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Die
vorliegende Erfindung betrifft einen RFID-Transponder und insbesondere
einen RFID-Transponder mit einem Schwingkreis für das Empfangen und Senden
von Daten.
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Zur
Realisierung von Hochleistungs-RFID-Transpondervorrichtungen, die
für große Sendeentfernungen
geeignet sind, werden Antennen hoher Qualität benötigt. Typischerweise bilden
die Antennen hoher Qualität
gemeinsam mit einem Resonanzkondensator Schwingkreise hoher Qualität. Der hohe
Qualitätsfaktor
beeinträchtigt
jedoch bei Verwendung von Amplitudenmodulation die Abwärtsdatengeschwindigkeit.
Wenn die Amplitude des Abwärts-RF-Signals
geändert
wird oder aufhört,
wird die Schwingungsamplitude in einem Schwingkreis mit hohem Qualitätsfaktor
länger
aufrechterhalten als in einem Schwingkreis mit niedrigem Qualitätsfaktor. Andererseits
ist das Laden des Transponders für passive
RFID-Transponder effektiver und über
weitere Entfernungen möglich,
wenn ein Schwingkreis mit hohem Qualitätsfaktor verwendet wird. Des
Weiteren wird bei Aufwärtsdatenübertragungen,
wenn der Transponder Daten an eine Lese/Schreibeinheit (R/W-Einheit)
sendet, häufig
eine Frequenz- bzw. Phasenmodulation verwendet, die ebenfalls hohe Qualitätsfaktoren
benötigen.
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Es
ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, einen RFID-Transponder
bereitzustellen, der in der Lage ist, Daten sowohl während Aufwärts- als
auch während
Abwärtsdatenübertragungen
effizient zu senden und zu empfangen.
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Es
wird ein RFID-Transponder bereitgestellt, der eine Antenne mit hohem
Qualitätsfaktor
und einen mit der Antenne mit hohem Qualitätsfaktor gekoppelten Resonanzkondensator
zur Bereitstellung eines Schwingkreises umfasst. Der RFID-Transponder
ist so eingerichtet, dass er den Qualitätsfaktor des Schwingkreises
derart ändert,
dass der Qualitätsfaktor
während
der Abwärtsdatenübertragung, wenn
der RFID-Transponder Daten über
die Antenne empfängt,
niedrig ist, und dass der Qualitätsfaktor während der Aufwärtsdatenübertragung,
wenn der RFID-Transponder Daten überträgt, hoch
ist. Bei Verwendung von Amplitudenmodulation für die Abwärtsdatenübertragung ermöglicht zum
Beispiel ein niedriger Qualitätsfaktor
das Erreichen wesentlich höherer Datengeschwindigkeiten
als ein hoher Qualitätsfaktor.
Andererseits wird für
die Aufwärtsdatenübertragung
häufig
eine Frequenzmodulation (FM) verwendet, die einen hohen Qualitätsfaktor
benötigt.
Der RFID-Transponder gemäß der vorliegenden
Erfindung ist deshalb so eingerichtet, dass er zwischen einem hohen
Qualitätsfaktor
und einem niedrigen Qualitätsfaktor
des die typischerweise induktive Antenne hoher Qualität umfassenden
Schwingkreises umgeschaltet werden kann.
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Des
Weiteren kann der RFID-Transponder so eingerichtet sein, dass er
während
einer Ladephase, wenn der RFID-Transponder durch eine über die Antenne
empfangene elektromagnetische Welle geladen wird, ebenfalls einen
hohen Qualitätsfaktor
aufweist. Ein hoher Qualitätsfaktor
ermöglicht
ein effizienteres Laden des RFID-Transponders und über weitere
Entfernungen hinweg als ein niedriger Qualitätsfaktor. Folglich ist der
RFID-Transponder gemäß der vorliegenden
Erfindung vorzugsweise so eingerichtet, dass er während der
Ladephase in eine Betriebsart mit hohem Qualitätsfaktor geschaltet wird. Dies
impliziert jedoch, dass der Qualitätsfaktor für passive Transponder, die
ausschließlich
durch elektromagnetische Wellen mit Spannung versorgt werden, während der
Initialisierung auf einen hohen Wert gesetzt werden muss.
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Um
den Qualitätsfaktor
des Schwingkreises zwischen einem hohen Qualitätsfaktor und einem niedrigen
Qualitätsfaktor
umzuschalten, kann eine Reihenschaltung eines Dämpfungskondensators und eines
Dämpfungswiderstands
parallel mit dem Schwingkreis geschaltet werden. Folglich kann ein Schalter
in Reihe mit dem Dämpfungskondensator und
dem Dämpfungswiderstand
geschaltet werden, um die Reihenschaltung des Dämpfungskondensators und des
Dämpfungswiderstands
selektiv ein- und auszuschalten, d. h. in paralleler Anordnung zu dem
Schwingkreis für
die Dämpfung.
Eigentlich kann die Reihenschaltung des Dämpfungswiderstands und des
Kondensators über
einen Schalter mit dem Schwingkreis (d. h. mit einem Knoten, an
dem der Kondensator und die Induktivität verbunden sind) und mit Masse
verbunden werden, um den Qualitätsfaktor
zu verringern. Eine Reihenschaltung eines Dämpfungskondensators und eines Dämpfungswiderstands
hat einen höheren
Leistungswirkungsgrad als ein einzelner Dämpfungswiderstand. Wenn die Reihenschaltung
des Dämpfungskondensators
und des Dämpfungswiderstands
mit dem Schwingkreis gekoppelt ist, hat der Schwingkreis einen niedrigen Qualitätsfaktor.
Wenn die Reihenschaltung des Dämpfungskondensators
und des Dämpfungswiderstands
nicht mit dem Schwingkreis und mit Masse gekoppelt ist, hat der
Schwingkreis einen hohen Qualitätsfaktor.
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Um
mit einem hohen und einem niedrigen Qualitätsfaktor empfangene Signale
zu verarbeiten, muss eine Demodulationsstufe bereitgestellt werden, die
so eingerichtet ist, dass sie ein mit einem hohen Qualitätsfaktor
des Schwingkreises empfangenes Abwärtssignal demoduliert und ein
mit einem niedrigen Qualitätsfaktor
des Schwingkreises empfangenes Abwärtssignal ebenfalls demoduliert.
Ein niedriger Qualitätsfaktor
des Schwingkreises führt
zu einer kleineren Amplitude der empfangenen elektromagnetischen
Welle. Je nach spezifischer Konfiguration des Empfangsteils des
RFID-Transponders sollten die Detektionspegel bzw. Referenzpegel,
die für
die Bestimmung, ob ein externes RF-Signal vorliegt oder nicht, verwendet
werden, so einstellbar sein, dass sie eine schnelle und zuverlässige Detektion
des RF-Signals ermöglichen.
Mit einem Schwingkreis mit einem niedrigen Qualitätsfaktor
kann bei der Abwärtsverbindung
eine höhere
Datengeschwindigkeit erreicht werden, da die Schwingung des Schwingkreises
schneller abnimmt als mit einem hohen Qualitätsfaktor, wenn die externe
Erregung aufhört.
Die Demodulationsstufe bzw. End-of-Burst-(EOB-)Stufe muss ebenfalls
so eingerichtet sein, dass sie die auf Grund des niedrigen Qualitätsfaktors
kleineren Amplituden des empfangenen Signals berücksichtigt. Vorzugsweise hat
die Demodulationsstufe einen selbsteinstellenden Referenzpegel,
der gemäß dem gewählten Qualitätsfaktor
angepasst wird. Die Demodulationsstufe ist vorzugsweise so eingerichtet,
dass sie AUS-(OFF-)Zeiten eines empfangenen RF-Signals detektiert,
wenn der RFID-Transponder
auf einen niedrigen Qualitätsfaktor
gesetzt ist. Da diese AUS-Zeiten kürzer sein können als bei einem RFID-Transponder
mit einem konstanten Qualitätsfaktor,
muss die Einstellung der internen Taktung in Bezug auf eine Änderung
von Qualitätsfaktoren
einstellbar sein. Eine Demodulationsstufe (bzw. End-of-Burst-Stufe)
gemäß der vorliegenden
Erfindung ist so eingerichtet, dass sie die Änderung des Qualitätsfaktors
und die damit verbundene unterschiedliche Taktung berücksichtigt.
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Die
Demodulationsstufe des RFID-Transponders gemäß der vorliegenden Erfindung
kann an Stelle einer einzelnen Stufe ebenfalls als zwei Demodulationsstufen
implementiert werden. Eine erste Demodulationsstufe kann dann so
eingerichtet sein, dass sie ein End-of-Burst eines mit einem hohen Qualitätsfaktor
empfangenen RF-Signals detektiert, und eine zweite Demodulationsstufe
kann so eingerichtet sein, dass sie ein End-of-Burst eines mit einem
niedrigen Qualitätsfaktor
empfangenen RF-Signals detektiert.
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Ebenso
sollte in dem RFID-Transponder eine Start-Stopp-Stufe bereitgestellt
werden, die so eingerichtet ist, dass sie eine Schwingungsaufrechterhaltungsstufe
startet, um die Schwingung des Schwingkreises aufrechtzuerhalten,
wenn der Qualitätsfaktor
hoch ist und wenn die End-of-Burst-Stufe die Abwesenheit eines Bursts
eines empfangenen RF-Signals
detektiert hat (d. h. während
den AUS-Zeiten aber in Betriebsart mit hoher Qualität („high Q
mode")). Des Weiteren
startet die Start-Stopp-Stufe während
der Aufwärtsdatenübertragung
die Schwingungsaufrechterhaltungsstufe. Allgemein kann die Schwingungsaufrechterhaltungsstufe
den Schwingkreis während
den AUS-Zeiten als Oszillator verwenden und stellt eine entsprechende interne
Erregung des Schwingkreises bereit. Diese aufrechterhaltene Schwingung
des Schwingkreises kann dann als Grundlage für einen Referenztakt verwendet
werden, während
das externe RF-Signal nicht vorhanden ist. Die vorliegende Erfindung
sorgt dafür,
dass der Schwingungsaufrechterhaltungsschaltkreis während der
Betriebsart mit niedriger Qualität
(„Low
Q mode") ausgeschaltet
wird (d. h. er wird nicht verwendet), so dass die AUS-Zeiten, wenn die
externe RF-Erregung nicht vorhanden ist, kurz und stabil werden
und die Gesamtleistungsaufnahme in dem RFID-Transponder verringert
wird. Des Weiteren können
selbst ohne einen internen Referenztakt keine oder lediglich wenige
Taktzyklen verloren gehen, da die AUS-Zeiten äußerst kurz sein können. Folglich
sorgt die vorliegende Erfindung ferner dafür, dass die Information, d.
h. der Unterschied zwischen einem Eins-wertigen Bit und einem Null-wertigen
Bit, in den verschiedenen Längen
der entsprechenden EIN-(ON-)Zeiten
kodiert ist. Da die AUS-Zeiten dieselbe Länge haben und die Längen der
EIN-Zeiten schwanken, kann das Verhältnis zwischen EIN und AUS
so gewählt
werden, dass ein Verlust von lediglich wenigen Taktzyklen während eine
AUS-Zeit für die
Bestimmung der empfangenen Datenbit (d. h. für die Entscheidung, ob das
Bit Eins-wertig oder Null-wertig war) nicht maßgeblich ist.
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Gemäß einem
anderen Aspekt der Erfindung kann in Betriebsart mit niedriger Qualität der Takt
eines zusätzlichen
internen Oszillators verwendet werden, anstatt den RF-bezogenen
Takt zu verwenden, d. h. anstatt die Schwingungsaufrechterhaltungsstufe zu
verwenden. Der zusätzliche
interne Oszillator (oder Referenztakt) muss entweder während der Herstellung
oder automatisch unter Verwendung von Null-wertigen und Eins-wertigen
Referenzbit zu Beginn der Datenübertragung
kalibriert werden.
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Ein
RFID-System gemäß der vorliegenden Erfindung
umfasst eine R/W-Einheit
und einen RFID-Transponder. Der RFID-Transponder ist gemäß den oben
dargelegten Aspekten implementiert. Entsprechend hat der RFID-Transponder eine
Antenne mit hohem Qualitätsfaktor
und einen mit der Antenne mit hohem Qualitätsfaktor gekoppelten Resonanzkondensator
zur Bereitstellung eines Schwingkreises. Der RFID-Transponder ist
so eingerichtet, dass er den Qualitätsfaktor des Schwingkreises
derart ändert,
dass der Qualitätsfaktor
während
der Abwärtsdatenübertragung,
wenn der RFID-Transponder Daten über
die Antenne empfängt,
niedrig ist, und dass der Qualitätsfaktor
während
der Aufwärtsdatenübertragung,
wenn der RFID-Transponder Daten überträgt, hoch
ist. Die R/W-Einheit ist so eingerichtet, dass sie Daten während der
Abwärtsdatenübertragung
mit einer höheren
Datengeschwindigkeit überträgt. Insbesondere
ist die R/W-Einheit so eingerichtet, dass sie von den verkürzten AUS-Zeiten
profitiert, die in einer Abwärtsburstmodulation
verwendet werden können,
wenn der RFID-Transponder einen niedrigen Qualitätsfaktor des Schwingkreises
hat.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls eine R/W-Einheit, die so
eingerichtet ist, dass sie mit einem RFID-Transponder kommuniziert,
der den Qualitätsfaktor
des Schwingkreises gemäß den oben genannten
Aspekten einstellen kann. Folglich stellt die vorliegende Erfindung
ebenfalls ein Datenprotokoll für
die Abwärtsdatenübertragung
bereit, das von der höheren
Datengeschwindigkeit profitiert, die für einen RFID-Transponder verwendet werden
kann, der den Qualitätsfaktor
des Schwingkreises während der
Abwärtsdatenübertragung
auf einen niedrigeren Wert schalten kann.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren für den Betrieb
eines RFID-Transponders. Entsprechend wird ein Schwingkreis des RFID-Transponders für das Empfangen
und das Senden eines RF-Signals während der Abwärtsdatenübertragung
auf einen niedrigen Qualitätsfaktor und
während
der Aufwärtsdatenübertragung
auf einen hohen Qualitätsfaktor
geschaltet. Des Weiteren wird der RFID-Transponder, beziehungsweise
der Schwingkreis in dem RFID-Transponder, während einer Ladephase, in der
der RFID-Transponder unter Verwendung eines externen RF-Signals
geladen wird, auf einen hohen Qualitätsfaktor geschaltet.
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Weitere
Aspekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der untenstehenden
Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.
Es zeigen:
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1 einen
vereinfachten Schaltplan eines Empfangsteils eines RFID-Transponders gemäß der vorliegenden
Erfindung, und
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2 Signalverläufe, die
sich auf eine Abwärts-
und Aufwärtsdatenübertragung
eines RFID-Transponders gemäß der vorliegenden
Erfindung beziehen.
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1 zeigt
einen vereinfachten Schaltplan eines Empfangsteils eines RFID-Transponders gemäß der vorliegenden
Erfindung. Eine Antenne hoher Qualität LR ist parallel mit einem
Schwingkreis CR gekoppelt. Der Schwingkreis LR, CR ist mit einer Seite
mit einer Bufferkapazität
CL gekoppelt, die während
einer Ladephase des Transponders zu laden ist. Die interne Versorgungsspannung
ist dann VCL. Die Dioden D1 und D2 dienen als asymmetrischer Gleichrichter
für die
empfangene Schwingung. Die Diode D1 begrenzt zusätzlich die RF-Schwingungsamplitude
und somit die Versorgungsspannung VCL auf einen für die mit
Spannung versorgten Schaltungen annehmbaren Wert. Ein externes RF-Signal wird über die
Antenne hoher Qualität
LR empfangen und löst
den Schwingkreis LR, CR aus, so dass dieser mit der Resonanzfrequenz
schwingt. Die Dioden D1, D2 dienen als Gleichrichtermittel, das das über die
Antenne LR empfangene RF-Signal dafür verwendet, die Bufferkapazität CL und
dadurch den Knoten VCL auf einen konstanten Spannungspegel zu laden,
der als interne Versorgungsspannung für den RFID-Transponder verwendet
wird.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung sind ein Dämpfungskondensator
Cd und ein Dämpfungswiderstand
Rd in Reihe geschaltet. Die Reihenschaltung des Dämpfungskondensators
und des Dämpfungswiderstands
kann durch einen Schalter S1 parallel mit dem Schwingkreis gekoppelt
werden, um den Qualitätsfaktor
des Schwingkreises LR, CR zu verringern. Wenn der Schalter S1 geschlossen
ist (d. h. der Schalter ist leitend), ist die Reihenschaltung des
Kondensators Cd und des Widerstands Rd parallel mit dem Schwingkreis
und dem Bufferkondensator CL gekoppelt. Der Qualitätsfaktor
des Schwingkreises ist dann niedrig. Wenn der Schalter S1 geöffnet ist
(d. h. der Schalter ist nicht leitend), bleibt der Qualitätsfaktor
des Schwingkreises LR, CR unverändert
und so hoch wie von seinen Bauelementen vorgesehen ist.
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Der
Betrieb und mehrere interne Signale des Transponders gemäß der Erfindung
werden in Bezug auf 2 erklärt. 2 zeigt
Signalverläufe
mehrerer Signale des RFID-Transponders gemäß der vorliegenden Erfindung.
Die in 2 gezeigten Signale beziehen sich auf ein Kommunikationsschema
zwischen einer R/W-Einheit und dem RFID-Transponder gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Es
gibt ein RF-Modul-TXCT-Signal, das die EIN- und AUS-Zeiten der R/W-Einheit in einer
digitalen Darstellung zeigt, d. h. wenn das für die Abwärtsverbindung verwendete RF-Signal
an der R/W-Einheit EIN-geschaltet und wenn es AUS-geschaltet ist. Der
HOHE („HIGH") Logikpegel entspricht
einer AUS-Zeit, und ein NIEDRIGER („LOW") Logikpegel entspricht einer EIN-Zeit.
Unter dem TXCT-Signal befindet sich das Sender-RF-Signal TXRF von
der R/W-Einheit.
Das Sender-RF-Signal TXRF wird durch sein Amplitudenverlaufssignal
dargestellt, da die Schwingfrequenz des Sender-RF-Signals TXRF für eine Darstellung
in der Zeitskala gemäß 2 zu hoch
ist. Wenn TXCT niedrig (EIN) ist, schwingt das TXRF-Signal.
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Das
Transponder-RF-Signal HDX ist unter dem Sender-RF-Signal TXRF gezeigt.
Das Transponder-RF-Signal HDX ist das Signal an dem (d. h. der Spannungsabfall über den)
Schwingkreis (LR, CR in 1). HDX wird ebenfalls durch
sein Amplitudenverlaufssignal dargestellt.
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Das
End-of-Burst-Signal EOBS der internen Demodulationsstufe (oder End-of-Burst-Stufe EOB) ist
angegeben. Das End-of-Burst-Signal EOBS hat mehrere Funktionen.
Es stellt die von der R/W-Einheit empfangenen Daten auf digitale
(d. h. demodulierte) Weise dar. Andererseits ist das End-of-Burst-Signal
EOBS ein wichtiges internes Steuersignal, das zur Koordinierung
interner Funktionen wie zum Beispiel der Verwendung des internen Oszillators
verwendet werden kann. Wenn EOBS einen hohen Logikpegel annimmt,
gibt dies an, dass das externe Schwingungssignal TXRF aufgehört hat, und
dass der interne Takt- bzw. der Aufrechterhaltungsoszillator gestartet
werden können,
um eine Zeitreferenz für
das Ausmessen der Zeitspanne ohne ein externes Signal TXRF zu erhalten.
Das End-of-Burst-Signal EOBS ist in Verbindung mit jedem beliebigen
internen Steuermechanismus ebenfalls wichtig für die Steuerung des Schaltees
des Schwingkreises auf einen hohen Qualitätsfaktor (hohes Q) bzw. einen
niedrigen Qualitätsfaktor
(niedriges Q).
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Unten
in 2 sind die Zeitdauern mit hohem Q und mit niedrigem
Q angegeben, wobei sich Q auf den Qualitätsfaktor des (in 1 gezeigten) Schwingkreises
LR, CR bezieht. Während
einer Zeitdauer mit niedrigem Q LowQ ist die Reihenschaltung des
Dämpfungswiderstands
Rd und des Dämpfungskondensators
Cd mit dem Schwingkreis LR, CR gekoppelt. Während einer Zeitdauer mit hohem
Q HighQ sind die Dämpfungsbauelemente
Rd, Cd ausgeschaltet.
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Die
Datenübertragung
beginnt mit einer Ladezeit LADEN, die von der R/W-Einheit ausgegeben wird
und eine Länge
von tchrg hat. Während
dieser Ladephase ist das TXRF-Signal während einer Zeitdauer, die
ausreichend lange ist, um den RFID-Transponder zu laden, aktiviert.
Entsprechend wird in dem RFID-Transponder die interne Versorgungsspannung
VCL erzeugt. Dies ist durch die Linie VCL innerhalb des Transponder-RF-Signals
HDX angezeigt. Sobald der untere Grenzwert des empfangenen RF-Signals
HDX eine spezifische Mindestspannung GND + 1 V überschreitet, detektiert die End-of-Burst-Stufe
EOB, dass die externe Schwingung aufgehört hat, und das End-of-Burst-Signal EOBS
nimmt einen hohen Logikpegel an. Wenn EOBS auf einen hohen Logikpegel wechselt,
wird die interne Schwingungsaufrechterhaltungsstufe durch die Start-Stopp-Stufe aktiviert,
wie innerhalb der Zeitdauer mit dem End-of-Burst-Signal EOBS auf
hohem Logikpegel angezeigt ist. Während der Ladephase, d. h.
während
einer Zeit tchrg und während
der folgenden Zeitdauer toffStrp, hat der Schwingkreis einen durch
HighQ angegebenen hohen Qualitätsfaktor.
Nachdem der (in 1 gezeigte) Kondensator CL geladen
wurde, wird der Sender (die R/W-Einheit) für eine relativ lange Zeitdauer
toffS/toffStrp (z. B. ungefähr
300 μs)
ausgeschaltet, so dass die Schwingung des Schwingkreises LR, CR
mit hohem Q ausreichend abfallen kann, um es dem EOB-Detektor zu gestatten,
den Abfall zu erkennen. Die genaue Grenze, an der das End-of-Burst-Signal
EOBS auf hohen Logikpegel wechselt, liegt auf Grund einer Hysterese etwas
höher als
GND + 1 V. Die EOB-Demodulationsstufe aktiviert einen internen Takt,
um ein internes Zeitreferenztaktsignal für die interne Logik zu haben. Die
interne Logik bestimmt die Dauer des Impulses, während der das End-of-Burst-Signal
EOBS auf hohem Logikpegel ist (d. h. toffStrp). Dies ermöglicht die Unterscheidung
zwischen einer Charge-Only-RFID-Transponderart und einer Lese/Schreib-RFID-Transponderart. Ein
Lese/Schreib-RFID-Transponder benötigt ein bestimmtes Abwärtsverbindungsprotokoll.
Wenn die Zeitdauer toffS länger
als eine bestimmte Zeitdauer (z. B. 256 Taktzyklen des internen
Aufrechterhaltungstakts) ist, wird ein Charge-Only-Transponder detektiert.
Die Aufwärtsmodulation
beginnt dann innerhalb einer bestimmten Zeit, z. B. 1,9 ms für eine Schwingfrequenz von
134,2 kHz. Wenn die Dauer von toffS kürzer ist, was die in 2 gezeigte
Alternative ist, wird eine Abwärtsverbindungsübertragung
erwartet, und der RFID-Transponder
schaltet die Reihenschaltung des Dämpfungswiderstands Rd und des
Dämpfungskondensators
Cd parallel mit dem Schwingkreis LR, CR (einschließlich CL).
Das End-of-Burst-Signal EOBS wird niedrig. Jetzt hat der Schwingkreis
LR, CR einen geringeren Qualitätsfaktor.
Auf Grund dieses niedrigen Qualitätsfaktors fällt die RF-Amplitude des Transponder-RF-Signals
HDX schneller ab, wenn das Sender-RF-Signal TXRF aufhört. Dies
ist innerhalb des oben in 2 angegebenen
SCHREIB-Zyklus gezeigt. Nach einer Zeitdauer tonS (bezogen auf das
TXCT-Signal) kann der Sender auf ein Hochgeschwindigkeitsprotokoll
umschalten, das Burstlängenmodulation
verwendet (in 2 durch BLC angegeben). Entsprechend
werden die Längen
der Sende-Bursts verändert,
um zwischen Eins-wertigen und Null-wertigen Bitübertragung zu unterscheiden.
Die Demodulation des burstlängenmodulierten
Abwärtsverbindungssignals
wird durch die End-of-Burst-Demodulationsstufe EOB durchgeführt. Für diesen Zweck
hat die EOB-Stufe vorzugsweise einen selbsteinstellenden Referenzpegel
und optional einen Verstärker
mit automatischer Verstärkungsregelung (AGC).
Wie in dem HDX-Signalverlauf gezeigt, werden der obere Referenzpegel
L1 und der untere Referenzpegel L2 ungefähr auf GND + 1 V gesetzt. Wenn
HDX in einer Zeitdauer mit hohem Q über L1 steigt, detektiert die
EOB-Stufe, dass die externe Schwingung aufgehört hat (TXRF ist aus), und
das End-of-Burst-Signal EOBS wird auf hohen Logikpegel gesetzt.
Wenn HDX unter L2 fällt,
detektiert die EOB-Stufe, dass TXRF wieder schwingt, und EOBS wird
niedrig. Während
einer Zeitdauer mit niedrigem Q LowQ ist die Schwingungsamplitude
des HDX-Signals jedoch kleiner, und die negativen Amplituden erreichen
den Spannungspegel GND + 1 V nicht. Folglich müssen für die Detektion, ob ein Burst
des TXRF-Signals vorliegt oder nicht, neue Grenzen L3 und L4 gesetzt
werden. Entsprechend sollte die EOB-Stufe so eingerichtet sein,
dass sie ihre Referenzpegel einstellt, oder es müssen zwei verschiedene EOB-Stufen
verwendet werden. Die Differenz von L1 in Bezug auf L2 und von L3
in Bezug auf L4 ergibt sich auf Grund einer Hysterese.
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Die
AUS-Zeitdauern toff eines Eins-wertigen Bits (EINS-BIT-Folge in
TXCT) und eines Null-wertigen Bits (NULL-BIT-Folge) haben dieselbe
Länge. Diese
AUS-Zeitdauer kann äußerst kurz
gehalten werden, da der RFID-Transponder in der Betriebsart mit
niedrigem Q ist und die Schwingungsaufrechterhaltung nicht aktiviert
ist. In der Betriebsart mit niedrigem Q LowQ hört die Schwingung schneller
auf als in der Betriebsart mit hohem Q HighQ. Die EIN-Zeitintervalle
tonH (für
Eins-wertige BIT) und tont (für Null-wertige
BIT) sind unterschiedlich, genau wie die Gesamtzeitdauern tbitH
und tbitL für
Eins-wertige und Null-wertige Bit. Diese Differenz wird in dem RFID-Transponder
für die
Unterscheidung zwischen Eins-wertigen Bit und Null-wertigen Bit
verwendet, wie in dem End-of-Burst-Signal
EOBS angegeben ist. Wenn die Zeitdauer zwischen zwei End-of-Burst-Signalen EOBS
gleich ist wie oder länger
ist als tHdet (t > tHdet),
wird ein Eins-wertiges Bit detektiert. Wenn die Zeitdauer zwischen
zwei End-of-Burst-Signalen
EOBS kürzer
ist als tHdet (t < tHdet),
wird ein Null-wertiges Bit detektiert. Die Datengeschwindigkeit
während
der Abwärtsverbindungsübertragung
kann im Vergleich zu einem RFID-Transponder mit unverändertem
Qualitätsfaktor
des internen Oszillators LR, CR erhöht werden, wenn das Q eines
Transponders verringert wird.
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Die
Abwärtsverbindungsdatenübertragung wird
mit einem spezifischen Stoppzustand (toff, tSCTX) beendet. Dies
führt zu
einer Deaktivierung des Dämpfungskreises,
und der Schwingkreis wird auf ein hohes Q gesetzt. Des Weiteren
aktiviert und startet die Start-Stopp-Stufe die interne Schwingungsaufrechterhaltungsstufe
nach der Zeitspanne tSC. Da die Zeitspanne tSC kürzer als tSCTX gewählt wird,
wird der Bufferkondensator CL wieder geladen, und somit kann ein
Teil der während
der Abwärtsphase
verbrauchten Energie wiedergewonnen werden. Die Amplitude der Antwort
ist folglich während
der Aufwärtsphase
wieder groß.
Die Aufwärtszeitdauer ist
oben in 2 durch LESEN angegeben. Das
LESEN-Zeitintervall dauert eine Zeitspanne tRD an und beginnt mit
einer Wiederherstellungszeit einer Zeitdauer trec. Die Zeitdauer
trec wird von der R/W-Einheit benötigt, um sich von dem Leistungs-Burst
zu erholen. Nach trec beginnt die Aufwärtsdatenübertragung von dem RFID-Transponder
an die R/W-Einheit. Für
die Aufwärtsverbindung
wird eine Frequenzumtastungs-(FSK-)modulation verwendet, die einen hohen
Qualitätsfaktor
HighQ benötigt.
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Obwohl
Aspekte der vorliegenden Erfindung besonders vorteilhaft für batterielose
RFID-Transponder sind, sind einige bzw. alle Aspekte der vorliegenden
Erfindung ebenso auf RFID-Transponder anwendbar, die eine Batterie
oder eine beliebige andere interne Energieversorgung haben.