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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen Transponder und insbesondere
einen Transponder, der ein moduliertes Signal, das von einer Trägerfrequenz,
die auf einer Transponder-Antenne empfangen wurde, abgeleitet wurde,
auf einer Transponder-Frequenz
rückstrahlt.
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Die
vorliegende Erfindung wird vorteilhaft auf die Herstellung und den
Betrieb eines Funkerkennungs(radio frequency identification – RFID)-Etiketts,
wie beispielsweise in dem in gemeinschaftlichem Besitz befindlichen
US-Patent Nummer 5.530.702 für Palmer
et al. („das
Patent '702”) offenbart,
sowie auf einen Sender zum Identifizieren eines Gegenstandes in
einem Kassen- oder Bestandssteuerungssystem, wie beispielsweise
in dem in gemeinschaftlichem Besitz befindlichen
US-Patent Nummer 5.239.167 für Kipp („das Patent '167”) beschrieben,
angewendet.
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Das
Patent '167 offenbart
ein System zum Erkennen mehrerer zufällig angeordneter Gegenstände, ohne
dass diese Gegenstände
bewegt oder berührt
werden müssen.
Wie oben in dem Patent '167
beschrieben, signalisiert ein Betätigungsglied Sendern (RFID-Etiketten),
die an jedem Gegenstand befestigt sind, ihren Betrieb aufzunehmen.
Anschließend
senden alle Sender nacheinander ein Signal, das den Gegenstand kennzeichnet,
und beenden ihre Betätigung
selbständig.
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Unter
den Anwendungen, für
die das in dem Patent '167
offenbarte System angepasst ist, befinden sich ein Kassensystem
sowie ein Bestandssteuerungssystem, beispielsweise für einen
Supermarkt oder ein Lager. Damit RFID-Etiketten für ein Kassensystem
praktikabel sind, müssen
sie kostengünstig
herzustellen sein, da sie an Warengegenständen angebracht werden und
es nicht gefordert oder erwartet wird, dass sie durch den Kunden
zurückgegeben
werden.
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Gleichzeitig
muss das RFID-Etikett in der Lage sein, ein mehrstelliges Kennzeichnungssignal
zuverlässig
zu senden, und es muss so funktionieren, dass sein Senden empfangen
wird, obwohl viele andere RFID-Etiketten ebenfalls in Betrieb sind
und Kennzeichnungssignale senden.
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In
den Kassen- oder Bestandssteuerungssystemen, die in den Patenten '167 und '702 offenbart wurden,
senden RFID-Etiketten Signale über
relativ kurze Entfernungen in der Größenordnung von wenigen Metern
oder weniger an einen Abfrage-Sendeempfänger (im Folgenden "das
Abfragegerät" genannt) und empfangen
diese von dem Abfragegerät.
Es wurde erwartet, dass Frequenzmodulation (FM) eine hervorragende Kommunikationsleistungsfähigkeit
in einem System bereitstellt, das gemäß der vorliegenden Erfindung
konstruiert wurde. Zu dem Zeitpunkt, da diese Anwendung vorbereitet
wird, würden
die zusätzlichen
Kosten, die entstehen, wenn jedes RFID-Etikett mit einem FM-Empfänger ausgestattet
würde,
im Vergleich zu den Kosten eines Amplitudenmodulations(AM)-Empfängers das
Verwenden eines FM-Empfängers
in der vorliegenden Transponder-Erfindung nicht rechtfertigen. Die
Erfinder haben herausgefunden, dass eine Amplitudenmodulation eine
adäquate
Leistungsfähigkeit über den
relativ kurzen Kommunikationsbereich bereitstellt, für den die Erfindung
hauptsächlich
vorgesehen ist.
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Unter
Berücksichtigung
der Auswahl für
die Konstruktion stellt die Empfindlichkeit der Empfangsschaltkreise
des RFID-Etikettes die den Bereich begrenzende Einschränkung dar.
Unter Berücksichtigung
dieser Bereichsbeschränkung
haben die Erfinder herausgefunden, dass eine Transponder-Implementierung,
in der das RFID-Etikett
durch Rückstrahlen
einer Trägerfrequenz,
die von einer empfangenen Trägerfrequenz
abgeleitet ist, sendet, weiter dazu beiträgt, sowohl die Sendeleistungsfähigkeit
als auch kostenbezogene Überlegungen
zufrieden stellend zu berücksichtigen.
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In
dem Kommunikationssystem, für
dessen Betrieb die vorliegende Erfindung eingerichtet ist, sendet der
RFID-Etikett-Transponder auf einer Sendefrequenz, die von der Frequenz
eines Trägersignals,
die von dem Abfragegerät
rundgesendet wird, abgeleitet, jedoch von dieser verschieden ist.
In vorteilhafter Weise wird die Abgrenzung durch das Abfragegerät von Signalen,
die von dem Transponder gesendet werden, von den Signalen und der
Trägerfrequenz,
die von dem Abfragegerät
selbst gesendet werden, dadurch erleichtert, dass der RFID-Etikett-Transponder
eine unterschiedliche Sendefrequenz verwendet.
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Hinsichtlich
des Verfahrens, durch das die Sendefrequenz generiert wird, wird
erwartet, dass das Bereitstellen eines lokalen Oszillators sowie
eines Mischers in den Sendeschaltkreisen des Transponders die Rauschunterdrückung für durch
den Transponder gesendete Signale verstärkt. Die Erfinder haben jedoch
herausgefunden, dass die zusätzlichen
Kosten derartiger Schaltkreise keinen Vorteil bereitstellen würden, da
die Empfindlichkeit des Empfängerteils
des Transponders auch weiterhin die den Bereich begrenzende Einschränkung bleibt.
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Als
Hintergrund der vorliegenden Erfindung beschreibt das
US-Patent Nummer 3.944.928 ein harmonisches
Kommunikationssystem. Wie oben in dem Patent '928 beschrieben, empfängt ein
Transponder eine Grund-Trägerfrequenz,
generiert daraus eine harmonische Frequenz und moduliert die harmonische
Frequenz mit einem die Pulsbreite modulierenden Signal, das durch
einen Codespeicher
40 bereitgestellt wird, der auf dem
Transponder enthalten ist.
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Das
US-Patent Nummer 4.656.478 beschreibt
einen Transponder, der eine Antenne
12 besitzt, die auf eine
Rundsende-Frequenz f0 abgestimmt ist, sowie eine Diode
19,
die eine zweite harmonische Frequenz 2 × f0 davon für die Rückstrahlung
auf abgestimmten Antennenkeulen
14a und
14b generiert.
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Das
US-Patent Nummer 4.979.232 beschreibt
einen Festkörperschalter,
der es ermöglicht,
dass sowohl ein Sender
45 als auch ein Empfänger
55 eine
gemeinsame Antenne verwenden. Wie oben in dem Patent '232 beschrieben,
wird an eine Diode
15 eine umgekehrte Vorspannung angelegt,
so dass diese eine hohe Impedanz zeigt, um somit durch den Sender
45 generierte,
schädliche
Ströme
daran zu hindern, den Empfänger
55 zu
erreichen.
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Keines
der Patente '928, '478 oder '232 beschreibt jedoch
ein System, durch das ein Transponder das ungewünschte Aussenden harmonischer
Frequenzen unterbindet, während
er nicht sendet.
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Die
Ansprüche
werden gegen das US-Patent Nummer
US
5308968 begrenzt, das ein System offenbart, das ein Abfragegerät sowie
einen Transponder umfasst.
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Schließlich beschreibt
das
US-Patent Nummer 4.059.801 eine „Ent-Q"-Schaltung, die zum
Absenken des Gütefaktors
Q einer Sendeantenne während
Ruheintervallen zwischen Sendevorgängen verwendet wird. Das Patent '801 beschreibt jedoch
kein System, das die Abstimmung einer Antenne auf eine andere Frequenz aktiv
betreibt, wodurch verhindert wird, dass in Intervallen, in denen
nicht gesendet wird, eine Rundsende-Frequenz darauf empfangen werden
kann.
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Es
ist folglich eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Transponder-Implementierung eines RFID-Etikettes
bereitzustellen, dessen Kosten niedrig sind und das zuverlässig funktioniert,
um Informationen über
einen Sendebereich von einigen Metern oder weniger zu kommunizieren.
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Es
ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen Transponder bereitzustellen,
der durch erneutes Ausstrahlen einer harmonischen Frequenz einer
Rundsende-Trägerfrequenz
sendet und der Schaltkreise enthält, mit
denen unerwünschte
Emissionen dieser harmonischen Frequenz unterdrückt werden, wenn nicht gesendet wird.
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Diese
und andere Aufgaben werden durch den Hochfrequenz-Signaltransponder
der vorliegenden Erfindung gelöst.
Der Hochfrequenz-Signaltransponder sendet Informationssignale, indem
er eine harmonische Frequenz moduliert, die von einer von dem Abfragegerät rundgesendeten
Grund-Trägerfrequenz
abgeleitet wird.
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Der
Transponder der vorliegenden Erfindung ist so hergestellt, dass
er die folgenden Aufgaben erfüllt. Zunächst generiert
der Transponder eine harmonische Träger frequenz aus einer eingehenden
Rundsende-Trägerfrequenz,
moduliert diese harmonische Trägerfrequenz
mit einem mehrstelligen Informationssignal und sendet anschließend das
modulierte harmonische Trägersignal
für einen
Empfang durch das Abfragegerät mit
einem ausreichenden Signal-Rausch-Verhältnis, um hierdurch ein zuverlässiges Unterscheiden
der empfangenen Daten zu ermöglichen.
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Da
der Transponder innerhalb eines Kommunikationssystems funktioniert,
das eine Kassen- oder Bestandssteuerung durchführt, empfangen mehrere RFID-Etikett-Transponder Signale
auf einer von dem Abfragegerät
rundgesendeten Trägerfrequenz,
während
jedoch nur ein Transponder zu einer bestimmten Zeit ein Signal sendet.
Demgemäß enthält der hierin
offenbarte Transponder spezifische Schaltkreise in seinen Empfänger- und
Senderteilen, die nicht wünschenswerte
Emissionen der harmonischen Sendefrequenz unterdrücken, wenn
der Transponder kein Signal sendet.
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Die
Erfindung wird beispielhaft in den begleitenden Zeichnungen dargestellt,
in denen:
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1 ein
Blockdiagramm ist, das die Schaltkreise des Transponders der vorliegenden
Erfindung darstellt.
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2a ist
ein Blockdiagramm, das eine physikalische Implementierung des Transponders
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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2b ist
ein Diagramm, das eine Ansicht von vorn einer Vorderseite einer
physikalischen Implementierung des Transponders darstellt.
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2c ist
ein Diagramm, das eine Ansicht von vorn einer Rückseite einer physikalischen
Implementierung des Transponders darstellt.
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2d ist
ein Diagramm, das eine Ansicht von hinten einer Rückseite
einer physikalischen Implementierung des Transponders darstellt.
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1 stellt
einen schematischen Schaltplan des Funktransponders der vorliegenden
Erfindung dar. Wie in 1 dargestellt, umfasst der Transponder 10 eine
Steuereinheit/einen Informationsspeicher 12, der vorzugsweise
in einer integrierten Schaltung (U1), die einen Speicher und eine
Steuerlogik umfasst, implementiert ist, eine Batterie B1, einen
Empfangsschaltkreis 16 sowie einen Sendeschaltkreis 18.
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Der
Empfangsschaltkreis 16 umfasst eine Empfangsantenne L1,
einen Demodulator 20 sowie eine Abschlussschaltung 22.
Der Demodulator 20 ist vorzugsweise als ein Hüllkurvendetektor
eingerichtet, dieser umfasst eine Diode D1, einen Kondensator C1
sowie einen Widerstand R1 mit Werten, die ungefähr auf die Trägerfrequenz
f0 angepasst sind, auf der durch das Abfragegerät Signale an den Transponder
gesendet werden. Die demodulierte Ausgabe des Demodulators 20 wird
durch ein Endgerät
DIN vorzugsweise auf einem Basisband einer Steuereinheit/eines Informationsspeichers 12 bereitgestellt.
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Die
Abschlussschaltung 22 unterdrückt die Rückstrahlung von Signalenergie
durch die Empfangsantenne L1 auf der zweiten harmonischen Frequenz,
das heißt,
2 × f0,
und anderer gerader Harmonischer der Trägerfrequenz f0, die durch das
Abfragegerät
gesendet wird. Da die zweite harmonische Frequenz die Transponder-Sendefrequenz ist,
zielt die Abschlussschaltung 22 nicht speziell auf das
Verringern der Emission von Signalenergie bei ungeraden Harmonischen
der Grund-Trägerfrequenz
ab, noch ist sie für
deren Verringern erforderlich. Die Abschlussschaltung 22 umfasst
Elemente, die eine Schaltung bilden, die in Bezug auf den Demodulator 20 auf
antisymmetrische Weise arbeitet. Somit besitzt in der in 1 dargestellten,
bevorzugten Ausführungsform
die Abschlussschaltung Elemente einschließlich einer Diode D2, eines
Kondensators C5 sowie eines Widerstandes R6, durch die ein ,negatives
Bild' des durch
die Diode D1, den Kondensator C1 sowie den Widerstand R1 ausgebildeten
Demodulators 20 gebildet wird und die in Funktion dazu
dienen, zu verhindern, dass Modulationsprodukte bei geraden Harmonischen
der Grund-Trägerfrequenz
durch den Demodulator 20 in die Antenne L1 eingeführt und
rückgestrahlt
werden.
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Der
Sendeschaltkreis 18 besitzt mehrere Funktionen: 1) das
Generieren einer Transponder-Sendefrequenz als einer Harmonischen
der durch das Abfragegerät
gesendeten Trägerfrequenz;
2) das Modulieren eines Informationssignals auf diese Sendefrequenz
zum Senden an das Abfragegerät;
3) das Senden des modulierten Informationssignals durch Rückstrahlen
der Sendefrequenz; und 4) wenn nicht gesendet wird, das Unterdrücken des
ungewünschten
Aussendens der Sendefrequenz.
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Der
Sendeschaltkreis 18 umfasst die Sendeantenne L4; ein Paar
Kondensatoren C6 und C7; jeweilige RLC-Schaltungen, die ausgebildet
werden durch: einen Widerstand R7, eine Induktionsspule L2 sowie
einen Kondensator C8; sowie einen Widerstand R8, eine Induktionsspule
L3 und einen Kondensator C9; sowie einen Generator und Modulator
einer harmonischen Frequenz 24. Vorzugsweise sind die RLC-Schaltungen hinsichtlich
ihrer Impedanz- und Amplituden-Frequenzeigenschaften aneinander
angepasst. Der Generator und Modulator einer harmonischen Frequenz 24 umfasst
vorzugsweise eine Diode D3 und ist durch die Kondensatoren C6 und
C7 mit der Sendeantenne L4 verbunden. Der Sendeschaltkreis 18 ist
durch jeweilige RLC-Schaltungen mit komplementären Ausgängen DOUT und DOUT* einer Steuereinheit/eines
Informationsspeichers 12 verbunden.
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Die
RLC-Schaltungen 26 und 28 und die Kopplungskondensatoren
C6 und C7 besitzen derartige Impedanz- und Frequenzeigenschaften,
dass eine Resonanzabstimmung der Sendeantenne L4 auf die durch das
Abfragegerät
gesendete Grund-Trägerfrequenz
f0 durchgeführt
wird, wenn die Diode D3 in Durchlassrichtung vorgespannt ist. Wenn
jedoch die Diode D3 in Sperrrichtung vorgespannt ist, wird durch
die Diode D3 der Stromfluss verhindert, dadurch erfolgt eine wirksame
Resonanzabstimmung der Antenne L4 auf das Doppelte der Grund-Frequenz,
das heißt,
auf die zweite Harmonische 2 × f0.
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Die
folgenden Ergebnisse werden für
jede Vorspannungsbedingung der Diode D3 erhalten. Wenn die Diode
D3 durch jeweilige hohe und niedrige Spannungen auf komplementären Ausgängen DOUT
und DOUT* in Durchlassrichtung vorgespannt ist, erfolgt eine Resonanzabstimmung
der Sendeantenne L4 auf die Grund-Trägerfrequenz
f0, wodurch Energie, die von dem Abfragegerät auf dieser Frequenz empfangen
wurde, an die Diode D3 gekoppelt wird, die die zweite harmonische
Frequenz 2 × f0
generiert und moduliert. In vorteilhafter Weise wird der Punkt der
Vorspannung in Durchlassrichtung der Diode D3 in einem nichtlinearen
Betriebsbereich so ausgewählt,
dass eine Reihe harmonischer Frequenzen einschließlich der
zweiten harmonischen Frequenz 2 × f0 von der Diode D3 generiert
und auf die Sendeantenne L4 zurück
gekoppelt werden.
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Wenn
die Diode D3 durch jeweilige niedrige und hohe Spannungen auf komplementären Ausgängen DOUT
und DOUT* in Sperrrichtung vorgespannt ist, erfolgt eine Resonanzabstimmung
der Sendeantenne L4 auf die zweite harmonische Frequenz, das heißt, auf
2 × f0.
Unter einer derartigen Bedingung empfängt die Antenne L4 die Energie
der von dem Abfragegerät
rundgesendeten Grund-Trägerfrequenz
f0 nur schlecht mit dem Ergebnis, dass die Rückstrahlung der Grund-Trägerfrequenz
und ihrer Harmonischen auf der Sendeantenne L4 unterdrückt werden.
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Die
Werte und Bauteilarten der in der bevorzugten Ausführungsform
der hierin offenbarten Erfindung verwendeten Schaltungselemente
werden in der folgenden Tabelle zusammengefasst.
| Element | Wert | Art |
| B1 | 3
Volt | Lithiumbatterie |
| 1 | 2
pF | 805,
NPO |
| C5 | 2
pF | 805,
NPO |
| C6 | 2
pF | 805,
NPO |
| C7 | 2
pF | 805,
NPO |
| C8 | 3
pF | 805,
NPO |
| C9 | 3
pF | 805,
NPO |
| D1 | | HSMS
2852, SOT23 |
| D2 | | HSMS
2852, SOT23 |
| D3 | | HSMS
2820, SOT23 |
| U1 | | Orbit
6814A |
| L1 | 926
MHz, | 4,12
cm quadratisch |
| L2 | 40
nH, | 2,5
Drehungen spiralförmig |
| L3 | 40
nH, | 2,5
Drehungen spiralförmig |
| L4 | 1852
MHz, | 4,12
cm quadratisch |
| R1 | 100
k | 805,
ERJ6 |
| R6 | 100
k | 805,
ERJ6 |
| R7 | 1
k | 805,
ERJ6 |
| R8 | 1
k | 805,
ERJ05 |
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Die 2a bis 2d stellen
jeweilige Ansichten einer Leiterstruktur für eine physikalische Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung dar. 2a stellt
Leiterstrukturen sowohl für
vordere als auch hintere strukturierte Oberflächen eines flachen Transponders
dar, der dafür
eingerichtet ist, an einer Oberfläche eines Warengegenstandes
befestigt zu werden. Wie in 2a dargestellt,
sind die Induktoren L2 und L3 in spiralförmigen Leiterstrukturen implementiert,
die auf der Rückseite
des Transponders 10 positioniert sind (2c), gegenüber der
Vorderseite, auf der die Sendeantenne L4 positioniert ist. In 2b sind
die integrierte Schaltung U1, die Steuereinheit/der Informationsspeicher 12 implementiert,
Induktionsspulen L2 und L3 sowie die Empfangsantenne L1 durch Leiterstrukturen
verbunden, die auf der Vorderseite des Transponders 10 positioniert
sind. Vorteilhafterweise müssen
die integrierte Schaltung U1, die Batterie B1 sowie die Verbindungsleiterstrukturen
nicht auf einer bestimmten Seite des Transponders 10 positioniert
sein, und es kann unter bestimmten Umständen wünschenswert sein, diese Elemente
mit Leiterstrukturen zu verbinden, die auf beiden Seiten des Transponders 10 ausgebildet
sind.
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Die
Antennen L1 und L4 sind aus Leitern mit annähernd quadratischen Schleifenmustern
auf der jeweiligen Vorder- und Rückseite
des Transponders 10 ausgebildet.
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Es
wurde für
die Antennen L1 und L4 eine Schleifenform ausgewählt, da eine der artige Form
den Einfluss der Richtungsausrichtung auf die Sende- und Empfangseffizienz
verringert. Diese Betrachtung ist wichtig für das vorgesehene Kommunikationssystem,
in dem zufällig
ausgerichtete Transponder in der Lage sein müssen, effizient mit dem Abfragegerät zu kommunizieren.
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Vorteilhafterweise
müssen
die Sende- und Empfangsantennen L4 und L1 so positioniert sein,
dass eine an der Sendeantenne L4 vorliegende Sendesignalenergie
nicht übermäßig von
der Empfangsantenne L1 absorbiert wird, um ihr Senden an das Abfragegerät zu verhindern.
Beim Festlegen der Platzierung der Antennen L1 und L4 besteht eine
weitere Einschränkung
dahingehend, dass der Transponder in einer kleinen und unauffälligen Verpackung
enthalten sein muss, die in einem Kassen- oder Inventar-Überwachungssystem genutzt werden
kann. Eine effiziente Ausnutzung des gesamten Oberflächenbereiches
des Transponders wird erzielt, wenn die Leiterstrukturen sowohl
auf der Vorder- als auch auf der Rückseite der Verpackung platziert werden.
Somit sind in der Ausführungsform,
die in den 2a bis 2d dargestellt
wird, die Leiterstrukturen, die die Antennen L1 und L4 bilden, auf
jeweiligen gegenüberliegenden
Seiten des Transponders platziert und zueinander so versetzt, dass
keine Antenne die andere mit einem erheblichen Längenabschnitt vertikal überlagert
und dass die Antennen L1 und L4 um einen Mindestabstand von 3 mm
voneinander getrennt sind, wenn die Breite der die Antennen L1 und
L4 bildenden Leiterstrukturen 1,5 mm beträgt.
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Wenn
ein ausreichender Oberflächenbereich
auf einer einzigen Seite des Transponders verfügbar ist, können alle Transponderelemente
und -Leiterstrukturen vorteilhafterweise auf dieser einen Seite
ausgebildet werden. Zum Aufrechterhalten der Sendeeffizienz sollten
jedoch die Leiterstrukturen, die die Antennen L1 und L4 bilden,
einen Mindestabstand von 3 mm zueinander besitzen, wenn die Breite
der die Antennen L1 und L4 bildenden Leiterstrukturen 1,5 mm beträgt, dies
ist beispielsweise bei Transpondern der Fall, die Leiterstrukturen
auf beiden Seiten besitzen.
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Die
Diode D3, die als Generator und Modulator der Harmonischen 24 dient,
besitzt Kathoden- und Anoden-Anschlüsse, die mit den Leitern 30, 32 verbunden
sind, die eine zum Senden verwendete Schleifenantenne L4 bilden.
Wenn die Diode D3 durch jeweilige hohe und niedrige Spannungen an
komplementären
Ausgängen
DOUT und DOUT* in Durchlassrichtung vorgespannt ist, fließt ein Strom
durch die Diode D3 über
die kombinierte Länge
der Leiter 30 und 32, die die Sendeantenne L4
bilden. Wenn hingegen die Diode D3 durch jeweilige niedrige und
hohe Spannungen an komplementären
Ausgängen
DOUT und DOUT* in Sperrrichtung vorgespannt ist, blockiert die Diode
D3 den Stromfluss zwischen den Leitern 30, 32.
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Die Änderung
der effektiven Antennenlänge,
die durch die unterschiedlichen Vorspannungsbedingungen der Diode
D3 hervorgerufen werden, bewirken Änderungen der Resonanzfrequenz
der Antenne L4. Wenn die Diode D3 in Durchlassrichtung vorgespannt
ist, um die Antenne L4 über
ihre gesamte Länge
zu betreiben, schwingt die Antenne L4 mit der Grund-Trägerfrequenz
f0 des Abfragegerätes
mit. Wenn die Diode D3 so am Mittenpunkt der Antenne L4 positioniert
ist, dass jeder Leiter 30, 32 näherungsweise
die Hälfte
der Gesamtlänge
der Antenne L4 besitzt, ist es vorteilhaft, wenn jeder Leiter 30, 32,
wenn er als gesonderte Antenne betrieben wird, mit dem Doppelten
der Grund-Trägerfrequenz,
das heißt,
mit 2 × f0,
mitschwingt. Wenn demgemäß eine umgekehrte
Vorspannung an die Diode D3 angelegt wird, schwingt die Antenne
L4 mit der zweiten harmonischen Frequenz mit. Unter einer derartigen
Bedingung, wie oben erläutert,
wird von der Antenne L4 nur wenig Energie gesendet, da die höheren Resonanzfrequenz-Kennwerte
verhindern, dass Energie mit der Grund-Frequenz zunächst von
der Antenne L4 empfangen wird. Wie aus den vorstehenden Ausführungen
hervorgeht, können
nicht wünschenswerte
Emissionen der zweiten Harmonischen(Sende-)Frequenz im Wesentlichen
eliminiert werden, indem eine umgekehrte Vorspannung an Diode D3
aufrecht erhalten wird, wenn der Transponder nicht sendet.
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Es
ist zu erkennen, dass der Ort des maximalen Stroms an der Antenne
L4 auf Grund der durch das Abfragegerät gesendeten Grund-Trägerfrequenz
an dem Mittenpunkt der Leiterstruktur für Antenne L4 auftritt, das
heißt,
an dem Standort der Diode D3. Folglich ist der maximale Antennenstrom
zum Generieren und Modulieren der Sendefrequenz an die Diode D3
gekoppelt.
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In
Bezug auf die Patente '167
und '702 wird nun
der Betrieb des Transponders beschrieben. Die Kommunikation beginnt
durch das Abfragegerät,
das ein BEGINN-Signal
auf einer Grund-Trägerfrequenz
an alle diejenigen Transponder sendet, die sich innerhalb eines
definierten Bereiches wie beispielsweise innerhalb eines Kassensystems
oder eines definierten Inventarbereiches befinden. Das BEGINN-Signal
wird von jedem Transponder 10 an der Empfangsantenne L1
empfangen und von dem Demodulator 20 zum Bereitstellen
einer Eingabe, vorzugsweise auf dem Basisband, durch den DIN-Anschluss
für die
Steuereinheit/den Informationsspeicher 12 demoduliert.
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Das
Empfangen des demodulierten BEGINN-Signals durch die Steuereinheit/den
Informationsspeicher 12 bewirkt, dass der Transponder 10 von
einem stillgelegten Zustand, der nur minimale Leistung von der Batterie
B1 benötigt,
in einen voll betriebsbereiten, initialisierten Zustand schaltet,
zur gleichen Zeit beginnt ein in der Steuereinheit/dem Informationsspeicher 12 enthaltener
Zähler
(wie in dem Patent '702
dargestellt) damit, aufwärts
oder abwärts
zu einem Zeitpunkt zum Senden zu zählen, diese Zeit wird vorzugsweise
pseudo-zufällig
für jeden
Transponder bestimmt.
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Während der
Transponder 10 zu seinem Zeitpunkt zum Senden zählt, hält die Steuereinheit/der
Informationsspeicher 12 eine Vorspannung in Sperrrichtung
an der Diode D3 aufrecht (indem die Ausgänge DOUT und DOUT* bei jeweiligen
niedrigen und hohen Spannungen gehalten werden), um zu bewirken,
dass die Sendeantenne L4 von der durch das Abfragegerät gesendeten
Grund-Trägerfrequenz
weg abgestimmt wird. Auf diese Weise unterdrückt der Transponder 10 das
Aussenden von Energie mit der Sendefrequenz auf der Sendeantenne
L4.
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Wenn
der Transponder 10 seinen Zeitpunkt zum Senden erreicht,
schaltet die Steuereinheit/der Informationsspeicher 12 die
Polarität
der komplementären
Ausgänge gänge DOUT
und DOUT* in einer gesteuerten, zeitlich festgelegten Sequenz, um
für den
Sendeschaltkreis 18 ein modulierendes Informationssignal
bereitzustellen. Das modulierende Informationssignal legt eine Vorspannung
in Durchlassrichtung und in Sperrrichtung in einer gesteuerten,
zeitlich abgestimmten Sequenz an die Diode D3 an, um zu bewirken,
dass die Diode D3 entsprechende, zeitlich abgestimmte Energieimpulse
mit einer Harmonischen der Grund-Trägerfrequenz generiert, diese
Impulse werden zum Senden an das Abfragegerät an die Sendeantenne L4 zurückgekoppelt.
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Vorzugsweise
schaltet die Steuereinheit/der Informationsspeicher 12 die
komplementären
Ausgänge DOUT
und DOUT* auf eine derartige Weise, dass ein pulsweitenmodulierendes
(pulse-width modulating – PWM)
Signal generiert wird. Die Erfinder haben herausgefunden, dass bei
derselben Signalenergie eine geringere Bitfehlerwahrscheinlichkeit
erhalten werden kann, wenn das Senden mit Pulsweitenmodulation statt mit
Pulsamplitudenmodulation verwendet wird. Darüber hinaus können PWM-Signale
leichter und genauer an dem Empfänger
getaktet werden. Aus denselben Gründen wird das PWM-Senden für Signale
bevorzugt, die durch das Abfragegerät an den Transponder 10 gesendet
werden.
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In
der bevorzugten PWM-Ausführungsform
wird ein logischer Puls „0" durch das Halten
der Ausgänge DOUT
und DOUT* während
jedes Datenbitintervalls über
einen kurzen Lastzyklus (vorzugsweise etwa 25%) bei jeweiligen hohen
und niedrigen Spannungen dargestellt, und ein logischer Puls „1" wird durch das Halten der
Ausgänge
DOUT und DOUT* während
jedes Datenbitintervalls über
einen längeren
Lastzyklus (vorzugsweise etwa 75%) bei jeweiligen hohen und niedrigen
Spannungen dargestellt.
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Wenn
erneut in Bezug auf das Patent '702
der Zähler
in einem RFID-Etikett-Transponder 10 den
pseudo-zufällig
bestimmten Zeitpunkt zum Senden erreicht, sendet der Transponder 10 ein
Sendeanforderungssignal und wartet anschließend auf eine Bestätigung von
dem Abfragegerät,
bevor er mit dem Senden eines Gegenstand-Kennzeichnungssignals fortsetzt.
Somit muss der hierin offenbarte RFID- Etikett-Transponder in der Lage sein,
Signale, die durch das Abfragegerät zu unterschiedlichen Zeiten
während
der Kommunikation gesendet werden, zu empfangen und auf diese zu
reagieren.
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Während der
Transponder 10 in Betrieb ist, empfängt und demoduliert der Empfangsschaltkreis 16 alle Signale,
die auf der Grund-Trägerfrequenz
f0 gesendet werden, obwohl ein derartiger Betrieb nicht spezifisch erforderlich
ist. Die Steuereinheit/der Informationsspeicher 12 ignoriert
alle derartigen empfangenen Signale, außer wenn bestimmt wird, dass
das empfangene Signal den speziellen Transponder 10 betrifft.
Die Abschlussschaltung 22, deren Kennwerte auf die Transponder-Sendefrequenz
(das heißt,
auf 2 × f0)
abgestimmt sind, unterdrückt
ungewünschte
Aussendungen dieser Sendefrequenz, die sich anderenfalls daraus
ergeben würden,
dass der Demodulator 20 weiterhin mit der Empfangsantenne
L1 gekoppelt ist.
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Wie
aus der vorangegangenen Beschreibung ersichtlich ist, stellt der
Transponder der vorliegenden Erfindung eine effizientere und zuverlässigere
Kommunikation digitaler Informationen auf einer einzigen rückgestrahlten
Sendefrequenz bereit, indem er das nicht wünschenswerte Aussenden dieser
Sendefrequenz von seinen eigenen Sende- und Empfangs-Schaltkreisen
unterdrückt.
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Während die
Erfindung hierin in Bezug auf spezifische Ausführungsformen davon beschrieben
wurde, sind für
Personen mit gewöhnlicher
Erfahrung auf dem Gebiet der Technik viele Modifikationen ersichtlich,
die daran vorgenommen werden können,
ohne von dem Umfang der beigefügten
Ansprüche
abzuweichen.