DE102004042160A1

DE102004042160A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Identifizieren von mindestens einer Antenne anhand von deren Resonanzfrequenz und Identifikations-System

Info

Publication number: DE102004042160A1
Application number: DE200410042160
Authority: DE
Inventors: Werner Dr. Weber; Robert Dr. Averbeck
Original assignee: Infineon Technologies AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 2004-08-31
Filing date: 2004-08-31
Publication date: 2006-03-09

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Identifizieren von mindestens einer Antenne anhand von deren Resonanzfrequenz, bei dem ein elektromagnetischer Strahlungspuls einer vorgebbaren ersten Zeitdauer und eines vorgebbaren ersten Frequenzbereichs emittiert wird, nach dem Emittieren des Strahlungspulses elektromagnetische Strahlung in einem vorgebbaren zweiten Frequenzbereich für eine vorgebbare zweite Zeitdauer detektiert wird und, basierend auf einem Wert einer detektierten Frequenz der detektierten elektromagnetischen Strahlung, die Anwesenheit von mindestens einer Antenne anhand von deren Resonanzfrequenz ermittelt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Identifizieren von mindestens einer Antenne anhand von deren Resonanzfrequenz und betrifft ein Identifikations-System.

In vielen Gebieten des täglichen Lebens werden Identifizierungsmarken zum Identifizieren von Personen oder Gegenständen eingesetzt. Gemäß dem Stand der Technik werden Identifizierungsmarken auf der Basis von Barcodes verwendet, die allerdings in der Anwendung personalintensiv und somit teuer sind, da sie unter Verwendung einer optischen Lesevorrichtung ausgelesen werden müssen, die von einem Benutzer bedient werden muss. Außerdem können Barcodesysteme auf vielen Anwendungsgebieten von Identifizierungsmarken (zum Beispiel Diebstahlsicherungssysteme in Kaufhäusern) nicht sinnvoll eingesetzt werden.

Für solche Anwendungen geeignet sind die "Radio Frequency Identification Tags" (RFID-Tags). Ein RFID-Tag enthält üblicherweise eine Antenne, einen Schaltkreis zum Empfangen und Senden elektromagnetischer Wellen (Transponder) und einen Signalverarbeitungsschaltkreis. Ein solcher RFID-Tag ist somit häufig aus einem kleinen Siliziumchip aufgebaut, der an eine auf einem Plastikträger aufgebrachte Antenne angeschlossen ist.

Eine Antenne kann als elektromagnetischer Schwingkreis mit einer Kapazität und mit einer Induktivität modelliert werden, wobei ein solcher Schwingkreis bei einer Frequenz

in Resonanz ist. In Gleichung (1) ist ω die Resonanzfrequenz, C die Kapazität und L die Induktivität des Schwingkreises.

Ein Anwendungsgebiet einer Antenne in der drahtlosen Kommunikation ist ein "Radio Frequency Identification Tag" (RFID-Tag), die Identifizierung per Funk. Ein RFID-Tag ermöglicht es, kontaktlos Daten lesen bzw. speichern zu können. Solche Daten werden auf RFID-Tags (anschaulich elektronische Etiketten) gespeichert. Die gespeicherten Daten werden mittels elektromagnetischer Wellen gelesen, die über die Antenne in den RFID-Tag eingekoppelt werden können.

Einsatzgebiete eines RFID-Tags sind elektronische Warensicherungssysteme zum Unterbinden von Diebstählen, Anwendungen in der Automatisierungstechnik (zum Beispiel die automatische Identifizierung von Fahrzeugen im Verkehr im Rahmen von Mautsystemen), Zugangskontrollsysteme, bargeldloses Zahlen, Skipässe, Tankkarten, Tierkennzeichnung und Anwendungen in Leihbüchereien.

Der Preis eines RFID-Tags liegt allerdings bei ungefähr 0.50 und ist somit viel zu hoch, um als wirtschaftlich tragfähige Alternative für den Barcode in Frage zu kommen. Bei Gesamtkosten eines Identifikations-Datenträgers von weniger als 0.01 bestehen gute Chancen, die heute vielfach verwendeten Barcode-System durch Identifikations-Datenträger zu ersetzen.

Zum Auslesen wird ein RFID-Tag seitens eines Lesegerätes mit einem Hochfrequenzfeld angesteuert, welches mittels des RFID-Tags annähernd zeitgleich modifiziert wird. Das Lesegerät kann eine solche Feldmodifikation detektieren und kann somit das RFID-Tag erkennen. Digitale Daten können von dem RFID-Tag an das Lesegerät mittels einer zeitlich variierenden Modifikation (Modulation) des Feldes übertragen werden.

Eine andere Alternative zu Barcode-Systemen als Identifizierungsmarker ist das Vorsehen eines einzelnen Schwingkreises, der aus einer Metallspule und einer Kapazität gebildet ist, die auf einem Kunststoffträger aufgebracht sind. Es kann ein Bit Information auf einem solchen Identifikations-Datenträger gespeichert werden. Das eine Bit ist in der "Anwesenheit" (logischer Wert "1") oder "Abwesenheit" (logischer Wert "0") des Schwingkreises/der Antenne in einem elektromagnetischen Feld einer gegebenen Frequenz kodiert. Der Speicherzustand "Abwesenheit" wird mittels mechanischen Zerstörens des Schwingkreises oder mittels Durchbrennens mit einem hohen elektromagnetischen Feld erreicht. Eine solche Lösung wird zum Diebstahlschutz von Waren, zum Beispiel von CDs, eingesetzt.

Gemäß dem Stand der Technik ist es somit problematisch, die Anwesenheit eines Schwingkreises bzw. einer Antenne schnell, kostengünstig und zuverlässig festzustellen.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Möglichkeit zu schaffen, eine anwesende Antenne schnell, kostengünstig und zuverlässig identifizieren zu können.

Das Problem wird durch ein Verfahren und durch eine Vorrichtung zum Identifizieren von mindestens einer Antenne anhand von deren Resonanzfrequenz und durch ein Identifikations-System mit den Merkmalen gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Identifizieren von mindestens einer Antenne anhand von deren Resonanzfrequenz wird ein elektromagnetischer Strahlungspuls einer vorgebbaren ersten Zeitdauer und eines vorgebbaren ersten Frequenzbereichs emittiert. Nach dem Emittieren des Strahlungspulses wird elektromagnetische Strahlung in einem vorgebbaren zweiten Frequenzbereich für eine vorgebbare zweite Zeitdauer detektiert. Basierend auf einem Wert einer detektierten Frequenz der detektierten elektromagnetischen Strahlung wird die Anwesenheit von mindestens einer Antenne anhand von deren Resonanzfrequenz ermittelt.

Ferner ist erfindungsgemäß eine Vorrichtung zum Identifizieren von mindestens einer Antenne anhand von deren Resonanzfrequenz geschaffen, mit einer elektromagnetischen Strahlungsquelle, die zum Emittieren eines elektromagnetischen Strahlungspulses eines vorgebbaren ersten Frequenzbereichs für eine vorgebbare erste Zeitdauer eingerichtet ist, mit einer Detektionseinrichtung, die zum Detektieren elektromagnetischer Strahlung in einem vorgebbaren zweiten Frequenzbereich für eine vorgebbare zweite Zeitdauer nach dem Emittieren des Strahlungspulses eingerichtet ist, und mit einer Ermittlungseinrichtung, die derart eingerichtet ist, dass sie basierend auf einem Wert einer detektierten Frequenz der detektierten elektromagnetischen Strahlung die Anwesenheit von mindestens einer Antenne anhand von deren Resonanzfrequenz ermittelt.

Darüber hinaus schafft die Erfindung ein Identifikations-System, mit einem Identifikations-Datenträger, der ein Substrat und mindestens eine auf dem Substrat gebildete Antenne aufweist, und mit einer Vorrichtung mit den oben beschriebenen Merkmalen zum Identifizieren von mindestens einer Antenne anhand von deren Resonanzfrequenz zum Auslesen von in dem Identifikations-Datenträger enthaltener Information.

Eine Grundidee der Erfindung ist anschaulich darin zu sehen, dass die Anwesenheit einer Antenne dadurch eindeutig identifiziert wird, dass die Antenne mit einem (vorzugsweise im Zeitraum ausreichend schmalen und somit im Frequenzraum ausreichen breitbandigen) Anregungspuls, in welchem elektromagnetische Wellen mit Frequenzen im Bereich der Resonanzfrequenz der Antenne enthalten sind, angeregt wird, und nachfolgend eine gedämpfte elektromagnetische Welle, die von der Antenne aufgrund ihrer endlichen Güte abgestrahlt wird, detektiert wird. Dieses Detektionssignal erlaubt einen Rückschluss auf die Resonanzfrequenz der Antenne und somit eine zuverlässige Entscheidung, ob die Antenne in einem Einflussbereich eines Lesegeräts vorhanden ist oder nicht.

Ein wichtiger Aspekt der Erfindung ist darin zu sehen, dass zum Anregen von mindestens einer Antenne kein kontinuierliches (zum Beispiel während der Messung konstantes) Anregungssignal, sondern statt dessen ein im Zeitraum abgegrenzter Puls abgestrahlt wird, der aufgrund seiner endlichen zeitlichen Länge im Fourier-inversen Frequenzraum zu einem Wellenpaket einer gewissen Frequenzbreite führt.

Unter einem "Puls" als Anregungssignal ist zu verstehen, dass die gesamte Messdauer zum Ermitteln der Anwesenheit einer Antenne zeitlich länger, vorzugsweise wesentlich länger als die Dauer des Anregungspulses ist.

Alle Antennen im Einflussbereich eines Lesegeräts, deren Resonanzfrequenzen im Bereich des mittels des Pulses erzeugten Frequenzintervalls von elektromagnetischer Anregungsstrahlung liegen, werden durch diesen kurzen intensiven Strahlungspuls angeregt und strahlen jeweils eine gedämpfte elektromagnetische Welle entsprechend ihrer Resonanzfrequenz ab. Ein zeitliches Detektionsspektrum, in dem die Einzelfrequenzen der Antennen überlagert und nicht in jedem Fall einfach separierbar sind, kann bedarfsweise zum Beispiel mittels einer Fouriertransformation in ein Frequenzspektrum umgewandelt werden, in welchem bequem und einfach die einzelnen Resonanzfrequenzen ausreichend gut voneinander separiert ermittelbar sind, so dass darauf geschlossen werden kann, ob und welche Antennen von möglicherweise erwarteten Antennen anwesend sind und welche nicht.

Mit dem eindeutigen Identifizieren der Anwesenheit bzw. Abwesenheit von erwarteten Antennen kann mit einem geringen Zeitaufwand und somit kostengünstig und mit hoher Sicherheit festgestellt werden, welche von mehreren zu erwartenden Antennen vorliegen und welche nicht. Dieses Konzept kann erfindungsgemäß dazu verwendet werden, zum Beispiel einen Identifikations-Datenträger, der eine oder eine Mehrzahl von Antennen auf einem Substrat enthalten kann, wobei die Antennen vorzugsweise unterschiedliche Resonanzfrequenzen haben, auszulesen. In dem Vorhandensein bzw. Nichtvorhandensein der einzelnen Antennen kann eine Information kodiert werden, zum Beispiel als ein Bitmuster von logischen Werten "1" (zum Beispiel Antenne/Resonanzfrequenz anwesend) und logischen Werten "0" (zum Beispiel Antenne/Resonanzfrequenz abwesend). Mit dem Auslesen eines solchen Identifikations-Datenträgers ist gemeint, dass von einer Mehrzahl von möglichen Antennen mit jeweils eindeutig zugeordneten Resonanzfrequenzen ermittelt wird, welche dieser Antennen auf einem bestimmten Identifikations-Datenträger enthalten ist. In dem Vorhandensein (logischer Wert "1") bzw. Nichtvorhandensein (logischer Wert "0") kann eine Information gespeichert sein, die erfindungsgemäß extrahiert bzw. dekodiert werden kann.

Die Erfindung hat große Vorteile besonders dann, wenn mehrere Antennen detektiert werden sollen. Anstatt sukzessive für jede Antenne separat monochromatische elektromagnetische Anregungsstrahlung bei einer erwarteten Resonanzfrequenz einzustrahlen und die Reaktion dieser Antenne abzuwarten, kann erfindungsgemäß durch einen Puls mit endlicher Zeitdauer eine breite Frequenzverteilung polychromatischer elektromagnetischer Primärstrahlung erzeugt werden. Damit kann eine Mehrzahl von Antennen simultan angeregt werden, so dass nachfolgend jede Antenne in einem Umgebungsbereich ihrer Resonanzfrequenz Sekundärstrahlung charakteristischer Frequenz abstrahlen kann. Das Frequenzspektrum der emittierten Strahlung ist der Fingerabdruck der anwesenden Antennen.

Somit eignet sich das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung insbesondere zum Auslesen eines Systems aus mehreren Antennen bzw. elektromagnetischen Schwingkreisen. Bei einem solchen Identifikations-Datenträger ist eine Antenne entweder anwesend oder abwesend, und es müssen somit keine Datenfolgen aus einem einzelnen Tag übertragen werden. Bei einem RFID-Tag wird üblicherweise eine zu codierende Information auf eine Trägerwelle aufmoduliert, wobei der Wert der Resonanzfrequenz alleine bei einem klassischen RFID-Tag keine Information enthält. Bei dem erfindungsgemäßen System mit mehreren möglicherweise vorgesehen Schwingkreisen bzw. Antennen, in deren Vorhandensein bzw. Nichtvorhandensein die zu übertragende Information kodiert ist, wird der Übertragungsvorgang anders strukturiert als bei den RFID-Tags gemäß dem Stand der Technik. Erfindungsgemäß wird hierfür die Anregung der Identifikations-Datenträger (Tags) mit einem kurzen Puls durchgeführt. Eine anwesende Antenne wird dadurch angeregt und schwingt mit ihrer Resonanzfrequenz. Bei einer gegebenen Güte schwingt der Schwingkreis zeitlich gedämpft auch nach dem Abschalten des Pulses nach und sendet so ein elektromagnetisches Signal aus. Die Detektion der Antwort des Tags am Lesegerät kann mit einer gewissen Zeitverzögerung erfolgen, um das Signal-/Rausch-Verhältnis zu verbessern. Vorzugsweise soll die Detektion erst dann erfolgen, wenn der anregende Puls abgeklungen ist. Bei Abwesenheit eines entsprechenden Schwingkreises wird bei einer zugehörigen Resonanzfrequenz kein Signal detektiert. Bei Anwesenheit mehrerer Tags mit gleicher Resonanzfrequenz wird eine Amplitude im Fourier-transformierten Frequenzspektrum erhalten, die entsprechend der Anzahl dieser Schwingkreise ein ganzzahliges Vielfaches der Amplitude einer anderen Resonanz darstellt, die nur einem einzigen Schwingkreis zugeordnet ist. Insofern kann auch die Amplitude in dem Frequenzspektrum herangezogen werden, um das Vorhandensein bzw. Nichtvorhandensein von Antennen zu quantifizieren.

Der anregende Puls kann breitbandig sein und regt vorzugsweise alle Antennen gleichzeitig an. Die Detektion erfolgt anschließend mittels Aufnehmens eines Frequenzspektrums bzw. mittels Detektierens einer bekannten Resonanzfrequenz der Schwingkreise. Es ist aber auch möglich, die Anregung schmalbandig durchzuführen, d.h. mit einem längeren Zeitpuls, und die Anregungsfrequenz durchzustimmen. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, dass die Detektion zeitlich verschränkt unmittelbar nach jedem Anregungspuls erfolgen kann. Die Abklingzeiten der Schwingungen können kürzer sein, was die Anforderungen an die Güte der Schwingkreise herabsetzt.

Zum Kalibrieren des Detektionsvorgangs kann eine Antennenanordnung gewählt werden, bei der eine bestimmte Antenne, nämlich eine Referenzantenne, tatsächlich ausgeführt ist, deren Resonanzfrequenz und sonstiges Schwingungsverhalten vorbekannt ist. Das von einer solchen Referenzantenne detektierte Signal stellt dann auch gleichzeitig das Startbit einer Pulsfolge dar, die aus logischen Werten "0" (zum Beispiel Abwesenheit einer Antenne) und aus logischen Werten "1" (zum Beispiel Anwesenheit einer Antenne) besteht. Die Tatsache, dass in diesem Fall praktisch nur Frequenzänderungen relevant sind, machen das Verfahren der Erfindung toleranter gegenüber Verschiebungen der Absolutfrequenz, da Frequenzverschiebungen häufig genauer messbar sind als Absolutwerte von Frequenzen.

Somit kann ein wichtiger Aspekt der Erfindung darin gesehen werden, das Signal-/Rausch-Verhältnis des Lesevorgangs eines Identifikations-Datenträgers zu verbessern, wobei ein Identifikations-Datenträger vorzugsweise aus mehreren einfachen Schwingkreisen gebildet ist.

Zusammenfassend kann ein wichtiger Aspekt der Erfindung darin gesehen werden, die Ansteuerung von RFID-Tags bzw. Antennenstrukturen auf einem Substrat mit mehreren separat ausgeführten Schwingkreisen mittels eines gepulsten Anregungssignals oder einer Pulsfolge zu bewerkstelligen. Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Im Weiteren werden Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. Diese Ausgestaltungen gelten auch für die erfindungsgemäße Vorrichtung und für das erfindungsgemäße Identifikations-System.

Basierend auf einem Wert der Amplitude der detektierten elektromagnetischen Strahlung kann die Anwesenheit von mindestens einer Antenne ermittelt werden. Je mehr Antennen mit einer bestimmten Resonanzfrequenz anwesend sind, desto höher ist die Amplitude eines Fourier-Spektrums im Frequenzraum. Dadurch, dass die Amplituden bei unterschiedlichen Resonanzfrequenzen im Verhältnis (kleiner) ganzer Zahlen stehen, kann eine fehlerrobuste Auswertung des Fourier-transformierten Spektrums durchgeführt werden.

Bei dem Verfahren kann basierend auf einer Mehrzahl von Frequenzen und/oder auf einer Mehrzahl von Amplituden der detektierten elektromagnetischen Strahlung die Anwesenheit einer Mehrzahl von Antennen ermittelt werden. Indem sowohl die Frequenzen als auch die Amplituden herangezogen werden, möglicherweise enthaltene Antennen zu detektieren, kann die Auswertecharakteristik des Systems zusätzlich verbessert werden. Auf diese Weise wird eine sehr einfache Kollisionserkennung einer Mehrzahl von Antennen bei gleichzeitiger Auswertung der Amplitude ermöglicht.

Bei dem Verfahren wird vorzugsweise erst nach Ablauf einer vorgebbaren dritten Zeitdauer nach dem Emittieren des Strahlungspulses elektromagnetische Strahlung in einem vorgebaren zweiten Frequenzbereich für die vorgebbare zweite Zeitdauer detektiert. Indem zwischen dem Einstrahlen des Anregungspulses und dem Beobachten des Abklingens der Anregungen der Schwingkreise ein gewisses Zeitintervall abgewartet wird, können Artefakte aufgrund von Einschwingvorgängen unterdrückt werden, die eine Messauswertung verfälschen können. Ferner kann eine unerwünschte Überlagerung von anregendem Puls und Antwortsignal vermieden werden. Somit wird mit der Messung vorzugsweise erst dann begonnen, wenn der anregende Puls ausreichend abgeklungen ist.

Bei dem Verfahren kann zum Detektieren der elektromagnetischen Strahlung im Zeitraum ein Detektionsspektrum detektiert werden, und das Detektionsspektrum zum Ermitteln der Anwesenheit von mindestens einer Antenne von dem Zeitraum in den Frequenzraum transformiert werden. Messtechnisch ist das Aufnehmen der Zeitabhängigkeit einer Amplitude oder Intensität einer abgestrahlten elektromagnetischen Welle häufig einfacher als eine direkte Ermittlung eines Frequenzspektrums. Mit Hilfe eines mathematischen Algorithmus, zum Beispiel einer Fourier-Transformation, kann das aufgenommene Zeitspektrum in den Frequenzraum transformiert werden, in dem einzelne Resonanzfrequenzen voneinander besser separierbar sind. Bei einer Überlagerung unterschiedlicher Resonanzfrequenzen mit einer endlichen Breite können unter Verwendung einer entsprechenden Anpassung (zum Beispiel unter Verwendung eines Least-Squares-Fits) die einzelnen Resonanzen besser voneinander getrennt werden.

Der erste Frequenzbereich kann die Resonanzfrequenz von allen möglicherweise zu identifizierenden Antennen enthalten. Bei einem Identifikations-Datenträger, bei dem die Information in dem Vorhandensein bzw. Nichtvorhandensein einer Mehrzahl von Antennen mit unterschiedlichen Resonanzfrequenzen auf einem Substrat kodiert ist, wird a priori erwartet, dass ein solches Identifikations-Tag möglicherweise bei bestimmten Frequenzen Strahlung absorbieren kann und die jeweilige Antenne eine gedämpfte elektromagnetische Welle entsprechender Frequenz aussenden kann. Wird der Zeitpuls so kurz gewählt, dass das Frequenzspektrum ausreichend breit ist, um alle zu erwarteten Antennen gleichzeitig anzuregen, kann mit einer einzigen zeitlich kurzen Messung das gesamte System messtechnisch geschickt ausgelesen werden.

Alternativ zu der beschriebenen Ausgestaltung kann der erste Frequenzbereich die Resonanzfrequenzen von einem ersten Teil aller möglicherweise zu identifizierenden Antennen enthalten und die Resonanzfrequenzen von einem zweiten Teil aller möglicherweise zu identifizierenden Antennen nicht enthalten. Bei dieser Ausgestaltung wird ein Teil der erwarteten Antennen mit einem Puls angeregt, wohingegen ein anderer Teil nicht angeregt wird. Dadurch kann erreicht werden, dass nur so viele Einzelantennen mit überlappenden Spektren angeregt werden, dass noch eine gute Trennung der Einzelresonanzen möglich ist. Nachdem der erste Teil der Antennen ausgelesen und somit auf ihr Vorhandensein bzw. Nichtvorhandensein überprüft worden ist, kann der restliche Teil der Antennen angeregt werden und das entsprechende Antwort-Spektrum aufgenommen werden. Auf diese Weise können Antennen gruppenweise ausgelesen werden oder kann jede Antenne einzeln ausgelesen werden. Dadurch ist eine Trennung der einzelnen Antennen im Spektrum auch unter ungünstigen Rahmenbedingungen besser möglich.

Nach dem Identifizieren des ersten Teils aller möglicherweise zu identifizierenden Antennen kann der zweite Teil aller möglicherweise zu identifizierenden Antenne ermittelt werden, indem der erste Frequenzbereich so verändert wird, dass er die Resonanzfrequenzen des zweiten Teils aller möglicherweise zu identifizierenden Antenne enthält und die Resonanzfrequenzen des ersten Teils aller möglicherweise zu identifizierenden Antennen nicht enthält.

Ferner kann erfindungsgemäß eine Kalibrierungsmessung durchgeführt werden, bei der ein elektromagnetischer Strahlungspuls auf eine Referenzantenne, deren Resonanzfrequenz vorbekannt ist, emittiert wird. Nach dem Emittieren des Strahlungspulses kann elektromagnetische Strahlung in einem die Resonanzfrequenz der Referenzantenne enthaltenen Frequenzbereich detektiert werden. Mittels einer solchen Kalibrierungsmessung kann die Nachweisgenauigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens weiter verbessert werden. Hierfür wird eine bekannte Antenne in das Feld eines Lesegeräts eingebracht und elektromagnetische Strahlung einer solchen Frequenz im Rahmen des elektromagnetischen Strahlungspulses auf die Referenzantenne eingestrahlt, so dass darin auch die Resonanzfrequenz der Referenzantenne enthalten ist. Daraufhin reemittiert die Referenzantenne elektromagnetische Strahlung, die aufgenommen wird und mit einer erwarteten Resonanzfrequenz bzw. mit einer erwarteten Amplitude korreliert werden kann. Ein solche Kalibrierungsmessung kann dann dazu verwendet werden, die Anwesenheit von mindestens einer Antenne zu ermitteln.

Als Strahlungspuls kann im Zeitraum ein Puls verwendet werden, der im Wesentlichen ein Rechteck-Puls oder im Wesentlichen ein Diracscher Delta-Puls ist. Es kann aber auch ein Strahlungspuls in einer anderen Form verwendet werden, zum Beispiel mit einer Lorentz-Verteilung oder einer Gauß-Verteilung. Ein Diracscher Delta-Puls ist ein sehr kurzer zeitlicher Puls, der im Frequenzspektrum zu "weißer" elektromagnetischer Strahlung führt, d.h. zu Anregungsstrahlung, die annähernd alle Frequenzen enthält. Dadurch kann sichergestellt werden, dass das Auslesen sehr schnell möglich ist, indem alle möglicherweise vorhandenen Antennen simultan angeregt werden.

Bei dem Verfahren kann mindestens eine Antenne eines Identifikations-Datenträgers identifiziert werden, der ein Substrat und mindestens eine auf dem Substrat gebildete Antenne aufweist. Ein solcher Identifikations-Datenträger kodiert die gespeicherte Information in dem Vorhandensein bzw. Nichtvorhandensein einer Mehrzahl von erwarteten Antennen. Mit anderen Worten ist an jedem Platzhalter auf dem Substrat eine Antenne entweder vorhanden oder nicht. Dem Vorhandensein einer Antenne kann ein logischer Wert "1" zugeordnet werden, dem Nichtvorhandensein kann ein logischer Wert "0" zugeordnet werden. Dadurch entsteht eine Bitfolge von logischen Werten "0" und logischen Werten "1", so dass in der Anordnung von vorgesehenen bzw. nicht vorgesehenen Strukturen eine Information kodiert sein kann.

Auf dem Substrat des Identifikations-Datenträgers kann eine Mehrzahl von Antennen gebildet sein, wobei unterschiedliche Antennen unterschiedliche Resonanzfrequenzen haben. Indem unterschiedliche Antennen mit unterschiedlichen Resonanzfrequenzen vorgesehen werden, ist ein Trennen der Signale besonders gut möglich, so dass es vermieden ist, dass bei einer Frequenz mehrere Antennen ein Signal senden, und die einzelnen Teilsignale nicht oder nur mit Aufwand voneinander separierbar sind.

Bei dem Verfahren kann aus der ermittelten Anwesenheit von mindestens einer Antenne eine in der Anwesenheit und/oder Abwesenheit von Antennen kodierte Information dekodiert werden.

Im Weiteren werden Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben. Diese Ausgestaltungen gelten auch für das erfindungsgemäße Verfahren und für das erfindungsgemäße Identifikations-System.

Bei der Vorrichtung kann eine Kalibriereinrichtung vorgesehen sein, die zum Durchführen einer Kalibrierungsmessung eingerichtet ist, bei der ein elektromagnetischer Strahlungspuls auf eine Referenzantenne, deren Referenzfrequenz vorbekannt ist, emittiert wird. Nach dem Emittieren des Strahlungspulses kann elektromagnetische Strahlung in einem die Resonanzfrequenz der Referenzantenne enthaltenen Frequenzbereich detektiert werden.

Die Vorrichtung kann zum Identifizieren von mindestens einer Antenne eines Identifikations-Datenträgers eingerichtet sein, der ein Substrat und mindestens eine auf dem Substrat gebildete Antenne aufweist.

Die Vorrichtung kann zum Identifizieren einer Mehrzahl von Antennen des Identifikations-Datenträgers eingerichtet sein, wobei unterschiedliche Antennen unterschiedliche Resonanzfrequenzen haben.

Die Vorrichtung kann ferner eine Dekodiereinheit aufweisen, die derart eingerichtet ist, dass sie aus der ermittelten Anwesenheit von mindestens einer der Antennen eine in der Anwesenheit und/oder Abwesenheit von Antennen kodierte Information dekodiert.

Im Weiteren wird näher beschrieben, wie ein Identifikations-Datenträger ausgestaltet sein kann, der erfindungsgemäß angesteuert, ausgelesen bzw. hinsichtlich seiner Antennenstrukturen charakterisiert werden kann.

Ein solcher Identifikations-Datenträger enthält vorzugsweise ein Substrat und eine Mehrzahl von auf dem Substrat gebildete Schwingkreisstrukturen, wobei die Schwingkreisstrukturen unterschiedliche Resonanzfrequenzen aufweisen.

Ein solcher Identifikations-Datenträger kann mit einer Mehrzahl, d.h. mit mindestens zwei, von separat vorgesehenen (insbesondere voneinander elektrisch und ggf. funktionell entkoppelten) unterschiedlichen elektromagnetischen Schwingkreisstrukturen (Antennenstrukturen) mit vorzugsweise unterschiedlichen Resonanzfrequenzen versehen sein. Jede der Schwingkreisstrukturen kann entweder in einem aktivierten Zustand (d.h. in einem Zustand, in dem die Schwingkreisstruktur die Funktionalität eines funktionsfähigen elektromagnetischen Schwingkreises erfüllt, insbesondere vergleichsweise viel Energie aus elektromagnetischen Wellen in einem Umgebungsbereich seiner Resonanzfrequenz aufnehmen kann) oder in einem deaktivierten Zustand (d.h. in einem Zustand, in dem die Schwingkreisstruktur die Funktionalität eines funktionsfähigen elektromagnetischen Schwingkreises nicht erfüllt, insbesondere im Vergleich zum Resonanzfall wenig Energie aus elektromagnetischen Wellen in einem Umgebungsbereich seiner Resonanzfrequenz aufnehmen kann) vorgesehen sein. Das Deaktivieren einer Schwingkreisstruktur kann realisiert werden, indem eine zunächst tatsächlich funktionsfähig gebildete Schwingkreisstruktur zum Beispiel gezielt zerstört wird oder auf einem Schwingkreisstruktur-Bereich des Identifikations-Datenträgers gar nicht vorgesehen wird. Ein solcher Identifikations-Datenträger enthält eine Dateninformation von mehreren Bits, da der Anwesenheit (Aktivierung) bzw. der Abwesenheit (Deaktivierung) von jedem der Schwingkreisstrukturen auf bestimmten Schwingkreis-Bereichen des Substrats jeweils ein logischer Wert "1" bzw. ein logischer Wert "0" zugewiesen werden kann. Indem die unterschiedlichen Schwingkreise oder Antennen mit unterschiedlichen Resonanzfrequenzen (das heißt mit unterschiedlichen Werten von Kapazität und Induktivität) gebildet werden, ist es möglich, aufgrund der unterschiedlichen frequenzabhängigen Leistungsaufnahme-Eigenschaften der unterschiedlichen Schwingkreise das individuelle Vorhandensein bzw. Fehlen der einzelnen Schwingkreise auf einem Identifikations-Datenträger unabhängig voneinander zu erfassen. Anders ausgedrückt ist eine Analyse im Frequenzraum sensitiv auf unterschiedliche Schwingkreise mit unterschiedlichen Resonanzfrequenzen, da jeder der Schwingkreise bei unterschiedlichen Frequenzen (nämlich in einem Umgebungsbereich der jeweiligen Resonanzfrequenz, siehe Gleichung (1)) vergleichsweise viel oder wenig Energie aufnimmt.

Anschaulich wird ein solcher Identifikations-Datenträger im Frequenzraum analysiert, indem die Resonanzfrequenzen des Identifikations-Datenträgers ermittelt werden. Hierfür wird mittels eines zeitlich abgegrenzten Pulses oder mittels einer Pulsfolge eine Antenne zu Schwingungen angeregt wird, deren Abklingen detektiert wird. Somit ist die gespeicherte Information in Frequenzwerten (bzw. in Funktionen davon, zum Beispiel in Frequenzdifferenzen) kodiert.

Bei einem Identifikations-Datenträger gemäß einem ersten Aspekt sind auf dem Substrat eine Mehrzahl von Schwingkreisen mit bestimmten Resonanzfrequenzen gebildet, wobei Schwingkreise anderer Frequenzen fehlen können. Werden elektromagnetische Wellen in einem Frequenzintervall auf den Identifikations-Datenträger eingestrahlt, in welchem Frequenzintervall möglicherweise auf dem Identifikations-Datenträger enthaltene Schwingkreise vorzugsweise in Resonanz geraten können, so kann aus dem Fehlen/Vorhandensein einer solchen Resonanz auf das Fehlen/Vorhandensein des jeweiligen Schwingkreises geschlossen werden.

Bei einem Identifikations-Datenträger gemäß einem zweiten Aspekt sind zunächst alle im Rahmen eines Identifikations-Systems berücksichtigten Schwingkreise gebildet. Nachfolgend wird einer oder werden mehrere dieser aktiviert, d.h. funktionsfähig gebildeten, Schwingkreise deaktiviert, so dass diese deaktivierten Schwingkreise auch bei ihrer ursprünglichen/ehemaligen Resonanzfrequenz eine geringere elektromagnetische Energie absorbieren können und hinsichtlich ihrer elektromagnetischen Eigenschaften anschaulich so wirken, als ob sie auf dem Substrat gar nicht gebildet sind.

Als aktivierter Schwingkreis gilt somit ein Schwingkreis mit einer Kapazität und mit einer Induktivität, der bei einer bestimmten Frequenz gemäß Gleichung (1) elektromagnetische Energie absorbieren kann. Als deaktivierter Schwingkreis gilt ein Schwingkreis, bei dem infolge einer Zerstörung seiner Kapazität und/oder seiner Induktivität die Fähigkeit zur Energieabsorption elektromagnetischer Wellen bei einer bestimmten Frequenz deaktiviert worden ist.

Anschaulich wird vorgeschlagen, mehrere Antennen auf einem gemeinsamen Substrat (zum Beispiel eine Plastikfolie) oder auf der Verpackung eines zu identifizierendes Stückguts zu realisieren. Jede Antenne soll dabei eine andere Resonanzfrequenz haben. Eine logische "1" wird durch Realisierung eines jeweiligen Schwingkreises, eine logische "0" durch Nichtanwesenheit eines jeweiligen Schwingkreises kodiert. Bei Anwesenheit einer Antenne ergibt sich eine höhere Absorption der elektromagnetischen Energie als bei Abwesenheit. Daraus resultiert im Detektionsspektrum eine Überlagerung der von den Antennen abgestrahlten Wellen und im Frequenzspektrum eine Abfolge von Resonanzen, wobei das Vorliegen einer Resonanz die Anwesenheit einer Antenne und das Fehlen einer Resonanz die Abwesenheit einer Antenne anzeigt. Abhängig von der Güte der verwendeten Schwingkreise überlagern sich die Absorptionskurven stärker oder schwächer.

Selbstverständlich können bei dem erfindungsgemäßen Verfahren und bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung bekannte Verfahren zur Fehlererkennung und Fehlerkorrektur eingesetzt werden, um die Nachweissensitivität zu erhöhen.

Hinsichtlich der Realisierung der Schwingkreise und der Personalisierung der Schwingkreise (d.h. dem gezielten Vorsehen/Nichtvorsehen von Schwingkreisen) sind folgende Optionen zu unterscheiden:
Gemäß einer ersten Möglichkeit werden zunächst alle Schwingkreise in einem einzigen Prozess realisiert. Die Personalisierung geschieht dann irreversibel, zum Beispiel durch mechanische Zerstörung oder mittels Durchbrennens mit einem hohen elektromagnetischen Feld der entsprechenden Resonanzfrequenz, zum Beispiel anwenderseitig (d.h. angepasst auf eine gewünschte Kundenapplikation).

Gemäß einer zweiten Möglichkeit wird bereits bei dem Ausbilden der Schwingkreise personalisiert, das heißt, es werden bestimmte Schwingkreise realisiert (was später einem logischen Wert "1" zugeordnet wird), andere werden nicht gebildet (was später einen logischen Wert "0" zugeordnet wird). Insbesondere serielle Strukturierungsmethoden (Laserschreiben, Druckverfahren) sind hierfür besonders gut geeignet.

Gemäß einer dritten Möglichkeit werden zunächst alle Schwingkreise in einem einzigen Prozess realisiert. Die Personalisierung geschieht dann durch reversible Deaktivierung/Aktivierung, zum Beispiel indem mittels eines Schalters bei jeder der Schwingkreisstrukturen zwischen einem aktivierten und einem deaktivierten Zustand hin und her geschaltet werden kann. Ein solcher Schalter kann zum Beispiel als ferroelektrisches Material in einer Schwingkreisstruktur gebildet sein. Mittels externen Vorgebens der Polarisationsrichtung einer solchen ferroelektrischen Schicht kann die Resonanzfrequenz beeinflusst werden und somit der Schwingkreis zwischen einem aktivierten Zustand mit einer ersten Resonanzfrequenz, korreliert mit einer ersten Polarisationsrichtung, und einem deaktivierten Zustand mit einer zweiten Resonanzfrequenz, korreliert mit einer zweiten Polarisationsrichtung, geschaltet werden.

Ein Aspekt der Erfindung besteht darin, einen oder mehrere Schwingkreise auf einem Identifikations-Datenträger mit einem Anregungspuls anzuregen und das Abklingen eines Emissionssignals messtechnisch zu erfassen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren dargestellt und werden im Weiteren näher erläutert.
Es zeigen:
1A ein Identifikations-System gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
1B ein Identifikations-System gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
1C ein Diagramm, das eine von einer erfindungsgemäßen Lese-Vorrichtung der in 1A, 1B gezeigten Identifikations-Systeme ermittelte Absorptionskurve in Abhängigkeit der Frequenz zeigt,
2A bis 2G bevorzugte Ausführungsbeispiele für Antennen mit unterschiedlichen Resonanzfrequenzen,
3A ein schematisches Diagramm, das einen Anregungspuls im Zeitraum zum Anregen von Antennen gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,
3B ein schematisches Diagramm, das ein Emissionsspektrum im Zeitraum einer mittels des Anregungspulses aus 3A angeregten Antenne gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt,
3C ein schematisches Diagramm, das ein Emissionsspektrum im Frequenzraum einer mittels des Anregungspulses aus 3A angeregten Antenne gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.
Gleiche oder ähnliche Komponenten in unterschiedlichen Figuren sind mit gleichen Bezugsziffern versehen.
Die Darstellungen in den Figuren sind schematisch und nicht maßstäblich.
Im Weiteren wird bezugnehmend auf 1A ein Identifikations-System 100 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Das Identifikations-System 100 enthält in einem Identifikations-Bereich 101 ein Lesegerät 102 und einen Identifikations-Datenträger 103.
Der Identifikations-Datenträger 103 enthält einen Kunststoffträger 104, auf dem ein erster aktivierter Schwingkreis 105 (Schwingkreisstruktur), ein zweiter aktivierter Schwingkreis 106 (Schwingkreisstruktur), ein deaktiwierter Schwingkreis 107 (Schwingkreisstruktur) und ein dritter aktivierter Schwingkreis 108 (Schwingkreisstruktur) gebildet sind.
Das Lesegerät 102 ist zum Auslesen von in dem Identifikations-Datenträger 103 enthaltener Information eingerichtet. Es kann die aktivierten Antennen 105, 106, 108 anhand von deren Resonanzfrequenz identifizieren. Das Lesegerät 102 enthält eine elektromagnetische Strahlungsquelle 109, die zum Emittieren eines elektromagnetischen Strahlungspulses eines vorgebbaren ersten Frequenzbereichs für eine vorgebbare erste Zeitdauer eingerichtet ist, und eine Detektionseinrichtung 110, die zum Detektieren elektromagnetischer Strahlung in einem vorgebbaren zweiten Frequenzbereichs für eine vorgebbare zweite Zeitdauer nach dem Emittieren des Strahlungspulses eingerichtet ist. Mit anderen Worten detektiert die Detektionseinrichtung 110 elektromagnetische Strahlung, die von den aktivierten Antennen 105, 106, 108 nach Absorption von elektromagnetischer Anregungsstrahlung des Anregungspulses bei deren jeweiliger Resonanzfrequenz abgestrahlt wird. Eine Ermittlungseinrichtung 111 ist derart eingerichtet, dass sie basierend auf einem Wert einer detektierten Frequenz der detektierten elektromagnetischen Strahlung die Anwesenheit der aktivierten Antennen 105, 106, 108 anhand von deren Resonanzfrequenzen ermittelt. Eine Dekodiereinheit 112 ist derart eingerichtet, dass sie aus der ermittelten Anwesenheit der aktivierten Antennen 105, 106, 108 eine in der Anwesenheit der aktivierten Antennen 105, 106, 108 und in der Abwesenheit einer aktivierten Antenne 107 kodierte Information dekodiert, nämlich eine Bitfolge "1", "1", "0", "1".
Das Lesegerät 102 zum Auslesen von in dem Identifikations-Datenträger 103 enthaltener Information enthält eine elektromagnetische Strahlungsquelle 109 zum Emittieren von elektromagnetischer Strahlung im Radiofrequenz-Bereich. Ferner enthält das Lesegerät 102 eine Detektionseinrichtung 110 zum Erfassen elektromagnetischer Strahlung, die von den aktivierten Schwingkreisen 105, 106 und 108 nach einer Absorption emittierter elektromagnetischer Energie reemittiert wird. Ferner enthält das Lesegerät 102 eine Ermittlungseinrichtung 111 zum Ermitteln von denjenigen Schwingkreisen 105, 106, 108, die elektromagnetische Energie reemittiert haben.
Der Identifikations-Datenträger 103 wird hergestellt, indem zunächst alle vier Schwingkreise 105 bis 108 in aktiviertem Zustand, d.h. funktionsfähig zum Absorbieren von elektromagnetischer Strahlung eines jeweiligen Wellenlängenbereichs, gebildet werden. Nachfolgend wurde selektiv nur der Schwingkreis 107 mittels Einstrahlens ausreichend intensiver elektromagnetischer Strahlung in einem Resonanzfrequenzbereich des Schwingkreises 107 zerstört und somit deaktiviert. Nach dem Deaktivieren von Schwingkreis 107 ist dieser nicht mehr in der Lage, bei seiner ehemaligen Resonanzfrequenz elektromagnetische Energie zu absorbieren.
In einem ersten Betriebszustand des Identifikations-Systems 100 emittiert die elektromagnetische Strahlungsquelle 109 einen kurzen elektromagnetischen Strahlungspuls mit einem breiten Frequenzspektrum, das die Resonanzfrequenzbereiche der Schwingkreise 105 bis 108 enthält. Mit anderen Worten regt dieser kurze Puls alle aktivierten Antennen 105, 106, 108 gleichzeitig an. Nur die aktivierten, das heißt nicht zerstörten, Schwingkreise 105, 106 und 108 können bei ihrer jeweiligen Resonanzfrequenz, die sich voneinander unterscheiden, elektromagnetische Energie als gedämpfte Welle abstrahlen. Diese von den Antennen 105, 106, 108 emittierte elektromagnetische Energie wird von der Detektionseinrichtung 111 zeitabhängig detektiert. Dieses Zeitspektrum wird von der Ermittlungseinrichtung 111 einer Fourier-Transformation unterworfen, womit ein Frequenzspektrum der emittierten Strahlung gewonnen wird. Ein solches Frequenzspektrum ist in 1C gezeigt.
Aus den ermittelten Frequenzen wird darauf geschlossen, dass die Antennen 105, 106, 108 aktiviert anwesend sind und dass die Antenne 107 nicht aktiviert anwesend ist. Darin ist eine logische Information "1", "1", "0", "1" kodiert, d.h. eine Datenmenge von vier Bit. In der Dekodiereinheit 112 wird die Information "1101" dekodiert, die somit von dem Identifikations-Datenträger 103 an das Lesegerät 102 übermittelt worden ist.
Im Weiteren wird das in 1B gezeigte Identifikations-System 120 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
Das Identifikations-System 120 unterscheidet sich von dem Identifikations-System 100 dadurch, dass der Identifikations-Datenträger 103 aus 1A durch den Identifikations-Datenträger 121 aus 1B ersetzt ist. Bei dem Identifikations-Datenträger 121 sind von Beginn an nur die aktivierten Schaltkreise 105, 106 und 108 gebildet, wobei an der Stelle, an der in 1A der deaktivierte Schaltkreis 107 gebildet ist, gemäß 1B gar kein Schaltkreis gebildet ist. Hinsichtlich der Funktionalität entspricht das Identifikations-System 120 jenem aus 1A.
Im Weiteren wird bezugnehmend auf 1C ein Diagramm 140 beschrieben, anhand welchem die Emissionseigenschaften der Identifikations-Datenträger 103 bzw. 121 verständlich werden.
Entlang einer Abszisse 141 ist eine Frequenz der elektromagnetischen Strahlung aufgetragen, entlang einer Ordinate 142 von Diagramm 140 ist die Intensität I von elektromagnetischer Strahlung aufgetragen, die von Antennen eines Identifikations-Datenträgers nach Anregung mit einem zeitlich kurzen Puls emittiert werden. Eine Reemission erfolgt nur bei den Frequenzen, die in Umgebungsbereichen der Resonanzfrequenzen der aktivierten Schwingkreise 105, 106 und 108 liegen. Diese Resonanzfrequenzen sind in 1C mit den Zahlen 1, 2 und 4 gekennzeichnet. Bei den Identifikations-Datenträgern 103, 121 ist der dritte Schaltkreis 107 deaktiviert bzw. gar nicht vorgesehen, so dass in diesem Bereich keine Resonanzabsorption und nachfolgend Abstrahlung eingestrahlter elektromagnetischer Energie erfolgen kann.
Messtechnisch erfasst wird nach Aussenden eines anregenden Impulses mit einem ausreichend breitbandigen Frequenzspektrum der Zeitverlauf der von den angeregten aktiviert anwesenden Antennen 105, 106, 108 abgestrahlten elektromagnetischen Strahlung. Wird dieses Zeitspektrum einer Fourier-Transformation unterworfen, so wird daraus das Frequenzspektrum gemäß der dick gezeichneten Linie von 1C erhalten. Aus dieser kann geschossen werden, dass der erste, der zweite und der dritte aktivierte Schaltkreis 105, 106, 108 (entsprechend Zahlen 1, 2 und 4 in 1C) vorhanden sind, wohingegen der Schaltkreis 107 mit der Zahl 3 nicht bzw. nicht in aktiviertem Zustand vorgesehen ist. Darin ist die Information "1", "1", "0", "1" kodiert.
Anders ausgedrückt zeigt 1C die Fourier-Transformierte eines zeitlichen Emissionsspektrums für mehrere Schwingkreise im Lesefeld. Exemplarisch sind vier Frequenzen gezeigt, von denen die Nummern 1, 2 und 4 (durchgezogene dünne Linie) realisiert sind. Die dritte Resonanzlinie (gestrichelte Linie) fehlt in dem Fourier-transformierten Lesesignal (fette Linie).
Im Weiteren werden bezugnehmend auf 2A bis 2G Schwingkreise 210 bis 260 beschrieben, die auf einem Identifikations-Datenträger gemeinsam vorgesehen sein können, und unterschiedliche Resonanzfrequenzen aufweisen.
Die Resonanzfrequenz eines Schwingkreises ist gegeben durch Gleichung (1) und hängt von dem Wert der Kapazität C und dem Wert der Induktivität L ab.
Die Kapazität C eines Kondensators mit relativer Dielektrizitätskonstante ε = ε₀ε_r, Fläche A und Plattenabstand d ergibt sich zu: C = ε0εrA/d (2)
Die Induktivität L einer Spule mit Permeabilität μ, Windungszahl N, Fläche A und Länge l ergibt sich zu: L = μN2A/l (3).
Aus Gleichungen (1) bis (3) geht hervor, dass mittels Auswählens geometrischer Parameter der Wert für die Kapazität und für die Induktivität der Schwingkreise eingestellt werden können, und somit die Resonanzfrequenz.
2A zeigt einen Schwingkreis 200 mit einer als Planarspiral-Struktur gebildeten Induktivität 201 und mit einer Kapazität 202, die mittels zweier Metallisierungsebenen gebildet ist.
2B zeigt einen Schwingkreis 210 aus einer Planarspiral-Induktivität 211 und aus einer neben der Induktivität 211 gebildeten Kapazität 212, wobei die geometrischen Dimensionen der Kapazität 212 und der Induktivität 211 kleiner sind als die der Kapazität 202 und der Induktivität 201 aus 2A.
Der Schwingkreis 220 aus 2C enthält wiederum eine als planare Spiralstruktur ausgeführte Induktivität 221 und eine in einem zentralen Abschnitt dieser Induktivität gebildete Kapazität 222, die aus in zwei unterschiedlichen Metallisierungsebenen gebildeten und voneinander beabstandeten elektrisch leitfähigen Bereichen besteht.
Der in 2D gezeigte Schwingkreis 230 enthält eine Induktivität 231, die lediglich als eine Windung ausgeführt ist, welche durch zwei streifenartige Strukturen unterbrochen ist, die eine Kapazität 232 bilden.
Der in 2E gezeigte Schwingkreis 240 aus Induktivität 241 und Kapazität 242 entspricht im Wesentlichen dem Aufbau des Schwingkreises 230, weist jedoch geringere Strukturdimensionen und somit andere Werte der Kapazität und Induktivität auf.
Bei dem Schwingkreis 250 sind Induktivität und Kapazität nicht mehr anschaulich trennbar, jedoch weist Schwingkreis 250 einen effektiven Wert der Kapazität und einen effektiven Wert der Induktivität auf. Der Schwingkreis 260 aus 2G entspricht hinsichtlich des geometrischen Aufbaus jenem aus 2F, weist jedoch geringere Dimensionen auf. Die Struktur der Schwingkreise 250, 260 kann als zwei große Buchstaben L angesehen werden, deren kürzere Seiten zueinander parallel und deren längere Seiten zueinander in Fluchtrichtung angeordnet sind.
Bei den Schwingkreisen aus 2A bis 2C sind zwei Metalllagen und eine Durchkontaktierung erforderlich. Die Resonanzfrequenzen dieser drei Schaltkreise liegt bei relativ geringen Werten. Die Resonanzfrequenzen der Schwingkreise aus den 2D bis 2G liegen höher (zum Beispiel im Gigahertzbereich), allerdings sind diese Schwingkreise in nur einer Metalllage und somit mit geringen Kosten fertigbar.
Im Weiteren wird bezugnehmend auf 3A bis 3C ein Verfahren zum Identifizieren von mindestens einer Antenne anhand von deren Resonanzfrequenz gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. 3A bis 3C zeigen Diagramme, welche Zeit- und Frequenzverläufe von anregenden Pulsen und detektierten Sekundärstrahlungen zeigen.
In 3A ist ein Diagramm 300 gezeigt, entlang dessen Abszisse 301 die Zeit t aufgetragen ist, und entlang dessen Ordinate 302 eine Amplitude A aufgetragen ist. 3A zeigt das Zeitspektrum eines anregenden Pulses, das von einem Lesegerät ausgesandt werden kann, um Antennen auf einem Identifikations-Datenträger anzuregen. Wie in 3A gezeigt, ist der Anregungspuls 303 im Zeitraum schmal und durch eine Halbwertsbreite ("Full Width Half Maximum", FWHM) 304 gekennzeichnet. Der ausreichend kurze Anregungspuls 303 führt dazu, dass damit ein breiter Frequenzbereich von anregender elektromagnetischer Strahlung bereitgestellt wird, der von verschiedenen Antennen bei deren jeweiligen Resonanzfrequenzen absorbiert werden kann.
In 3B ist ein Diagramm 310 gezeigt, entlang dessen Abszisse 311 die Zeit t aufgetragen ist, entlang dessen Ordinate 312 eine Amplitude A von elektromagnetischer Sekundärstrahlung aufgetragen ist, die von einer durch den Puls 303 angeregten Antenne ausgesandt worden ist. Wird eine solche Antenne durch elektromagnetische Strahlung geeigneter Frequenz des Anregungspulses 303 angeregt, so beginnt diese aufgrund ihrer endlichen Güte zu schwingen, und zwar unter Aussendung einer gedämpften Welle entsprechend ihrer Resonanzfrequenz. Eine solche gedämpfte Welle ist als Emissionswelle 313 in 3B gezeigt. Nach einer gewissen Zeit nach Aussendung des Anregungspulses 303 wird in einer erfindungsgemäßen Lesevorrichtung damit begonnen, diese Sekundärwelle 313 zu detektieren. Diese Detektion erfolgt im Zeitraum.
Um aus der ermittelten abklingenden Welle 313 die Anwesenheit einer Antenne zu ermitteln, wird das Spektrum aus 3B einer Fourier-Transformation vom Zeitraum in den Frequenzraum unterworfen, wodurch das in 3C gezeigte Diagramm 320 erhalten wird. Entlang einer Abszisse 321 ist die Frequenz der reemittierten elektromagnetischen Welle 313 aufgetragen, entlang einer Ordinate 322 eine Amplitude A. Wie in 3C gezeigt ist, ergibt sich im Frequenzraum eine Emissionskurve 323, die mit einer Halbwertsbreite 324 um eine Resonanzfrequenz f_R der Antenne zentriert angeordnet ist. Mit anderen Worten kann aus dem Diagramm 320 ermittelt werden, dass eine Antenne mit der Resonanzfrequenz f_R im Einflussbereich eines Lesegeräts vorhanden ist.

100: Identifikations-System
101: Identifikations-Bereich
102: Lesegerät
103: Identifikations-Datenträger
104: Kunststoffträger
105: erster aktivierter Schwingkreis
106: zweiter aktivierter Schwingkreis
107: deaktivierter Schwingkreis
108: dritter aktivierter Schwingkreis
109: elektromagnetische Strahlungsquelle
110: Detektionseinrichtung
111: Ermittlungseinrichtung
112: Dekodiereinheit
120: Identifikations-System
121: Identifikations-Datenträger
140: Diagramm
141: Abszisse
142: Ordinate
200: Schwingkreis
201: Induktivität
202: Kapazität
210: Schwingkreis
211: Induktivität
212: Kapazität
220: Schwingkreis
221: Induktivität
222: Kapazität
230: Schwingkreis
231: Induktivität
232: Kapazität
240: Schwingkreis
241: Induktivität
242: Kapazität
250: Schwingkreis
260: Schwingkreis
300: Diagramm
301: Abszisse
302: Ordinate
303: Anregungspuls
304: Halbwertsbreite
310: Diagramm
311: Abszisse
312: Ordinate
313: Emissionswelle
314: Detektionsbeginn
320: Diagramm
321: Abszisse
322: Ordinate
323: Emissionskurve
324: Halbwertsbreite

Claims

Verfahren zum Identifizieren von mindestens einer Antenne anhand von deren Resonanzfrequenz, bei dem • ein elektromagnetischer Strahlungspuls einer vorgebbaren ersten Zeitdauer und eines vorgebbaren ersten Frequenzbereichs emittiert wird; • nach dem Emittieren des Strahlungspulses elektromagnetische Strahlung in einem vorgebbaren zweiten Frequenzbereich für eine vorgebbare zweite Zeitdauer detektiert wird; • basierend auf einem Wert einer detektierten Frequenz der detektierten elektromagnetischen Strahlung die Anwesenheit von mindestens einer Antenne anhand von deren Resonanzfrequenz ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, bei dem basierend auf einem Wert der Amplitude der detektierten elektromagnetischen Strahlung die Anwesenheit von mindestens einer Antenne ermittelt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem basierend auf einer Mehrzahl von Frequenzen und/oder auf einer Mehrzahl von Amplituden der detektierten elektromagnetischen Strahlung die Anwesenheit einer Mehrzahl von Antennen ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem erst nach Ablauf einer vorgebbaren dritten Zeitdauer nach dem Emittieren des Strahlungspulses elektromagnetische Strahlung in dem vorgebbaren zweiten Frequenzbereich für die vorgebbare zweite Zeitdauer detektiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem zum Detektieren der elektromagnetischen Strahlung im Zeitraum ein Detektionsspektrum detektiert wird und das Detektionsspektrum zum Ermitteln der Anwesenheit von mindestens einer Antenne von dem Zeitraum in den Frequenzraum transformiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der erste Frequenzbereich die Resonanzfrequenzen von allen möglicherweise zu identifizierenden Antennen enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der erste Frequenzbereich die Resonanzfrequenzen von einem ersten Teil aller möglicherweise zu identifizierenden Antennen enthält und die Resonanzfrequenzen von einem zweiten Teil aller möglicherweise zu identifizierenden Antennen nicht enthält.
Verfahren nach Anspruch 7, bei dem nach dem Identifizieren des ersten Teils aller möglicherweise zu identifizierenden Antennen der zweite Teil aller möglicherweise zu identifizierenden Antennen ermittelt wird, indem der erste Frequenzbereich so verändert wird, dass er die Resonanzfrequenzen des zweiten Teils aller möglicherweise zu identifizierenden Antennen enthält und die Resonanzfrequenzen des ersten Teils aller möglicherweise zu identifizierenden Antennen nicht enthält.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem eine Kalibrierungsmessung durchgeführt wird, bei der • ein elektromagnetischer Strahlungspuls auf eine Referenzantenne, deren Resonanzfrequenz vorbekannt ist, emittiert wird; • nach dem Emittieren des Strahlungspulses elektromagnetische Strahlung in einem die Resonanzfrequenz der Referenzantenne enthaltenden Frequenzbereich detektiert wird.
Verfahren nach Anspruch 9, bei dem unter Verwendung der Kalibrierungsmessung die Anwesenheit von mindestens einer Antenne ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem als Strahlungspuls im Zeitraum im Wesentlichen • ein Rechteckpuls; oder • ein Diracscher Delta-Puls emittiert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem mindestens eine Antenne eines Identifikations-Datenträgers identifiziert wird, der ein Substrat und mindestens eine auf dem Substrat gebildete Antenne aufweist.
Verfahren nach Anspruch 12, bei dem auf dem Substrat des Identifikations-Datenträgers eine Mehrzahl von Antennen gebildet sind, wobei unterschiedliche Antennen unterschiedliche Resonanzfrequenzen aufweisen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, bei dem aus der ermittelten Anwesenheit von mindestens einer Antenne eine in der Anwesenheit und/oder Abwesenheit von Antennen kodierte Information dekodiert wird.
Vorrichtung zum Identifizieren von mindestens einer Antenne anhand von deren Resonanzfrequenz, • mit einer elektromagnetischen Strahlungsquelle, die zum Emittieren eines elektromagnetischen Strahlungspulses eines vorgebbaren ersten Frequenzbereichs für eine vorgebbare erste Zeitdauer eingerichtet ist; • mit einer Detektionseinrichtung, die zum Detektieren elektromagnetischer Strahlung in einem vorgebbaren zweiten Frequenzbereichs für eine vorgebbare zweite Zeitdauer nach dem Emittieren des Strahlungspulses eingerichtet ist; • mit einer Ermittlungseinrichtung, die derart eingerichtet ist, dass sie basierend auf einem Wert einer detektierten Frequenz der detektierten elektromagnetischen Strahlung die Anwesenheit von mindestens einer Antenne anhand von deren Resonanzfrequenz ermittelt.
Vorrichtung nach Anspruch 15, mit einer Kalibriereinrichtung, die zum Durchführen einer Kalibrierungsmessung eingerichtet ist, bei der • ein elektromagnetischer Strahlungspuls auf eine Referenzantenne, deren Resonanzfrequenz vorbekannt ist, emittiert wird; • nach dem Emittieren des Strahlungspulses elektromagnetische Strahlung in einem die Resonanzfrequenz der Referenzantenne enthaltenden Frequenzbereich detektiert wird.
Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, die zum Identifizieren von mindestens einer Antenne eines Identifikations-Datenträgers eingerichtet ist, der ein Substrat und mindestens eine auf dem Substrat gebildete Antenne aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 17, die zum Identifizieren einer Mehrzahl von Antennen des Identifikations-Datenträgers eingerichtet ist, wobei unterschiedliche Antennen unterschiedliche Resonanzfrequenzen haben.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 18, mit einer Dekodiereinheit, die derart eingerichtet ist, dass sie aus der ermittelten Anwesenheit von mindestens einer Antenne eine in der Anwesenheit und/oder Abwesenheit von Antennen kodierte Information dekodiert.
Identifikations-System, • mit einem Identifikations-Datenträger, der ein Substrat und mindestens eine auf dem Substrat gebildete Antenne aufweist; • mit einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 15 bis 19 zum Identifizieren von mindestens einer Antenne anhand von deren Resonanzfrequenz zum Auslesen von in dem Identifikations-Datenträger enthaltener Information.