DE102008056927A1 - Power and/or data transmission method for use between e.g. transmitting station and passive relay station for wireless monitoring of device, involves resonator arrangement in proximity to receiving and transmitting stations - Google Patents
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Abstract
Description
Es
wird die Priorität der
Die Erfindung bezieht sich unter einem Aspekt auf Verfahren und Anordnungen zur drahtlosen Energieübertragung. Unter einem anderen Aspekt bezieht sich die Erfindung auf Anwendungen zur drahtlosen Datenübertragung und Datenerfassung, zur Steuerung und zur drahtlosen Überwachung von Geräten.The The invention in one aspect relates to methods and arrangements for wireless energy transfer. Under another Aspect, the invention relates to applications for wireless Data transmission and data acquisition, to control and for wireless monitoring of devices.
In diesem Zusammenhang bezieht sich die Erfindung unter einem Teilaspekt auf allgemeine Hochfrequenzanwendungen, sowohl bei Empfangs- als auch bei Sendetechniken.In In this context, the invention relates to a sub-aspect to general radio frequency applications, both in reception and reception also with transmission techniques.
Die zu lösende Aufgabe war, Methoden anzugeben, mit denen es möglich ist, drahtlos und möglichst mit (nicht ausschließlich) passive Transponderkonzepte, sensorische und aktuatorische Zustände und mit Schalt- und/oder Analogfunktionen verbundene Funktionen, über Distanzen bis zu einigen Meter, auch in problematischem Umfeld (Metall, Wasser) und auch zwischen verschiedenen Stationen zu erfassen, auszuwerten und weiter zu vermitteln.The The task to be solved was to specify methods with which it is possible, wireless and possibly with (not exclusively) passive transponder concepts, sensory and aktuatorische states and with switching and / or analog functions connected functions, over distances up to several meters, also in problematic environment (metal, water) and also between various stations to record, evaluate and convey.
Gelöst wurde diese Aufgabe primär durch ein Verfahren zur induktiven Energie- und Datenübertragung bei dem unter Nutzung eines Resonatorkonzepts sowohl auf der Senderseite (z. B. einer Lesestation) als auch auf der Empfängerseite (z. B. einem Transponder) vermittels weitgehend frei zusammenstellbarer Resonatoren, unterschiedliche und in gewissem Sinne unabhängig von einander arbeitende Arbeitsfrequenzen aktivieren können.Solved This task was primarily solved by a method for inductive Energy and data transmission when using a Resonator concept both on the transmitter side (eg a reading station) as well as on the receiver side (eg a transponder) by means of largely freely configurable resonators, different and in a sense independent of each other Can activate working frequencies.
Damit kann u. a. die Energieübertragung verbessert werden, Daten können auf parallel arbeitenden Trägerfrequenzbereichen gesendet und auf mehreren Übertragungswegen und -kanälen vermittelt werden.In order to can u. a. the energy transfer will be improved, data can operate on parallel carrier frequency ranges sent and on several transmission paths and channels mediated.
Damit kann u. a. die Datenübertragung auch im problematischen Umfeld z. T. erst überhaupt möglich, auf jeden Fall aber verbessert werden.In order to can u. a. the data transfer even in the problematic Environment z. T. only ever possible, on each Case but to be improved.
Damit lassen sich unter anderem in komplexeren Systemen mittels der später so bezeichneten „Überlagerungstransponder" passive Informationsrelais realisieren, die z. B Informationen zwischen verschiedenen Stationen weiterreichen können.In order to can be used, for example, in more complex systems by means of the later so called "overlay transponders" passive Realize information relay, the z. B information between various stations can pass on.
Dazu werden Energie speichernde, auf definierten Resonanzfrequenzen abgestimmte Resonatoren, vorzugsweise aus LC-Resonanzkreisen, verwendet, die z. B. als mehrfach zusammensteckbare Komponenten oder mehrfach zusammenzuklebende Folien bereitgestellt werden. Dadurch ergeben sich variabel gestaltbare Sende- und Empfangsanordnungen, die einfach herstellbar und einfach nutzbar sind.To become energy-saving, tuned to defined resonance frequencies Resonators, preferably from LC resonant circuits, used, the z. B. as multiply plugged components or multiple glued together Slides are provided. This results in variably configurable transmission and receiving arrangements that are easy to produce and easy to use are.
Die wichtigsten, vorteilhaften Ausgestaltungen werden im Folgenden – auch in den Unteransprüchen – ausgeführt.The most important advantageous embodiments are below - too in the subclaims - executed.
Da sich die Anwendungen sowohl auf eine Energieübertragung, als auch auf eine Datenübertragung beziehen, werden im Folgenden die Begriffe sendeseitig bzw. senderseitig und primärseitig, sowie empfangsseitig bzw. empfängerseitig und sekundärseitig synonym gebraucht, auch wenn im jeweiligen Zusammenhang mit der Verwendung der Begriffe oftmals eher an eine Energieübertragung (primärseitig, sekundärseitig) mit einem Trafo oder Übertrager bzw. an eine Datenübertragung (sendeseitig, empfangsseitig) durch Systeme mit einer Antenne gedacht wird. Das führt im jeweiligen Kontext aber nicht zu Verständnisproblemen.There applications to both energy transfer, as well as to a data transmission, are used in the Following the terms transmitter side or transmitter side and primary side, as well as on the receiving side or on the receiver side and on the secondary side synonymous used, even if in the context of the Use of the terms often more like an energy transfer (primary side, secondary side) with a transformer or transformer or to a data transmission (transmitting side, receiving side) by systems with an antenna thought becomes. However, this does not lead to problems of understanding in the respective context.
Auf dem vorgefundenen Stand der Technik sind allen Konstruktionen gemeinsam Antennenanordnungen, die bezüglich der Arbeitsfrequenz direkt und möglichst exakt „auf Resonanz" justiert sind und das sowohl auf der Senderseite, als auch auf der Empfängerseite.On The prior art is common to all constructions Antenna arrangements with respect to the working frequency adjusted directly and as accurately as possible "to resonance" are both on the transmitter side, as well as on the receiver side.
Derartige Antennenanordnungen können dabei z. B. eher induktiv – i. a. also (aber nicht ausschließlich) eine Antennenspule – zur Aussendung bzw. zur Erfassung der magnetischen Komponente eines zu übertragenden elektromagnetischen Feldes ausgelegt sein, wobei die Resonanzeinstellung bei einer solchermaßen induktiven Antenne durch eine geeignete Kapazität erfolgt, die einen festen Wert haben kann oder, z. B. für Abstimmungszwecke, variabel gehalten ist (z. B. eine Kapazitätsdiode).such Antenna arrangements can be z. B. more inductive - i. a. So (but not exclusively) an antenna coil - to Transmission or detection of the magnetic component of a be designed to be transmitted electromagnetic field wherein the resonance setting in such an inductive Antenna is made by a suitable capacity, the one can have fixed value or, for. For voting purposes, is kept variable (eg a capacitance diode).
Bis zu einer definierten (allerdings i. a. relativ geringen) Distanz kann mit solchen induktiven Antennenanordnungen neben der Signalübertragung auch genügend Energie für die Versorgung passiver Transponder sichergestellt werden.Up to a defined (but generally relatively small) distance can be achieved with such inductive anten nenanordnungen in addition to the signal transmission and sufficient energy for the supply of passive transponders are ensured.
Auch eher kapazitiv arbeitende Antennenanordnungen, die mittels einer zusätzlichen induktiven Komponente auf die jeweilige Resonanz abgestimmt werden, sind bekannt. Diese sind aber i. a. nicht zur Übertragung von genügend Energie an passive Transponder zur Versorgung vorgesehent.Also rather capacitive antenna arrangements, which by means of a additional inductive component to the respective resonance to be voted are known. These are but i. a. not for transmission of sufficient energy to passive transponder for supply vorgesehent.
Antennen-Resonanzschwingkreise werden auf dem Stand der Technik meist entweder als Parallelresonanz oder als Serienresonanz ausgelegt und werden auf die jeweilige Arbeitsfrequenz abgestimmt.Antenna resonant circuits become in the state of the art mostly either as a parallel resonance or designed as a series resonance and are based on the respective working frequency Voted.
Eine Sendeanordnung muss dabei i. a. immer als aktive Station ausgelegt werden, da diese ohnehin mit einer entsprechenden Energiequelle (z. B. einer Batterie) ausgestattet sein muss, weil die zur Erzeugung der Felder benötigte Energie notwendigerweise aufgebracht werden muss.A Transmission arrangement must i. a. always designed as an active station be, as these anyway with a corresponding source of energy (For example, a battery) must be equipped, because to generate the Fields needed energy will necessarily be applied got to.
Empfängeranordnungen können an sich ebenfalls aktiv ausgelegt werden, also mit einer eigenen Energieversorgung ausgestattet sein; sie können aber auch passiv arbeitende Konstruktionen darstellen, d. h. ohne dass sie eine eigene Energieversorgung haben.receiver arrangements can also be designed actively, so with be equipped with its own energy supply; you can but also represent passive constructions, d. H. without that they have their own energy supply.
Passive Anordnungen sind z. B. von den RFID-Systemen (RFID-Transponder, RFID-Tags) her bekannt. Die in diesem Zusammenhang bekannten Transponder werden dementsprechend eingeteilt in „aktiv", „passiv" oder „semipassiv", je nach dem, ob die zur Funktion des Transponders bzw. zur Antwortgenerierung und -übertragung benötigte Energie aus einer im Transponder vorhandenen Batterie (also aktiv) bezogen wird, oder ob keine eigene Batterie im Transponder vorliegt.passive Arrangements are z. B. of the RFID systems (RFID transponder, RFID tags) ago known. The transponders known in this context are accordingly divided into "active", "passive" or "semi - passive", depending on whether the function of the Transponders or for the generation and transmission of responses required energy from an existing transponder Battery (ie active), or whether no own battery present in the transponder.
Passive RFID-Tags (Transponder), die aus dem empfangenen HF-Lesesignal die Energie für den Betrieb, wie auch für eine Antwort ziehen können, sind bekannt. Allerdings sind die in Anwendungen mit passiven Transponder mit akzeptablen Aufwand erreichbaren Funktionsdistanzen, abhängig von der jeweils eingesetzten (und gesetzlich nur eingeschränkt nach oben hin auslegbaren) Sendeenergie des Lesers, relativ klein.passive RFID tags (transponders), which from the received RF read signal the Energy for the operation, as well as for an answer can draw are known. However, those are in applications with passive transponders achievable with reasonable effort functional distances, depending on the respectively used (and legally only limited upward interpretable) transmission energy of the Reader, relatively small.
Zwischen den solchermaßen passiven und den aktiven Konstruktionen existiert eine breite Palette unterschiedlicher Anordnungen, jede mit eigenen Vorzügen und eigenen Nachteilen. Z. B. werden semipassive Anordnungen angeboten, die zwar eine Batterie zur Erhaltung der Information in einem Speicher haben, die aber die Energie für die „Normalfunktionen" (Lesen, Antworten) aus dem elektromagnetischen Lesefeld beziehen.Between such passive and active constructions There is a wide range of different arrangements, each one with its own advantages and disadvantages. For example Semipassive arrangements are offered that while maintaining a battery to have the information in a memory but the energy for the "normal functions" (reading, answers) from the electromagnetic Refer to reading field.
Unabhängig vom tatsächlichen Aufbau gilt aber auch hier, dass alle derartigen Konstruktionen, und zwar sowohl auf der Senderseite als auch auf der Empfängerseite, Antennenanordnungen aufweisen, die sich prinzipiell in Resonanz mit der Arbeitsfrequenz befinden oder auf diese abgestimmt werden können.Independently from the actual structure but applies here too, that all Such constructions, both on the transmitter side and also on the receiver side, have antenna arrangements, which are in principle in resonance with the working frequency or can be tuned to this.
Da
es i. a. relativ schwierig ist, die beiden Antennenkreise auf beiden
Seiten ohne zusätzliche, der Abstimmung dienende Regelungsmaßnahmen
auf die gleiche Arbeitsfrequenz abzustimmen (bereits die unvermeidlichen
Bauteil- und Fertigungstoleranzen bewirken eine deutliche Absimmungsstreuung),
sind Konstruktionen notwendig und bekannt, die entweder senderseitig
bzw. primärseitig, aber auch sekundärseitig eine
automatische Justierung oder eine Frequenznachführung vorsehen
(z. B.
Diese besondere Eigenschaft, dass sie in gewissem Sinne nur da sind, um zu schwingen und in diesen Schwingungen Energie anzusammeln, ohne dabei einen direkten Kontakt zur restlichen Schaltung zu haben, grenzt ihre Funktion von einem „normalen Schwingkreis" ab. Sie werden deshalb hier zur Unterscheidung zu sonstigen Schwingkreisen als „Resonatoren" bezeichnet, obwohl sie natürlich an sich ebenfalls auch einen (sogar einen „reinen") Schwingkreis darstellen.These special property that they are in a sense only there to to swing and accumulate energy in these vibrations, without while having a direct contact with the rest of the circuit, borders their function from a "normal resonant circuit" are therefore here to distinguish it from other resonant circuits referred to as "resonators", though they are natural in itself also one (even a "pure") resonant circuit represent.
Ein nur geringer, vom Aufbau und vom Abstand
der Spulen abhängender Teil eines von der Sendespule (
A small, depending on the structure and the distance of the coil part of one of the transmitting coil (
Zum
Stand der Technik ist in
Der Grund für die Notwendigkeit einer Resonanzausprägung auf der Primärseite ist, dass bei gegebener Spannungsversorgung i. a. nur so eine ausreichende Energieeinkopplung erreicht werden kann und auf der Sekundärseite kann nur so geeignet viel Energie aus der am Ort der Empfangsspule vorliegenden Empfangsfeldstärke gesammelt werden.Of the Reason for the need for a resonant expression on the primary side is that given a voltage supply i. a. only so sufficient energy coupling can be achieved can and on the secondary side can only do so much Energy from the reception field strength present at the location of the receiving coil to be collected.
Erst der Einsatz resonanter Strukturen ermöglicht es also, genügend Energie am Ort des Senders aus- bzw. am Ort des Empfängers einzukoppeln, um so Energie und Daten über eine nennenswerte Entfernung zu übertragen.First the use of resonant structures thus makes it possible to do enough Energy at the location of the transmitter off or at the place of the receiver to inject energy and data over a significant Transfer distance.
Einige der in der Literatur aufzufindenden Konstruktionen zeigen zwar diesbezüglich Modifikationen von reinen parallel oder seriell ausgestalteten Antennenkreisen. Diese dienen aber z. B. dazu, eine Anpassung der Impedanzen zwischen der jeweils einzusetzenden elektronischen Schaltung und der Antennenimpedanz zu erreichen. Primäres Ziel ist aber auch hierbei, die Resonanzfrequenz der jeweiligen Antennenseite auf die jeweilige Arbeitsfrequenz einzustellen.Some Although the constructions found in the literature show in this respect Modifications of pure parallel or serially designed antenna circuits. These serve but z. For example, an adaptation of the impedances between the particular electronic circuit to be used and the antenna impedance to reach. But the primary goal is also the resonance frequency the respective antenna side to the respective operating frequency.
Auch Konstruktionen, die mehrkanalig, also z. B. auf mindestens zwei verschiedenen Frequenzen (Kanälen) arbeiten, zeigen die generelle Eigenschaft der speziell auf die jeweilige Arbeitsfrequenzen) abgestimmten Antennenkonstruktionen; manchmal mit geringerer, manchmal mit größerer Bandbreite, und/oder auch unter Einsatz von Richtkopplern. Aber zu jeder Arbeitsfrequenz wird jeweils ein Antennenkreis auf Resonanz ausgelegt.Also Constructions that are multichannel, ie z. B. to at least two different frequencies (channels) work, the show general property specific to the respective working frequencies) matched antenna designs; sometimes with lesser, sometimes with greater bandwidth, and / or even with use of directional couplers. But each working frequency will be one Antenna circuit designed for resonance.
Eine etwas abweichende Modifikation stellt sich mit der Technik der Hetrodynempfänger dar, bei der nach einer Mischung des empfangenen Signals mit dem Signal eines (durchstimmbaren), lokalen Oszillators, nicht der Antennenkreis auf die Trägerfrequenz, sondern ein Zwischenfrequenzkreis auf eine definierte Zwischenfrequenz, dieses wieder hochwertig frequenzselektiv, ausgelegt wird.A slightly different modification arises with the technique of the Hetrodynempfänger in which after mixing the received signal with the Signal from a (tunable) local oscillator, not the antenna circuit to the carrier frequency, but an intermediate frequency circuit to a defined intermediate frequency, this again high-quality frequency-selective, is interpreted.
Das (Abwärts-)Mischen eines empfangenen Signals auf einen (oftmals technisch besser beherrschbaren) Zwischenfrequenzbereich kann, wie weiter unten gezeigt wird, auch bei dem hier vorgeschlagenen, erfindungsgemäßen Verfahren bei einigen Empfangskonstruktionen vorteilhaft genutzt werden. Diese Techniken aus der Sende- und Empfangstechnik sind bekannt und haben sich seit langem gut bewährt.The (Down) mixing a received signal on one (often technically better controllable) Intermediate frequency range can, how shown below, also in the case of the invention proposed here Advantageously used in some receiving constructions become. These techniques are from the transmission and reception technology known and have proven themselves well for a long time.
Bei den passiven Transponderkonstruktionen wird ein Teil der sich im Empfangsschwingkreis ansammelnden Energie zur Versorgung des Transponders herangezogen. Daher wird auf dem Stand der Technik eine direkte Kopplung des Schwingkreises mit der jeweiligen Versorgungselektronik notwendig. Dies geht über das Ziel einer (nur für den Empfang) optimalen Antennenanpassung hinaus. Die Energieübertragung kann dabei in weiten Bereichen frequenzunspezifisch ausgelegt werden, erfordert aber i. a. Kompromisse bezüglich der erforderlichen und der erlaubten Lesefeldstärke und den jeweiligen Empfangseigenschaften. Dies definiert die mögliche Funktionsdistanz im Wesentlichen.at The passive transponder constructions will become part of the Receiving circuit accumulating energy to power the transponder used. Therefore, in the prior art, a direct Coupling of the resonant circuit with the respective supply electronics necessary. This goes beyond the goal of a (just for reception) optimal antenna matching. The energy transfer can be designed frequency-unspecific in wide ranges, but requires i. a. Compromises regarding the required and the allowed reading field strength and the respective reception characteristics. This essentially defines the possible function distance.
Im erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren werden, abweichend von den Konstruktionen auf dem Stand der Technik zur induktiven Energie- und Signalübertragung, sekundärseitig und auch primärseitig, zur Ein- bzw. zur Auskopplung Spulenanordnungen (im folgenden kurz als „Koppelspulen" bezeichnet) genutzt, die nicht auf Resonanz oder für eine spezielle Arbeitsfrequenz bzw. ein spezifisches Frequenzband abgestimmt sein müssen. Die Koppelkreise werden im Normalfall bezüglich ihres Frequenzverhaltens sogar so breitbandig und so frequenzunspezifisch wie überhaupt möglich ausgelegt.in the Be proposed according to the invention, Deviating from the constructions of the prior art Inductive energy and signal transmission, secondary side and also on the primary side, for coupling or uncoupling coil arrangements (hereinafter referred to as "coupling coils" used), not on resonance or for a specific working frequency or a specific frequency band must be tuned. The coupling circuits are normally in terms of their frequency response even as broadband and as frequency-unspecific as ever possible designed.
Zur Festlegung einer Arbeitsfrequenz werden in den Übertragungsweg induktiv (u. U. auch kapazitiv gekoppelte) Resonatoren eingebracht, die z. B. in einigem Abstand zu den Koppelspulen stehen können und dabei keine weiteren elektrischen Verbindungen zu irgendeinem Teil der sonst noch vorhandenen Schaltungen aufweisen. Im Wesentlichen nur diese Resonatoren, nicht die primärseitigen oder sekundärseitigen Koppelspulen, arbeiten also auf der/den jeweiligen Resonanz- bzw. Arbeitsfrequenz(en) und bestimmen dadurch das frequenzmäßige Verhalten der gesamten Anordnung.To establish a working frequency inductively (and possibly capacitively coupled) resonators are introduced into the transmission path, the z. B. may be at some distance from the coupling coils and no further electrical connections to any part of the otherwise existing circuits exhibit. Essentially only these resonators, not the primary-side or secondary-side coupling coils, thus operate on the respective resonance or operating frequency (s) and thereby determine the frequency behavior of the entire arrangement.
Nur in speziellen Fällen können auch im erfindungsgemäßen Verfahren resonante Koppelkreise Verwendung finden. Es soll daher ausdrücklich darauf hingewiesen und auch gezeigt werden, dass auch unter Nutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens resonante Ein- und Auskopplungskreise sinnvoll sein können.Just in special cases can also in the invention Method resonant coupling circuits find use. It should therefore be explicitly pointed out and also shown that also using the inventive Method resonant input and output circuits can be useful.
In einem gewissen Sinne (anwendungsspezifisch variierend) gehört ein solcher Resonator weder zum Primärkreis, auch wenn er nahe diesem angeordnet ist, noch zum Sekundärkreis, auch wenn er in dessen Nähe angeordnet ist. Unter einem anderen Aspekt gehören derartige Resonanzen sowohl zum primärseitigen Kreis, auch wenn sie sekundärseitig angeordnet sind, bzw. zum sekundärseitigen Kreis, auch wenn sie primärseitig angeordnet sind.In belongs to a certain sense (application-specific varying) such a resonator neither to the primary circuit, although he is located near this, nor to the secondary circuit, even if it is located near it. Under a In another aspect, such resonances belong to both primary-side circle, even if secondary side are arranged, or to the secondary-side circle, too if they are arranged on the primary side.
In einem anderen gewissen Sinn stellt ein solchermaßen realisierter LC-Resonator einen Parallelresonanzkreis (mit der daraus folgenden Möglichkeit einer Stromüberhöhung) dar. Unter einem anderen Aspekt ist ein solchermaßen realisierter LC-Resonator ein Serienresonanzkreis (mit der daraus folgenden Möglichkeit einer Spannungsüberhöhung). Da kein weiterer, Energie entziehender Abgriff an der Resonantorstruktur erfolgt, sind beide Aspekte nicht trennbar miteinander verbunden und sind gleichwertig und gleichzeitig zu sehen.In another sense makes such a realization realized LC resonator a parallel resonant circuit (with the consequent Possibility of current overshoot) is. In another aspect, such is realized LC resonator a series resonant circuit (with the consequent possibility a voltage increase). Because no other, Energy depriving tap on the Resonantorstruktur takes place are both aspects are inseparable and equivalent and see at the same time.
Da sich die Ein- und Auskoppelkreise auf keiner abgestimmten Resonanzstelle befinden, können – bei unverändert breitbandigen Koppelspulen – mehrere Resonatoren in den Übertragungsweg eingesetzt, oder z. B. hinzugefügt oder weggenommen werden, die dabei auch für unterschiedliche Frequenz ausgelegt sein können. Dieses ist möglich, wenn und weil eine Ein- bzw. Auskopplung breitbandig durch die jeweiligen, sich nicht in Resonanz befindlichen Spulen erfolgen und diese daher auch Signale mit einem breiteren Spektrum (z. B. Rechtecksignale) ein- oder auskoppeln können. Das von der Sendespule aufgebaute Feld hat daher einen zeitförmigen Verlauf, der dann dieser Rechteckanregung entspricht und daher aus mehr als nur einer Frequenzkomponente besteht.There the coupling and decoupling circuits on any tuned resonance point can - with unchanged broadband Coupling coils - multiple resonators in the transmission path used, or z. B. added or removed, which also designed for different frequency could be. This is possible if and because a coupling or decoupling broadband through the respective, itself not in resonance coils are made and therefore also Signals with a wider spectrum (eg square wave signals) or decouple. The built by the transmission coil Field therefore has a time-shaped course, which then this Rectangular excitation corresponds and therefore more than just one frequency component consists.
Die (unter Umständen erst zu aktivierenden) Resonatoren stellen den spezifischen, singulären Frequenzbezug her, indem sie aus dem eventuellen nicht sinusförmigen Feldverlauf den zu dieser Frequenz gehörenden Teil herausnehmen und so für die Übertragung aktivieren.The (possibly only to be activated) resonators the specific, singular frequency reference ago by from the possible non-sinusoidal field course the remove part belonging to this frequency and so on activate for transmission.
Eine
einfache Anordnung mit einer Koppelspule zum einkoppeln eines Signals,
einer Koppelspule zum Auskoppeln des übertragenen Signals
und nur einem bzw. zwei Resonator(en) zeigt
Die
in dieser
Auch
der Einsatz mehrerer derartiger Resonatoren, diese ausgelegt für
gleiche oder unterschiedliche Frequenzen, ist möglich:
die Resonatoren der
Eine primärseitige/senderseitige
Koppelspule (
A primary-side / transmitter-side coupling coil (
Die Übertragungsstrecke
(
Die
Energie des primärseitig aufgebauten Feldes trifft auf
den empfängerseitigen Resonator (
Die
beiden Resonatoren (
n Resonatoren erlauben empfangsseitig – mit z. B. einer nicht resonant betriebenen Koppelspule und einer geeigneten elektronischen Empfangsschaltung – den Empfang bzw. die Nutzung von n unterschiedlichen, diskreten Frequenzen.n Resonators allow reception - with z. B. not one resonantly operated coupling coil and a suitable electronic Receive circuit - receiving or using n different, discrete frequencies.
Die Frequenzübertragung erfolgt dabei jeweils gleichzeitig, d. h., die n unterschiedlichen Frequenzen werden gleichzeitig und in einem gewissen Sinne auch unabhängig voneinander übertragen.The Frequency transmission takes place simultaneously, d. h., the n different frequencies will be simultaneously and transmitted in a sense, independently.
Da die Sendeelektronik natürlich die Signal- bzw. Frequenzanteile, die zur Übertragung gelangen sollen, auch generieren muss, sind an diese Sendeelektronik gewisse Anforderungen zu stellen, aber es sind auch diverse Möglichkeiten zur Erzeugung sehr unterschiedlicher Signaleigenschaften gegeben. Diese können jeweils nur einzelne Frequenzkomponenten, aber auch alle Frequenzkomponenten gleichzeitig betreffen, z. B. wenn die Sendeschaltung Signalmodifikationen am einkoppelnden Signal, z. B. eine Amplitudenveränderung oder auch eine Phasen- oder Frequenzveränderung vornehmen sollte. Jede der zur Aussendung kommende einzelne Signalkomponente würde als Teil des gesamten Signals eine aus der Modifikation des Signals stammende Veränderung aufweisen.There the transmission electronics of course the signal or frequency components, which also need to generate for transfer, are to make certain demands on this transmission electronics, but there are also various ways to generate very given different signal properties. these can only individual frequency components, but also all frequency components concern simultaneously, z. B. when the transmission circuit signal modifications at the coupling signal, z. B. an amplitude change or make a phase or frequency change should. Each of the individual signal components coming to the transmission as part of the overall signal would be one of the modification have the signal originating change.
Das gilt allerdings nicht uneingeschränkt: Bei einer Frequenzmodulation auf der Senderseite wären z. B. noch andere, zusätzliche Effekte zu beachten, die aber ebenfalls sinnvoll genutzt werden können wie weiter unten dargestellt wird.The However, this does not apply without restriction: with frequency modulation on the sender side would be z. B. other, additional Effects to be considered, but also used meaningfully can be as shown below.
Die Gleichzeitigkeit der Einwirkung auf mehrere Komponenten gilt auch auf der Empfangsseite, wenn die Empfangsschaltung z. B. eine Signalmodifikation am Empfangssignal vornehmen sollte. Wird hier z. B. eine frequenzunspezifische Lastmodulation (für ein Backscatterverfahren) eingesetzt, dann entstehen zu jeder der vorhandenen Trägerfrequenzen in bekannter Weise die symmetrisch zur Trägerfrequenz liegenden Seitenbänder. Dieser z. B. zur Rückgabe von Informationen von einem Transponder zur Lesestation genutzte Umstand kann bei der Übertragung von n unterschiedlichen Frequenzen für jede der übertragenen Frequenzen gleichzeitig genutzt werden, wenn die Lastmodulation an einer gemeinsamen, nicht frequenzspezifisch ausgelegten Auskopplungsstelle erfolgt.The Simultaneity of the effect on several components also applies on the receiving side, if the receiving circuit z. B. a signal modification should make on the received signal. Is here z. B. a frequenzunspezifische Load modulation (used for a backscatter method), then arise at each of the existing carrier frequencies in a known manner symmetrically to the carrier frequency lying Sidebands. This z. B. to return information circumstance used by a transponder to the reading station can at the transmission of n different frequencies for each of the transmitted frequencies are used simultaneously if the load modulation at a common, not frequency specific designed outcoupling point takes place.
Modifiziert man die Anordnung so, dass ein Auskoppelkreis (evtl. einer von mehreren) selbst nur auf der Frequenz der Resonanzstelle von einem der Resonatoren auskoppelt, dann kann die Wirkung z. B. der Lastkopplung aber auch nur auf eine einzelne Frequenz beschränkt werden. In gleichem Sinne kann die Auskopplung (evtl. eine von mehreren) nur auf bestimmte Frequenzen beschränkt werden. Wie man daran sehen kann, können statt der breitbandig ausgelegten, allgemeinen Koppelkreise auch resonante Ein- und Auskoppelkreise auch in Anordnungen, die dieses erfindungsgemäße Verfahren nutzen, sinnvoll eingesetzt werden.modified the arrangement so that a Auskoppelkreis (possibly one of several) even only at the frequency of the resonance point of one of the resonators decoupled, then the effect z. B. the load coupling but also limited to a single frequency only. In the same Sense, the decoupling (possibly one of several) only on certain Frequencies are restricted. As you can see, can instead of the broadband designed general coupling circuits Also resonant coupling and decoupling circuits in arrangements, the Use this method according to the invention makes sense be used.
Die
so definierte Mehrfachübertragung von Signalen mit unterschiedlicher
Frequenz erlaubt u. a. z. B. die Übertragung von Signalen,
die nicht sinusförmig sind:
Eine Übertragung
von beliebigen, periodischen Signalen, z. B. Rechtecksignalen, ist
möglich, wenn die Frequenzkomponenten eines solchen Rechtecksignals
getrennt übertragen werden. Dies gelingt dadurch, dass auf
eine breitbandig arbeitende, nicht-resonante Koppelspule das zu übertragende
(Rechteck-)Signal geschaltet wird. Das so erzeugte Feld hat das
Spektrum eines solchen (Rechteck-)Signals, d. h. es enthält
die Frequenzkomponenten f0, f1,
f2, usw., die durch einzelne, getrennt arbeitende
Resonatoren – die auf diese Frequenzstellen f0,
f1, f2, usw. abgestimmt
sein müssen – in den Übertragungsweg
eingebracht werden. Diese Resonatoren sorgen auf der Senderseite
für eine geeignet starke (resonante) Aussendung der das
Signal prägenden Frequenzkomponenten. Auf der Empfangsseite
sorgen sie für eine resonante Energieansammlung der zu
dem Signalverlauf gehörenden Frequenzkomponenten, die so
für die wieder nicht resonant arbeitende Auskopplung aktiviert
werden.The thus defined multiple transmission of signals with different frequencies allows, for example, the transmission of signals which are not sinusoidal:
A transmission of arbitrary, periodic signals, z. B. square wave signals, is possible if the frequency components of such a square wave signal are transmitted separately. This is achieved by switching the (rectangular) signal to be transmitted to a broadband, non-resonant coupling coil. The field generated in this way has the spectrum of such a (rectangular) signal, ie it contains the frequency components f 0 , f 1 , f 2 , etc., which are generated by individual, separately operating resonators - which point to these frequency locations f 0 , f 1 , f 2 , etc. must be coordinated - be introduced into the transmission path. These resonators provide on the transmitter side for a suitable strong (resonant) transmission of the signal pre frequency components. On the reception side, they provide for a resonant energy accumulation of the frequency components belonging to the signal course, which are thus activated for the again non-resonant decoupling.
In
der obersten Darstellung (
In
der mittleren Anordnung (
Für
das Folgende gelten im Wesentlichen (soweit im Zusammenhang anderes
nicht explizit angegeben ist) die folgenden Definitionen:
Unter
Empfangsschaltung wird hier jede elektronische Einheit zur Nutzung
eines ausgekoppelten Signals, gesehen ab der nichtresonanten oder
resonanten Auskoppelstelle der Anordnung, verstanden; das bezieht
die Energieübertragung über elektromagnetische
Felder mit ein.In essence, the following definitions apply to the following (unless explicitly stated otherwise):
Under receiving circuit is here any electronic unit to use a decoupled signal, seen from the non-resonant or resonant decoupling of the arrangement understood; this includes the transfer of energy via electromagnetic fields.
Als Empfangsstation wird die Kombination aus einer Empfangsschaltung und einer Anordnung von Resonatoren angesehen.When Receiving station is the combination of a receiving circuit and an array of resonators.
Als Sendeschaltung wird hier jede elektronische Einheit zur Erzeugung eines elektrischen Signals bis zur Auskoppelstelle angesehen, wenn dieses Signal einer Auskoppelstufe (Antenne, Antennenspule usw.) zugeführt wird.When Transmission circuit is here every electronic unit for generation considered an electrical signal to the decoupling point, if this signal of a decoupling stage (antenna, antenna coil, etc.) is supplied.
Unter Sendestation wird eine Sendeschaltung bzw. eine Generatorschaltung verstanden, eingeschlossen aller Maßnahmen zur Abgabe und Abstrahlung eines elektromagnetischen Feldes, so auch der Einsatz von Resonatoren. Das schließt starke Felder zur Energieübertragung ein.Under Transmitting station is a transmission circuit or a generator circuit understood, including all measures for the delivery and Radiation of an electromagnetic field, including the use of Resonators. This includes strong fields for energy transfer one.
Die Resonanzfrequenzstellen der so eingesetzten Resonatoren bzw. Resonatorpaare müssen nicht unbedingt ganzzahlige Frequenzunterschiede aufweisen, wie bei dem Beispiel einer Rechteckübertragung. Diese Resonanzfrequenzstellen können (fast) beliebig nahe beieinander oder fern voneinander liegen, die Frequenzabstände können (fast) beliebig gewählt werden. Bedingung ist nur, dass der induktive Koppelkreis in der Lage ist, den primären Signalverlauf in ein signalproportionales, elektromagnetisches Feld umzusetzen, das diese Frequenzkomponenten dann auch enthält.The Resonant frequency locations of the resonators or resonator pairs used in this way do not necessarily have integer frequency differences as in the example of a rectangular transmission. These Resonant frequency points can be (almost) arbitrarily close to each other or far from each other, the frequency intervals can (almost) can be chosen arbitrarily. Condition is just that the inductive coupling circuit is capable of the primary Waveform into a signal-proportional, electromagnetic field implement, which then also contains these frequency components.
Da jedes System dabei letztendlich nur einen eingeschränkten Frequenzbereich nutzen kann, ist es unter Umständen sinnvoll, die Einkopplung von Signalen in den Signalweg auch auf der Senderseite mehrfach auszulegen: Kann man z. B. mit einer ersten, breitbandig ausgelegten Kopplungseinheit Signale mit einem Frequenzbereich von 5 MHz bis 50 MHz einkoppeln und mit einer zweiten Kopplungseinheit 430–450 MHz, dann kann man mit zwei signalerzeugenden Schaltungen in dieser Sendestation diese beide Frequenzbereiche nutzen. Zu versuchen, die beiden Frequenzbereiche in einer Anordnung mit nur einem breitbandig ausgelegten Einkppelungs-Frequenzbereich zu bedienen, wäre sehr mühsam, i. a. sogar gar nicht möglich. Es empfiehlt sich daher in solch einem Fall, auch wenn in einer Einheit eher die summarische Betrachtung vorzuziehen ist, mit zwei unterschiedlichen Koppelkreisen zu arbeiten.There each system ultimately only a limited Frequency range, it may make sense to the coupling of signals into the signal path also on the transmitter side can be interpreted several times: B. with a first broadband designed coupling unit signals with a frequency range of 5 MHz to 50 MHz and with a second coupling unit 430-450 MHz, then you can with two signal generating circuits use both these frequency ranges in this transmitting station. To try, the two frequency ranges in an arrangement with only one broadband designed to serve designed Einfkppelungs- frequency range, would be very tedious, i. a. even not possible. It is therefore recommended in such a case, even if in one unit rather the summary consideration is preferable, with two different ones Coupling circuits to work.
In einer solchen Mehrfachresonanzfrequenzanordnung können z. B. relativ dicht benachbarte Frequenzen übertragen werden, z. B. Resonatorfrequenzstellen, die sich in der Mitte, am oberen oder unteren Rand eines Funkkanals (von z. B. nur 25 kHz Breite) befinden.In such a multiple resonance frequency arrangement can z. B. relatively densely adjacent frequencies are transmitted, z. B. resonator frequency points located in the middle, at the top or lower edge of a radio channel (eg of only 25 kHz width) are located.
Zudem können die Resonatoren schaltbar ausgelegt werden und/oder einer, von einer Schalterstellung abhängigen, Aktivierung oder Inaktivierung unterliegen.moreover the resonators can be designed switchable and / or one, dependent on a switch position, activation or inactivation.
Erst
der senderseitige Resonator (
Der
Empfänger der
Fehlt
also einer der beiden Resonatoren (
Diese
Eigenschaft erlaubt es, eine Verbindungen „schaltbar" auszulegen:
Wenn die Resonatoren ein- und ausschaltbar konstruiert werden, dann
kann eine Verbindung schaltbar hergestellt bzw. schaltbar unterbrochen
werden. Die
Um allerdings unnötige Energieverluste zu vermeiden, wird man eine solche Kurzschlusskonstruktion nur dort einsetzen, wo bei kurzgeschlossener Spule keine größeren Ströme in dieser Spule fließen werden (also erst in einiger Entfernung zur Sendeseite).Around However, to avoid unnecessary energy losses is you can use such a short-circuit construction only where, where Shorted coil no larger currents in this coil will flow (so only at some distance to the transmitting side).
Da die Leitungsverbindungen zum Schalter allerdings stets einen zusätzlichen Teil an Induktivität in den Kreis einbringen wird und zudem parasitäre Kapazitäten durch die Leitungsführung vorhanden sein werden, ist diese Anordnung nicht in allen Fällen zu bevorzugen.However, since the line connections to the switch always an additional part of inductance in will introduce the circle and also parasitic capacitances will be present through the wiring, this arrangement is not preferable in all cases.
Die
beiden Möglichkeiten der
Die
Im
geöffneten Zustand ist an sich nur der andere Resonator
(
Daher
wird diese Anordnung der
Bevorzugt
wird eine einfache Umschaltung von Resonatoren, z. B. (
Die
In
Die
Die
Energiekopplung kann empfangsseitig resonant durch die eine Empfangsschaltung
(
Das ist von Vorteil, wenn z. B. eine hohe Energieübertragung auf einer Frequenz f1 zulässig und möglich wäre, aber dort, z. B. auf Grund der verbreiteten Nutzung durch konkurrierende, andere Teilnehmer, nur mit einem hohem Aufwand ein sicherer, ungestörter Datenverkehr aufgebaut werden kann. Das ist z. B. auf den normalen ISM-Frequenzbändern bereits heute der Fall.This is advantageous if z. B. a high energy transfer at a frequency f 1 and would be possible, but there, z. B. due to the widespread use by competing, other participants, only with great effort a safe, undisturbed traffic can be established. This is z. B. on the normal ISM frequency bands already the case today.
Die Verteilung derartiger Funktionalitäten auf verschiedenen Frequenzbänder erlaubt eine spezifische Nutzung der jeweiligen dort zulässigen Grenzen und lässt damit die Nutzung der unterschiedlichen Stärken dieser Frequenzen zu.The Distribution of such functionalities on different Frequency bands allow a specific use of each there permissible limits and thus leaves the use the different strengths of these frequencies.
Die
jeweilige Empfangsstation (
Die Umschaltung der in diesem Beispiel gezeigten Resonatoren könnte z. B. genutzt werden, um gezielt nur dann mit einer der Sendestationen zu kommunizieren, wenn eine vom Gerätestatus abhängige Schalterfunktion einen definierten Zustand des Gerätes signalisiert.The Switching the resonators shown in this example could z. B. are used to selectively only with one of the transmitting stations to communicate, if one depends on the device status Switch function a defined state of the device signaled.
Die Trennung von Signal- und Energieübertragung ist auch von Vorteil, wenn z. B. ein hoher Energietransfer auf einer ersten Frequenz f1 zulässig wäre, aber auf dieser Frequenz aus verschiedenen Gründen nur mit hohem Aufwand ein Datenverkehr zu einer Station in einiger Entfernung aufgebaut werden kann, während das mit einer anderen Frequenz f2 wiederum einfach sein könnte, auf dieser Frequenz aber wiederum keine so hohe Abstrahlleistung für eine Energieübertragung möglich oder erlaubt ist.The separation of signal and energy transfer is also advantageous if z. B. a high energy transfer on a first frequency f 1 would be permissible, but at this frequency for various reasons, only with great effort, a data traffic to a station can be built at a distance, while that could be easy with another frequency f 2 again, but on the other hand, no such high emission power for energy transmission is possible or permitted on this frequency.
Das ist z. B. auch sinnvoll, wenn eine Energieübertragung besser oder überhaupt nur auf einer niedrigen (aber auch evtl. hohen) Frequenz möglich ist, weil z. B die Umgebungsbedingungen nichts anderes zulassen, aber die Kommunikation auf einer anderen, höheren (aber auch evtl. niedrigeren) Frequenz erfolgen muss, weil z. B. so eine höhere Datenübertragungsrate mit einem Träger auf einer höheren Frequenz möglich ist, oder weil sonst die Zieldistanz nicht überbrückt werden kann, oder auf Grund der Umgebung (z. B. metallisch, flüssig, usw.) anderes nicht möglich wäre.The is z. B. also useful if an energy transfer better or only on a low (but maybe synonymous. high) frequency is possible because z. B the environmental conditions nothing else, but communication on another, higher (but possibly also lower) frequency must occur because, for. B. such a higher data transfer rate with a carrier at a higher frequency is possible or otherwise the target distance is not bridged or because of the environment (eg metallic, liquid, etc.) other would not be possible.
Dies ist auch sinnvoll, wenn man auf einer bestimmten Frequenzstützstelle z. B. aus einem Signal mit mehreren Frequenzkomponenten, z. B. einem Rechtecksignal die zur Versorgung der Empfangseinheit benötigte Energie übertragen will, auf der oder den anderen Frequenzstützstelle(n) auch oder nur (oder zusätzlich) Information.This is also useful if you are on a specific frequency support z. B. from a signal with multiple frequency components, z. B. one Square wave signal needed to supply the receiving unit Wants to transfer energy at the other frequency center (s) also or only (or additional) information.
Die damit erreichbare Entkopplung von Energie- und Datentransport erlaubt auch deshalb eine effiziente Nutzung des Energietransports, weil die Nutzung nur einer einzelnen Frequenz die mit einer Modulation verbundene Frequenzverbreiterung nicht aufweist. Dadurch können die sonst zur Seitenbegrenzung notwendigen Filter diesbezüglich entfallen. Da die durch einen Modulation entstehenden, in andere Frequenzbereiche hineinreichenden Seitenbänder fehlen, begrenzen diese auch nicht die zulässige Trägeramplitude und damit kann eine maximale Energieübertragung stattfinden.The thus achievable decoupling of energy and data transport allowed also therefore an efficient use of the energy transport, because the use of only a single frequency associated with a modulation Does not have frequency broadening. This allows the otherwise necessary for the page limit filter in this regard omitted. Since those resulting from a modulation, in others Frequency bands extending into side bands are missing, these also do not limit the allowable carrier amplitude and thus a maximum energy transfer can take place.
Eine
(allerdings sehr schnelle) Resonatorumschaltung (z. B. mittels Schaltfunktion
(
Wird empfangsseitig nämlich zwischen zwei Resonatoren mit relativ eng benachbarten Resonanzfrequenzen hin- und hergeschaltet, d. h. werden diese wechselweise sehr schnell aktiviert/inaktiviert, dann ergibt das
- 1. eine frequenzabhängige wechselnde Last, aus der sich eine Amplitudenveränderung an der Sendestation auch bei einer FSK-Modulation der Sendestation ergibt;
- 2. eine entsprechend dem Frequenzgang der Resonatoren sich ergebende, mit wechselnder Intensität rückgekoppelte, damit phasenschiebende Komponente;
- 3. eine – bei sehr eng benachbarten Resonanzstellen der beteiligten Resonatoren mit einer aus der erzwungenen Schwingung resultierenden, geringen Frequenzverschiebung – Rückgabe von Signalanteilen mit anderer Frequenz.
- 1. a frequency-dependent alternating load, resulting in a change in amplitude at the transmitting station even with an FSK modulation of the transmitting station;
- 2. a corresponding to the frequency response of the resonators resulting, fed back with alternating intensity, thus phase-shifting component;
- 3. a - at very close adjacent resonance points of the resonators involved with a resulting from the forced oscillation, low frequency shift - return of signal components with a different frequency.
Jede dieser Eigenschaften kann im Backscatterverfahren zur Rückspiegelung von Informationen genutzt werden.each These features can be backscattered for back reflection be used by information.
Die
Unterschiede und Vorteile des erfindungsgemäßen
Verfahrens im Vergleich zum Stand der Technik werden durch die sich
ergebenden Möglichkeiten von Mehrfachübertragungen
schnell sichtbar:
So ist es z. B. möglich, auf einer
Frequenz von 125 kHz (oder z. B. 13,56 MHz) eine ausreichende Grundversorgung
für eine Empfangsstation in einer definierten Umgebung
und Distanz sicherzustellen, und auf einer ganz anderen Frequenz
den Datenverkehr abzuwickeln.The differences and advantages of the method according to the invention in comparison with the prior art are quickly visible through the resulting possibilities of multiple transmissions:
So it is z. For example, it is possible to ensure a sufficient basic supply for a receiving station in a defined environment and distance on a frequency of 125 kHz (or, for example, 13.56 MHz) and to handle the data traffic on a completely different frequency.
So ist es z. B. möglich, auf einer Frequenz von 62,5 kHz (oder z. B. 6,78 MHz) eine ausreichende Grundversorgung für eine Empfangsstation in einer definierten Umgebung und Distanz sicherzustellen, mit einem evtl. besseren Verhalten bezüglich der durch die Umgebung bedingten Umstände (metallische, flüssige Umgebung, usw.), und auf einer anderen Frequenz, z. B. 125 kHz (oder 13,56 MHz) den Datenverkehr abzuwickeln.So is it z. B. possible, on a frequency of 62.5 kHz (or z. B. 6.78 MHz) sufficient basic supply for a Ensure receiving station in a defined environment and distance with a possibly better behavior regarding the environmental conditions (metallic, liquid environment, etc.), and on another frequency, e.g. B. 125 kHz (or 13.56 MHz) to handle the data traffic.
Die Frequenzgewinnung kann bei ganzzahligen Frequenzverhältnissen vorteilhaft durch einfache (digitale) Teilung oder auch mittels PLL-Anordnungen mit einer einfachen digitalen Teilung der Taktfrequenz eines spannungskontollierten Oszillators (VCO) und einer auf die Phasendifferenz zu einer Referenzfrequenz (i. a. eine Quarzreferenz) geregelten VCO-Frequenz erfolgen.The Frequency acquisition can be at integer frequency ratios advantageous by simple (digital) division or by means of PLL arrangements with a simple digital division of the clock frequency a voltage controlled oscillator (VCO) and one on the Phase difference to a reference frequency (ia a quartz reference) regulated VCO frequency.
Hier können sich die digitale Signalgenerierung und die Rechteckübertragung auch mehrfach ergänzen: Aus einem Muttergenerator von z. B. 1,2 MHz könnten PWM-Rechtecksignale mit der Frequenz 600 kHz und 400 kHz durch Teilung gewonnen werden. Die ersten Frequenzkomponenten dieser Rechtecksignale wären 600 kHz, 300 kHz und 150 kHz bzw. 400 kHz, 200 kHz und 100 kHz. Mit sechs Resonatoren könnten also 6 Frequenzen in einem der beschriebenen Verfahren genutzt werden.Here can be the digital signal generation and the rectangular transmission also several times supplement: From a mother generator of z. B. 1.2 MHz could PWM square wave signals with the frequency 600 kHz and 400 kHz can be obtained by division. The first frequency components these square wave signals would be 600 kHz, 300 kHz and 150 kHz or 400 kHz, 200 kHz and 100 kHz. With six resonators could So 6 frequencies are used in one of the described methods.
Eine passiv arbeitende Empfangsanordnung könnte z. B. in einem metallischen Umfeld über ein elektromagnetisches Feld auf 125 kHz mit Energie versorgt werden, wäre aber auf dieser Frequenz u. U. nicht mehr in der Lage, aus z. B. Im Distanz eine Antwort an die Lesestation zu senden, während eine parallele Abfrage auf 13,56 MHz dies ermöglicht.A passive receiving arrangement could, for. In one metallic environment via an electromagnetic field 125 kHz, but would be on this Frequency u. U. no longer able to z. B. At a distance Send response to the reading station while a parallel Query on 13.56 MHz this allows.
Die benötigten Frequenzen können in der Lesestation (Senderseite) mittels zweier Generatoren und/oder aus einer Basisfrequenz von 13,56 MHz durch eine Teilung mit dem Faktor 108 (125,5 kHz) gewonnen werden.The needed frequencies can be in the reading station (Transmitter side) by means of two generators and / or from a base frequency of 13.56 MHz by a factor of 108 (125.5 kHz) be won.
Alternativ
ist es z. B. möglich, aus einer Basisfrequenz von 27,12
MHz durch Teilung (mit den Faktoren 2 bzw.
Alternativ könnte eine Versorgung mit 13,56 MHz möglich sein und die Antwort z. B. auf 434 MHz erfolgen. Die benötigten Frequenzen könnten aus einer Referenzfrequenz von 13,56 MHz mittels einer PLL-Anordnung bei Teilung der VCO-Frequenz um den Faktor 32 (433,92 MHz) gewonnen werden.alternative could be possible with a supply of 13.56 MHz and the answer z. B. on 434 MHz. The necessities Frequencies could be from a reference frequency of 13.56 MHz by means of a PLL arrangement at division of the VCO frequency the factor 32 (433.92 MHz) can be obtained.
Alternativ könnte eine Versorgung mit 125 kHz oder 13,56 MHz möglich sein und die Antwort auf einer beliebigen, ganzzahlig höheren Frequenz erfolgen, wenn diese im μW- und sogar im nW-Bereich noch möglich ist. Dies ist mit einer seit 2006 geänderten Gesetzeslage auch zulässig.alternative could be a supply of 125 kHz or 13.56 MHz possible and the answer to any integer higher Frequency, if this in the μW and even in the nW range is still possible. This is changed with a since 2006 Legislation also allowed.
Wie man sehen kann, ergibt das erfindungsgemäße Resonatorkonzept vielfältige Nutzungsmöglichkeiten.As As can be seen, the resonator concept according to the invention results various uses.
Die Versorgung könnte auch über eine oder zwei Sendestationen, auf einer oder auf zwei verschiedenen Frequenzen erfolgen, mit der jeweils eingesetzten Energie bei jeder Station und auf jeder Frequenz im zulässigen Rahmen bleibend, aber so in der Summe in der Empfangsstation mehr Energie zur Verfügung zu haben.The Supply could also be via one or two transmitting stations, on one or two different frequencies, with the energy used at each station and at each frequency remaining within acceptable limits, but in total in to have more energy available to the receiving station.
Die Sendestationen (wieder eine oder zwei Sendestationen, an gleichem oder an unterschiedlichen Ort(en)) könnten z. B. auch auf zwei verschiedenen, aber ähnlichen Frequenzen, z. B. 13,5375 MHz und 13,6625 MHz senden, mit der jeweils eingesetzten Energie und auf jeder Frequenz im zulässigen Rahmen bleibend, aber so in der Summe bei den Empfangsstationen mehr Energie zur Verfügung zu haben.The Transmitting stations (again one or two transmitting stations, at the same or at different location (s)) z. B. also on two different but similar frequencies, e.g. B. 13.5375 MHz and 13.6625 MHz, with the energy used and staying within acceptable limits on every frequency, but so in total at the receiving stations more energy available to have.
Die Sendestationen (wieder eine oder zwei Sendestationen) könnten z. B. auch auf zwei verschiedenen, aber ähnlichen Frequenzen, z. B. 13,5375 MHz und 13,6625 MHz senden. Dazu würden, wie beschrieben, zwei Resonatorpaare eingesetzt. Auf Grund der Frequenznähe würden die unabhängig voneinander Energie sammelnden Resonatoren ein Überlagerungsfeld mit einer Schwebungsfrequenz von 125 kHz bzw – 62,5 kHz erzeugen. Diese Schwebungsfrequenz kann mit geeigneten Maßnahmen (z. B. Einbringen einer Nichtlinearität in den magnetischen Kreis, wozu meist schon die Hysterese eines Kernmaterials ausreicht) ausgekoppelt werden und über einen auf diese Differenzfrequenz abgestimmten Resonator für die Abstrahlung aktiviert werden.The Transmitting stations (again one or two transmitting stations) could z. B. also on two different but similar frequencies, z. B. 13.5375 MHz and 13.6625 MHz. This would, as described, two resonator pairs used. Due to the frequency proximity they would collect energy independently of each other Resonators an overlay field with a beat frequency of 125 kHz or 62.5 kHz. This beat frequency can with appropriate measures (eg introducing a nonlinearity into the magnetic circuit, which is usually the hysteresis of a Core material is sufficient) and via a tuned to this difference frequency resonator for the radiation will be activated.
Mit solchermaßen unter Zuhilfenahme von Resonatoren aus einer Überlagerung von zwei oder mehr Frequenzen gebildeten neuen Frequenzen lassen sich weitere „Frequenzerzeugende Maßnahmen" in ein solches Konzept einbringen und neue Anwendungen darstellen.With in this way with the aid of resonators from an overlay let two or more frequencies formed new frequencies further "frequency-generating measures" in introduce such a concept and present new applications.
Die Konstruktion von mindestens drei Resonatoren, von denen zwei auf zwei (relativ) dicht benachbarte Frequenzen abgestimmt sind und mindestens ein weiterer zur Aktivierung der Summen- oder Differenzfrequenz auf diese Summen- oder Differenzfrequenz abgestimmt ist, soll im Folgenden als „Überlagerungsresonator" bezeichnet werden, wenn die Überlagerungsfrequenz ganz allgemein im Vordergrund des Interesses steht, und soll im Folgenden als „Schwebungsresonator" bezeichnet werden, wenn die Schwebungsfrequenz (oder die Frequenzdifferenz) betrachtet wird.The Construction of at least three resonators, two of which two (relatively) closely adjacent frequencies are tuned and at least one more to activate the sum or difference frequency tuned to this sum or difference frequency is intended in Hereinafter referred to as "overlay resonator" when the beat frequency in general Is the foreground of interest, and will be referred to below as the "beat resonator" be designated when the beat frequency (or the frequency difference) is looked at.
Ein „Überlagerungsresonator" kann also z. B. aus vier einzelnen Resonatoren aufgebaut sein, wenn sowohl die Summenfrequenz, als auch die Differenzfrequenz, gebildet aus zwei Empfangsträgerfrequenzen, durch entsprechende Resonatoren aktiviert werden soll. Hier kann also auch eine Mischung von Signalen erfolgreich eingesetzt werden.A "superposition resonator" So z. B. be composed of four individual resonators, if both the sum frequency, as well as the difference frequency, formed from two receive carrier frequencies, through corresponding resonators should be activated. So here can also be a mix of signals be used successfully.
Auch
Anordnungen mit mehr als nur zwei sich überlagernden Frequenzen
sind ausgesprochen interessant: Wie man z. B. Bronstein entnehmen
kann, gilt:
Wie man daran sehen kann, liegen in den Hüllkurven eines Überlagerungssignals, das aus drei Frequenzen, die z. B. wie zuvor beschrieben auf einen passiven Relaistransponder (mit entsprechenden Resonatoren für die Trägerfrequenzen und für die Differenzfrequenzen) einwirken, alle drei möglichen, daraus zu bildenden Differenzfrequenzen vor. Je nach dem, ob die jeweils hochfrequente oder die niederfrequente Komponenten durch entsprechende Filter abgetrennt wird, gilt auch hier wieder, dass die Summenfunktion und die Summenform vorliegt.As you can see in it, lie in the envelopes of a beat signal, that of three frequencies, the z. B. as described above to a passive relay transponder (with corresponding resonators for the carrier frequencies and for the difference frequencies) act, all three possible, to be formed difference frequencies in front. Depending on whether the respective high-frequency or the low-frequency Components is separated by appropriate filters, also applies here again that the sum function and the sum form is present.
Ein „Überlagerungsresonator" kann also aus mehr als drei oder vier einzelnen Resonatoren aufgebaut sein: Wenn z. B. für n Frequenzen von n Sendestationen sowohl die n gesendeten Trägerfrequenzen durch n Resonatoren (n > 2) aktiviert werden müssen, und auch z. B. m mögliche Differenzfrequenzen aktiviert werden sollen, wozu m = (n – 2)(n – 1)/2 zusätzliche Resonatoren maximal notwendig wären, wären für n = 5 z. B. 11 Resonatoren nötig.A "superposition resonator" can therefore be made up of more than three or four individual resonators: If z. For n frequencies of n transmitting stations both the n transmitted carrier frequencies are activated by n resonators (n> 2) must, and also z. B. m possible difference frequencies to be activated, for which m = (n - 2) (n - 1) / 2 additional resonators would be necessary would be for n = 5 z. B. 11 resonators needed.
Und wieder können diese Resonatoren natürlich schaltbar ausgelegt werden.And Again, these resonators can of course be switched be interpreted.
Eine vorteilhafte Anwendung einer solchen Anordnung ist z. B. die Folgende: Die beiden ersten Resonatoren aktivieren lediglich die an der Überlagerung beteiligten Frequenzen, z. B. 13,5375 MHz und 13,6625 MHz, stellen diese also – sofern im elektromagnetischen Feld überhaupt vorhanden – für die Empfangsschaltung einfach nur bereit. Die Differenzfrequenz liegt mit der Überlagerung der beiden Felder noch nicht wirklich vor (das entsprechende Spektrum besteht immer noch nur aus den beiden einzelnen Frequenzen). Erst wenn eine Nichtlinerität ins Spiel kommt und gewissermaßen zu einem Gleichrichtereffekt führt, entsteht eine solche Summen- bzw. Differenzfrequenz (bzw. die Frequenz aus der Hüllkurve der Überlagerung), die jetzt die/den entsprechenden, auf diese Frequenz abgestimmten Resonator(en) anregt, was zur Abstrahlung eben dieser Frequenzen (125 kHz bzw. 13,56 MHz) führt.An advantageous application of such an arrangement is z. For example, the following: The first two resonators only activate the frequencies involved in the superimposition, e.g. 13.5375 MHz and 13.6625 MHz, so they provide - if present in the electromagnetic field at all - for the receiving circuit just ready. The difference frequency is not really present with the superimposition of the two fields (the corresponding spectrum still only consists of the two individual frequencies). Only when a nonlinearity comes into play and leads to a kind of rectifier effect, such a sum or difference frequency (or the frequency of the envelope of the overlay), which now excites the / the corresponding, tuned to this frequency resonator (s) , which leads to the radiation of precisely these frequencies (125 kHz or 13.56 MHz).
Eine solche Nichtlinearität kann in der Empfangsstation zuschaltbar vorgesehen sein, so dass eine Leseabfrage mit zwei ersten Frequenzen erfolgen kann, eine Antwort daraus aber auf einer ganz anderen, dritten oder vierten Frequenz erfolgt und zudem nur dann erfolgt, wenn diese Station das will oder mittels nichtlinearer Schaltfunktion „moduliert". Während in diesem Fall die beiden hochfrequenten Abfragefrequenzen der Energieversorgung dienen, wird die Antwort niederfrequent z. B. ASK-Moduliert daraus mittels Schaltfunktion durch die Nichtlinearität völlig passiv gebildet. Verwenden eine oder beide Stationen eine PWM-Ansteuerung, dann kann sie damit dem Differenzfrequensignal auch eine Information eigener Wahl aufprägen.A Such non-linearity can be activated in the receiving station be provided, so that a read request with two first frequencies but an answer to that on a completely different third or fourth frequency occurs and also only then, if this station wants it or "modulates" it with a non-linear switching function. While in this case the two high frequency polling frequencies serve the energy supply, the answer is low frequency z. B. ASK modulated therefrom by switching function by the non-linearity completely passive. Use one or both stations a PWM control, then it can with the difference frequency signal also imprint information of your choice.
Es können mit derartigen Resonatorkonstruktionen in fast beliebiger Weise Kombination und Anordnung mit einer einzigen (oder mit mehreren) Sendeanordnung(en) und mit einer (oder mehreren) Empfangsanordnungen aufgebaut werden und mehrere Frequenzen übertragen werden. In der Empfängeranordnung kann eine beliebige Reaktion entweder auf alle oder auf ausgewählte Frequenzen angewendet werden (wie zum Beispiel Lastkopplung, Antennenreflektion, Broadcast, Einzelverbindung, Mehrfachverbindung, usw.) und durch eine resonante Auskopplungen zudem die übertragenen Signale auch wieder getrennt empfangen und beeinflusst werden.It can be almost arbitrary with such resonator designs Way combination and arrangement with a single (or with several) Transmitting arrangement (s) and having one (or more) receiving arrangements be constructed and multiple frequencies are transmitted. In the receiver arrangement can be any reaction either applied to all or to selected frequencies (such as load coupling, antenna reflection, broadcast, Single connection, multiple connection, etc.) and by a resonant Duplications also the transmitted signals again be received and influenced separately.
Werden z. B. die in einem Frequenzband definierten Kanalmittelfrequenzen f1, f2, f3, usw., mittels Resonatoren z. B. für eine Mehrfachfrequenzübertragung aktiviert, dann können auf der Empfangsseite einzelne oder auch Kombinationen von Frequenzen aktiviert oder deaktiviert werden (zum Beispiel durch eine Schalterfunktion mit denen die Resonatoren aktiviert oder kurzgeschlossen werden können), je nach dem, welche Frequenzen und Resonatoren gerade eingesetzt, aktiviert oder deaktiviert worden sind.Are z. As defined in a frequency band channel center frequencies f 1 , f 2 , f 3 , etc., by means of resonators z. B. activated for a multiple frequency transmission, then on the receiving side single or combinations of frequencies can be activated or deactivated (for example, by a switch function with which the resonators can be activated or short-circuited), depending on which frequencies and resonators are currently used, have been activated or deactivated.
Nicht notwendigerweise muss auf der Senderseite nur ein Sendeort vorliegen. Wenn z. B. die beiden zuvor im Beispiel der Überlagerungsresonatoren eingesetzten Frequenzen (z. B. 13,5375 MHz bzw 13,6625 MHz) von unterschiedlichen Positionen kommen, dann ändert das an dem obigen Prinzip zur Gewinnung einer passiven Antwort nichts. Allerdings kommen hier noch die relativen Positionen der Sender zueinander, sowie der geometrischen Winkel, in dem sie zueinander und zur Empfangsposition stehen, hinzu. Die dadurch bewirkten Phasenlagen können ebenfalls genutzt werden.Not necessarily only one transmission location has to be present on the transmitter side. If z. B. the two previously in the example of the overlay resonators used frequencies (eg 13.5375 MHz or 13.6625 MHz) of come different positions, then change that nothing to the above principle for obtaining a passive answer. However, here are the relative positions of the transmitter to each other, as well as the geometric angle in which they each other and to the receiving position. The resulting phase positions can also be used.
Die Antwort einer passiven Station auf einer Überlagerungsfrequenz kann dabei im doppelten Sinne passiv sein: Zum einen wird die Antwort von einem passiven Empfangssystem gebildet, d. h. nur unter Nutzung der von den Sendestationen abgestrahlten Energie.The Response of a passive station to a beat frequency can be passive in the double sense: First, the answer formed by a passive receiving system, d. H. only using the energy radiated by the transmitting stations.
Zum anderen kann aber jede Sendestationen, z. B. durch Deaktivierung des zugehörigen Resonators, eine solche Antwort auch komplett unterdrücken: Fehlt eine der von der Sendestation abgestrahlten Trägerfrequenzen, dann fehlt auch die Differenzfrequenz beim Überlagerungstransponder. Jede Station kann also dafür sorgen, dass die Antwort auf der Differenzfrequenz eine ASK-Modulation mit den von ihr durch Resonatoraktivierung und -Inaktivierung definierten Daten aufweisen wird, indem sie gleiches mit der von ihr abgestrahlten Energie (z. B. über die Inaktivierung eines Resonators) macht.To the other but each transmitting stations, z. B. by deactivation the associated resonator, such an answer also completely Suppress: Missing one of the radiated from the transmitting station Carrier frequencies, then also the difference frequency is missing at the overlay transponder. Each station can thus ensure that the answer to the difference frequency with an ASK modulation that defined by it by resonator activation and deactivation Data by doing the same with the energy emitted by it (eg via the inactivation of a resonator).
Die Sendestationen können also – ohne eine zwischen ihnen wirklich bestehende Verbindung, nur über eine Einflussnahme auf die passive Empfangsstation, die jetzt lediglich als Relaisstation, d. h. ohne jeglichen Einfluss auf die weitergegebenen Informationen, passiv arbeitet, kommunizieren. Das kann mittels Resonatoraktivierung/-deaktivierung oder auch mittels PWM-Ansteuerung in einer der Sendestationen erfolgen.The So senders can - without an intermediate really existing connection, only over an influence to the passive receiving station, which now only serves as relay station, d. H. without any influence on the information provided, working passively, communicating. This can be done by means of resonator activation / deactivation or by means of PWM control in one of the transmitting stations.
Dazu ist es an sich lediglich notwendig, dass die (passive) Empfangsstation einfach nur das Differenzfrequenzsignal kontinuierlich generiert; d. h. aber, einfach das Vorhandensein eines Überlagerungsresonators an sich reicht dazu bereits aus.To it is only necessary that the (passive) receiving station just just the difference frequency signal generated continuously; d. H. but, simply the presence of a heterodyne resonator it already suffices.
Das ist eine dem RFID-Konzept entsprechende, aber auf einem ganz anderen Übertragungskonzept basierende Funktion: Ein Schwebungsresonator wird damit zu einem eigenständigen RFID-Markierungstransponder, der z. B. auf unterschiedlich ausgelegten Frequenzkanälen arbeiten kann. In einem solchen Konzept antwortet nicht mehr der Transponder selbst, sondern stellt passiv spezifische Übertragungseigenschaften zwischen zwei oder mehr Stationen her, woraus ein Identifikationsmerkmal ableitbar ist.This is a function corresponding to the RFID concept but based on a completely different transmission concept: A beat resonator thus becomes a standalone RFID tag transponder, which, for B. can work on different designed frequency channels. In such a concept The transponder itself no longer responds, but passively establishes specific transmission characteristics between two or more stations, from which an identification feature can be derived.
Das kann wiederum auch – z. B. durch eine weitere Schaltfunktion am Ort des passiven Empfängers – zusätzlich moduliert bzw. beeinflusst werden. Damit wiederum ist es möglich, Verbindungen zwischen den Lesestationen erst durch eine am Ort des passiven „Transponderrelais" vorhandene Schaltfunktion mittels derartiger schaltbarer passiver Relaisstationen herzustellen.The can in turn also -. B. by another switching function in the place of the passive receiver - in addition be modulated or influenced. In turn, it is possible Connections between the reading stations first by one at the place of the passive "transponder relay" existing switching function produce by means of such switchable passive relay stations.
Dies erweitert die Möglichkeiten (gerade z. B. bei RFID-Anwendungen) ganz erheblich: für eine Antwort wird jetzt keine im Transponder selbst vorliegende Intelligenz oder Schaltung mehr benötigt, sondern die Vermittlung erfolgt hier zwischen den aktiven Stationen einfach durch das Zuganglichmachen einer Verbindung über die passive Relaisstation. Da die Lesestationen genügend Energie zur Verfügung haben, testen diese nicht mehr das schwache Signals des Transponders, sondern den durch den Transponder aufbereiteten Übertragungsweg.This extends the possibilities (especially for RFID applications, for example) very significant: for an answer now no in the transponder even present intelligence or circuit needed more but the mediation takes place here between the active stations simply by accessing a link via the passive relay station. Because the reading stations enough Energy available, these no longer test that weak signal of the transponder, but by the transponder recycled transmission path.
Nicht notwendigerweise muss auf der Empfangsseite nur ein Empfangsort gegeben sein: Wenn z. B. an einem Ort eines Senders n Resonatoren dafür sorgen, dass n Frequenzen übertragen werden, dann können z. B. Einzel- und/oder Mehrfach-Empfangsanordnungen mit jeweils einem oder auch mit mehreren Resonatoren an z. B. m Orten (wobei m gleich oder ungleich, kleiner oder größer als n sein kann) die verschiedenen Frequenzen einfach, aber auch in mehrfacher, nicht notwendigerweise gleicher oder unterschiedlicher Kombination empfangen.Not necessarily only one receiving location has to be on the receiving side be given: If z. B. at a location of a transmitter n resonators ensure that n frequencies are transmitted, then z. B. single and / or multiple receive arrangements with one or more resonators at z. B. m Places (where m is equal or unequal, smaller or larger as n can be) the different frequencies simply, but also in multiple, not necessarily the same or different Combination received.
Jeder Resonator „aktiviert" also in diesem Sinne am Ort seiner Existenz eine einzelne Frequenz (für die Aussendung beim Sender oder für den Empfang beim Empfänger), sofern die Frequenzkomponente im elektromagnetischen Feld der Umgebung des Resonators enthalten ist; dies sowohl sendeseitig als auch empfangsseitig. Es können in gegebenen physikalischen Grenzen und im Rahmen der (auch gesetzlich nur eingeschränkt) zur Verfügung stehenden Bandbreite und Sendeleistung beliebige Kombinationen von Resonatoren und Schalterfunktionen und Lokalitäten gebildet werden, die unterschiedliche und verschiedene Resonatoranordnungen aktivieren, deaktivieren, senden oder empfangen. Wobei die Empfängerseite aktiv, passiv oder fremd versorgt ausgelegt werden kann.Everyone Resonator "activated" in this sense, at the location of his Existence a single frequency (for sending out at Transmitter or for reception at the receiver), provided the frequency component in the electromagnetic field of the environment the resonator is included; this both on the transmitter side and the receiver side. It can be done in given physical limits and within limits the (also legally limited) available standing bandwidth and transmit power any combination of Resonators and switch functions and localities formed which are different and different resonator arrangements enable, disable, send or receive. The receiver side active, passive or foreign powered can be designed.
Dazu stehen einfache, kompakte, nur als LC-Kombination aufgebaute Resonatoren zur Verfügung, aber auch Resonatoren, die über Schaltfunktionen aktiviert oder deaktiviert werden können, sowie Überlagerungsresonatoren, die aus mindestens zwei (HF-)Resonatoren für die zu empfangenen Trägerfrequenzen und aus mindestens einem, auf die Summen- oder Differenzfrequenz abgestimmten, zusätzlichen Resonator. Im Rahmen eines solchermaßen aufgebauten Überlagerungstransponders kann die Einbringung eines nichtlinearen Elements von außen (als Teil der Nutzung) geschehen, oder bereits im Aufbau fest vorgesehen sein.To are simple, compact, designed only as an LC combination resonators available, but also resonators that over Switching functions can be activated or deactivated, as well as overlay resonators consisting of at least two (RF) resonators for the carrier frequencies to be received and at least one, to the sum or difference frequency tuned, additional resonator. In the context of such a way built-overlay transponders can the introduction a nonlinear element from the outside (as part of the usage) happen, or be already provided in the structure.
Somit sind sehr viele Anwendungen und Anordnungen möglich; z. B. kann damit eine aus vielen Schaltern oder Tasten bestehende Tastaturfunktion, auch eine Fernbedienung, realisiert werden.Consequently many applications and arrangements are possible; z. B. can thus a consisting of many switches or keys keyboard function, also a remote control, be realized.
Sowohl sehr einfache Konstrukte (z. B. einfache Schaltfunktionen), aber auch sehr komplexe Schaltfunktionsanordnungen können so realisiert werden, wobei weder bei der Frequenzwahl von den üblichen Konstruktionen abgewichen werden muss, noch spezielle Maßnahmen zu treffen sind, die über den sonst üblichen Aufwand hinausgehen.Either very simple constructs (eg simple switching functions), but Even very complex switching function arrangements can do so be realized, wherein neither in the frequency selection of the usual Constructions must be deviated, still special measures are to be taken, over the usual effort go out.
Das Resonatorkonzept stellt als solches die primären Vorraussetzungen bereit.The Resonator concept as such is the primary prerequisite ready.
Die
Beschreibung eines weiteren erfindungsgemäßen
Beispiels soll anhand der
Von
den beiden empfangsseitigen Resonatoren kann im Beispiel der
In
diesem Beispiel der
Im
Beispiel der
Im
Beispiel der
Im
Beispiel der
Jeweils
eine der beiden Frequenzen kann empfangsseitig durch eine Inaktivierung
eines Resonators mittels Schaltfunktion (
Eine
Lastmodulation kann einmal in der Empfangsschaltung mit resonanter
Auskopplung erfolgen (
Sind
die Schalter in der Empfangsanordnung jeweils beide geöffnet,
so stellt dies in den
If the switches in the receiving arrangement are each open, this is indicated in FIG
Wird
in
In
der
Allerdings
erfolgt jetzt die Lastkopplung im nichtresonanten Koppelkreis. Diese
Lastkopplung wirkt also auf die beiden durch die Resonatoren aktivierten
Frequenzen gleichermaßen. Wird einer der Resonatoren (
An diesem Beispiel kann man sehen, dass eine Resonatorinaktivierung u. U. auch zum blockieren von Backscatterantworten genutzt werden kann. Bei permanenter Modulation durch die Lastkopplung kann also eine Modulation auch über die Resonatoraktivierung bzw. Inaktivierung erfolgen bzw. genutzt werden. (ASK, SSK, PSK)At In this example, it can be seen that resonator deactivation u. May also be used to block backscatter responses can. With permanent modulation by the load coupling can thus a Modulation also via the resonator activation or inactivation be done or used. (ASK, SSK, PSK)
Die
Beschreibung eines weiteren erfindungsgemäßen
Beispiels erfolgt anhand der
In
dieser Anordnung können der zweite und dritte senderseitige
Resonator durch geschlossene Schalter aktiviert werden. Nur wenn
einer von diesen Resonatoren aktiv ist, wird Sendeenergie auf den
jeweiligen Resonanzfrequenzen der Resonatoren in nennenswertem Umfang
abgestrahlt. Mit den Schaltern kann also eine ASK-Modulation des
Signals entweder auf einer der Frequenzen erfolgen oder aber auch
eine Frequenzmodulation durch umschalten der Resonatoren erreicht
werden (FSK). (Im Fall einer FSK-Modulation kann auch eine Umschaltung
genutzt werden, wie dies zur
Beschreibung
eines weiteren erfindungsgemäßen Beispiels anhand
der
Das
so generierte Feld (
Die
erste resonante Auskopplung (
Eine
zweite Empfangsanordnung – die sich z. B. an einem anderen
Ort befinden kann – ist bis hier, in allen Details mit
der ersten Empfangsanordnung vergleichbar, gleich aufgebaut mit
drei Resonatoren (
Senderseitig
soll die Ansteuerung (
Unter
PWM-Verhältnis wird hier das Verhältnis von TPuls zu TPeriode verstanden
und kann durch den Quotient TPuls/TPeriode direkt als Verhältnis, oder
durch den entsprechenden Prozentwert
Die
Resonatoren der
In
den Empfangsanordnungen sollen die Anteile aus dem Frequenzkomponenten
des Rechtecksignals mittels entsprechender Empfangsschaltungen z.
T. unterschiedlich genutzt werden (vgl. auch die Darstellung zur
Die
niedrigste Frequenzkomponente in einem PWM-Signal liegt auf der
Grundfrequenz f0 = 1/T (T ist die Periodendauer
(
The lowest frequency component in a PWM signal is at the fundamental frequency f 0 = 1 / T (T is the period (
Die Auskopplung dieser Frequenzkomponente erfolgt in diesem Beispiel in beiden Empfangsschaltungen resonant, um die anderen Frequenzkomponenten nicht durch einen sich evtl. stark auswirkenden (dämpfenden) Energieentnahmeprozess zu beeinflussen; d. h., durch diese Maßnahme werden f1 und f2 nicht durch die Energieauskopplung beeinflusst.The decoupling of this frequency component takes place resonantly in this example in both receiving circuits in order not to influence the other frequency components by a possibly strongly impacting (damping) energy extraction process; ie, by this measure f 1 and f 2 are not affected by the energy output.
Bei
PWM = 50%, also bei einem symmetrischen Rechtecksignal, liegt der überhaupt
mögliche Maximalwert (
Dem
vergleichbar zeigt in dieser
Bei
einem PWM-Verhältnis von exakt 50% sind die Frequenzkomponenten
f0 (Grundfequenz (
Die Sendeelektronik kann also durch einfaches ändern des PWM-Verhältnisses, zwischen Signalen mit variierenden Spektralanteilen wählen, ohne dazu die Resonatoren aktivieren oder inaktivieren zu müssen (was aber natürlich für alle Frequenzkomponenten möglich wäre).The So transmission electronics can change by simply changing the PWM ratio, choose between signals with varying spectral components, without having to activate or inactivate the resonators (which but of course possible for all frequency components would).
Es
sei bemerkt, dass sich die Frequenzgänge bezüglich
der 50%-Grenze symmetrisch verhalten, dass sich also – symmetrisch
um den 50%-PWM-Wert liegend – die spektralen Betragsanteile
rechts (
Es
sei zusätzlich bemerkt, dass PWM-Signale für die
rechts (
Bevorzugt wird man die Umschaltung allerdings mit der Software eines Mikroprozessors unter Nutzung einer evtl. vorhandenen HW-Unterstützung bewerkstelligen.Prefers However, you will be switching with the software of a microprocessor using a possibly existing HW support accomplish.
Die
empfängerseitige (resonante) Auskopplung des f0-Anteils,
das in diesem Beispiel immer maximal vorliegt (das PWM-Verhältnis
soll nahe bei 50%, nie nahe bei 0% oder 100% liegen), liefert jeweils
die empfangsseitig benötigte Energie. Die Energieversorgung
ist also für kleine PWM-Änderungen weitgehend
unabhängig davon, wie das PWM-Verhältnis gerade
von der Sendeelektronik eingestellt wird, weil die Amplitude nur sehr
wenig abfällt (
Allerdings erfährt auch dieses Signal der Basisfrequenz f0 einen Phasensprung, wenn zwischen einem rechtsseitig und linkseitig von 50% liegenden PWM-Verhältnis hin- und hergeschaltet wird. Auch dies kann für eine Datenübertragung auf dem Energieversorgungssignal genutzt werden.However, even this signal of the base frequency f 0 undergoes a phase jump when switching back and forth between a right and left side of 50% lying PWM ratio. This too can be used for data transmission on the power supply signal.
Besonders Broadcastsendungen (unspezifische Sendungen an alle Empfänger, die sich im Empfangsbereich befinden) können bevorzugt auf diese Weise übermittelt werden.Especially Broadcasts (non-specific shipments to all recipients, which are located in the reception area) may be preferred be transmitted in this way.
Damit
hat die Senderseite also diverse Möglichkeiten, wie sie
mit (einer oder mehrerer) Empfangsstationen kommunizieren kann.
Als Beispiel stellt die folgende Tabelle eine mögliche
Nutzung einer Anordnung nach
Die
Energieübertragung erfolgt senderseitig mit Res1 auf der
Frequenz f0: Die
Nutzung auf der Empfängerseite 1: (zur Abb. 9)
Die
Energieübertragung erfolgt beim Empfänger 1 mit
Res1', Auskopplung f0 resonant
Ein
1. Datenkanal wird über ASK auf der Frequenz f1 genutzt
(Broadcastsendung)
Ein 2. Datenkanal wird über Phasenmodulation
auf der Frequenz f1 genutzt Die
Nutzung auf der Empfängerseite 2: (zur Abb. 9)
A 1st data channel is used via ASK on the frequency f 1 (broadcast transmission)
A 2nd data channel is used via phase modulation on the frequency f 1 Use on the receiver side 2: (to Fig. 9)
Die
Energieübertragung erfolgt beim Empfänger 2 mit
Res1'', Auskopplung resonant
Ein 1. Datenkanal wird über
ASK auf der Frequenz f1 genutzt (Broadcastsendung)
Ein
2. Datenkanal wird über Phasenmodulation auf der Frequenz
f1 genutzt
Ein 3. Datenkanal wird über
Phasenmodulation auf der Frequenz f2 genutzt The energy transfer takes place at the receiver 2 with Res1 '', coupling out resonant
A 1st data channel is used via ASK on the frequency f 1 (broadcast transmission)
A 2nd data channel is used via phase modulation on the frequency f 1
A third data channel is used to phase modulation at the frequency f 2
Die Sendeschaltung kann zwischen PWM 50% und einen geringfügig daneben liegenden PWM-Wert hin- und herschalten und so zwischen „f1 = 2f0 vorhanden" und „f1 = 2f0 nicht vorhanden" hin und herschalten. Dies entspricht einer on/off-Amplitudenmodulation (ASK Modulation) bei Nutzung einer Trägerfrequenz von f1 = 2f0.The transmit circuit can toggle between PWM 50% and a slightly adjacent PWM value, toggling between "f 1 = 2f 0 present" and "f 1 = 2f 0 absent". This corresponds to an on / off amplitude modulation (ASK modulation) when using a carrier frequency of f 1 = 2f 0 .
Da
die dargestellten Empfänger alle in der Lage sind, diese
Frequenz über die nicht resonante Auskopplung (
Liegt z. B. f0 bei 64,5 kHz, dann wäre mit f1 = 2f0 = 125 kHz eine typische RFID-Frequenz gegeben, wodurch die Sendestation auch mit den derzeit verfügbaren Transpondern auf dieser Frequenz (ASK moduliert) kommunizieren könnte.Is z. B. f 0 at 64.5 kHz, then with f 1 = 2f 0 = 125 kHz given a typical RFID frequency, whereby the transmitting station could communicate with the currently available transponders on this frequency (ASK modulated).
Durch die Wahl von 64,5 KHz zur Energieübertragung läge die genutzte Schaltfrequenz bei < 75 KHz. Dies entspricht einem Abstrahlfrequenzbereich für den ganz andere gesetzliche Bestimmungen gelten, als für 125 KHz und könnte (dürfte) wesentlich mehr Energie abstrahlen, als dies mit 125 KHz zulässig wäre.By the choice of 64.5 KHz for energy transfer would be the used switching frequency at <75 KHz. This corresponds to a radiation frequency range for completely different legal provisions apply than for 125 KHz and could (probably) much more energy radiate as 125 kHz would allow.
Mit den 62,5 KHz könnte die Anordnung zudem auch in metallischer Umgebung verlustärmer arbeiten als mit 125 KHz.With the 62.5 KHz, the arrangement could also in metallic Environment lossless work than with 125 KHz.
Generell von Vorteil ist es also, die Energieversorgung einer Empfangsschaltung in einen Frequenzbereich zu legen, der eine hohe Energieabstrahlung erlaubt und die Kommunikation in einem höheren Frequenzbereich mit geringerer Energie, z. B. über das PWM-Verhältnis einstellbar abzuwickeln.As a general rule It is therefore advantageous to supply power to a receiving circuit to place in a frequency range that has high energy dissipation allowed and communication in a higher frequency range with lower energy, eg. For example via the PWM ratio settable adjustable.
Versetzt man die Sendesation in diesem Beispiel jetzt zusätzlich in die Lage, den Resonator für die Frequenz f2 = 3·f0 kurzzuschließen, dann wäre auch mit dieser Frequenz eine ASK-Modulation zur Datenübertragung mit einer oder mehrerer Empfangsstationen möglich unabhängig von der gerade beschriebenen Datenübertragung auf f1 = 2f0. So können also zwei unabhängige Datenströme vom Sender zu den Empfängern übertragen werden, je nachdem, welche Resonatorkonstrukte und je nachdem, welche Aktivierung oder Inaktivierung von Resonatoren jeweils möglich ist.If, in this example, the transmission station is now additionally enabled to short-circuit the resonator for the frequency f 2 = 3 · f 0 , an ASK modulation for data transmission with one or more receiving stations would also be possible with this frequency independently of the one just described Data transfer to f 1 = 2f 0 . Thus, two independent data streams can be transmitted from the transmitter to the receivers, depending on which resonator constructs and whichever activation or inactivation of resonators is possible in each case.
Eine
senderseitige Inaktivierungsmöglichkeit ist in der
Nunmehr
sollen, das Beispiel anhand der
Bezogen auf sämtliche Schaltfunktionen, die überhaupt denkbar sind, ist die hier beschriebene Konstruktion aktiv oder passiv einsetzbar. Gleiches gilt für alle mit Schaltern versehenen Transponderanwendungen.Based on all the switching functions that ever are conceivable, the construction described here is active or passive use. The same applies to everyone with switches provided transponder applications.
Damit besteht die Möglichkeit, eine dem typischen RFID-Konzept vergleichbare Funktionalität aufzubauen, sogar mit identischen Anwendungsbereichen, aber dennoch auf eine erkennbar deutlich andere und erweiterte technische Art und Weise bereitzustellen, als dies auf dem Stand der Technik mit typischen RFID-Transpondern möglich ist.In order to there is the possibility of a typical RFID concept to build comparable functionality, even with identical ones Application areas, but still clearly recognizable to others and to provide more advanced technical way than this possible on the state of the art with typical RFID transponders is.
Es können Schaltfunktionen weitergereicht werden, Energie übertragen und Daten weitergeben werden, zur Datenleitung können auch unter Einbeziehung passiver Transponder Relaiskonzepte realisiert werden, usw..It switching functions can be passed on, transferring energy and data can be passed to the data line too realized using passive transponder relay concepts be, etc ..
Für kleinere Systeme mit einer nicht zu großen Anzahl von Empfangsstationen (Transponder) können passive Codierungen mit dem dargestellten Resonatorkonzept realisiert und genutzt werden: mit z. B. 4 Resonatoren können senderseitig vier Frequenzen, z. B. die ersten vier Frequenzkomponenten eines PWM-Signals oder auch 4 relativ dicht benachbarte Frequenzen die innerhalb eines definierten Frequenzbandes liegen, direkt aktiviert werden.For smaller systems with a not too large number of receiving stations (Transponder) can be passive encodings with the illustrated Resonator concept realized and used: with z. B. 4 resonators can transmitter side four frequencies, z. For example, the first four Frequency components of a PWM signal or 4 relatively dense adjacent frequencies within a defined frequency band lie, be activated directly.
Zugleich definieren je zwei derartige Frequenzen jeweils zwei weitere, ebenfalls nutzbare Frequenzen, nämlich die Differenzfrequenz und die Summenfrequenz, sodass sich weitere Kombinationsmöglichkeiten ergeben. Diese Frequenzen werden durch entsprechende Differenzfrequenzresonatoren (Schwebungsresonatoren) bzw. Summenfrequenzresonatoren (Überlagerungsresonatoren) zur Abstrahlung aktiviert.at the same time Two such frequencies each define two more, also usable frequencies, namely the difference frequency and the sum frequency, so that further possible combinations result. These frequencies are provided by corresponding difference frequency resonators (Beat resonators) or sum frequency resonators (overlay resonators) activated for radiation.
Die Aussendung der vier Frequenzen wird von z. B. 6 Empfangsstationen empfangen und ausgewertet. Hat jede Empfangsstation eine eindeutige Resonatorkennung, dann kann sie durch eine definierte Frequenzsignatur, die von der Sendestation gesendet wird, erkennen, ob und dass sie aktuell gerade angesprochen wird.The Transmission of the four frequencies is z. B. 6 receiving stations received and evaluated. Does each receiving station have a unique one Resonator, then it can by a defined frequency signature, which is sent by the sending station, recognize if and that they Currently being addressed.
Eine vorgesehene Lastkopplung erfolgt in einer Empfangsschaltung in diesem Beispiel mittels nicht resonant ausgekoppelter Signalenergie und führt zu einem Backscattersignal auf allen aktivierten Frequenzen.A provided load coupling takes place in a receiving circuit in this Example by means of non-resonant decoupled signal energy and results in a backscatter signal on all enabled ones Frequencies.
Haben z. B. die 6 Empfangsschaltungen die 6 Resonatorkennungen (in der Reihenfolge f0, f1, f2, f3 werden zu jedem Empfänger ein zu einer Frequenz nicht vorhandener Resonator mit „0", ein vorhandener mit „1" dargestellt; 0101 bedeutet also, dass für die Frequenzen f0 und f2 keine Resonatoren, für die Frequenzen f0 und f2, Resonatoren vorliegen) 0101, 1010, 1001, 0110, 1100 und 0011, dann kann die Sendestation jede dieser 6 Stationen eindeutig durch aktivieren und inaktivieren der Resonatoren mit den entsprechenden Frequenzkomponenten ansprechen.Do z. For example, the 6 receiving circuits represent the 6 resonator identifiers (in the order f 0 , f 1 , f 2 , f 3 , a resonator of "0" not present in frequency, an existing one of "1" is shown for each receiver, so 0101 means that are present for the frequencies f 0 and f 2 none resonators for the frequencies f 0 and f 2, resonators) 0101, 1010, 1001, 0110, 1100 and 0011, the transmitting station may activate each of these 6 stops uniquely identified by and inactivate the resonators with the corresponding frequency components respond.
Liegen allerdings mehr als 6 Lesestationen, z. B. mit der Resonatorkennung 0001, 0010, 0100, 1000 vor, dann würde jede von diesen Lesestationen zusätzlich auch angesprochen werden, wenn eine von den zuvor genannten sechs Stationen angesprochen werden soll. Der Transponder mit der Resonatorkennung 0001 würde z. B. auch angesprochen werden, wenn an sich nur einer der Transponder mit der Resonatorkennung 0101, 1001 oder 0011 angesprochen werden soll.Lie However, more than 6 reading stations, z. B. with the resonator 0001, 0010, 0100, 1000 ago, then each of these would Reading stations can also be addressed if one of the aforementioned six stations are addressed should. The transponder with the resonator ID 0001 would z. B. also be addressed, if only one of the transponders be addressed with the resonator 0101, 1001 or 0011 should.
Wenn ein Transponder mit der Resonatorkennung 1110 bzw. 0111 angesprochen wird, würden auch die Transponder 1010, 0110, 1100, 1000, 0100 und 0010 bzw. die Transponder mit der Resonatorkennung 0101, 0110, 0011, 0001, 0010 und 0100 zugleich angesprochen.If a transponder with the resonator 1110 or 0111 addressed If the transponders 1010, 0110, 1100, 1000, 0100 and 0010 or the transponders with the resonator ID 0101, 0110, 0011, 0001, 0010 and 0100 addressed simultaneously.
Diese Nachteile können aber durch entsprechende Maßnahmen in den Empfangsschaltungen ausgeglichen werden, wie unten am Beispiel der Tastatur gezeigt werden wird.These Disadvantages can but by appropriate measures in the receiving circuits, as shown below the keyboard will be shown.
Natürlich ist es jederzeit möglich, Sende- und Empfangsstation direkt an einem Ort zu einer Einheit (in steckbarer oder klebbarer Form) zusammenzufassen, wenn die Resonatoren für Sendung und Empfang auf verschiedenen Frequenzen arbeiten.Naturally it is possible at any time to send and receive station directly in one place to a unit (in pluggable or adhesive form) summarize when the resonators for broadcast and Reception work on different frequencies.
Konstruktionen in denen z. B. die Nutzung
- – einer Station mit mindestens einem Kopplungskreis und mindestens zwei Resonatoren, von denen
- – mindestens einer in der Station zum Senden (mit einer Auskopplungsspule) und
- – mindestens einer in der gleichen Station zum Empfangen (mit einer Lastkopplungsspule) vorgesehen sind,
- A station having at least one coupling circuit and at least two resonators, of which
- At least one in the station for transmission (with a decoupling coil) and
- - at least one in the same station for receiving (with a load coupling coil) are provided,
Der Minimalabstand für die Resonanzstellen von zwei Resonatoren wird von der gerade noch mit den eingesetzten Resonatoren trennbaren Resonanzstellenlage definiert.Of the Minimum distance for the resonance points of two resonators is just separable from the just used with the resonators Defined resonance point.
Es ist also möglich, Sende- und Empfangseinheit in einem Gerät zusammenzufassen, wenn mit den Resonatoren die beteiligten Frequenzen genügend trennscharf auseinanderhalten können, und die Ein- und Auskopplung jeweils resonant ausgeführt wird.It So it is possible to send and receive unit in one device to summarize, if with the resonators the involved frequencies be able to distinguish enough clearly, and the coupling and decoupling carried out each resonant becomes.
Wenn z. B. die Frequenzbandbreite 25 KHz beträgt, dann ist es möglich, auf der Hälfte der Frequenz, also bei 12,5 KHz jeweils einen Pilotton zu benutzen, um für den Hin- und Rückweg unterscheidbare Signale zu übertragen. Da beide Frequenzen auf getrennte (allerdings eng abgestimmte) Resonatoren bezogen werden können, ist es möglich, sogar innerhalb einer solchen Kanalbandbreite eine Duplexverbindung aufzubauen.If z. B. the frequency bandwidth is 25 KHz, then it is possible, at half the frequency, so at 12.5 KHz each to use a pilot tone to for the Return route to transmit distinguishable signals. Since both frequencies are on separate (but closely tuned) resonators It is possible, even within such a channel bandwidth to establish a duplex connection.
Als wichtige Erweiterung der mit dem erfindungsgemäßen Resonatorverfahren gegebenen Möglichkeiten kann die „indirekte Informationsweiterleitung" über passive (oder auch aktive) „Relaistransponder" gesehen werden.When important extension of the invention Resonator method given possibilities, the "indirect Information forwarding "via passive (or active)" relay transponders " be seen.
Im
Beispiel der
Weiterhin
werden 4 Empfangsstationen (
Die
Sendestationen arbeiten mit einer PWM-Ansteuerung, wie sie oben
und in der Tabelle zur
Mit einem geeigneten Routingkonzept können so auch kleine Lokale Netze aufgebaut werden (PicoLANs), die im Wechsel zwischen aktiven Lese/Sendestationen und passiven Relaisstationen Informationen weiterreichen können.With A suitable routing concept can also be used by small restaurants Networks are set up (PicoLANs) that alternate between active ones Reading / transmitting stations and passive relay stations pass on information can.
Bei Containerinhalten könnten über geeignet ausgebrachte, aktive und/oder passive Zwischenstationen auch größere Mengen an Stückgut von außen gelesen werden. Z. B. könnten eine große Menge von Flaschen/Gegenstände mit einzelnen passiven, billigen RFID-Transpondern gekennzeichnet sein, jede Kiste/Verpackung/Pallette darüber hinaus mit einer (immer wieder verwendbaren) Zwischenstation, die alle Flaschentransponder der Kiste zum lesen erreichen kann, die Nachrichten (Daten über den Inhalt der Kiste) in der Summe aber direkt oder indirekt an eine übergeordnete aktive Station weiterleitet, deren Daten von außen bequem ausgelesen werden können.In the case of container contents, larger quantities of general cargo could also be read from outside via suitably deployed, active and / or passive intermediate stations. For example, a large number of bottles / articles could be tagged with individual passive, cheap RFID transponders, each box / package / pallet also having a (reusable) staging station that can read all the bottle transponders of the box for reading, the messages ( Data on the contents of the box) in the sum but directly or indirectly to a higher-level active station forwards, their data from the outside conveniently can be read out.
Anhand
der
Eine
empfangsseitige Mehrfachresonatorkonstruktion (
Diese
Empfangskonstruktion (
Zwei
Auskoppelkreise (
Diese
Anordnung bewirkt die Entnahme eines Energieanteils mit der Differenz-
und Summenfrequenz aus dem von den HF-Resonatoren (
Unten
rechts in der
Senden
diese Stationen S1 und S2 – vorerst
ohne Modulation – dann gelangen die beiden Frequenzkomponenten
f1 und f2 auf den Überlagerungsresonator
(
Ohne weitere Maßnahmen liegt an dieser Stelle nur eine (nicht 100%ig ausgebildete) Schwebung vor. Das hier gemessene Spektrum des Feldverlaufs bestünde aber immer noch nur aus den beiden Frequenzkomponenten f1 und f2 der Trägersignale von den beiden Stationen S1 und S2.Without further measures, there is only one (not 100%) beating at this point. However, the spectrum of the field course measured here would still only consist of the two frequency components f 1 and f 2 of the carrier signals from the two stations S 1 and S 2 .
Gelangt
jetzt eine geeignete, nichtlineare Funktionalität (
Obwohl
natürlich diese beiden Frequenzkomponenten auf beiden Seiten
des Transponders zur Verfügung stehen, kann hier im Beispiel
der
Ein
solcher Aufbau ist z. B. nützlich, wenn, wie in diesem
Beispiel angenommen, auf der einen Seite eine metallische Umgebung
(
In
diesem Beispiel kann nun zusätzlich angenommen werden,
dass sich zwischen der metallischen Oberfläche (
In diesem Beispiel kann nun weitergehend angenommen werden, dass der Überlagerungstransponder aus dem Differenzsignal ein Modulationssignal für die 13,56 MHz ausbildet.In In this example, it can now be further assumed that the overlay transponder is off the differential signal is a modulation signal for the 13.56 MHz trains.
Es
sei bemerkt, dass die Funktion dieser Anordnung der
Von diesem Beispielstatus ausgehend kann nun zusätzlich, das Beispiel noch einmal erweiternd, angenommen werden, dass ein zweiter Überlagerungsresonator mit den gleichen Frequenzeinstellungen wie bei dem ersten in einiger Entfernung zum ersten Überlagerungsresonator angeordnet ist.From starting from this example status can now additionally, the Expanding example once again, assume that a second heterodyne resonator with the same frequency settings as the first in some Distance to the first heterodyne resonator arranged is.
Die beiden aus der Überlagerung der Trägersignale stammenden Frequenzen mit 125 kHz und 13,56 MHz werden auf Grund der gleichen Herkunft exakt mit den Frequenzen, die beim ersten Überlagerungstransponder gewonnen werden, übereinstimmen.The both from the superimposition of the carrier signals originating frequencies with 125 kHz and 13.56 MHz are due to of the same origin exactly with the frequencies used in the first overlay transponder be won, agree.
Da an der Position des ersten Überlagerungsresonators die dort gewonnenen 125 kHz dem dort ebenfalls gewonnenen 13,56 MHz-Signal aufmoduliert werden, kann dieses 125 kHz-Signal durch Demodulation auch an der Position des zweiten Überlagerungsresonators aus dem empfangenen 13,56 MHz-Signal gewonnen werden. Damit liegt an diesen Positionen zwei mal das exakt gleiche, aber aus zwei verschiedenen Quellen bzw. auf verschiedenen Signalwegen gewonnene 125 kHz-Signal vor. Diese Signale können miteinander verglichen werden, um Informationen über den Signalweg zu gewinnen.There at the position of the first heterodyne resonator the There won 125 kHz there also won 13.56 MHz signal can be modulated, this 125 kHz signal through demodulation too at the position of the second heterodyne resonator the received 13.56 MHz signal are obtained. That's up to you these positions twice the exact same, but from two different Sources or obtained on different signal paths 125 kHz signal in front. These signals can be compared with each other, to gain information about the signal path.
Eine solche Tastatur ist z. B. in explosiv gefährlicher Umgebung sinnvoll, wenn jegliche Funkenbildung zu vermeiden ist. Eine solche Tastatur kann an variabel gehaltener Position frei fixiert werden. Eine solche passive Konstruktion ist z. B. auch sinnvoll, wenn eine Tastenanordnung (z. B. als auf eine beliebige Oberfläche aufklebbares Bedienelement, das z. B. in großen Stückzahlen gefertigt werden könnte) unmittelbar über einer Leserposition, z. B. von außen am Gerät oder an einer Glas- oder Gerätewand, befestigt werden kann.A such keyboard is z. B. in explosive dangerous environment useful, if any sparking is to be avoided. Such Keyboard can be freely fixed in a variably held position. Such a passive construction is z. B. also useful if a Button arrangement (eg as stickable to any surface Operating element, the z. B. in large quantities could be made) immediately above a reader position, z. B. from the outside of the device or on a glass or Device wall, can be attached.
Mit einer solchen Tastatur können z. B. Löcher, die in ein Gehäuse für eine Tastaturdurchführung oder mindestens für die Kabeldurchführung gebohrt werden müssten, vermieden werden. Das vereinfacht die Fertigung und z. B. auch, ein Gerät vollständig abzudichten. Bei Unterwasseranwendungen, Anwendungen in aggressiver Umgebung (Säure, Gas, Hitze, Dampf, ...), usw. können Schaltfunktionen durch eine Gehäusewand ohne Kabel und den damit verbundenen Problemen in das innere eines Gerätes weitergereicht werden.With Such a keyboard can, for. B. holes that in a housing for a keyboard lead-through or at least drilled for the cable gland should be avoided. This simplifies the production and Z. As well as to completely seal a device. For underwater applications, applications in aggressive environments (Acid, gas, heat, steam, ...), etc. can switch functions through a housing wall without cables and the associated Problems are passed into the interior of a device.
Die
Erweiterungen auf 4 Resonatoren je Schaltpunkt sind leicht durchzuführen: Dazu werden die Anschlüsse der Resonatoren über Leitungen einem Kranz aus Kontaktstellen zugeführt, in dem jeweils zwei zugehörige Kontaktflächen unter einem leitfähig flexiblen Material angeordnet sind. Beim ausüben eines Betätigungsdrucks auf eine so definierte Tastenposition wird das leitende Material auf den Kranz der Kontaktstellen gepresst, und damit eine Verbindung zwischen allen im Kranz befindlichen Kontaktstellen gleichermaßen hergestellt. Jeder Resonator, der eine Zuleitung zu einem solchen Kontaktkranz hat, wird so durch Kurzschluss inaktiviert (bei Sereienschaltung aktiviert).extensions on 4 resonators per switching point are easy to perform: These are the connections of the resonators over Cables fed to a wreath from contact points, in the two associated contact surfaces under a conductive flexible material are arranged. At the exert an actuating pressure on a so defined Key position, the conductive material is pressed onto the rim of the contact points, and thus a connection between all contact points located in the wreath produced equally. Each resonator, one feed line to such a contact ring is so inactivated by short circuit (activated in the case of cross stitching).
Die
hier in den
Die
Senderanordnung kann ähnlich aufgebaut sein, hier dargestellt
durch einen Signalgenerator (
Diese
Spule (
Die
hier als zusammenklebbare Folien dargestellten Resonatoren (
Der Aufbau aus drei oder vier derartigen Folienresonatoren wäre bei einem Überlagerungsresonator, ohne jegliche Elektronik, gleich. Lediglich die einzubringende Nichtlinearität (Diode, Transistor oder auch nur ein Kernmaterial) müsste hinzugefügt werden.Of the Structure of three or four such film resonators would be in a heterodyne resonator, without any electronics, equal. Only the non-linearity to be introduced (diode, Transistor or just a core material) would have added become.
Die
Darstellung der
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