festfrequenzoszillator Frequenz des Taktsignals CLK
    1,8 Volt 256 52,96875 kHz
    2,0 Volt 128 105,9375 kHz
    2,2 Volt 64 211,875 kHz
    2,4 Volt 8 1,695 MHz
    2,6 Volt 2 6,789 MHz
  • Hat die eintreffende Strahlung 22 eine Frequenz von 13,56 MHz, kann das Signal S1 verwendet werden, das Ausgangssignal des Festfrequenzoszillators zum Teilen gemäß Tabelle 1 direkt zu verwenden, um die Mikrosteuerung in der Logikeinheit 20 zu takten. Ein solcher Weg führt zu mehreren so abgewandelten Kennzeichnungen 10, 50, 60, 80, 100, 600, 700, die synchron arbeiten, wenn sie gleichzeitig abgefragt werden; dieser Synchronbetrieb erleichtert Signalverarbeitungsaufgaben in einer verwendeten Abfragevorrichtung und in den abgewandelten Kennzeichnungen.
  • Ferner wird deutlich sein, dass die Kennzeichnungen 10, 50, 60, 80, 100, 600, 700 so nahe an den Abfragevorrichtungen 200, 500 betrieben werden können, dass der spannungsgesteuerte Oszillator 18 und die Logikeinheit 20 durch übermäßige Potenzialdifferenz P beschädigt werden können. Um eine solche Beschädigung zu umgehen, wurde im Rahmen der Erfindung erkannt, dass eine oder mehrere Spannungsbegrenzungskomponenten zu den Kennzeichnungen 10, 50, 60, 80, 100, 600, 700 gehören können. Ein zweckmäßiger Weg zur Aufnahme einer Spannungsbegrenzungskomponente in der Kennzeichnung 10 ist, eine Zenerdiode über dem Ableitkondensator 28 zu schalten, wobei ein Kathoden- und ein Anodenbereich der Zenerdiode mit der ersten bzw. zweiten Elektrode des Kondensators 28 verbunden sind. Ähnlich ist ein zweckmäßiger Weg zur Aufnahme einer Spannungsbegrenzungskomponente in den Kennzeichnungen 600, 700, eine Zenerdiode über dem Kondensator 680 zu verbinden, wobei ein Kathoden- und ein Anodenbereich der Zenerdiode mit den Anschlüssen VDD und VSS der Mikrosteuerung in der Logikeinheit 20 verbunden sind.

Claims (30)

  1. Frequenzvariable Kennzeichnung (10, 50, 60, 80, 100, 600, 700, 810), umfassend: (a) Schnittstellenmittel (12, 820) zum Empfang von Abfragestrahlung (22, 70) an der Kennzeichnung (10, 50, 60, 80, 100, 600, 700, 810) und zur Erzeugung eines entsprechenden empfangenen Signals (51) und zum Empfang eines Signatursignals und zur Ausstrahlung entsprechender Antwortstrahlung (300, 310), (b) Verarbeitungsmittel (20) zum Empfang des empfangenen Signals und zur Ausgabe des Signatursignals als Antwort, wobei das Signatursignal einen Signaturcode zur Verwendung bei der Identifikation der Kennzeichnung (10, 50, 60, 80, 100, 600, 700, 810) aufweist, (c) Taktmittel (18) zur Steuerung einer Rate, mit der der Signaturcode ausgegeben wird, und (d) Energieversorgungsmittel (14, 16) zur Bereitstellung einer elektrischen Potenzialdifferenz (P) zur Speisung der Kennzeichnung (10, 50, 60, 80, 100, 600, 700, 810) durch die daran empfangene Abfragestrahlung, dadurch gekennzeichnet, dass das Taktmittel (18) betreibbar ist, um den Signaturcode mit einer Rate auszugeben, die durch die Größe des empfangenen Signals (51) beeinflusst wird, um das Verarbeitungsmittel (20) bei einer Rate zu takten, die steigt, wenn die Potenzialdifferenz (P) steigt, dadurch, dass das Taktmittel (18) betreibbar ist, um die Rate, bei welcher das Verarbeitungsmittel (20) getaktet ist, schrittweise, im Wesentlichen linear oder im Wesentlichen logarithmisch als Antwort auf den Anstieg der Potenzialdifferenz (P) zu erhöhen.
  2. Kennzeichnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Versorgungsmittel (14, 16) an das Schnittstellenmittel (12) gekoppelt ist, wobei das Versorgungsmittel (14, 16) betreibbar ist, um die Potenzialdifferenz (P) von dem empfangenen Signal (51) abzuleiten.
  3. Kennzeichnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Versorgungsmittel (16, 650) einen Transformator (610) zur Vergrößerung der an das Taktmittel (18) und das Verarbeitungsmittel (20) angelegten Potenzialdifferenz (P) aufweist.
  4. Kennzeichnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator ein piezoelektrischer Transformator (610) ist.
  5. Kennzeichnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator (610) eine mehrschichtige Primärregion (620), die so angeordnet ist, dass sie durch das Empfangssignal (SR) angetrieben wird, und eine einschichtige Sekundärregion (630), an der die Potenzialdifferenz (P) erzeugt wird, aufweist, wobei die Primär- (620) und die Sekundärregion (630) mechanisch gekoppelt sind.
  6. Kennzeichnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Versorgungsmittel (16) Potenzialdifferenzbegrenzungsmittel zur Verhinderung von Überversorgungspotenzialschäden an dem Verarbeitungsmittel (20) und dem Taktmittel (18) aufweist.
  7. Kennzeichnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schnittstellenmittel eine Antennenanordnung (12) umfasst, die betreibbar ist, um die Antwortstrahlung aus der empfangenen Strahlung durch Modulation des Reflexionsvermögens der Antenneanordnung (12) in Abhängigkeit vom Energieverbrauch der Kennzeichnung zu erzeugen.
  8. Kennzeichnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Schnittstellenmittel eine Antennenanordnung (12) umfasst, die betreibbar ist, um die Antwortstrahlung aus der empfangenen Strahlung durch Modulation des Reflexionsvermögens der Antennenanordnung zu erzeugen, wobei das Verarbeitungsmittel (20) zur Modulation des Reflexionsvermögens der Anordnung mit dem Signaturcode in direkter Kommunikation mit der Antennenanordnung (12) verbunden ist.
  9. Kennzeichnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Taktmittel digitale Teilungsmittel zur Teilung eines Haupttaktsignals, um ein Taktsignal zum schrittweisen Takten der Verarbeitungsmittel zu erzeugen, umfasst, wobei das Haupttaktsignal von dem empfangenen Signal abgeleitet wird.
  10. Kennzeichnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Taktmittel digitale Teilungsmittel zur Teilung eines Haupttaktsignals, das durch Oszillationsmittel erzeugt wird, das Verarbeitungsmittel schrittweise zu takten, umfasst, wobei das Haupttaktsignal beim Betrieb im Wesentlichen konstant ist.
  11. Kennzeichnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Taktmittel einen Oszillator (18) mit einer Mehrzahl von in Reihe geschalteten Logikgattern (30a, 30b, 30c) mit umgebendem Feed-back zur Erzeugung eines Taktsignals zum Takten des Verarbeitungsmittels (20) aufweist, wobei die Logikgatter (30a, 30b, 30c) eine Signalausbreitung durch diese aufweisen, die eine Funktion der Potenzialdifferenz (P) ist.
  12. Kennzeichnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Oszillator (18) ein Dreiring-Logikgatter (30a, 30b, 30c) umfasst, das mit umgebendem Feed-back zur Erzeugung des Taktsignals konfiguriert ist.
  13. Kennzeichnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verarbeitungsmittel (20) betreibbar ist, um einen Hauptteil der zum Betrieb der Kennzeichnung (10, 50, 60, 80, 100, 600, 700, 810) erforderlichen Energie abzuführen.
  14. Kennzeichnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verarbeitungsmittel (20) betreibbar ist, um den Signaturcode wiederholt mit dazwischenliegenden Pausenintervallen, während derer der Code nicht ausgegeben wird, auszugeben.
  15. Kennzeichnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Pausenintervall mindestens 90% eines Intervalls entspricht, in dem der Signaturcode ausgegeben wird.
  16. Kennzeichnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verarbeitungsmittel (20) für einen oder mehrere Synchronisationsimpulse in dem empfangenen Signal empfangsbereit ist und auf einen vorübergehenden Wartestatus umschaltbar ist, in dem das Verarbeitungsmittel (20) seinen Signaturcode nicht ausgibt, wenn der eine oder die mehreren Synchronisationsimpuls(e) sich nicht nach einem Synchronisationszeitfenster ausrichten, nachdem die Kennzeichnung (10, 50, 60, 80, 100, 600, 700, 810) ihren Signaturcode ausgibt.
  17. Kennzeichnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verarbeitungsmittel CMOS-Logikschaltung (20) zur Erzeugung des Signaturcodes aufweist, wobei die Logikschaltung betreibbar ist, um zunehmend Energie beim Betrieb zu verbrauchen, wenn ihre Taktrate erhöht wird.
  18. System, das eine oder mehrere Kennzeichnung(en) (10a, 10b, 10c) nach einem der vorangehenden Ansprüche und eine Abfragevorrichtung (200, 500, 830) zur Abfrage einer Kennzeichnung oder mehrerer Kennzeichnungen (10a, 10b, 10c) nach einem der vorangehenden Ansprüche beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfragevorrichtung (200, 500, 830) beinhaltet: (a) Signalerzeugungsmittel (220, 230) zur Erzeugung eines Abfragesignals; (b) Abfrageschnittstellenmittel (240) zur Ausstrahlung des Abfragesignals als Abfragestrahlung (70) zu der einen oder den mehreren Kennzeichnung(en) (10a, 10b, 10c) und zum Empfang von Antwortstrahlung (300, 310) von der einen oder den mehreren Kennzeichnung(en) (10a, 10b, 10c) und zur Erzeugung eines entsprechenden Antwortsignals; und (c) Signalverarbeitungsmittel (260, 270) zur Filterung des Antwortsignals und dadurch zur Isolierung von Signalspektralanteilen von jeder der einen Kennzeichnung oder der mehreren Kennzeichnungen (10a, 10b, 10c) und zur Extraktion von Signaturcodes aus den Signalanteilen zur Identifikation der einen Kennzeichnung oder der mehreren Kennzeichnungen (10a, 10b, 10c).
  19. System nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Abfrageschnittstellenmittel (240) eine Richtantennenanordnung zur Abfrage der einen Kennzeichnung oder der mehreren Kennzeichnungen (10a, 10b, 10c) aus einer Mehrzahl von relativen Winkeln umfasst und das Signalverarbeitungsmittel (260, 270) betreibbar ist, um für die Mehrzahl von relativen Winkeln an der Vorrichtung (200, 500, 830) entstehende Antwortsignale zu verarbeiten, um die Lage der einen Kennzeichnung oder der mehreren Kennzeichnungen (10a, 10b, 10c) bezüglich der Vorrichtung (200, 500, 830) zu bestimmen.
  20. System nach Anspruch 18 und 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfragevorrichtung (200, 500, 830) geeignet ist, um eine Kennzeichnung oder mehrere Kennzeichnungen (10a, 10b, 10c) nach einem der Ansprüche 4, 5 oder 6 abzufragen, wobei Signalerzeugungsmittel (220, 230) zur Erzeugung eines Abfragesignals, das einen Erregeranteil zur Erregung eines Transformators oder mehrerer Transformatoren (610) der Kennzeichnungen (600) in Resonanz umfasst, geeignet ist, und das Abfrageschnittstellenmittel (240) zur Ausstrahlung des Abfragesignals als Abfragestrahlung (70) zu der einen oder den mehreren Kennzeichnung(en) (10a, 10b, 10c) zur Erregung des einen Transformators oder der mehreren Transformatoren (610) in Resonanz zur Erzeugung eines Signals mit erhöhtem Potenzial innerhalb der einen Kennzeichnung oder der mehreren Kennzeichnungen (600) geeignet ist.
  21. System nach Anspruch 20, gekennzeichnet durch Mittel zum Frequenzwobbeln des Erregeranteils in Frequenz für einen oder mehrere der folgenden Vorgänge: (a) Betrieb der Kennzeichnungen (10a, 10b, 10c) bei Resonanz ihres einen Transformators oder ihrer mehreren Transformatoren (610); und (b) Auflösung von Konflikten zwischen gleichzeitig antwortenden Kennzeichnungen (10a, 10b, 10c).
  22. System nach einem der Ansprüche 18 bis 21, gekennzeichnet durch Kennzeichnungstransportmittel (510) zum Transport der einen Kennzeichnung oder der mehreren Kennzeichnungen (10a, 10b, 10c) räumlich in Relation zu dem Abfrageschnittstellenmittel (240) im Betrieb, wobei das Signalverarbeitungsmittel (260, 270) betreibbar ist, um das Antwortsignal wiederholt in Intervallen zur Auflösung mehrfacher Kennzeichnungskonflikte abzutasten.
  23. System nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Abfrageschnittstellenmittel eine Mehrzahl von Antennen (TX1, TX2, TX3) umfasst, die räumlich in Relation zu der einen oder den mehreren Kennzeichnung(en) (10a, 10b, 10c) zur Ausstrahlung der Abfragestrahlung (70) angeordnet sind, wobei das Signalverarbeitungsmittel betreibbar ist, um nacheinander durch die Antennen (TX1, TX2, TX3) zu schalten (520), um die eine oder die mehreren Kennzeichnung(en) (10a, 10b, 10c) aus verschiedenen Entfernungen abzufragen und entsprechende Antwortsignale an der Vorrichtung zur Auflösung mehrfacher Kennzeichnungskonflikte zu verarbeiten.
  24. Verfahren zur Abfrage einer frequenzvariablen Kennzeichnung (10a, 10b, 10c) unter Verwendung einer Abfragevorrichtung (200, 500, 830), wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: (a) Aussendung von Abfragestrahlung (70) von der Vorrichtung (200, 500, 830) zu der Kennzeichnung (10a, 10b, 10c), (b) Empfang der Abfragestrahlung (70) an der Kennzeichnung (10a, 10b, 10c) und Erzeugung eines entsprechenden empfangenen Signals, (c) Empfang des empfangenen Signals an dem Verarbeitungsmittel (20) der Kennzeichnung (10a, 10b, 10c), (d) Ausgabe eines Signatursignals von dem Verarbeitungsmittel (20) als Antwort auf den Empfang des empfangenen Signals daran, wobei das Signatursignal einen Signaturcode zur Verwendung bei der Identifikation der Kennzeichnung (10a, 10b, 10c) aufweist, der Signaturcode mit einer Rate ausgegeben wird, die von einer die Kennzeichnung (10a, 10b, 10c) speisenden Versorgungspotenzialdifferenz (P) abhängt, und die Versorgungspotenzialdifferenz (P) von dem empfangenen Signal (70) abgeleitet wird, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass die Rate schrittweise, im Wesentlichen linear oder im Wesentlichen logarithmisch ansteigt, wenn die Potenzialdifferenz ansteigt, und dadurch dass das Verfahren ferner folgende Schritte aufweist: (e) Ausstrahlung des Signatursignals als Antwortstrahlung (300, 310) von der Kennzeichnung (10a, 10b, 10c), (f) Empfang der Antwortstrahlung (300, 310) von der Kennzeichnung (10a, 10b, 10c) an der Vorrichtung (200, 500, 830) und Erzeugung eines entsprechenden Abfrageempfangssignals daran, (g) Filterung des Abfrageempfangssignals in der Vorrichtung (200, 500, 830), um eine oder mehrere der Kennzeichnung (10a, 10b, 10c) entsprechende(n) Spektralanteil(e) zu isolieren, den Signaturcode der Kennzeichnung (10a, 10b, 10c) aus dem einen oder den mehreren Spektralanteil(en) zu extrahieren und dann den Signaturcode mit einer oder mehreren Signaturvorlage(n) zu korrelieren, um die Kennzeichnung (10a, 10b, 10c) zu identifizieren.
  25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungspotenzialdifferenz durch die Verwendung eines piezoelektrischen Aufwärtstransformators (610) vergrößert wird.
  26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Abfragestrahlung einen Anteil zur Erregung des Transformators (610) in Vibration aufweist, wobei das Verfahren das Wobbeln des Anteils in Frequenz beinhaltet, um zu bestimmen, wann die Kennzeichnung (10a, 10b, 10c) bei Resonanz ihres Transformators (610) in Betrieb ist.
  27. Verfahren zur Auflösung von Konflikten zwischen einer Mehrzahl von frequenzvariablen Kennzeichnungen (10a, 10b, 10c), die von einer Abfragevorrichtung (200, 500, 830) abgefragt werden, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es aufweist: die Schritte des Verfahrens von Anspruch 24 für jede Kennzeichnung (10a, 10b, 10c), wobei in Schritt (d) die Potenzialdifferenz aus dem empfangenen Signal der Kennzeichnung (10a, 10b, 10c) abgeleitet wird; und ferner, falls ein Konflikt hinsichtlich eines Anteils oder mehrerer Anteile besteht, den Schritt der wiederholten Änderung einer räumlichen Beziehung zwischen der Vorrichtung (200, 500, 830) und den Kennzeichnungen (10a, 10b, 10c) und der Wiederholung der Schritte (a) bis (g) von Anspruch 25, wobei in Schritt (d) die Potenzialdifferenz von dem empfangenen Signal der Kennzeichnung (10a, 10b, 10c) abgeleitet wird, bis der Konflikt aufgelöst ist.
  28. Verfahren zur Auflösung von Konflikten zwischen einer Mehrzahl von frequenzvariablen Kennzeichnungen (10a, 10b, 10c), die von einer Abfragevorrichtung (200, 500, 830) abgefragt werden, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es aufweist: die Schritte des Verfahrens von Anspruch 24 für jede Kennzeichnung (10a, 10b, 10c), wobei in Schritt (d) der Signaturcode mit einer Rate ausgegeben wird, die von einer die Kennzeichnung speisenden Versorgungspotenzialdifferenz abhängt, wobei die Potenzialdifferenz aus dem empfangenen Signal der Kennzeichnung (10a, 10b, 10c) abgeleitet wird, und der Signaturcode wiederholt mit dazwischenliegenden Pausen, während derer der Code nicht ausgegeben wird, ausgegeben wird, und ferner, falls ein Konflikt hinsichtlich eines Anteils oder mehrerer Anteile besteht, den Schritt der Wiederholung der Schritte (a) bis (g) von Anspruch 25, wobei in Schritt (d) der Signaturcode mit einer Rate ausgegeben wird, die von einer die Kennzeichnung speisenden Versorgungspotenzialdifferenz abhängt, wobei die Potenzialdifferenz von dem empfangenen Signal der Kennzeichnung (10a, 10b, 10c) abgeleitet wird und der Signaturcode wiederholt mit dazwischenliegenden Pausen, während derer der Code nicht ausgegeben wird, ausgegeben wird, bis der Konflikt aufgelöst ist.
  29. Verfahren zur Auflösung von Konflikten zwischen einer Mehrzahl von frequenzvariablen Kennzeichnungen (10a, 10b, 10c), die von einer Abfragevorrichtung (200, 500, 830) abgefragt werden, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass es aufweist: die Schritte des Verfahrens von Anspruch 24 für jede Kennzeichnung (10a, 10b, 10c), wobei die Schritte (d) bis (g) Folgendes aufweisen: (d) Identifikation eines oder mehrerer in dem empfangenen Signal an jeder Kennzeichnung (10a, 10b, 10c) vorhandenen Impulse(s), Ausgabe eines zugehörigen Signatursignals von den Verarbeitungsmitteln (20) der Kennzeichnung (10a, 10b, 10c) als Antwort auf den Empfang des empfangenen Signals daran, in Abhängigkeit davon, ob der eine oder die mehreren Impuls(e) mit einem Zeitfenster zusammenfallen, das zu der Kennzeichnung (10a, 10b, 10c) gehört, wobei das Signatursignal einen zugehörigen Signaturcode zur Verwendung bei der Identifikation der Kennzeichnung (10a, 10b, 10c) aufweist, wobei jede Signaturcodeausgabe mit einer Rate erfolgt, die von einer die Kennzeichnung speisenden Versorgungspotenzialdifferenz (P) abhängt, wobei die Potenzialdifferenz (P) von dem empfangenen Signal der Kennzeichnung (10a, 10b, 10c) abgeleitet wird, (e) Ausstrahlung der Signatursignale als Antwortstrahlung (300, 310) von einer oder mehreren der Kennzeichnungen, (f) Empfang der Antwortstrahlung (300, 310) von der einen oder den mehreren der Kennzeichnungen (10a, 10b, 10c) an der Vorrichtung und Erzeugung eines entsprechenden Abfrageempfangssignals daran, (g) Filterung des Abfrageempfangssignals an der Vorrichtung (200, 500, 830), um einen oder mehrere Spektralanteil(e), der/die der einen oder den mehreren der Kennzeichnungen (10a, 10b, 10c) entspricht/entsprechen, zu isolieren, die Signaturcodes der einen oder der mehreren der Kennzeichnungen (10a, 10b, 10c) aus dem einen oder den mehreren Spektralanteil(en) zu extrahieren und dann die Signaturcodes mit einem oder mehreren Signaturmuster(n) zu korrelieren, um die eine oder die mehreren der Kennzeichnungen (10a, 10b, 10c) zu identifizieren, und dass das Verfahren ferner aufweist: (h) falls ein Konflikt hinsichtlich eines Anteils oder mehrere Anteile besteht, Ausgabe des einen oder der mehreren Impulse(s) in der Abfragestrahlung, um vorübergehend eine oder mehrere der Kennzeichnungen (10a, 10b, 10c) am Antworten und an der Wiederholung der Schritte (a) bis (g) zu hindern, bis der Konflikt aufgelöst ist.
  30. Verfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Zeitfenster jede Kennzeichnung (10a, 10b, 10c) zeitlich von einer Taktrate abhängt, auf die das Verarbeitungsmittel (20) der Kennzeichnung (10a, 10b, 10c) getaktet ist, wobei die Taktrate wiederum von der Versorgungspotenzialdifferenz des Kennzeichnung (10a, 10b, 10c) abhängt.
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