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Die Erfindung betrifft eine Transponderschaltungsanordnung und ein Verfahren zum Bereitstellen einer Versorgungsspannung gemäß den unabhängigen Patentansprüchen.
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Sogenannte Radio-Frequency-Identification-Systeme, kurz ”RFID”-Systeme, erlangen eine immer weitere Verbreitung. Sie bestehen grundsätzlich aus zwei Komponenten, nämlich einem so genannten Transponder und einem Erfassungsgerät, bei dem es sich üblicherweise um ein kombiniertes Schreib-/Lesegerät handelt.
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Der Transponder kann mit einem Gegenstand verhaftet sein, der zur Identifizierung vorgesehen ist, wobei das Erfassungsgerät diese Identifizierung auf kontaktlosem Wege vornimmt. Das Erfassungsgerät umfasst typischerweise ein Hochfrequenzmodul, mit Sender und Empfänger, einer Kontrolleinheit sowie einem Koppelelement zum Transponder. Der Transponder, der den eigentlichen Datenträger eines RFID-Systems darstellt, umfasst üblicherweise ein Koppelelement sowie ein elektronischen Bauelement, einen so genannten Chip. Üblicherweise ist im Transponder keine eigene Spannungsversorgung vorgesehen. Außerhalb des Ansprechsbereichs des Erfassungsgeräts verhält er sich passiv. Die zum Betrieb des Transponders benötigte Energie wird durch die Koppeleinheit kontaktlos zum Transponder übertragen.
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Die Kommunikation zwischen dem Transponder und dem Erfassungsgerät erfolgt üblicherweise mittels eines modulierten Datensignals.
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Üblicherweise wird eine Belastungsmodulation zur Datenübertragung eingesetzt, bei der der Pegel des unmodulierten Signals beim Modulieren betragsmäßig abgesenkt wird.
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Bei der Energieversorgung insbesondere im Nahfeldbereich, können vom Transponder hohe Energien aufgenommen werden, die eine Erhitzung der Schaltungsanordnung oder Teile derer bewirken können.
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Die Verlustleistung infolge des Feldes ist proportional zur Antennenspannung. Bei kleinen Antennenspannungen ist aber keine Belastungsmodulation, wie üblicherweise bei RFID-Transpondern verwendet, möglich. Daher wird eine so genannte Entlastungsmodulation, beispielsweise beschrieben in
WO 2004/055712 A1 , angewendet, bei der der Pegel des unmodulierten Signals geringer ist als ein Pegel des modulierten Signals, das zwischen diesem Pegel und einem anderen Pegel bei der Modulation umgeschaltet wird.
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Aus der
DE 10245747 B4 ist eine Schaltungsanordnung bekannt, die eine Spannungswandlungseinrichtung vorsieht. Diese Schaltungsanordnung wird mit der in diesem Dokument auch als solche bezeichneten Entlastungsmodulation betrieben.
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Aus der
DE 10 2005 037 582 A1 ist die Verwendung eines Spannungsverdopplers beziehungsweise einer Spannungsvervielfachereinrichtung bekannt.
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Aufgabe ist es, die Probleme aus dem Stand der Technik zu mildern. Diese Aufgabe wird durch die Gegenstände der Hauptansprüche 1, 11 und 12 gelöst. Erfindungsgemäß ist daher eine Transponderschaltungsanordnung mit Antennenanschlüssen zum Anlegen eines Spannungssignals vorgesehen. Ferner ist eine Modulationseinrichtung vorgesehen, die an die Antennenanschlüsse gekoppelt ist und ausgebildet ist, das anliegende, unmodulierte Spannungssignal, das einen ersten Pegel hat, zu modulieren, indem das Spannungssignal in Abhängigkeit von zu übertragenen Daten zwischen einem zweiten Pegel und einem dritten Pegel umgeschaltet wird, wobei der zweite Pegel betragsmäßig größer als der erste Pegel ist, und der dritte Pegel betragsmäßig geringer als der zweite Pegel und als der erste Pegel ist. Eine Spannungswandlungseinrichtung ist an die Modulationseinrichtung gekoppelt und ausgebildet, eine Versorgungsspannung bereitzustellen, deren Pegel betragsmäßig größer als der erste Pegel ist.
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Mit einer derartigen Transponderschaltungsanordnung wird die zum Betrieb des Transponders erforderliche Leistung aus dem vom Lesegerät erzeugten Feld bereitgestellt. Die Bereitstellung erfolgt über die in der Antenne induzierte unmodulierte Antennenspannung, welche dem unmodulierten Spannungssignal entspricht. Eine zur Versorgung der Transponderschaltung erforderliche Versorgungsspannung, die höher ist als das unmodulierte Spannungssignal, wird durch die Spannungswandlungseinrichtung bereitgestellt. Auf Grund des geringen ersten Pegels wird die Verlustleistung in der Transponderschaltungsanordnung im Vergleich zu konventionellen Transponderschaltungsanordnungen verringert. Die Verlustleistung ist durch Verringerung der Antennenspannung reduziert.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Transponderschaltungsanordnung ergeben sich aus den Gegenständen der abhängigen Patentansprüche.
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Ein Ausführungsbeispiel der Spannungswandlungseinrichtung umfasst eine Ladungspumpe, um die an den Antennenanschlüssen anliegende Spannung in die Versorgungsspannung zu wandeln. Insbesondere beim unmodulierten Signal mit dem ersten Pegel ist diese erforderlich, um eine Versorgungsspannung mit höherem Pegel bereitzustellen.
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Da es sich bei dem Spannungssignal üblicherweise um ein Wechselspannungssignal handelt und die transponderinterne Versorgungsspannung eine Gleichspannung ist, ist in einem Ausführungsbeispiel eine Gleichrichtungseinrichtung vorgesehen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Modulationseinrichtung umfasst eine Anordnung mit veränderbarem Widerstand, um zwischen den Pegeln des unmodulierten und des modulierten Spannungssignals umzuschalten.
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In einem Ausführungsbeispiel ist ein induktives Koppelelement vorgesehen, das an die Antennenanschlüsse gekoppelt ist, um das Spannungssignal zur Energieversorgung bereitszustellen.
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In einem Ausführungsbeispiel ist der erste Pegel durch das induktive Koppelelement und/oder die Schaltungsanordnung bauartbedingt derart vorgegeben, dass der erste Pegel des unmodulierten Spannungssignals für den Betrieb der Schaltungsanordnung im Normalbetrieb gerade ausreichend ist. Diese für den Betrieb der Transponderschaltungsanordnung minimale Antennenspannung nutzt den Effekt, dass eine kleine Antennenspannung mit weniger Verlustleistung einhergeht, was auch eine Reduzierung der Erwärmung bedeutet.
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In einem Ausführungsbeispiel der Transponderschaltungsanordnung sind eine Taktrückgewinnungseinrichtung und ein Oszillator vorgesehen. Die Taktrückgewinnungseinrichtung ist ausgebildet, ein Taktsignal aus dem Spannungssignal zu generieren, mit dem der Oszillator synchronisierbar ist. Wenn der Pegel des Spannungssignals derart gering ist, dass die Taktsynchronisation ausfällt, stellt der zuvor synchronisierte Oszillator das Taktsignal im Freilauf bereit. Auf diese Weise ist der getaktete Betrieb der Transponderschaltungsanordnung auch bei geringem Pegel des Spannungssignals gewährleistet, selbst wenn aus dem Spannungssignal kein Taktsignal mehr generierbar ist.
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Die Aufgabe wird auch durch den erfindungsgemäßen Transponder gemäß dem Hauptanspruch 11 gelöst. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bereitstellung einer Versorgungsspannung sieht vor, diese aus einem so genannten entlastungsmodulierbaren Spannungssignal umzusetzen. Das unmodulierte Spannungssignal hat einen ersten Pegel. Ein Pegel der Versorgungsspannung ist betragsmäßig größer als ein erster Pegel des unmodulierten Spannungssignals, wobei das Spannungssignal derart moduliert wird, dass das modulierte Spannungssignal zwischen einem zweiten Pegel, der betragsmäßig größer als der erste Pegel ist, und einem dritten Pegel, der betragsmäßig geringer als der zweite Pegel und als der erste Pegel ist, hin und her geschaltet wird.
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In einem Ausführungsbeispiel erfolgt die Spannungsumsetzung durch eine Ladungspumpe.
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Um eine Gleichspannung als Versorgungsspannung bereitzustellen, wird das als Wechselspannung vorliegende Spannungssignal in einem Ausführungsbeispiel gleichgerichtet.
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Das Spannungssignal wird bei einem Ausführungsbeispiel von einer Antenne bereitgestellt.
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Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erklärt.
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Es zeigen:
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1 ein Ausführungsbeispiel einer Transponderschaltungsanordnung,
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2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Transponders,
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3 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens zur Bereitstellung einer Versorgungsspannung,
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4 ein Zeitdiagramm mit Signalen, die in einem Ausführungsbeispiel der Transponderschaltungsanordnung auftreten,
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5 ein Ausführungsbeispiel eines Transponders,
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6A Schalterstellungen im Ausführungsbeispiel des Transponders,
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6B Schalterstellungen im Ausführungsbeispiel des Transponders,
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6C Schalterstellungen im Ausführungsbeispiel des Transponders,
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7 ein Zeitdiagramm mit Signalen, die in einem Ausführungsbeispiel der Transponderschaltungsanordnung auftreten,
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8 ein Ausführungsbeispiel eines Transponders, und
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9 eine weiteres Ausführungsbeispiel einer Transponderschaltungsanordnung.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer Transponderschaltungsanordnung mit einer Entlastungsmodulationseinrichtung 1, die an Antennenanschlüsse 2, 3 gekoppelt ist. Die Entlastungsmodulationseinrichtung 1 ist ausgebildet, ein zwischen den Antennenanschlüssen 2, 3 anliegendes unmoduliertes Spannungssignal V23 mit einem ersten Pegel zu modulieren. Ferner umfasst die Transponderschaltungsanordnung eine Spannungswandlungseinrichtung 4, die an die Entlastungsmodulationseinrichtung 1 gekoppelt ist. Diese ist ausgebildet, eine Versorgungsspannung Vd bereitzustellen, deren Pegel betragsmäßig größer als der erste Pegel ist.
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2 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Transponders, welcher die oben genannten Merkmale umfasst, sodass auf deren Beschreibung an dieser Stelle verzichtet wird.
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Ferner ist eine Antenne 5 vorgesehen, die an die Antennenschlüsse 2, 3 angeschlossen ist. Über die Antenne 5 wird mittels eines elektromagnetischen Feldes Energie an den Transponder übertragen, sodass das Spannungssignal V23 induziert wird und ein Antennenstrom Is fließt.
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Ferner ist eine, der Spannungswandlungseinrichtung 4 nachgeschaltete Last 6 vorgesehen, die von der Versorgungsspannung Vd gespeist wird. Bei der Speisung der Last 6 fließt ein Laststrom I6.
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3 zeigt schematisch wesentliche Schritte zur Bereitstellung der Versorgungsspannung Vd für eine Transponderschaltung.
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Das an den Antennenanschlüssen 2, 3 angelegte Spannungssignal V23 wird als Speisespannung bereitgestellt. Diese Bereitstellung wird durch den Block 110 repräsentiert. Das Spannungssignal wird umgesetzt, um daraus die Versorgungsspannung bereitzustellen, wie durch die Blöcke 120 beziehungsweise 130 veranschaulicht.
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4 zeigt einen beispielhaften Verlauf von Spannungs- und Stromsignalen in einem Ausführungsbeispiel der Transponderschaltungsanordnung zur Spannnungsversorgung.
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Es sind das Spannungssignal V23 über der Zeitachse t sowie der Laststrom I6 zur Speisung der Last 6 über der Zeit t und die Versorgungsspannung Vd zur Spannungsversorgung des Lastelements 5 über die Zeit t dargestellt.
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Die dargestellten Signale veranschaulichen das Prinzip der Entlastungsmodulation.
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Im Zeitbereich I ist das Spannungssignal V23 unmoduliert und hat den ersten Pegel V1. Dieses Spannungssignal V23 wird mittels der Spannungswandlungseinrichtung 4 in die Versorgungsspannung Vd gewandelt, dessen Pegel betragsmäßig größer ist. Es sei bemerkt, dass es sich bei der Darstellung des Spannungssignals V23 um die Einhüllende des oszillierenden Signals handelt. Auf die Darstellung des Wechselanteils wurde der Anschaulichkeit halber verzichtet. Die Versorgungsspannung Vd ist eine Gleichspannung.
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Die Entlastungsmodulation wird im Zeitbereich II veranschaulicht. Bei der Entlastungsmodulation wird der Pegel des Signals V23 in Abhängigkeit von zu übertragenen Daten zwischen einem zweiten Pegel V2 und einem dritten Pegel V3 umgeschaltet. Der zweite Pegel V2 des modulierten Signals V23 ist betragsmäßig größer als der dritte Pegel V3. Der erste Pegel V1 des unmodulierten Signals ist im dargestellten Ausführungsbeispiel größer als der dritte Pegel V3 und geringer als der zweite Pegel V2. In einem Ausführungsbeispiel ist erste Pegel V1 des unmodulierten Signals geringer als der dritte Pegel V3, welcher geringer als der zweite Pegel V2 ist.
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Zur Datenübertragung ist die Transponderschaltungsanordnung ausgebildet, die an den Antennenanschlüssen 2, 3 anliegende Spannung V23 zu modulieren, um mit einem Erfassungsgerät beziehungsweise Lesegerät zu kommunizieren.
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Bei konventionellen Schaltungsanordnungen, die eine so genannte Belastungsmodulation verwenden, wird bei der Modulation der Pegel im Vergleich zum unmodulierten Betrieb abgesenkt. In den Zeitabschnitten mit abgesenkten Pegeln steht nicht genügend Antennenspannung zur Speisung der Last zur Verfügung, was mit einem Einbruch des Laststroms und der Versorgungsspannung einhergehen kann.
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Im Gegensatz dazu treten beim dargestellten Ausführungsbeispiel während der Modulation deutlich weniger, von der Modulation herrührenden Schwankungen des Laststroms I6 oder der Versorgungsspannung Vd auf.
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Dies rührt daher, dass die Spannungsversorgung des Transponders auf das unmodulierte Spannungssignal ausgelegt ist. Im Zeitbereich I, in dem keine Modulation erfolgt, wird üblicherweise mehr Energie als zum Betrieb der Schaltung erforderlich absorbiert. Um eine Überlastung der auf dem Transponder befindlichen Schaltung zu verhindern, wird die nicht erforderliche, überschüssige Leistung in einen so genannten Shunt in Wärmeenergie umgewandelt was mit einer parasitären Hitzeentwicklung einhergeht. Die parasitäre Erhitzung verhält sich proportional zum Betrag der Antennenspannung V23 und wird durch verringern von V23 in Kombination mit der Entlastungsmodulation wesentlich verringert.
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Die Entlastungsmodulation erlaubt ferner durch den im Vergleich zur Belastungsmodulation möglichen größeren Spannungshub zum zweiten Pegel V2 eine höhere Datenreichweite.
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5 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Transponders mit einer Antenne, deren elektrische Eigenschaften durch einen Antennenwiderstand und eine Induktivität 52, 51 veranschaulicht werden. Die Antenne ist an die Antennenanschlüsse 2, 3 gekoppelt.
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Zwischen den Antennenanschlüssen 2, 3 ist ein Abstimmungskondensator 7 vorgesehen, der den Antennenkreis des Transponders auf eine Resonanzfrequenz abstimmt.
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Des Weiteren ist eine Entlastungsmodulationseinrichtung 1 mit Spannungs-Klemmeinrichtungen 11, 12, 13 vorgesehen, von denen eine als Shunt 12 dient. Über den zwischen die Antennenanschlüsse 2, 3 gekoppelten Shunt 12 fließt ein zum Betrieb des Transponders nicht erforderlicher Teil des Antennenstromes ab, was mit einer Hitzeentwicklung einhergeht. Durch den Shunt 12 wird der erste Pegel V1 der unmodulierten Spannung eingestellt.
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Die Entlastungsmodulationseinrichtung 1 umfasst ferner eine erste Spannungs-Klemmeinrichtung 11, die über einen ersten Schalter 101 zwischen die Antennenanschlüsse 2, 3 koppelbar ist. Eine zweite Spannungs-Klemmeinrichtung 13 ist über einen zweiten Schalter 103 zwischen die Antennenanschlüsse 2, 3 koppelbar. Über die Schalter 101, 103 können die Klemmeinrichtungen 12, 13 vom Antennenanschluss 2 entkoppelt werden. Mittels der Klemmeinrichtungen 11, 13 ist die Spannung zwischen dem zweiten Pegel V2 und dem dritten Pegel V3 bei der Modulation umschaltbar.
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Die erste Klemmeinrichtung 11 beginnt, wenn der daran gekoppelte erste Schalter 101 geschlossen ist, bei einer vorgegebenen Spannung V1 Strom zu führen. Die zweite Klemmeinrichtung 13 beginnt, wenn der daran gekoppelte zweite Schalter 103 geschlossen ist, bei einer vorgegebenen Spannung V3 Strom zu führen. Sie beeinflussen damit die Gifte des Antennenkreises und begrenzen somit die Antennenspannung bei der Modulation auf den zweiten Pegel V2 oder auf den dritten Pegel V3.
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Die Modulation der zwischen den Antennenanschlüssen anliegenden Spannung V23 erfolgt in einem Ausführungsbeispiel über eine schaltbare Widerstandsanordnung, in der statt der Klemmeinrichtungen 11, 13 verschiedene Widerstände vorgesehen sind. Wenn der Zweig mit dem geringeren Widerstand geschlossen ist, bestimmt dieser Widerstand die Antennenspannung. In einem Ausführungsbeispiel sind die Widerstandselemente als Zenerdioden ausgebildet.
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Die 6A, 6B und 6C veranschaulichen verschiedene Schalterstellungen des ersten und des zweiten Schalters 101, 103 im Ausführungsbeispiel der 5.
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In 6A ist der erste Schalter 101 geschlossen und der zweite Schalter 103 geöffnet. Dadurch wird die Antennenspannung V23 auf den ersten Pegel V1 begrenzt. Die Schalterstellung wird zur Generierung des unmodulierten Signals verwendet.
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In 6B sind die Schalter 101, 103 geöffnet. Dadurch wird die Antennenspannung V23 über die zweite Klemmeinrichtung 12 bestimmt. Der Strom fließt über die zweite Klemmeinrichtung, sodass zwischen den Antennenanschlüssen 2, 3 auf den zweiten Pegel V2 begrenzt wird.
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In 6C ist der zweite Schalter 103 geschlossen und der erste Schalter 101 geöffnet. Dadurch wird die Antennenspannung V23 auf den dritten Pegel V3 begrenzt.
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Während der Modulation wird zwischen den Schalterstellungen in den 6B und 6C in Abhängigkeit von dem zu generierenden Datensignal umgeschaltet, sodass das modulierte Signal zwischen dem zweiten Pegel V2 und dem dritten Pegel V3 hin und her geschaltet wird, was auch als „toggeln” bezeichnet wird.
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Ferner ist eine Spannungswandlungseinrichtung 4 mit einem Gleichrichter 41 und einer Ladungspumpe 42 vorgesehen. Der Gleichrichter 41 kann in die Ladungspumpe integriert sein oder dieser vor- oder nachgeschaltet sein. Die Spannungswandlungseinrichtung 4 ist parallel zu den Widerstandselementen 11, 12 gekoppelt. Zur Speisung der Last 6 wird ausgangsseitig der Spannungswandlungseinrichtung 4 der Laststrom I6 sowie die Versorgungsspannung Vd bereitgestellt. Parallel zur Last 6 ist ein Pufferkondensator 61 vorgesehen, der Spannungsschwankungen der Versorgungsspannung Vd glättet.
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Die von der Umrandung 8 umfassten Blöcke 7, 12, 11, 4, 6, 61 sind üblicherweise innerhalb eines Chips oder eines Bauteils integriert.
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Im Folgenden wird die Funktionsweise der Schaltungsanordnung beschrieben.
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In der Antenne wird bei elektromagnetischer Feldübertragung von einem Erfassungsgerät ein Antennenstrom Is und eine Spannung V5 induziert. Die zwischen den Antennenanschlüssen 2, 3 anliegende Spannung V23 hängt von der Impedanz der Entlastungsmodulationseinrichtung 1 ab, die von den Schalterstellungen des ersten und des zweiten Schalters 101, 103 bestimmt werden.
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Die induzierte Wechselspannung wird vom Spannungswandler 4, in die Versorgungsspannung Vd umgesetzt. Dieses erfolgt im Falle des unmodulierten Signals mit der Ladungspumpe 42.
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Der erste Pegel V1 der Antennenspannung V23 ist in einem Ausführungsbeispiel derart vorgegeben, dass die Antennenspannung V23 minimal, das heißt von gerade ausreichender Größe, ist, um die Schaltungsanordnung im Normalbetrieb zu betreiben.
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Durch die geringe Antennenspannung, das heißt hohe Bedämpfung, ist das Transpondersystem breitbandiger und gegenüber Verstimmungs-Effekten, also Detuning-Effekten, unempfindlicher.
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7 zeigt einen Signalverlauf, der sich von dem Signalverlauf in 4 lediglich darin unterscheidet, dass das modulierte Signal zwischen dem ersten Pegel V1, der mit dem Pegel des unmodulierten Signals übereinstimmt, und dem zweiten Pegel V2 umgeschaltet wird. In diesem Ausführungsbeispiel entspricht also der dritte Pegel dem ersten Pegel V1.
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Ein derartiger Signalverlauf lässt sich beispielsweise durch das Ausführungsbeispiel eines Transponders in 8 generieren. Gleiche Bezugszeichen kennzeichnen gleiche Merkmale. Im Folgenden wird lediglich auf Unterschiede dieses Ausführungsbeispiels zum Ausführungsbeispiel in 5 eingegangen.
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Das Ausführungsbeispiel in 8 weist lediglich zwei Klemmeinrichtungen 11, 12 auf. Eine erste Klemmeinrichtung ist über einen Schalter 13 zwischen den Antennenanschlüsse 2, 3 gekoppelt. Die zweite Klemmeinrichtung 12 ist zwischen die Antennenanschlüsse 2, 3 gekoppelt und dient als Shunt.
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Die zwischen den Antennenanschlüssen 2, 3 anliegende Spannung V23 hängt von dem Widerstand der Entlastungsmodulationseinrichtung 1 ab. Wenn die erste Klemmeinrichtung 11 durch den Schalter 13 entkoppelt ist, wird die Spannung V23 lediglich vom Shunt 12 bestimmt. Wenn die erste Klemmeinrichtung 12, zwischen die Antennenanschlüsse 2, 3 gekoppelt ist, bestimmt diese die Antennenspannung V23.
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In einem Ausführungsbeispiel fällt über dem ersten Widerstandelement 11 eine Spannung von ungefähr 1 Volt und über dem zweiten Widerstandselement 12 eine Spannung von ungefähr 3 Volt, in Abhängigkeit der Feldstärke und Ausführungsform, ab.
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Zum Betrieb der Transponderschaltungsanordnung ist in einem Ausführungsbeispiel eine Taktrückgewinnung vorgesehen, die ein Taktsignal aus dem Spannungssignal generiert, um den Systemtakt, z. B. auch für den Digitalteil, für den Transponder bereitzustellen. Zum Betrieb der Modulationseinrichtung, die zwischen dem zweiten und dem dritten Pegel V2, V3 toggelt, ist das Taktsignal in einem Ausführungsbeispiel erforderlich, um die Pulslänge des modulierten Signals vorzugeben. Wenn das Spannungssignal den dritten Pegel V3 hat, kann die Taktrückgewinnung erschwert sein, wenn der dritte Pegel V3 derart gering ist, dass keine Taktrückgewinnung mehr erfolgen kann. In solch einem Fall kann die Schaltung außer Takt geraten oder gar den Betrieb einstellen.
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9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Transponderschaltungsanordnung, das auch mit geringem drittem Pegel V3 betreibbar ist.
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Die Transponderschaltungsanordnung umfasst eine Spannungswandlungseinrichtung 4 zur Bereitstellung der Versorgungsspannung Vd.
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Ferner umfasst die Transponderschaltungsanordnung zwei Antennenanschlüsse 2, 3, zwischen denen eine Entlastungsmodulationseinrichtung 1 gekoppelt ist. Ferner ist eine Steuerschaltung 21 vorgesehen, die die Entlastungsmodulationseinrichtung 1 ansteuert, sodass die Entlastungsmodulationseinrichtung 1 das Spannungssignal zwischen dem ersten Pegel V1 bei unmoduliertem Signal und dem zweiten und drittem Pegel V2, V3 bei moduliertem Signal umschaltet. Die Steuerschaltung 21 wird in Abhängigkeit eines schaltungsintern anliegenden Taktsignals CLK betrieben.
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Bei passiven RFID-Transpondern wird der interne Systemtakt aus dem Feld des Lesegerätes gewonnen, was auch als Clock-Recovery bezeichnet wird. Wenn während der Modulation der dritte Pegel V3 sehr klein gewählt wird, das heißt gegen 0 Volt geht, kann der Systemtakt nicht mehr aus dem Feld gewonnen werden und muss für diese Zeit über einen internen Oszillator generiert werden.
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Hierfür sind eine Taktrückgewinnungseinrichtung 22 und ein Oszillator 23 vorgesehen. Die Taktrückgewinnungseinrichtung 22 generiert aus dem Antennensignal ein erstes Taktsignal CLK0, wobei die detektierte Taktfrequenz des Spannungssignals in einem Ausführungsbeispiel durch eine Teilereinrichtung in das erste Taktsignal CLK0 mit geringerer Taktfrequenz umgewandelt wird.
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Der Oszillator 23 wird durch das generierte erste Taktsignal CLK0 synchronisiert. Dieser Oszillator 23 ist im normalen Betrieb in einem Ausführungsbeispiel über eine PLL, das heißt einem Phasenregelkreis, mit dem aus dem Feld des Lesegerätes gewonnen Systemtakt synchronisiert. Wenn der dritte Pegel V3 anliegt und keine Taktrückgewinnung mehr möglich ist, läuft der zuvor synchronisierte Oszillator 23 weiter und stellt im Freilauf das interne Taktsignal CLK bereit. Diese Bereitstellung dauert in einem Ausführungsbeispiel nur wenige Takte, während derer der dritte Pegel V3 anliegt, an bis die Taktrückgewinnungseinrichtung 22 bei verändertem Signalpegel wieder in Betrieb ist. In einem Ausführungsbeispiel läuft der Oszillator 23 während der Rückmodulation, das heißt beim Toggeln zwischen dem zweiten Pegel V2 und dem dritten Pegel V3 frei und generiert für diese Zeitdauer den Systemtakt.
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Es sei bemerkt, dass die Merkmale der Ausführungsbeispiele in den 1, 2, 5 und 8 mit den Merkmalen des Ausführungsbeispiels in 9 kombinierbar sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Entlastungsmodulationseinrichtung
- 11, 13
- Spannungs-Klemmeinrichtung
- 12
- Spannungs-Klemmeinrichtrung/Shunt
- 101, 103
- Schalter
- 100
- Schalterblock
- 2, 3
- Antennenanschluss
- 21
- Steuerschaltung
- 22
- Taktrückgewinnungseinrichtung
- 23
- Oszillator
- 4
- Spannungswandlungseinrichtung
- 41
- Gleichrichtungseinrichtung
- 42
- Ladungspumpe
- 5
- Antenne
- 51
- Antenneninduktivität
- 52
- Antennenwiderstand
- 6
- Last
- 61
- Pufferkondensator
- 7
- Abstimmungskondensator
- 8
- Umrandung
- V23
- Spannungssignal
- V5
- induzierte Spannung
- Vd
- Versorgungsspannung
- Is
- Antennenstrom
- I6
- Laststrom
- V1, V2, V3
- Pegel
- CLK0, CLK
- Taktsignal
- t
- Zeit
- 110, 120, 130
- Verfahrensschritte
