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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf RF-(Hochfrequenz) Zwischenverstärker und
genauer auf RF-Zwischenverstärker für RFID Systeme
(Hochfrequenzidentifikation).
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Hintergrund
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In
den letzten Jahren sind automatische Identifikationsabläufe in verschiedenen
Gebieten sehr gängig
geworden. Einige der automatischen Identifikationsabläufe beinhalten
RFID Systeme. Ein RFID System verwendet normalerweise RFID Tags und
ein Lesegerät
für die
Tags. Ein RFID Tag (oft bezeichnet als ein Transponder) enthält normalerweise (i)
eine Antenne, die elektromagnetisch mit einem Lesegerät gekoppelt
ist, und (ii) einen IC Chip (integrierter Schaltkreis), der die
Information für
den Identifikationszweck speichern kann. Das Lesegerät enthält normalerweise
einen RF Funksender, einen RF Empfänger und eine Antenne, um die
RFID Tags abzufragen und um die in den RFID Tags gespeicherte Information
abzurufen.
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In
einigen Situationen kann der Anwender des RFID Systems eine weitere
Flächenabdeckung benötigen, um
die in den RFID Tags gespeicherte Information aus einer größeren Entfernung
auszulesen. Ein Weg dieses Ziel zu erreichen ist es, die RF Leistungsausgabe
durch das Lesegerät
zu erhöhen, um
die Tags abzufragen, oder die Verstärkung der Lesegerätantenne
zu erhöhen.
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Alternativ
kann der Anwender einen zwischen dem Lesegerät und den RFID Tags angeordneten
Zwischenverstärker
verwenden, so dass der Zwischenverstärker die RF Übermittlung
von dem Lesegerät
zu den RFID Tags und vice versa weiterleitet. Beispiele für solche
Zwischenverstärker
finden sich in JP 2004-94532 und dem japanischen registriertem Gebrauchsmuster
2528386.
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In
Hinblick auf das obige würde
es wünschenswert
sein, verbesserte Zwischenverstärker
zu haben, die fähig
sind, einen Abdeckungsbereich zu vergrößern, um entferntere von dem
RFID Lesegerät angeordnete
RFID Tags abzufragen.
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Überblick
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Die
hiernach beschriebene Erfindung schafft einen Zwischenverstärker für die Weiterleitung
eines RF Signals zwischen einem RFID Transponder (Hochfrequenzidentifikation),
der eine Transponderantenne aufweist, und einem RFID Lesegerät, das eine
Lesegerätantenne
aufweist. Der Zwischenverstärker
enthält
eine erste Antenne, die derart aufgebaut ist, mit der Lesegerätantenne
gekoppelt zu werden; eine zweite Antenne, die derart aufgebaut ist, mit
der Transponderantenne gekoppelt zu werden; und ein ersten Koaxialkabel,
das an die erste und zweite Antenne angeschlossen ist.
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Die
hiernach beschriebene Erfindung schafft ebenso einen Zwischenverstärker für die Weiterleitung
eines RF Signals an und von einem RFID Transponder (Hochfrequenzidentifikation),
der eine Transponderantenne aufweist, die ein eine Lesegerätantenne
aufweisendes RFID Lesgerät
enthält;
eine erste Antenne, die derart aufgebaut ist, mit der Lesegerätantenne
gekoppelt zu werden; eine zweite Antenne, die derart aufgebaut ist,
mit der Transponderantenne gekoppelt zu werden; und ein erstes Koaxialkabel,
das an der ersten und zweiten Antenne angeschlossen ist.
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Diese
und andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden mehr im Einzelnen
unten unter Bezug auf die beigefügte
Zeichnungen beschrieben werden.
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Kurze
Beschreibung der Zeichnungen
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Die
Erfindung kann unter Bezug auf die folgende Beschreibung zusammen
mit den begleitenden Zeichnungen, die spezifische Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung darstellen, am besten verstanden werden.
In den Zeichnungen entsprechen gleiche Bezugszeichen/Symbole gleichen
Elementen.
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1 stellt
eine schematische Darstellung eines RFID Systems gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung dar.
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2A stellt
eine andere schematische Darstellung des RFID Systems gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung dar.
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2B stellt
eine schematische Darstellung des RFID Zwischenverstärkers gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung dar.
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3 stellt
eine schematische Darstellung des RFID Lesegerätes, des Zwischenverstärkers und des
RFID Transponders gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung dar.
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4A stellt
eine schematische Darstellung eines Erzeugungsablaufes eines von
der Antenne übermittelten
Signals dar.
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4B stellt
eine schematische Darstellung eines Ablaufes für die Erzeugung eines Antwortsignals
bei dem Transponder und eines Demodulationsablaufs für das Antwortsignal
bei dem Lesegerät
dar.
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5 und 6 stellen
eine schematische Darstellung eines weiteren Beispieles des Systems gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung dar.
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7 stellt
eine schematische Darstellung eines weiteren Beispieles des Systems
gemäß einer beispielhaften
Ausführungsform
der Erfindung dar.
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8 stellt
eine schematische Darstellung eines noch weiteren Beispieles des
Systems gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung dar.
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9 und 10 stellen
schematische Darstellungen noch weiterer Beispiele des Systems gemäß beispielhafter
Ausführungsformen
der Erfindung dar.
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Beschreibung der beispielhaften
Ausführungsformen
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Überblick
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1 stellt
eine schematische Darstellung eines RFID Systems 1 gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung dar. Unter Bezug auf 1 enthält das erste
RFID System 1 ein RFID Lesegerät 2a, RFID Transponder
(oft bezeichnet als RFID Tags oder einfach als Tags) 4 und
RFID Zwischenverstärker 15.
Das RFID Lesegerät 2a enthält eine
Lesegerätantenne 10,
ein Koaxialkabel 14 und eine Steuerung 2. Das
RFID Lesegerät 2a ist
normalerweise mit einem Bauelement 3 auf einer oberen Ebene
gekoppelt, das die von den RFID Transpondern entfernt gewonnene
Information verwendet. Das Lesegerät 2a und/oder das
Bauelement 3 kann jeden der RFID Transponder, beruhend
auf den auf den Transpondern gespeicherten Informationen, identifizieren.
Das Lesegerät 2a und/oder
das Bauelement 3 kommuniziert mit den Transpondern einzeln oder
nach Art des Rundfunks. Die Kommunikation kann entweder in eine
Richtung (nur von den Transpondern zu dem Lesegerät) oder
in zwei Richtungen (von den Transpondern zu dem Lesegerät und vice versa)
sein. In dem Fall der Kommunikation von dem Le segerät zu dem
Transponder kann das „Lesegerät" Daten in eine Speichervorrichtung
in dem Transponder „schreiben".
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Die
Steuerung 2 verbindet das Bauelement 3 und die
Lesegerätantenne 10 miteinander.
Die Steuerung 2 empfängt
Daten für
die Abfrage der Transponder 4 von dem Bauelement 3,
moduliert die Daten für
die RFID (Hochfrequenzidentifikation) und steuert die Lesegerätantenne 10 über das
Koaxialkabel 14 durch das RF modulierte Signal. Die Steuerung 2 empfängt ebenfalls
ein RF Signal von der Lesegerätantenne 10,
demoduliert das empfangene RF Signal, um Daten für die RFID zu erzeugen, und
gibt die demodulierten Daten an das Bauelement 3 aus. In
einigen Fällen
kann ein Zwischenverstärker
gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung ein RFID Lesegerät,
das als das RFID Lesegerät 2a in 1 gezeigt
ist, enthalten.
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Normalerweise
fragt das RFID System 1 einen RFID Tag, und Informationen
auf dem RFID Tag ab. Während
der ganzen Ausführung
bedeutet RFID allgemein die Kommunikation zwischen einem RF Lesegerät und wenigstens
einem RF Transponder (einen aktiven oder passiven Transponder) für jede geeignet
Anwendung über
ein RF Signal. In einigen Fällen
schließt
RFID nicht notwendigerweise irgendeine Identifikation eines festgelegten
Tags ein. Mit anderen Worten kann RFID nur das Vorhandensein eines
RFID Tags in der Nähe
des Lesegeräts nachweisen.
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Jeder
der RFID Transponder 4 beinhaltet eine Transponderantenne 4a.
Die RFID Transponder 4 können passive, keine Batterien
aufweisende Transponder oder aktive Transponder, die Batterien aufweisen,
sein. Jeder Transponder 4 umfasst einen IC Chip (integrierter
Schaltkreis), um verschiedene Informationen für die RFID zu speichern.
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Jeder
der RFID Zwischenverstärker 15 enthält eine
lesegerätseitige
Antenne 11, eine transponderseitige Antenne 12 und
ein Koaxialkabel 13, das die Antennen 11 und 12 verbindet.
Die lesegerätseitige
An tenne 11 ist relativ nah an der Lesegerätantenne 10 angeordnet,
so dass die Antennen 10 und 11 elektromagnetisch
gekoppelt sind. Die transponderseitige Antenne 12 ist relativ
nah an der Transponderantenne 4a, so dass die Antennen 12 und 4a elektromagnetisch
gekoppelt sind.
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Normalerweise
nehmen die Antennen 10, 11 und 12 die
Form einer Ringantenne ein (wie L1 oder L2), die wenigstens eine
Wicklung eines Leitungsdrahtes (normalerweise bezeichnet als eine
Spule) enthält.
Solch eine Ringantenne kann mit Harz in ein versiegeltes Gehäuse für die mechanische
und/oder elektrische Stabilität
gegossen werden. In der beispielhaften Ausführungsform sind die Antennen 10 und 11 Ringantennen,
die im Wesentlichen die gleiche Form und Größe aufweisen. Genauer ist der Durchmesser
L0 der Antenne 10 im Wesentlichen der gleiche wie der Durchmesser
L1 der Antennen 11. Die Mittelpunkte der Antennen 10 und 11 sind
im Wesentlichen auf die gleiche Achse ax1 abgestimmt. Die Antennen 10 und 11 berühren sich
normalerweise, so dass eine gegenseitige elektromagnetische Kopplung
für eine
RF Übermittlung
zwischen den Antennen 10 und 11 genügend hoch
ist. Alternativ können
die Antennen 10 und 11 einen Abstand zwischen zwei
Antennen trotz der Tatsache, dass er die gegenseitige elektromagnetische
Kopplung vermindert, aufweisen.
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Um
die Anordnung der Antennen 10 und 11 zu stabilisieren,
kann jede der Antennen 10 und 11 einen vorstehenden
Abschnitt aufweisen. Durch Einsetzen der vorstehenden Abschnitte
in eine Reihe von Löchern,
die mit solchen Abschnitten zusammenpassen sollen, können die
Antennen 10 und 11 entlang der Achse ax1 mit genügender Leichtigkeit und
Genauigkeit angeordnet werden. Alternativ können die Antennen 10 und 11 mit
verbindenden Teilen mechanisch verbunden werden. Weiterhin alternativ kann
jede Antenne einen konkaven Abschnitt auf einer Seite und einen
vorstehenden Abschnitt auf der gegenüberliegenden Seite (oder umgekehrt)
aufweisen, an dem die konkaven und vorstehenden Abschnitte zusammenpassen.
In so einem Fall sind die Antennen mechanisch durch Verbinden der
konkaven und vorstehenden Abschnitte verbunden.
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Jede
der transponderseitigen Antennen 12 ist relativ nah an
der entsprechenden der Transponderantennen 4a abhängig von
der Position des Transponders 4, der mit dem Lesegerät 2a gekoppelt werden
soll, angeordnet. Die Form und Größe der transponderseitigen
Antennen 12 können
die gleichen oder ähnlichen
der Antennen 10 und 11 sein. Alternativ können die
Form und Größe der transponderseitigen
Antennen 12 unterschiedlich von denen der Antennen 10 und 11 abhängig von
den Positionen der Antennen 12 und/oder der Transponder 4 sein.
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Das System
im Einzelnen
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2A stellt
eine andere schematische Darstellung des RFID Systems 1 gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung dar. Wie in 2A gezeigt,
ist die Lesegerätantenne 10 mit
der Steuerung über
ein Koaxialkabel 14 verbunden. Die Lesegerätantenne 10 ist
relativ nah an der lesegerätseitigen
Antenne 11 des RFID Zwischenverstärkers 15 angeordnet,
so dass die Antennen 10 und 11 miteinander elektromagnetisch
gekoppelt sind. Die Transponderantenne 4a ist relativ nah
an der der transponderseitigen Antenne 12 des RFID Zwischenverstärkers 15 angeordnet,
so dass die Antennen 4a und 12 miteinander elektromagnetisch
gekoppelt sind.
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2B stellt
eine schematische Darstellung des RFID Zwischenverstärkers 15 gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung dar. Wie in 2B gezeigt,
enthält
der Zwischenverstärker 15 einen
Anpassungsschaltkreis MC1, der die Antenne 11 (oder die
Spule L1) mit dem Koaxialkabel 13 verbindet. Der Zwischenverstärker 15 enthält ebenfalls einen
Anpassungsschaltkreis MC2, der die Antenne 12 (oder die
Spule L2) mit dem Koaxialkabel 13 verbindet. Gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform der
Erfindung enthält
der Zwischenverstärker 15 nur passive
Schaltkreiselemente wie zum Beispiel induktive Elemente, kapazitive
Elemente oder Widerstände.
In anderen Worten enthält
der Zwischenverstärker 14 keine
aktiven Schaltkreiselement wie zum Beispiel Transistoren, Dioden
oder integrierte Schaltkreise. In so einem Fall sind beide der Anpassungsschaltkreise
MC1 und MC2 passive Anpassungsschaltkreise, die keine aktiven Schaltkreiselemente enthalten.
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Die
Anpassungschaltkreise MC1 enthalten Kondensatoren C11 und C21. Gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung sind die charakteristische Impedanz der Antenne 11 (zum
Beispiel ein induktives Element) und des Anspassungsschaltkreises
MC1 (zum Beispiel ein kapazitives Element) im Wesentlichen die gleichen
wie die des Koaxialkabels 13. Der Anpassungsschaltkreis
MC2 enthält
Kondensatoren C12 und C22. Gemäß der beispielhaften
Ausführungsform
der Erfindung sind die charakteristische Impedanz der Antenne 12 (zum Beispiel
ein induktives Element) und des Anpassungsschaltkreises MC2 (zum
Beispiel ein kapazitives Element) im Wesentlichen die gleichen,
wie die des Koaxialkabels. Weil (i) eine Impedanzanpassung zwischen
dem Kabel 13 und der Antenne 11 und dem Schaltkreis
MC1 erreicht wird und (ii) eine Impedanzanpassung zwischen dem Kabel 13 und
der Antenne 12 und dem Schaltkreis MC2 durch den obigen Aufbau
erreicht wird, wird ein RF Signal über den Zwischenverstärker 15 mit
genügend
geringer Abschwächung übermittelt
(zum Beispiel mit geringer Reflexion).
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Weiterhin
enthalten gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung der Anpassungsschaltkreis MC1 und der Anspassungsschaltkreis MC2
nur Kondensatoren. Gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
kann einer der oder beide der Anpassungsschaltkreise MC1 und MC2
resistive Schaltkreiselemente (zum Beispiel Widerstände) abhängig von
verschiedenen Schaltkreisanforderungen enthalten.
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Gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung muss der Zwischenverstärker 15 keine Modulations/Demodulationsschaltkreise
enthalten, die die Kosten und Komplexität erhöhen. Um ein RF Signal zwischen
der Lesegerätantenne 10 und
der Transponderantenne 4a weiterzuleiten, muss der Zwischenverstärker 15 wenigstens
eine Gruppe von zwei Antennen (zum Beispiel Spule L1 und L2) und
ein Kabel wie zum Beispiel das Koaxialkabel 13 enthalten.
Solch ein einfacher Aufbau kann vorteilhaft in Bezug auf die Kosten
und die Einführung
sein, wo mehrere Transponder 4 in einem relativ weiten
Bereich angeordnet sind in Vergleich zu einem Fall, in dem jeder
Transponder 4 ein entsprechendes RFID Lesegerät aufweist.
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Unter
Rückbezug
auf 2A und 2B induziert
die Antenne 10 ein magnetisches Feld um die Antenne 11
herum, wodurch ein induzierter elektrischer Strom in der Spule L1
der Antenne 11 erzeugt wird. Dieser induzierte Strom in
der Spule L1 wird an die Spule L2 der Antenne 12 durch
die Anpassungsschaltkreise MC1 und MC2 und das Koaxialkabel 13 übermittelt.
Der übermittelte
Strom in der Spule L2 induziert dann ein magnetisches Feld um die
Antenne 4a herum, wodurch der Transponder 4 mit
der nötigen
RF Energie für
die RFID versorgt wird. Kurz gesagt, verbindet der RFID Zwischenverstärker 15 das RFID
Lesegerät 2a mit
dem RFID Transponder 4. Im Ergebnis müssen die Transponder 4 nicht
in der direkten Umgebung der Lesegerätantenne 10 sein. Vielmehr
müssen
die Transponder 4 nur nahe genug an den transponderseitigen
Antennen 12 für
die Kommunikation mit dem Lesegerät 2a sein. Die Antennen 11 können derart
positioniert sein, dass sie aufeinander abgestimmt sind, so dass
die Achsen AXL1 der Antennen 11 im Wesentlichen gleich
sind. Jedoch müssen
in vielen Fällen
die An tennen nicht genau in eine Linie gebracht sein, solange sie
sich in dem von der Lesegerätantenne 10 erzeugten
magnetischen Feld befinden.
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3 stellt
eine schematische Ansicht des RFID Lesegerät 2a, des Zwischenverstärkers 15 und des
RFID Transponders 4 gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung dar. Das Lesegerät 2a enthält die Antenne 10 (zum
Beispiel die Spule L0), eine Reglereinheit 101 die einen
Mikrocomputer verwendet, einen Modulationsschaltkreis 102,
einen Demodulationsschaltkreis 103, einen Anpassungsschaltkreis 104,
einen Schnittstellenschaltkreis (I/F) 105, und einen Eingabe/Ausgabe
(E/A) Schaltkreis 106, etc.. Der Modulationsschaltkreis 102 enthält einen
Oszillationsschaltkreis für
die Erzeugung einer Trägerwelle
und einen Anpassungschaltkreis. Der Demodulationsschaltkreis 103 enthält einen
Detektor und einen Tiefpassfilter, die für den Nachweis eines Befehlsignals
des Transponders 4 aus der Trägerwelle verwendet werden.
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Der
Transponder 4 enthält
einen IC 40, der einen Signalverarbeitungsschaltkreis 41 und
einen Halbleiterspeicher 42 enthält. Weiterhin beinhaltet der
Transponder 4 die Antenne 4a (zum Beispiel die Spule
LT), einen Kondensator 43 und einen Lasttrennschalter 44 (zum
Beispiel einen variablen Widerstand mit einem Kontakt) für die RF
Kommunikation. Der Signalverarbeitungsschaltkreis 41 beinhaltet
einen Mikrocomputer, Schaltkreise für die Modulation/Demodulation
und einen Konverter für
die Umwandlung eines in die Spule induzierten Wechselstroms in einen
Gleichstrom.
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Der
Zwischenverstärker 15 ist
zwischen der Spule L0 der Lesegerätantenne 10 und der
Spule LT des Transponders 4 vorgesehen. Die Antenne 10 übermittelt
ein Signal, das ein Steuersignal auf einer Trägerwelle in Form einer Funkwelle
beinhaltet. Diese Funkwelle wird durch den Zwischenverstärker 15 weitergeleitet
und zu dem Transponder 4 übermittelt, was zur Induktion
einer benötigen
elektrischen Leistung in dem Transponder 4 führt, die
es dem Transponder 4 ermöglicht, mit dem Lesegerät 2a zu
kommunizieren.
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Der
Signalverarbeitungsschaltkreis 41 in dem Transponder 4 demoduliert
das Steuersignal aus dem von dem Zwischenverstärker 15 empfangenen
Signal. Der Schaltkreis 41 führt darauffolgend einen Prozess
(zum Beispiel das Abrufen von Informationen aus dem Speicher 42,
oder die Speicherung von Informationen in dem Speicher 42)
abhängig
von dem Befehl durch. Wenn der Prozess durchgeführt worden ist, sendet der
Transponder 4 ein Antwortsignal zurück zu dem Lesegerät 2a.
Dieses Antwortsignal wird durch Schalten der Ein-Aus-Zustände des Lasttrennschalter 44 übermittelt,
wodurch die Impedanz des Transponders 4 verändert wird.
Die Änderung
der Impedanz des Transponders 4 verändert die Impedanz des Zwischenverstärker 15 und
die Impedanz der Antenne 10, was zu Änderungen in den durch die
Spulen L2, L1 und L0 fließenden
Strömen führt. Der
Demodulationsschaltkreis 103 des Lesegerätes 2a demoduliert
das Steuersignal beruhend auf der in die Antenne 10 (zum
Beispiel die Spule L0) induzierte Stromänderung.
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4A stellt
eine schematische Ansicht eines Ablaufes für die Erzeugung eines von der
Antenne 10 übermittelten
Signals dar. Genauer zeigt 4A (a)
die Trägerwelle,
(b) ein Befehlssignal (ein digitales Signal) an den Transponder 4 und
(c) ein übermitteltes
Signal (zum Beispiel ein ASK (Amplitude Shift Keying) Modulationssignal).
Der Modulationsschaltkreis 103 moduliert die Trägerwelle
(a) mit dem Befehlssignal (b), wodurch das übermittelte Signal (c) erzeugt
wird.
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4B zeigt
eine schematische Darstellung eines Ablaufes für die Erzeugung eines Antwortsignals
an den Transponder 4 und einen Demodulationsprozess für das Antwortsignal
bei dem Lesegerät 2a.
Der Signalverarbeitungsschaltkreis 41 des Transponders 4 identifiziert
den Inhalt des Befehls durch Demodulation des übermittelten Signals. Der Schaltkreis 41 führt dann
einen Prozess abhängig
von dem Befehl durch und erzeugt ein Antwortsignal, das mehrere
Bit enthält.
In diesem Prozess wie in (d) und (e) aus 4B gezeigt,
wird eine Übermittlungsperiode,
die eine bestimmte Länge
aufweist, jedem Bit zugeordnet, das das Antwortsignal bildet, und
jedes Bit wird sequentiell übermittelt.
Genauer werden, wenn ein „0"-Signal übermittelt
wird, die Ein/Aus-Zustände des
Lasttrennschalters mehrere Male während der ersten Hälfte der
Zeitperiode geändert
und verbleiben im Offzustand während
der letzten Hälfte der
Zeitperiode. Umgekehrt verbleiben, wenn ein „1"-Signal übermittelt
wird, die Ein/Aus-Zustände
des Lasttrennschalters 44 im Offzustand während der ersten
Hälfte
der Zeitperiode und werden mehrere Male während der letzten Hälfte der
Zeitperiode geändert.
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Der
Schaltbetrieb des Lasttrennschalters 44 verursacht, dass
der Demodulationsschaltkreis 103 des Lesegerätes 2a ein
in 4B (f) gezeigtes Signal extrahiert. Der Demodulationsschaltkreis 103 digitalisiert
dann das Signal beruhend auf einem vorher bestimmten Schwellenwert,
wodurch ein demoduliertes Signal erzeugt wird, das den Schaltbetrieb
des Lasttrennschalters 44 wiedergibt. Dieses Signal wird dann
im Hinblick auf jede Übermittlungsperiode
analysiert, um ein Signaländerungsmuster
in jeder Zeitperiode zu erkennen, wodurch das Antwortsignal wie in 4B (h)
gezeigt, demoduliert wird.
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In
dieser beispielhafte Ausführungsform
ist jedem Zwischenverstärker 15 eine
Beziehung mit dem entsprechenden Transponder wie in 2A gezeigt,
zugeordnet worden. Auf solche Art und Weise ist jedes Lesegerät 2a fähig mit
jedem der Transponder 4 über den entsprechenden Zwischenverstärker 15 wie
in 4A (c) und 4B (f)
gezeigt, zu kommunizieren. Daher kann das Lesegerät 2a mit
jedem der Transponder 4 auf die gleiche Art und Weise wie in
dem Fall, in dem jeder Transponder 4 innerhalb des Kommunikationsbereiches
der Lesegerätantenne
angeordnet ist, kommunizieren.
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Die
Steuerung 2 kann eine Kommunikationskollision verhindern,
weil die Steuerung 2 einen spezifischen Verarbeitungszeitschlitz
jedem Transponder beruhend auf den Anweisungen des Bauelementes 3 zuordnet
und die Kommunikation durch die Antenne 10 ausführt, wie
es von dem Fachmann begrüßt wird.
Folglich kann jeder Transponder 4 einen an ihn übermittelten
Befehl korrekt verarbeiten. Ähnlich
verursachen die Steuerung 2 und das Bauelement 3 keine
Konfusion beim Verstehen der Antwortsignale von verschiedenen Transpondern 4.
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Aufbau der
Antennen
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Im
Allgemeinen verringert sich die Intensität des magnetischen Feldes mit
Ansteigen des Abstandes zwischen dem übermittelnden/empfangenden Antennen.
Wie in 1 gezeigt, kann der Abstand zwischen der Lesegerätantenne 10 und
jeder lesegerätseitigen
Antenne 11 des Zwischenverstärkers 15 den Grad
der entsprechenden elektromagnetischen Kopplung zwischen der Antenne 10 und
jeder Antenne 11 verändern.
Beispielhafte Ausführungsformen, die
unten diskutiert werden, können
unter Bezug auf 5 bis 8 hauptsächlich für die Kompensation solcher
Schwankungen der Intensität
des magnetischen Feldes (oder dem Grad der elektromagnetischen Kopplung)
zwischen den Antennen vorteilhaft sein.
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5 und 6 stellen
eine schematische Darstellung eines weiteren Beispieles des Systems 1 gemäß einer
beispielhaften Ausführungsform
der Erfindung dar. In diesen beispielhaften Ausführungsformen sind das Spulenelement
(zum Beispiel L0) der Lesegerätantenne
und jedes Spulenelement L1 der lesegerätseitigen Antennen 11 wenigstens
teilweise über
einen magnetischen Kern 16 verbunden. Genauer weist jede
der Spulen L1 einen magnetischen Kern 16 darin auf, der
entlang der Achse ax1, wie in 5 und 6 gezeigt,
ausgerichtet ist.
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Solch
ein Kern 16 kann ein Eisenkern sein, der in ein Antennengehäuse, wenn
die Antenne 11 geformt wird, eingebaut werden kann. Der
magnetische Kern 16 kann die gleiche Dicke wie die der
Antenne entlang der Achse ax1 aufweisen. In 6 müssen Leitungsdrähte für die Spule
L1 nicht den gesamten Querschnitt von L1 ausfüllen, weil die Spule L1 jede
geeignete Anzahl an Wicklungen der Drähte beinhaltet. Die Kerne 16 weisen
die gleiche Position relativ zu der Achse ax1 und die gleichen Durchmesser
zueinander auf, wodurch die Kerne 16 stark magnetisch,
wie wenn die Kerne eine einzelne Stange bilden, gekoppelt sind.
Die Antenne 10 kann einen ähnlichen magnetische Kern wie
den Kern 16 beinhalten, um ähnliche Effekte oder Vorteile
zu erzielen.
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Der
oben gezeigte Aufbau konzentriert die durch die Antenne 10 erzeugten
magnetischen Flüsse
zu den Kernen 16, wodurch die Intensität des magnetischen Feldes ermittelt
wird. Folglich kann solch ein Aufbau vorteilhaft sein, wenn eine
stabilisierte Verbindung zwischen den Antennen 10 und 11 (oder stabilisierte
Weiterleitung des RF Signals quer zu den Antennen 10 und 11)
benötigt
wird. Die Antennen 11, die entfernt von der Antenne 10 angeordnet
sind, können
die nötige
Intensität
des magnetischen Feldes für
eine stabilisierte Weiterleitung des RF Signals verwenden.
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7 zeigt
eine schematische Darstellung eines weiteren Beispiels des Systems 1 gemäß einer beispielhaften
Ausführungsform
der Erfindung. Die beispielhafte Ausführungsform aus 7 sieht
ebenfalls einen magnetischen Kern (zum Beispiel einen Eisenkern)
vor, um die magnetischen Flüsse
zu mitteln. In der beispielhaften Ausführungsform sind die Antenne 10 und
die Antennen 11 über
einen magnetischen Kern (zum Beispiel eine Eisenstange 18)
gekoppelt, die durch die Antenne 10 und die Antennen 11 hindurch
eingesetzt ist. Um solch einen Kern in die Antennen 10 und 11 einzusetzen,
weisen diese Antennen Löcher 17 in
deren Kernen auf. Der Durchmesser der Löcher 17 ist groß genug
die Eisenstange 18 aufzunehmen. Die Antennen 10 und 11 sind
elektromagnetisch über
die Eisenstange 18 gekoppelt. Auf solche Art und Weise
sind die oben diskutieren Verbindungselemente und die konkaven/vorstehenden
Abschnitte für
die mechanische Verbindung in dieser beispielhaften Ausführungsform
nicht notwendig.
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8 stellt
eine schematische Ansicht noch eines weitern Beispiels des Systems 1 gemäß einer beispielhaften
Ausführungsform
der Erfindung dar. Gemäß der beispielhaften
Ausführungsform
aus 8 wird der Querschnitt der Spule L1 abhängig von
deren Abstand von der Antenne 10 geändert. Genauer steigt, wie
in dem Bereich (A) aus 8 gezeigt, der Durchmesser der
Spule L1 mit dem Ansteigen des Abstandes von der Antenne 10 an.
Die Mittelpunkte der Spulen L1 können
entlang der Achse ax1 ausgerichtet sein.
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Weil
der Durchmesser der Spule L1 der Antenne 11 ansteigt, wenn
der Abstand von der Antenne 10 ansteigt, steigt die Induktivität der Spule
L1 ebenfalls an. Folglich steigt ein Q-Wert der Spule L1, wenn der
Abstand der Spule L1 von der Antenne 10 erhöht wird,
an, wodurch eine höhere
Resonanzspitze verursacht und die Empfangsstärke erhöht wird. Folglich wird, obwohl
das in der. Spule L1 erzeugte magnetische Feld abfällt, die
RF Kommunikation über
die Zwischenverstärker 15 mit
genügender Qualität weitergeleitet.
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Anstatt
der Änderung
des Durchmessers der Spule L1 in Abhängigkeit des Abstandes von
der Antenne 10 kann der Widerstand eines mit der Spule
L1 verbundenen Widerstandes eingestellt werden. Genauer steigt durch
Verminderung des Widerstandes des Widerstands mit ansteigender Entfernung
von der Antenne 10 der Q-Wert der Spule L1 an, wodurch die
Abschwächung
der magnetischen Flüsse
in Abhängigkeit
der Anordnung der Spule L1 ähnlich
zu der beispielhaften Ausführungsform
aus 8 kompensiert wird.
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Alternativ
kann die Anzahl der Wicklungen der Spule L1 angepasst werden, um
die Abschwächung
der magnetischen Flüsse
in Abhängigkeit
der Anordnung der Spule L1 zu kompensieren. Genauer steigt die Anzahl
der Wicklungen der Spule L1 mit steigendem Abstand von der Antenne 10 an.
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In
den beispielhaften Ausführungsformen, die
oben diskutiert wurden, weisen die Antennen 10 und 11 die
gleiche Form und Größe auf und
die Antennen werden unter Bezug auf die Achse ax1 in eine Linie
gebracht, so dass die Mittelpunkte der Antennen 10 und 11 auf
der Achse ax1 liegen. Jedoch wird der Aufbau der Antennen 10 und 11 nicht
auf diese beispielhaften Ausführungsformen
wie nachstehend diskutiert begrenzt.
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9 und 10 stellen
schematische Darstellungen noch weiterer Beispiele des Systems 1 gemäß beispielhafter
Ausführungsformen
der Erfindung dar. Gemäß der beispielhaften
Ausführungsformen aus 9 und 10 ist
die Antenne 10 größer als die
Antennen 11. Jede der Antennen 11 ist innerhalb des
Bereiches, in dem die durch die Antenne 10 erzeugten magnetischen
Flüsse
für die
RF Kommunikation verwendet werden können. In 9 sind
eine Antenne ax15a der Spule L1a des Zwischenverstärkers 15a und
eine Achse ax15b der Spule L1b des Zwischenverstärkers 15b im Wesentlichen
parallel zu einer Achse ax10 der Spule L0 der Lesegerätantenne 10.
Zusätzlich
kann eine Achse ax15c der Spule L1c des Zwischenverstärkers 15c im
Wesentlichen parallel zu der Achse ax10 der Spule L0 der Lesegerätantenne 10 sein.
Die Spule L1a des Zwischenverstärkers 15a und
die Spule L1b des Zwischenverstärkers 15b sind
im Wesentlichen innerhalb der Spule L0 der Lesegerätantenne 10 vorgesehen
und überlappen sich
gegenseitig nicht. Zusätzlich
ist die Spule L1c des Zwischenverstärkers 15c ebenfalls
im Wesentlichen innerhalb der Spule L0 der Lesegerätantenne 10 vorgesehen
und überschneidet
sich nicht mit den Spulen L1a und L1b. Hierbei sind die Achsen ax10, ax15a,
ax15b und ax15c als die senkrechten Richtungen der Flächen, die
den Antennen 10, 15a, 15b bzw. 15c entsprechen,
definiert. Die Antennen 11 können mit der Antenne 10 mechanisch
unter Verwendung der oben diskutierten konkaven/vorstehenden Abschnitte
verbunden werden. Die Antennen 11 können auf einer einzigen Fläche angeordnet
werden, die im Wesentlichen parallel mit einer Fläche ist, die
die Antenne 10 enthält.
Um solch einen Aufbau zu erzielen, sind die Bodenoberflächen der
Antennen 11 mit der oberen Oberfläche der Antenne 10 bündig.
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Im
Gegensatz dazu sind in 10 die Antennen 11 oberhalb
der die Antenne 10 enthaltenden Fläche angeordnet. Um den Aufbau
aus 10 zu erzielen, können Beine Iga, Igb und Igc,
die aus Harz hergestellt sind, vorgesehen sein, um die Antennen 11a, 11b bzw. 11c zu
positionieren. Die Beine Iga, Igb und Igc können verschiedene Längen abhängig von den
benötigten
Verbindungsgraden zwischen der Antenne 10 und den Antennen 11a, 11b und 11c aufweisen.
Solange die Antennen 11a, 11b und 11c genügend nah
an der Antenne 10 positioniert sind, wird die Kommunikation
zwischen dem Lesegerät 2a und den
Transpondern 4 effektiv erzielt.
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In
den oben diskutieren beispielhaften Ausführungsformen entspricht jede
transponderseitige Antenne 12 einem einzelnen Transponder 4.
Jedoch kann jede transponderseitige Antenne 12 mehreren Transpondern 4 entsprechen.
In so einem Fall können
diese mehreren Transponder 4 mit einer einzigen Antenne 12,
die ihnen entspricht, gehandhabt werden. Wie aus der Diskussion
hier verstanden werden kann, kann der Transponder 4 auch
direkt durch die Antenne 10 als vielmehr durch eine der
Antenne 12 der Zwischenverstärker 15 abgedeckt
werden. Ebenso kann in jeder der oben diskutierten beispielhaften
Ausführungsformen
die Antenne 10 selbst die Funktion der Steuerung 2 (mit
oder ohne dem Kabel 14) aufnehmen, so dass die Antenne 10 direkt
mit dem Bauelement 3 verbunden werden kann.
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Fazit
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Obwohl
die vorhergehende Erfindung in einigen Einzelheiten zum Zweck der
Klarheit der Verständlichkeit
beschrieben worden ist, wird es offensichtlich, dass bestimmte Veränderungen
und Modifikationen durchgeführt
werden können,
ohne den Grundgedanken und den Umfang der Erfindung, wie sie in
den Ansprüche
definiert sind, zu verlassen. Weiterhin können Merkmale der hierin beschriebenen
Erfindung alleine oder in irgendeiner Kombination vorgesehen sein.