DE102009005100A1

DE102009005100A1 - Transpondervorrichtung zur Speicherung eines Datums

Info

Publication number: DE102009005100A1
Application number: DE102009005100A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dr. Surkau
Original assignee: Schreiner Group GmbH and Co KG
Current assignee: Schreiner Group GmbH and Co KG
Priority date: 2009-01-19
Filing date: 2009-01-19
Publication date: 2010-07-22
Anticipated expiration: 2029-01-20
Also published as: DE102009005100B4; DE202009018612U1

Abstract

Eine Transpondervorrichtung zur Speicherung eines Datums umfasst ein Sensorelement (3), das ein Material (310, 311, 312, 313, 322, 333) aufweist, wobei ein Zustand des Sensorelements in Abhängigkeit von einer physikalischen oder chemischen Einwirkung auf das Material verändert wird. Von der Transpondervorrichtung wird ein Signal ausgegeben, dessen Pegel von dem Zustand des Sensorelements (3) abhängig ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Transpondervorrichtung zur Speicherung eines Datums. Das Datum kann eine Information in Bezug auf einen Gegenstand enthalten, auf dem die Transpondervorrichtung angebracht ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Transponderetikett, das die Transpondervorrichtung enthält. Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zum Feststellen eines Zustands der Transpondervorrichtung.
Zur Kennzeichnung von Produkten werden in vielen Bereichen Aufkleber beziehungsweise Etiketten verwendet, auf denen eine Information, die das Produkt kennzeichnet, aufgedruckt ist. Die Information kann beispielsweise in Form von Buchstaben, Zahlen oder einem Strichcodemuster auf dem Etikett aufgebracht sein. Zur Speicherung einer größeren Informationsmenge, die zudem nicht für jedermann von außen sichtbar ist, können Etiketten verwendet werden, in denen eine Transpondervorrichtung enthalten ist.
Da die Transpondervorrichtung oftmals lediglich von einer Schutzfolie des Etiketts überzogen ist, lässt sich ein Dateninhalt, der in einem Transponderchip der Transpondervorrichtung gespeichert ist, mit einfachen Mitteln manipulieren. Eine Manipulation des gespeicherten Datums kann erfolgen, indem die Transpondervorrichtung beispielsweise mit UV-Licht bestrahlt wird. Zu Manipulationszwecken kann auch versucht werden, das Etikett von dem damit gekennzeichneten Gegenstand abzulösen, um den Transponderchip in einer Schreibeinheit mit einem geänderten Datensatz zu beschreiben. Das Ablösen des Etiketts kann physikalisch, beispielsweise durch ein Erwärmen des Etiketts, oder chemisch, zum Beispiel durch einen Löse mittelangriff, erfolgen. Es besteht die Gefahr, dass eine Manipulation oder ein Manipulationsversuch unentdeckt bleibt, da sich oftmals durch eine äußerliche Betrachtung eine Veränderung an der Transpondervorrichtung beziehungsweise dem Etikett nicht feststellen lässt.
Es ist wünschenswert, eine Transpondervorrichtung anzugeben, mit der sich feststellen lässt, ob an der Transpondervorrichtung eine Manipulation durchgeführt wurde oder ein Manipulationsversuch erfolgt ist. Des Weiteren besteht Bedarf daran, ein Transponderetikett anzugeben, bei dem sich feststellen lässt, ob an dem Transponderetikett eine Manipulation oder ein Manipulationsversuch stattgefunden hat. Es ist weiter wünschenswert, ein Verfahren zum Feststellen eines Zustands einer Transpondervorrichtung, insbesondere zum Feststellen einer Manipulation oder eines Manipulationsversuchs an der Transpondervorrichtung, anzugeben.
Eine mögliche Ausführungsform einer Transpondervorrichtung, mit der sich ein Eingriff an der Transpondervorrichtung feststellen lässt, ist im Patentanspruch 1 angegeben.
Die Transpondervorrichtung umfasst ein Sensorelement, das ein Material aufweist, wobei ein Zustand des Sensorelements in Abhängigkeit von einer physikalischen oder chemischen Einwirkung auf das Material verändert wird. Ein Zustand des Sensorelements kann zum Beispiel durch eine Wärmeeinwirkung, eine Strahlungseinwirkung oder durch einen Kontakt des Materials mit einem Lösemittel zum Lösen einer Klebeschicht, mit der die Transpondervorrichtung auf einem Gegenstand angebracht ist, verändert werden. Bei einer Ansteuerung der Transpondervorrichtung mit einem Lesesignal wird von der Transpondervorrichtung ein Signal ausgekoppelt, wobei ein Pegel des ausge koppelten Signals, von dem Zustand des Sensorelements abhängig ist.
Bei der angegebenen Transpondervorrichtung bleibt die Funktionalität der Transpondervorrichtung trotz einer physikalischen oder chemischen Einwirkung erhalten, so dass beim Auslesen der Transpondervorrichtung das ausgekoppelte Signal weiterhin eine Information bezüglich des in der Transpondervorrichtung gespeicherten Datums enthält. Die Information, ob ein Manipulationsversuch erfolgt ist, ist in den Zuständen des Sensorelements gespeichert. Das Sensorelement ist mit der Antennenanordnung gekoppelt, indem das Sensorelement an die Leiterbahn der Antennenanordnung angeschlossen ist. Das Sensorelement kann beispielsweise an eine Primär-Antenne oder an eine Sekundär-Antenne angeschlossen sein. Dadurch ändert sich bei einer Änderung des Zustands des Sensorelements auch der Zustand der Antennenanordnung. Beispielsweise wird die Impedanz oder die Resonanzfrequenz der Antennenanordnung verändert. Durch die damit verbundene Verstimmung oder Dämpfung der Antennenanordnung wird beim Auslesen des Datums, das in einem Transponderchip gespeichert ist, das aus der Antennenanordnung ausgekoppelte Signal mit einem geänderten Pegel abgestrahlt. Weil der Pegel des ausgekoppelten Signals vom Zustand des Sensorelements abhängig ist, enthält der Signalpegel eine Information, ob eine Einwirkung auf die Transpondervorrichtung stattgefunden hat.
Das Sensorelement kann irreversibel oder reversibel ausgeführt sein. Bei der irreversiblen Ausführungsform wird der Zustand des Sensorelements bei einer physikalischen oder chemischen Einwirkung auf das Sensorelement dauerhaft verändert. Dadurch kann zu einem späteren Zeitpunkt noch festgestellt werden, dass eine äußere Einwirkung auf die Transpondervorrichtung stattgefunden hat. Ein irreversibel ausgebildetes Sensorelement kann dazu verwendet werden, einen Nutzer auf eine an der Transpondervorrichtung erfolgte Datenmanipulation hinzuweisen. Wenn das Sensorelement derart ausgebildet ist, dass die Zustandsänderung reversibel erfolgt, ändert sich der Zustand des Sensorelements zunächst aufgrund der Fremdeinwirkung. Nach Ablauf einer Zeit nimmt das Sensorelement wieder den ursprünglichen Zustand an. In der reversiblen Ausgestaltungsform kann das Sensorelement beispielsweise eingesetzt werden, um einem Benutzer eine vorübergehende Störung, die beispielsweise durch Witterungseinflüsse, zum Beispiel durch das Eindringen von Feuchtigkeit in die Transpondervorrichtung bedingt ist, anzuzeigen.
Die Änderung des Zustands des Sensorelements erfolgt durch eine Veränderung des Materials des Sensorelements. Da das Sensorelement an die Leiterbahnstruktur der Antennenanordnung angeschlossen ist und sich somit in Abhängigkeit von dem Zustand des Sensorelements auch die Antenneneingenschaften ändern, ist es nicht erforderlich, den Zustand des Sensorelements in einer Speichereinheit zu speichern und die Speichereinheit bei Ansteuerung der Transpondervorrichtung mit einem Lesesignal auszulesen. Eine Energieversorgung, wie sie beispielsweise zum Betreiben einer Speichervorrichtung notwendig wäre, ist zum Betreiben des passiven Sensorelements nicht erforderlich.
Ebenso ändert sich durch das Anschließen des Sensorelements an die Leiterbahn der Antennenanordnung der Zustand der Antenne, ohne dass zur Änderung des Zustands der Antenne eine Energieversorgung erforderlich ist, wie sie beispielsweise zum Zu- oder Abschalten von Leiterbahnabschnitten einer Antenne über ein Schaltwerk notwendig wäre.
Des Weiteren erfolgt die Änderung des Zustands des Sensorelements bei einer physikalischen oder chemischen Einwirkung auf das Sensorelement kontinuierlich. Somit ändert sich auch die Lesereichweite beziehungsweise des aus der Transpondervorrichtung ausgekoppelten Signals kontinuierlich. In einem Lesegerät, das das aus der Transpondervorrichtung ausgekoppelte Signal empfängt, kann somit eine Schwelle festgelegt werden, ab der der Zustand der Transpondervorrichtung als kritisch angesehen wird. Die Bewertung des Zustands des Transponders wird somit nicht von der Transpondervorrichtung selbst festgelegt, sondern erfolgt bei der Datennachverarbeitung.
Bei Ausbildung des Sensorelements als veränderlicher Widerstand oder als veränderlicher Kondensator wird die Zustandsänderung in dem Sensorelement gespeichert, ohne dass der Transponder ständig in Betriebsbereitschaft sein muss. Ein Transponderchip und eine Antennenvorrichtung der Transpondervorrichtung wirken somit lediglich als Schnittstelle zwischen dem Sensorelement, das die Manipulationsinformation trägt, und einem Lesegerät.
Ein Transponderetikett, in das die Transpondervorrichtung integriert ist, ist im Patentanspruch 21 angegeben.
Im Patentanspruch 27 ist Verfahren zum Feststellen eines Zustands einer Transpondervorrichtung angegeben.
Zur Ausführung des Verfahrens wird eine Transpondervorrichtung zur Speicherung eines Datums mit einem Sensorelement bereitgestellt, wobei das Sensorelement einen von einer physikalischen oder chemischen Einwirkung auf die Transpondervorrichtung abhängigen Zustand aufweist. Ein erstes Signal wird erzeugt und in die Transpondervorrichtung eingekoppelt. Von der Transpondervorrichtung wird ein zweites Signal zum Ausge ben des Datums erzeugt, wenn das erste Signal mit einem Pegel in die Transpondervorrichtung eingekoppelt wird. Der Pegel des zweiten Signals wird in Abhängigkeit von dem Zustand des Sensorelements erzeugt. Das zweite Signal wird aus der Transpondervorrichtung ausgekoppelt. Das zweite Signal wird empfangen. Der Zustand der Transpondervorrichtung wird durch Auswerten des Pegels des ersten Signals oder des Pegels des zweiten Signals festgestellt.
Das erste Signal ist beispielsweise ein Lesesignal, das von einem Lesegerät erzeugt wird. Das zweite Signal ist ein Antwortsignal, das von der Transpondervorrichtung nach Empfang des Lesesignals erzeugt wird. Das Antwortsignal wird im Vergleich zum nicht manipulierten Zustand der Transpondervorrichtung mit einem erhöhten oder erniedrigten Pegel erzeugt. Dadurch ist die Lesereichweite der Transpondervorrichtung verändert worden. Da der Pegel des Antwortsignals jedoch weiterhin von der Transpondervorrichtung mit einem ausreichend hohen Pegel erzeugt wird, der von dem Lesegerät detektiert werden kann, ist es weiterhin ermöglicht, das in dem Transponderchip gespeicherte Datum auszulesen.
Zum Festellen, ob eine physikalische oder chemische Einwirkung auf die Transpondervorrichtung erfolgt ist, kann der Pegel des empfangenen Antwortsignals von dem Lesegerät ausgewertet werden. Der Pegel des Antwortsignals kann beispielsweise mit dem Pegel eines Referenzsignals verglichen werden. Zur Erzeugung des Referenzsignals kann eine weitere Transpondervorrichtung verwendet werden, die nicht durch eine äußere Einwirkung gestört worden ist und als Referenztransponder dient. Die weitere Transpondervorrichtung kann zum Vergleich des Pegels des Referenzsignals mit dem zu bewertenden Pegel des Antwortsignale in unmittelbarer Nähe der manipulierten Transpondervorrichtung angebracht werden.
Da die Lesereichweite der Transpondervorrichtung infolge der physikalischen oder chemischen Einwirkung verändert worden ist, ist es auch möglich, dass ein Lesegerät unterschiedliche Pegel eines Lesesignals erzeugt und in Richtung auf die Transpondervorrichtung abstrahlt. Durch Auswertung des Lesesignalpegels, infolge dessen ein Antwortsignal der Transpondervorrichtung empfangen worden ist, lässt sich ermitteln, ob eine Einwirkung auf die Transpondervorrichtung erfolgt ist. Eine Einwirkung kann insbesondere dann festgestellt werden, wenn der Pegel des Lesesignals, von einem Normpegel des Lesesignals, bei dessen Empfang eine nichtmanipulierte Transpondervorrichtung ein Antwortsignal erzeugen würde, abweicht.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren, die Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen, näher erläutert. Es zeigen:
1 eine Ausführungsform einer Transpondervorrichtung mit Speicherung eines Zustands der Transpondervorrichtung,
2 eine weitere Ausführungsform einer Transpondervorrichtung mit Speicherung eines Zustands der Transpondervorrichtung,
3A eine weitere Ausführungsform einer Transpondervorrichtung mit Speicherung eines Zustands der Transpondervorrichtung,
3B eine Ausführungsform eines kapazitiv wirkenden Sensorelements,
3C eine weitere Ausführungsform eines kapazitiv wirkenden Sensorelements,
4 eine weitere Ausführungsform einer Transpondervorrichtung mit Speicherung eines Zustands der Transpondervorrichtung,
5 eine weitere Ausführungsform einer Transpondervorrichtung mit Speicherung eines Zustands der Transpondervorrichtung,
6 eine weitere Ausführungsform einer Transpondervorrichtung mit Speicherung eines Zustands der Transpondervorrichtung,
7 eine weitere Ausführungsform einer Transpondervorrichtung mit Speicherung eines Zustands der Transpondervorrichtung,
8 eine weitere Ausführungsform einer Transpondervorrichtung mit Speicherung eines Zustands der Transpondervorrichtung,
9A eine Ausführungsform eines Sensorelements zur Speicherung eines Zustands der Transpondervorrichtung infolge einer Einwirkung auf die Transpondervorrichtung,
9B eine weitere Ausführungsform eines Sensorelements zur Speicherung eines Zustands der Transpondervorrichtung infolge einer Einwirkung auf die Transpondervorrichtung,
10A eine Ausführungsform eines Transponderetiketts mit einer Transpondervorrichtung zur Speicherung eines Zustands der Transpondervorrichtung,
10B eine weitere Ausführungsform eines Transponderetiketts mit einer Transpondervorrichtung zur Speicherung eines Zustands der Transpondervorrichtung,
11A eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Feststellen eines Zustands einer Transpondervorrichtung,
11B eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens zum Feststellen eines Zustands einer Transpondervorrichtung,
11C eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens zum Feststellen eines Zustands einer Transpondervorrichtung,
11D eine weitere Ausführungsform eines Verfahrens zum Feststellen eines Zustands einer Transpondervorrichtung.
Eine Transpondervorrichtung weist einen integrierten Schaltkreis, den so genannten Transponderchip, auf, der an eine Antennenstruktur gekoppelt ist. Der integrierte Schaltkreis enthält ein Speicherelement, in dem eine Informationen in Bezug auf den Gegenstand, auf dem das Etikett angebracht ist, gespeichert ist. Zum Auslesen von in dem Transponderchip gespeicherten Produktspezifika wird eine Leseeinheit verwendet, die in eine Antennenanordnung der Transpondervorrichtung ein Lesesignal einkoppelt. Das eingekoppelte Signal bewirkt, dass von der Transpondervorrichtung über die Antennenanordnung ein Antwortsignal abgegeben wird, das die in dem Transponderchip gespeicherten Daten enthält. Somit ist ein berührungsloses Auslesen der in dem Transponderchip gespeicherten Information möglich.
1 zeigt eine Ausführungsform einer Transpondervorrichtung 100. Die Transpondervorrichtung weist einen integrierten Schaltkreis 1, der den Transponderchip bildet, und eine Antennenanordnung 2 auf. Der integrierte Schaltkreis 1 kann in einem Gehäuse untergebracht sein oder, beispielsweise in der Ausgestaltungsform eines Flip-Chips, nicht von einem Gehäuse umgeben sein, sondern unmittelbar mit seinen Anschlüssen an die Antennenanordnung angeschlossen sein. Die Antennenanordnung 2 weist eine innere Antennenspule 11 auf, die von einer äußeren Antennenspule 12 umgeben ist. Die innere Antennenspule 11 umfasst eine spulenförmig angeordnete Leiterbahn.
Ein Ende der Leiterbahn ist mit einem Anschluss des Transponderchips verbunden. Die Leiterbahn ist spiralförmig um den Transponderchip herum angeordnet und umgibt den Transponderchip in mehreren Schleifen. Die Schleifen sind aus einer zusammenhängenden Leiterbahn gebildet. Jede der Schleifen umgibt den Transponderchip in einem größeren Abstand. Dadurch entsteht eine Antennenspule. Der bei der Spulenanordnung außen liegende Leiterbahnabschnitt wird über eine Antennenbrücke 4 in das Innere der Antennenspule 11 geführt und mit einem weiteren Anschluss des Transponderchips verbunden. Somit sind beide Enden der Leiterbahn der Antennenspule 11 an den Transponderchip angeschlossen. Die Anordnung lässt sich insbesondere für eine Kommunikation mit induktiver Kopplung, typischerweise im Hochfrequenzbereich, einsetzen.
Die spiralförmig um den Transponderchip 1 angeordnete Leiterbahn bildet die Primär-Antenne 11 der Transpondervorrichtung. Die Primär-Antenne 11 ist von einer Sekundär-Antenne 12 umgeben. Die Sekundär-Antenne 12 wird von einer Leiterbahnschleife gebildet, an die ein Sensorelement 3 angeschlossen ist. Bei einem Stromfluss in den beiden Antennenspulen sind die Primär-Antenne 11 und die Sekundär-Antenne 12 über ein magnetisches Feld gekoppelt.
Die Primär-Antenne 11 stellt die Kommunikation des Transponderchips 1 mit einer Lesevorrichtung her. Zum Auslesen des in einem Speicherelement eines integrierten Schaltkreises des Transponderchips gespeicherten Datums wird ein Lesesignal von einer Lesevorrichtung in die Antennenanordnung 2 eingekoppelt. Bei der in 1 gezeigten passiven Transpondervorrichtung wird die Energie des in die Antennenanordnung 2 eingekoppelten Signals von der Transpondervorrichtung zur Erzeugung eines Antwortsignals verwendet. Das in dem Speicherelement des integrierten Schaltkreises gespeicherte Datum wird infolge einer Auskopplung des Antwortsignals durch die Primär-Antenne 11 an die Lesevorrichtung übertragen. Nach einem Empfang des Antwortsignals lässt sich durch eine Auswertung des Antwortsignals in der Lesevorrichtung das in der Transpondervorrichtung gespeicherte Datum ermitteln.
Die Transpondervorrichtung weist eine Lesereichweite auf. Die Lesereichweite gibt die Entfernung von der Transpondervorrichtung an, bis zu der das von der Antennenanordnung der Transpondervorrichtung ausgekoppelte Antwortsignal von einer Lesevorrichtung detektierbar ist und das in der Transpondervorrichtung gespeicherte Datum durch Auswertung des detektierten Antwortsignals ermittelt werden kann. Die Lesereichweite ist von der zur Auskopplung des Antwortsignals benötigten Energie und den Eigenschaften der Antennenanordnung abhängig.
Das Sensorelement 3 ist in der Weise ausgebildet, dass es mindestens zwei verschiedene Zustände annehmen kann. Das Sensorelement verändert seinen Zustand beispielsweise bei einer physikalischen oder chemischen Einwirkung auf das Sensorele ment und damit auf die Transpondervorrichtung. Eine physikalische Einwirkung kann das Einwirken einer Temperaturänderung auf die Transpondervorrichtung oder eine Bestrahlung der Transpondervorrichtung mit einem Licht einer bestimmten Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs, beispielsweise mit UV-Licht, sein. Des Weiteren kann das Sensorelement zusätzlich oder alternativ zur Sensibilität gegenüber einer physikalischen Einwirkung derart ausgeführt sein, dass das Sensorelement beim Einwirken von chemischen Substanzen, beispielsweise beim Einwirken von Flüssigkeiten oder Gasen, auf die Transpondervorrichtung seinen Zustand ändert. Insbesondere kann das Sensorelement in der Weise ausgeführt sein, dass es bei einem Angriff mit einem Lösungsmittel, beispielsweise einer chemischen Substanz zum Ablösen einer Klebeschicht, mit der die Transponderanordnung beziehungsweise ein Transponderetikett auf einem Gegenstand angebracht ist, den Zustand ändert.
Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform der Transpondervorrichtung 100 ist das Sensorelement 3 beispielsweise als ein veränderbarer Widerstand 31 ausgebildet. Vor einer äußeren Einwirkung auf die Transpondervorrichtung weist der veränderbare Widerstand einen ersten Widerstandswert auf. Beim Einkoppeln eines Lesesignals von einem Lesegerät zum Auslesen des Transponderchips fließt sowohl in der Primär-Antenne 11 als auch in der Sekundär-Antenne 12 ein Strom. Der Stromfluss durch das Widerstandselement 3 bewirkt, dass dem von dem Lesegerät in die Primär-Antenne 11 eingekoppelten Feld Energie entnommen wird. Somit steht zum Auskoppeln des Antwortsignals Energie zur Verfügung, die gegenüber einer Antennenanordnung ohne die Sekundär-Antenne 12, die lediglich die Primär-Antenne 11 enthält, reduziert ist. Durch den Stromfluss über das Widerstandselement 3 in der sekundären Antenne 12 wird somit die Lesereichweite der Transpondervorrichtung gegenüber einer Transpondervorrichtung, die lediglich die Primär-Antenne 11 aufweist, verringert.
Bei einer äußeren physikalischen oder chemischen Einwirkung auf das Sensorelement 3 ändert der veränderbare Widerstand 31 seinen Wert. Der Widerstand wird im Vergleich zu seinem Zustand vor der Einwirkung entweder niederohmiger oder hochohmiger. Die Änderung des Widerstandswertes des veränderbaren Widerstandes 31 führt dazu, dass die Impedanz der Antennenanordnung 2 verändert wird.
Beim Einkoppeln eines Lesesignals von einem Lesegerät bewirkt die Kopplung zwischen der Primär-Antenne 11 und der Sekundär-Antenne 12, dass die Dämpfung des von der Primär-Antenne 11 ausgekoppelten Signals durch den veränderten Widerstand in der Sekundär-Antenne 12 verändert wird. Das Antwortsignal wird somit mit einem Pegel ausgekoppelt, der im Vergleich zu dem Pegel, der vor der Änderung des Zustands des Sensorelements 3 ausgekoppelt worden ist, verändert ist. Die Pegeländerung kann in der Weise erfolgen, dass das Antwortsignal mit einem höheren oder niedrigeren Pegel gegenüber dem vor der Veränderung des Zustands des Sensorelements ausgekoppelten Signalpegel erzeugt wird.
Da das Antwortsignal mit einem veränderten Pegel ausgekoppelt wird, ist die Lesereichweite der Transpondervorrichtung nach der äußeren Einwirkung auf das Sensorelement 3 kleiner oder größer als die Lesereichweite der Transpondervorrichtung vor der Veränderung des Zustands des Sensorelements 3. Das Sensorelement ist allerdings derart ausgeführt, dass das Antwortsignal trotz Änderung des Pegels weiterhin mit einem Pegel ausgekoppelt wird, der von dem Lesegerät detektierbar ist. Das Antwortsignal wird dadurch bei jedem möglichen Zustand des Sensorelements mit einem von Null verschiedenen, von einem Lesegerät detektierbaren Pegel erzeugt. Somit wird es trotz einer Manipulationseinwirkung auf die Transpondervorrichtung ermöglicht, dass das in dem Transponderchip gespeicherte Datum von einem Lesegerät ermittelt werden kann. Ob eine äußere Einwirkung, beispielsweise eine Manipulation, auf die Transpondervorrichtung stattgefunden hat, lässt sich beispielsweise durch eine Auswertung des übertragenen Signalpegels des Antwortsignals in der Lesevorrichtung ermitteln.
2 zeigt eine weitere Ausführungsform einer Transpondervorrichtung 100, deren Aufbau in Bezug auf den Transponderchip 1 und die Primär-Antenne 11 der in 1 gezeigten Anordnung entspricht. Die äußere Antenne 12 der Antennenanordnung stellt die Sekundär-Antenne dar. Sie weist ein Sensorelement 3 auf, das als ein veränderlicher Kondensator 32 ausgebildet ist. Die Sekundär-Antenne 12 ist als eine Leiterbahn ausgebildet, die mit einem Ende mit einer Platte 321 und mit ihrem anderen Ende mit einer weiteren Platte 323 des veränderlichen Kondensators verbunden ist. Zwischen den beiden Kondensatorplatten ist ein Dielektrikum 322 angeordnet. Der Kondensator 32 kann beispielsweise eine Kapazitätsgröße von über 100 pF aufweisen.
Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform weist die Zwischenschicht 322 des Kondensators 32 ein veränderliches Dielektrikum auf. Die Dielektrizitätszahl des Dielektrikums verändert sich bei einer physikalischen oder chemischen Einwirkung auf die Transpondervorrichtung beziehungsweise auf das Sensorelement. Die Dielektrizitätszahl kann sich beispielsweise infolge einer Bestrahlung der Transpondervorrichtung, insbesondere des Transponderchips und des darin enthaltenen Speicherelements, mit Licht einer bestimmten Wellenlänge oder eines Wellenlängenbereichs, beispielsweise mit W-Licht, verändern. Die Dielektrizitätszahl kann sich zusätzlich oder al ternativ bei Einwirken einer Temperaturänderung auf die Transpondervorrichtung, beispielsweise bei einer Erwärmung des Transponderchips und des Sensorelements, ändern. Des Weiteren kann sich das Dielektrikum zusätzlich oder alternativ bei Kontakt mit Flüssigkeiten oder Gasen, beispielsweise bei Kontakt mit einem Lösemittel zum Ablösen einer Klebeschicht, mit der die Transpondervorrichtung auf einem Gegenstand gehalten wird, verändern.
Die Primär-Antenne stellt mit dem Chip 1, der Antennenstruktur 11 sowie Streukapazitäten einen Resonanzkreis dar. Die Sekundär-Antenne bildet mit dem veränderbaren Kondensator 32 und der Induktivität der Leiterschleife der Leiterbahn 12 ebenfalls einen Schwingkreis. Bei einer äußeren Einwirkung, beispielsweise beim Versuch einer Manipulation durch Wärmeeinwirkung oder durch einen Lösemittelangriff, bewirkt die Veränderung des Dielektrikums eine Veränderung der Kapazität des Kondensators 32 und somit eine Änderung der Resonanzfrequenz des Schwingkreises der Sekundär-Antenne 12. Da die Sekundär-Antenne magnetisch in die Primär-Antenne 11 einkoppelt, wird die Resonanzfrequenz der gesamten Antennenanordnung 2 verändert.
Durch die Kopplung zwischen der Leiterbahnschleife der Sekundär-Antenne 12 und der Antennenspule der Primär-Antenne 11 wird die Primär-Antenne 11 gegenüber einer Anordnung, die lediglich die Primär-Antenne 11 aufweist, verstimmt. In Abhängigkeit von der Kapazität des veränderbaren Kondensators wird die Verstimmung der Primär-Antenne geändert. Die Veränderung des Dielektrikums bewirkt zunächst eine Änderung der Kapazität des Kondensators 32. Als Folge der Veränderung der Kapazität wird die Verstimmung der Primär-Antenne 11 geändert. Die Verstimmung der Primär-Antenne bewirkt, dass beim Auslesen der Transpondervorrichtung ein Signal von der Sekundär- Antenne 11 ausgekoppelt wird, dessen Pegel gegenüber demjenigen Pegel, der von der Transpondervorrichtung vor der Manipulationseinwirkung ausgekoppelt worden ist, vergrößert oder reduziert ist. Somit ändert sich nach einer erfolgten Manipulationseinwirkung auch die Lesereichweite der Transpondervorrichtung.
3A zeigt eine weitere Ausführungsform der Transpondervorrichtung 100. Die Transpondervorrichtung umfasst einen integrierten Schaltkreis 1, der den Transponderchip der Transponderanordnung bildet. Der Transponderchip ist mit seinen Anschlüssen an eine Antennenanordnung 2 angeschlossen. Die Antennenanordnung 2 weist lediglich eine Primär-Antenne 11 auf. Die Primär-Antenne 11 ist als eine spulenförmige Antenne ausgeführt. Die Leiterbahn der Antenne 11 wird ausgehend von einem der Anschlüsse des Transponderchips spiralförmig in Schleifen um den Transponderchip angeordnet. Ein in der Antennenspule 11 außen angeordneter Leiterbahnabschnitt wird über eine Antennenbrücke 4 nach innen geführt und ist mit einem weiteren Anschluss des Transponderchips verbunden. In die Primär-Antennenspule 11 ist ein Sensorelement 3 integriert. Das Sensorelement 3 kann als ein Kondensator 32 ausgeführt sein, der mindestens eine Kondensatorplatte 321, 323 und ein veränderbares Dielektrikum 322 umfasst.
3B zeigt eine mögliche Ausgestaltung des kapazitiven Sensorelements 32 im Querschnitt. Die Leiterbahn der Primär-Antenne 11 ist zwischen einer Schichtenfolge, die aus den Kondensatorplatten 321, 323 und den dielektrischen Schichten 322 gebildet sind, angeordnet. Die dielektrischen Schichten sind über- und unterhalb der Leiterbahn 11 aufgebracht. Die oberseitig angeordnete Kondensatorplatte 321 kann an einer Position durch eine Stichleitung mit der Inneren der Leiterbahnen der Primär-Antenne 11 verbunden sein. Die unterseitig angeordnete Kondensatorplatte 323 kann über eine Stichleitung 324 an die äußere Leiterbahn der Primär-Antennenspule 11 angeschlossen sein. Es besteht auch die Möglichkeit die Kondensatorplatten 321 und 323 nicht über eine Stichleitung an die Leiterbahnen der Primär-Antenne anzuschließen.
3C zeigt eine weitere Ausführungsform des kapazitiven Sensorelements 32 im Querschnitt. Über- und unterhalb der Leiterbahn der Primär-Antenne 11 sind die dielektrischen Schichten 322 angeordnet. Das dielektrische Material kann auch zwischen den Leiterbahnen der Primär-Antenne 11 aufgetragen sein. Die bei der Ausführungsform der 3B vorhandenen Kondensatorplatten entfallen. Bei der Ausführungsform der 3C entsteht der kapazitive Effekt durch eine Wechselwirkung zwischen der spuleneigenen Kapazität und den dielektrischen Schichten 322.
Die Dielektrizitätszahl des Dielektrikums des veränderbaren Kondensators ändert sich bei einer physikalischen und/oder chemischen Einwirkung auf die Transpondervorrichtung. Die Veränderung der Dielektrizitätszahl bewirkt eine Veränderung der Kapazität des Kondensators. Die Kapazität des Kondensators ändert sich beispielsweise, wenn die Transponderanordnung einer Strahlung ausgesetzt ist. Die Strahlung kann von einer unbefugten Person dazu verwendet werden, das in den Transponderchip eingeschriebene Datum zu ändern oder zu löschen. Zusätzlich oder alternativ dazu kann sich die Kapazität des veränderbaren Kondensators 32 durch Wärmeeinwirkung ändern. Weiter kann sich die Kapazität durch Kontakt mit einer Flüssigkeit oder einem Gas, beispielsweise durch Kontakt mit einem Lösemittel zum Ablösen der Transpondervorrichtung von einer Unterlage, verändern.
Im Unterschied zu einer Antennenspule, die an den Transponderchip angeschlossen ist und lediglich aus der Leiterbahn 11 gebildet ist und das Sensorelement 3 nicht enthält, bewirkt das Vorsehen eines Sensorelements, insbesondere das Vorsehen eines veränderlichen Kondensators in der Schleife 11, eine Verstimmung der Antennenanordnung. Wenn das Sensorelement vor einer Manipulationseinwirkung beispielsweise eine hohe Kapazität hat, verstimmt das Sensorelement 3 die Primär-Antenne 11, wobei eine Kopplung über elektrische Felder erfolgt. Dadurch ist die Lesereichweite im unmanipulierten Zustand des Sensorelements im Vergleich zu einer Antennenanordnung, die lediglich die Antennenspule 11, nicht jedoch das Sensorelement 32 umfasst, verändert, das heißt reduziert oder erhöht.
Durch physikalische oder chemische Einwirkung auf die Transpondervorrichtung wird die Kapazität des veränderbaren Kondensators gegenüber dem Zustand der Transpondervorrichtung vor dem Einwirken verändert. Dadurch ändert sich die Verstimmung der Primär-Antenne 11. Beim Auslesen des in der Transpondervorrichtung gespeicherten Datums ist der Pegel des von der Antennenanordnung 2 ausgekoppelten Signals gegenüber einem Pegel, der von der Antennenanordnung vor der äußeren Einwirkung auf die Transpondervorrichtung und somit vor der Veränderung des Kapazitätswertes des Kondensators ausgekoppelt wird, erhöht oder erniedrigt. Dadurch weist die Transpondervorrichtung im manipulierten Zustand bei richtiger Auslegung eine veränderte Lesereichweite auf.
Die in 4 gezeigte Ausführungsform der Transpondervorrichtung weist einen Aufbau aus einer Antennenanordnung 2 mit einer Primär-Antenne 11, die an einen Transponderchip 1 angeschlossen ist, auf der ähnlich dem in 3A gezeigten Aufbau ausgeführt ist. Anstelle des kapazitiven Sensorelements ist an eine der Leiterbahnen der Primär-Antennenstruktur 11 ein veränderbarer Widerstand 31 angeschlossen.
Der veränderbare Widerstand ist derart ausgeführt, dass bei einer physikalischen oder chemischen Einwirkung auf die Transpondervorrichtung der Widerstandswert des Widerstands 31 verändert wird. Durch die Erhöhung oder Erniedrigung des Widerstandswert verändert sich die Impedanz der Antennenstruktur 11, so dass das von der Transpondervorrichtung ausgekoppelte Signal im Vergleich zu dem Zustand des Widerstands vor der Einwirkung mehr oder weniger stark gedämpft wird.
Die 5 und 6 zeigen weitere Ausführungsformen der Transpondervorrichtung 100. Die Transpondervorrichtung weist in beiden Ausgestaltungsformen einen Transponderchip 1 und eine Antennenanordnung 2 auf. Die Antennenanordnung 2 umfasst eine Antennenstruktur 21 für magnetische oder elektromagnetische Kopplung, zum Beispiel im UHF- oder Mikrowellenfrequenzbereich, an die der Transponderchip angeschlossen ist. Die Antennenstruktur 21 stellt die Primär-Antenne der Transponderanordnung dar, die die Kommunikation mit einem Lesegerät herstellt. Die Antennenanordnung 2 umfasst weiter eine Antennenstruktur 22, die dominant magnetisch an die Antennenstruktur 21 gekoppelt ist. Zur magnetischen Kopplung der beiden Antennenstrukturen sind die Leiterbahnen der Primär-Antenne 21 und der Sekundär-Antenne 22 in geringem Abstand zueinander angeordnet. Die Primär-Antenne 21 weist beispielhaft zusätzlich eine Leiterbahn mit einer kapazitiven Struktur 5 und eine induktive Struktur 61 auf. Die Sekundär-Antenne enthält eine induktive Struktur 62. Die kapazitive Struktur der Primär-Antenne entsteht durch eine Verzweigung der Enden der Leiterbahn der Primär-Antenne. Die induktiven Strukturen der beiden Antennen 21 und 22 werden durch die in den 5 und 6 gezeigte Formung der Leiterbahnen der An tennenstrukturen gebildet, wodurch die Induktivität der beiden Antennenstrukturen in Bezug auf ihre geometrische Länge verstärkt wird.
An die Leiterbahn der Sekundär-Antenne 22 ist ein Sensorelement 3 angeschlossen, das mindestens zwei verschiedene Zustände aufweist. Der Zustand des Sensorelementes 3 kann sich infolge einer physikalischen oder chemischen Einwirkung auf die Transpondervorrichtung verändern. Das Sensorelement 3 ist bei beiden der in den 5 und 6 gezeigten Ausführungsformen der Transpondervorrichtung derart ausgebildet, dass die Impedanz der Antennenanordnung 2 in Abhängigkeit von dem Zustand des Sensorelementes 3 geändert wird.
Durch die Anordnung der Sekundär-Antenne 22 in unmittelbarer Nähe der Primär-Antenne 21 wird die Primär-Antenne 21 bezüglich ihrer Resonanzfrequenz und Impedanz am Chipanschlusspunkt verstimmt. Des Weiteren bewirkt die Antennenstruktur 22, dass ein Pegel eines von der Primär-Antenne 21 ausgekoppelten Signals geändert wird. Die Antennenstruktur 22 bewirkt somit eine Dämpfung des Antennensignals oder eine Impedanzanpassung der Antennenstruktur 21.
Bei der in 5 gezeigten Ausführungsform ist das Sensorelement 3 beispielsweise als ein veränderbarer Widerstand 31 ausgebildet. Der Widerstandswert wird bei einer physikalischen oder chemischen Einwirkung auf die Transpondervorrichtung verändert. Der Widerstandswert des veränderbaren Widerstands kann sich bei einer physikalischen Einwirkung, beispielsweise bei einem Erwärmen der Transpondervorrichtung oder einem Bestrahlen der Transpondervorrichtung ändern. Ferner kann sich der Widerstandswert infolge einer chemische Einwirkung auf die Transpondervorrichtung, beispielsweise beim Einwirken von Lösemitteln auf die Transpondervorrich tung, um die Transpondervorrichtung von einem Untergrund abzulösen, ändern.
Vor einer physikalischen oder chemischen Einwirkung auf die Transpondervorrichtung kann der veränderliche Widerstand 31 beispielsweise niederohmig ausgebildet sein. Durch die magnetische Kopplung zwischen der Antennenstruktur 21 und der Antennenstruktur 22 dämpft und verstimmt die Sekundär-Antenne 22 die Primär-Antenne 21. Dadurch ist die Lesereichweite der in 5 gezeigten Antennenanordnung gegenüber einer Antennenanordnung, die lediglich die Antennenstruktur der Primär-Antenne 21 umfasst, reduziert oder erhöht. Wenn infolge einer Manipulation der veränderbare Widerstand seinen Wert ändert und beispielsweise hochohmig wird, ändert sich die Dämpfung beziehungsweise Verstimmung der Primär-Antenne 21. Beim Einkoppeln eines Lesesignals zum Auslesen des in dem Transponderchip 1 gespeicherten Datums wird aus der Antennenstruktur 21 somit eine Signal ausgekoppelt, dessen Pegel gegenüber einem Signalpegel, der vor einer Manipulation ausgekoppelt worden ist, erniedrigt oder erhöht ist. Dadurch ändert sich die Lesereichweite der Transpondervorrichtung.
Im Unterschied zur Ausgestaltung der Transpondervorrichtung der 5 ist bei der in 6 gezeigten Ausführungsform der Transpondervorrichtung ein kapazitiv wirkendes Sensorelement 3 an die Sekundär-Antenne 22 angeschlossen. Das Sensorelement 3 umfasst einen veränderbaren Kondensator 32 und gegebenenfalls einen weiteren veränderbaren Kondensator 33. Der veränderbare Kondensator 32 weist eine Kondensatorplatte 321 und eine Kondensatorplatte 323 auf, zwischen denen eine veränderbare dielektrische Schicht 322 angeordnet ist. Der veränderbare Kondensator 33 umfasst Kondensatorplatten 331, 333, zwischen denen ein Dielektrikum 332 angeordnet ist. Die Kondensatorplatte 321 beziehungsweise 331 kann an die Leiterbahn der Sekundär-Antenne 22 angeschlossen sein, wohingegen die Kondensatorplatte 323 beziehungsweise 333 von der Leiterbahn durch das Dielektrikum 322 beziehungsweise 332 beabstandet angeordnet sein kann. Die Dielektrika 322 und 332 können auch leitend ausgebildet sein, wodurch die Flächen der Kondensatoren 321 und 331 elektrisch vergrößert werden.
Die Kapazitäten der beiden Kondensatoren verändern sich infolge einer physikalischen Einwirkung, beispielsweise infolge einer Temperaturänderung oder einer Bestrahlung der Transpondervorrichtung, oder infolge einer chemischen Einwirkung, beispielsweise bei einem Kontakt der Transpondervorrichtung mit einem flüssigen oder gasförmigen Stoff, insbesondere beim Einwirken eines Lösemittels auf die Transpondervorrichtung zum Ablösen einer Klebeschicht, mit der die Transpondervorrichtung auf einem Untergrund fixiert ist. Die Änderung der Kapazitätswerte der Kondensatoren erfolgt dadurch, dass durch die physikalische oder chemische Einwirkung auf die Transpondervorrichtung die Dielektrizitätszahl des Dielektrikums 322, 332 geändert wird.
Durch die magnetische Kopplung zwischen der Sekundär-Antenne 22 und der Primär-Antenne 21 ändert sich die Resonanzfrequenz der Primär-Antenne 21. Die Primär-Antenne 21 wird durch die Ankopplung an die Sekundär-Antenne 22 verstimmt. Wenn die an die Sekundär-Antenne angeschlossenen Kondensatoren beispielsweise vor einer physikalischen oder chemischen Einwirkung auf die Transpondervorrichtung eine hohe Kapazität aufweisen, wird die Primär-Antenne 21 durch die Sekundär-Antenne 22 infolge einer magnetischen Kopplung in einer Weise verstimmt, dass die Lesereichweite der Antennenanordnung reduziert oder erhöht ist.
Infolge einer physikalischen oder chemischen Einwirkung auf die Transpondervorrichtung verändern sich die Kapazitäten der Kondensatoren 32 und 33. Die Veränderung der Kapazität der Sekundär-Antenne 22 bewirkt, dass die Primär-Antenne gegenüber ihrem Zustand vor der Änderung der Kapazitäten nochmals verstimmt wird. Ferner kann sich die Dämpfung des Primär-Antennesignals ändern, wodurch sich auch die Lesereichweite der Transpondervorrichtung verändert. Dadurch wird beim Auslesen eines Datums aus der Transpondervorrichtung ein Signal mit einem höheren oder niedrigeren Pegel im Vergleich zu demjenigen Pegel, den das ausgekoppelte Signal vor einer äußeren Einwirkung auf die Transpondervorrichtung aufgewiesen hat, ausgekoppelt.
7 zeigt eine Ausführungsform der Transpondervorrichtung 100, bei der der Transponderchip 1 mit seinen Anschlüssen an eine Antennenanordnung 2 angeschlossen ist, die lediglich die Primär-Antenne 21 umfasst. Die Primär-Antenne 21 umfasst eine Leiterbahn, die eine kapazitive Struktur 5 und eine induktive Struktur 6 aufweist. Die kapazitive Struktur entsteht durch eine Verzweigung der Enden der Leiterbahn der Primär-Antenne. Die induktive Struktur wird durch eine ähnlich der in 6 gezeigten Formung der Leiterbahn gebildet. An die Primär-Antennenstruktur 21 ist ein Sensorelement 3 angeschlossen. Das Sensorelement 3 kann beispielsweise ein kapazitiver Sensor 32 sein, der eine Platte 321, eine Platte 323 und ein zwischen den Platten angeordnetes Dielektrikum 322 umfasst.
Das kapazitive Sensorelement 32 ist derart ausgebildet, dass die Kapazität bei einer physikalischen oder chemischen Einwirkung auf die Transpondervorrichtung verändert wird. Gegenüber einer Antennenanordnung, die lediglich die kapazitiven Strukturen 5 und die induktiven Strukturen 6 der Leiterbahn umfasst, bewirkt der kapazitive Sensor 32, dass die Primär- Antenne über elektrische Antennenfelder verstimmt ist. Dadurch ist die Lesereichweite der in 7 gezeigten Transpondervorrichtung gegenüber einer Transpondervorrichtung, die den kapazitiven Sensor 32 nicht enthält, sondern lediglich aus der Leiterbahn der Primär-Antenne und den kapazitiven Strukturen 5 und den induktiven Strukturen 6 gebildet ist, bei richtiger elektrischer Dimensionierung reduziert oder erhöht.
Eine äußere Einwirkung auf die Transpondervorrichtung durch einen physikalischen oder chemischen Prozess verändert die Kapazität des veränderbaren Kondensators 32. Dadurch verstimmt das Sensorelement 32 die Primär-Antenne 21 gegenüber dem Zustand vor der äußeren Einwirkung. Durch die Verstimmung wird beim Auslesen eines Datums aus dem Transponderchip 1 von der Primär-Antenne 21 ein Signal ausgekoppelt, dessen Pegel gegenüber einem Pegel eines Signals, das von der Antennenanordnung beim Auslesen des in der Transpondervorrichtung gespeicherten Datums vor einer Manipulation ausgekoppelt wurde, erhöht oder erniedrigt ist.
Bei der in 8 gezeigten Ausgestaltung ist anstelle eines kapazitiv wirkenden Sensorelements an die Leiterbahn der Primär-Antenne 21 ein veränderbarer Widerstand 31 angeschlossen. Bei einer physikalischen oder chemischen Einwirkung auf die Transpondervorrichtung verändert der veränderbare Widerstand seinen Wert. Dadurch tritt eine Impedanzänderung der Antennenstruktur auf, wodurch ein Pegel des von der Antennenstruktur 21 ausgekoppelten Signals verändert wird. Somit ändert sich auch bei der in 8 gezeigten Ausführungsform die Lesereichweite der Transpondervorrichtung.
Neben den in den 1 bis 8 gezeigten Ausführungsformen des Sensorelements kann das Sensorelement auch in der Weise ausgebildet sein, dass nach einer Zustandsänderung des Sensorelements eine Modulation des von der Antennenanordnung abgestrahlten Signals erfolgt.
Die 9A und 9B zeigen jeweils Ausführungen des Sensorelements 3, das als ein veränderbarer Widerstand 31 ausgebildet ist. Der veränderbare Widerstand ist mittels der Anschlüsse A1 und A2 bei den Ausführungsformen der 1 und 5 mit der Leiterbahn der Sekundär-Antenne und bei den in den 4 und 8 gezeigten Ausführungsformen mit der Leiterbahn der Primär-Antenne verbunden.
Bei der in 9A gezeigten Ausführungsform des veränderbaren Widerstands 3 weist das Sensorelement ein Trägermaterial 310 auf, in dem leitfähige Partikel 311, beispielsweise Metallpartikel, enthalten sind. Das Trägermaterial 310 ist nicht leitend. Durch die Metallpartikel 311 entsteht eine leitfähige Verbindung zwischen den Anschlüssen A1 und A2. Das Trägermaterial kann beispielsweise Wachs enthalten. Vor einer äußeren Einwirkung auf die Transpondervorrichtung sind die leitfähigen Partikel in dem Trägermaterial in der Weise angeordnet, dass zwischen den Anschlüssen A1 und A2 eine leitfähige Verbindung mit einem Widerstandswert gebildet wird. Infolge einer physikalischen Einwirkung, beispielsweise einer Erwärmung der Transpondervorrichtung, beginnt das Wachsmaterial 310 zu schmelzen. Durch den Schmelzvorgang verteilen sich die leitfähigen Partikel 311, die vor der Erwärmung in dem Wachsmaterial eine Leiterbahn zwischen den Anschlüssen A1 und A2 bilden, derart, dass sich der Widerstand der leitfähigen Verbindung zwischen den Anschlüssen A1 und A2 verändert. In Abhängigkeit von der Erwärmung kann die leitfähige Verbindung zwischen den Anschlüssen A1 und A2 auch vollständig unterbrochen sein.
Als Trägermaterial kann neben dem Material aus Wachs beispielsweise eine Farbe verwendet werden, die die Metallpartikel enthält. Die Metallpartikel können in der Farbe in einer Weise angeordnet werden, dass der Widerstand einer leitfähigen Verbindung zwischen den Anschlüssen A1 und A2 infolge einer physikalischen oder chemischen Einwirkung auf die Transpondervorrichtung und somit auf den veränderbaren Widerstand 31 reduziert oder erhöht wird.
9B zeigt eine weitere Ausführungsform des Sensorelementes 3, das als ein veränderbarer Widerstand 31 ausgebildet ist. Der veränderbare Widerstand kann beispielsweise eine Silberleitpaste enthalten. Die Silberleitpaste enthält ein Grundmaterial 312, in das leitfähige Partikel 313 eingemischt sind. Das Grundmaterial 312 und die leitfähigen Partikel 313 können in einer Weise aufeinander abgestimmt werden, dass der veränderbare Widerstand 31 beispielsweise als ein physikalisch sensibler Widerstand, als ein chemisch sensibler Widerstand oder ein wellenlängensensibler Widerstand ausgebildet ist. Bei einer entsprechenden Einwirkung auf den Widerstand 31 ändert sich beispielsweise die Verteilung von Metallpartikeln 313 in einer Weise, dass der Widerstandswert des veränderbaren Widerstands 31 verändert wird.
Die 9A und 9B zeigen Ausführungsformen des Sensorelements 3, bei denen eine Änderung des Zustands des Sensorelements irreversibel ist. Der veränderte Zustand des Sensorelements bleibt nach einer äußeren Einwirkung auf die Transpondervorrichtung dauerhaft erhalten. Alternativ zu dem Anschließen eines Sensorelements mit irreversibler Zustandsäänderung an die Antennenanordnung kann ein Sensorelement mit reversibler Zustandsänderung an die Antennenanordnung angeschlossen werden. Es können beispielsweise Widerstände mit reversibler Änderung des Widerstandswertes oder kapazitive Sensorelemente mit reversibler Änderung des Kapazitätswertes verwendet werden. Bei der Verwendung von Sensorelementen mit reversibler Zustandsänderung können vorübergehende Einwirkungen auf eine Transpondervorrichtung, die die Funktionsfähigkeit der Transpondervorrichtungen kurzzeitig beeinflussen können, angezeigt werden. Derartige Zustandsänderungen können beispielsweise bei Witterungseinflüssen, zum Beispiel beim Eindringen von Feuchtigkeit in die Transpondervorrichtung, auftreten.
Bei den in den 1 bis 8 gezeigten Ausführungsformen der Transpondervorrichung beziehungsweise den in den 9A und 9B gezeigten Ausführungsformen des Sensorelements kann durch Änderung eines Materials des Sensorelements eine Änderung des Zustands der Transpondervorrichtung, beispielsweise eine Änderung der Transpondervorrichtung infolge einer Manipulation, durch eine Zustandsänderung des Sensorelements, beispielsweise eine Änderung der Leitfähigkeit eines veränderbaren Widerstands oder eine Kapazitätsänderung eines veränderbaren Kondensators gespeichert werden, ohne dass zur Speicherung der Zustandsänderung eine Energieversorgung erforderlich ist. Das Sensorelement ist an die Leiterbahn der Primär- oder Sekundärantenne angeschlossen, so dass sich eine Änderung des Zustands des Sensorelements unmittelbar auf eine Zustandsänderung der Antenne auswirkt. Zum Verändern des Zustands der Antenne ist keine eigene Spannungsversorgung erforderlich.
10A zeigt eine Ausführungsform eines Transponderetiketts 1000, das auf einem Untergrund 2000 angebracht ist. Das Transponderetikett umfasst einen Folienaufbau aus einer Folienlage 200 und einer Folienlage 400. An der Folienlage 200 ist unterseitig eine Klebeschicht 300 angeordnet. Die Transpondervorrichtung 100 ist auf der Folienlage 200 aufgebracht.
Die Folienlage 200 kann beispielsweise als eine transparente Schicht aus einem Material aus Polyester gebildet sein. Die Antennenanordnung 2 kann durch eine Verbundherstellung aus einer Kupferfolie, die auf der Folienschicht 200 aufgebracht ist, gefertigt sein. Die Kupferfolie kann mittels Ätztechnik strukturiert werden. Der Transponderchip 1 wird leitfähig mit der Kupferfolie verbunden und kann auf die Folienschicht 200 aufgeklebt sein. Über der Transpondervorrichtung wird eine Folienschicht 400 als Schutzfolie angeordnet. Die Folienschicht 400 kann beschriftbar sein.
Eine weitere Ausführungsform eines Transponderetiketts ist in 10B gezeigt. Die Transpondervorrichtung 100 ist von einem thermoplastischen Material 500 oder einem aushärtenden Material 501 umgeben, wobei das aushärtende Material auch ein nicht thermoplastisches Material sein kann. Durch eine an dem thermoplastischen Material unterseitig angebrachte Klebeschicht ist das Transponderetikett auf einem Untergrund 2000 befestigt.
Der in den 10A und 10B gezeigte Folienaufbau kann mit flexiblen oder starren Folien- beziehungsweise Materiallagen ausgeführt sein. Ein flexibler Folienaufbau erlaubt das Anbringen des Transponderetiketts auch auf einem unebenen Untergrund.
Anhand der 11A, 11B, 11C und 11D werden Verfahren erläutert, mit denen sich feststellen lässt, ob eine Einwirkung, beispielsweise eine Manipulation, an der Transpondervorrichtung erfolgt ist. 11A zeigt das Transponderetikett 1000, das auf einem Untergrund 2000, beispielsweise einem mit dem Etikett zu kennzeichnenden Gegenstand, aufgeklebt ist. In einem bestimmten Abstand zu dem Transponderetikett ist ein Lesegerät 3000 positioniert. Zum Auslesen des in dem Transponderchip der Transpondervorrichtung gespeicherten Datums sendet das Lesegerät 3000 ein Lesesignal LS in Richtung auf die Transpondervorrichtung aus. Nach dem Einkoppeln des Lesesignals in die Antennenanordnung der Transpondervorrichtung erzeugt die Transpondervorrichtung ein Antwortsignal AS, das von der Antennenanordnung der Transpondervorrichtung ausgesendet wird. Die zur Erzeugung des Antwortsignals AS notwendige Energie wird üblicherweise dem eingekoppelten Feld des Lesesignals entnommen.
Die Transpondervorrichtung erzeugt das Antwortsignal AS mit einem Pegel, der von dem Zustand des Sensorelementes der Transpondervorrichtung abhängig ist. Wenn keine physikalische oder chemische Einwirkung auf die Transpondervorrichtung erfolgt ist, strahlt die Transpondervorrichtung das Antwortsignal AS mit einem Sollpegel ab. Nach einer physikalischen oder chemischen Einwirkung zum Ablösen des Transponderetiketts von einem Untergrund oder zur Manipulation des in der Transpondervorrichtung gespeicherten Datums ändert das Sensorelement seinen Zustand. Dadurch ändert sich die Impedanz der Antennenanordnung 2. Das Antwortsignal AS wird daher mit einem im Vergleich zu dem Sollpegel erhöhten oder erniedrigten Pegel abgegeben. Das Sensorelement 3 ist derart ausgebildet, dass die Impedanz der Antennenanordnung 2 und somit auch der Pegel des ausgekoppelten Signals verändert wird, der Pegel des Antwortsignals jedoch weiterhin von dem Lesegerät 3000 detektiert werden kann. Nach Empfang des Antwortsignals lässt sich das in dem Transponderchip der Transpondervorrichtung gespeicherte Datum von dem Lesegerät 3000 ermitteln.
Das Lesegerät enthält eine Vergleichseinrichtung 3100. Nach Empfang des Antwortsignals AS wird der empfangene Pegel von dem Lesegerät 3000 mit dem Sollpegel des Antwortsignals verglichen. Bei einer Abweichung zwischen dem empfangenen Pegel und dem Sollpegel kann auf eine Änderung des Zustands des Sensorelements und damit auf ein physikalisches oder chemisches Einwirken auf die Transpondervorrichtung geschlossen werden. Das Lesegerät kann in diesem Fall ein Warnsignal ausgeben, das einem Benutzer anzeigt, dass das von dem Lesegerät ausgelesene Datum möglicherweise manipuliert wurde beziehungsweise dass eine physikalische oder chemische Einwirkung auf die Transpondervorrichtung erfolgt ist.
Bei der in 11B gezeigten Ausführungsform des Verfahrens wird das Verändern der Lesereichweite einer Transpondervorrichtung zum Festellen einer äußeren Einwirkung auf die Transpondervorrichtung genutzt. Aufgrund einer Manipulation an der Transpondervorrichtung verändert das Sensorelement seinen Zustand, wodurch auch die Lesereichweite der Transpondervorrichtung geändert wird. Um festzustellen, ob eine äußere Einwirkung auf die Transpondervorrichtung stattgefunden hat, sendet ein Lesegerät 3000 ein Lesesignal LS in Richtung der Transpondervorrichtung. Das Lesesignal LS wird mit dem gleichen Pegel bei unterschiedlichen Abständen D zwischen dem Lesegerät 3000 und dem Transponderetikett 1000 erzeugt. Wenn eine Manipulation an dem Transponderetikett erfolgt ist, sendet die Transpondervorrichtung 100 sendet ein Antwortsignal AS bei einem Abstand zwischen Lesegerät und Transpondervorrichtung aus, der gegenüber dem Abstand, bei dem eine nicht manipulierte Transpondervorrichtung ein Antwortsignal auskoppelt, erhöht oder erniedrigt ist. Somit lässt sich durch eine Abstandsvariation zwischen Lesegerät und Transpondervorrichtung und dem Detektieren des Antwortsignals in einem bestimmten Abstand feststellen, ob eine äußere Einwirkung auf die Transpondervorrichtung erfolgt ist.
11C zeigt eine weitere Ausführungsform des Verfahrens zum Feststellen eines äußeren Einwirkens auf die Transponder vorrichtung. Auf einem Untergrund 2000, beispielsweise einem zu kennzeichnenden Gegenstand, ist das Transponderetikett 1000 mit einer Transponderanordnung 100 angeklebt. Zum Auslesen der Transpondervorrichtung wird in unmittelbarer Nähe zu dem Transponderetikett 1000 eine weitere Transpondervorrichtung 101 angeordnet, die als Referenztransponder verwendet wird. Ein Lesegerät 3000, das sich in einem Abstand von den beiden Transpondervorrichtungen befindet, sendet ein Lesesignal LS in Richtung auf die beiden Transpondervorrichtungen aus.
Beim Empfang des Lesesignals LS antwortet die Transpondervorrichtung 100 als auch die Transpondervorrichtung 101 jeweils mit einem Antwortsignal AS1 beziehungsweise AS2. Wenn an der Transpondervorrichtung 100 eine Manipulation erfolgt ist, weist das von der Transpondervorrichtung 100 abgegebene Antwortsignal AS1 einen zu dem von der Referenztranspondervorrichtung 101 ausgesendeten Antwortsignal AS2 geänderten Pegel auf. Aufgrund einer Antikollisionseigenschaft der beiden Antwortsignale können beide Signale AS1 und AS2 von dem Lesegerät 3000 empfangen werden. Das Lesegerät 3000 enthält eine Vergleichseinheit 3100, in der die Pegel des Antwortsignals AS1 und des Antwortsignals AS2 ausgewertet und miteinander verglichen werden. Wenn die empfangenen Pegel der Antwortsignale voneinander abweichen, kann eine Einwirkung auf die Transpondervorrichtung 100 festgestellt werden. Das Lesegerät kann in diesem Fall beispielsweise ein Warnsignal ausgeben und somit einen Benutzer auf eine Manipulation an der Transpondervorrichtung 100 aufmerksam machen.
11D zeigt eine weitere Ausführungsform zum Feststellen eines unerwünschten Einwirkens auf die Transpondervorrichtung 100. Die Transpondervorrichtung 100 ist in ein Transponderetikett integriert, das an einem Gegenstand 2000 befestigt ist. Ein Lesegerät 3000 umfasst eine Steuereinrichtung 3200, die ein Lesesignal LS mit unterschiedlichen Signalpegeln erzeugen kann. Wenn an der Transpondervorrichtung 100 keine physikalische oder chemische Einwirkung stattgefunden hat, wird die Transpondervorrichtung beim Einkoppeln eines Sollpegels in die Antennenanordnung 2 mit dem Auskoppeln eines Antwortsignals AS reagieren. Um festzustellen, ob eine Einwirkung auf die Transpondervorrichtung erfolgt ist, wird die Stärke des Lesesignals LS von dem Lesegerät 3000 ausgehend von einem Anfangspegel erhöht und die Detektion eines von der Transpondervorrichtung ausgegebenen Antwortsignals von dem Lesegerät überwacht.
Wenn das Lesegerät 3000 das Antwortsignal AS infolge des Abstrahlens des Lesesignals mit dem Sollpegel detektiert, kann festgestellt werden, dass auf die Transpondervorrichtung keine physikalische oder chemische Einwirkung stattgefunden hat. Wenn hingegen das Antwortsignal beim Abstrahlen des Lesesignals mit einem Pegel unterhalb oder oberhalb des Sollpegels empfangen wird, kann festgestellt werden, dass eine äußere Einwirkung auf die Transponderanordnung erfolgt ist. In diesem Fall kann das Lesegerät 3000 ein Warnsignal ausgeben.
Die anhand der 11A, 11B, 11C und 11D erläuterten Verfahren zum Feststellen eines äußeren Einwirkens auf die Transpondervorrichtung lassen sich sowohl bei passiven Transpondern, bei denen die Energie zum Betreiben der Transponder aus dem eingekoppelten Signal entnommen wird, als auch bei aktiven Transpondervorrichtungen, bei denen die Energie zum Betreiben der Transponder von einer Stützbatterie bereitgestellt wird, einsetzen. Die Verfahren ermöglichen es, dass charakteristische Parameter einer Transpondervorrichtung, beispielsweise der Speicherumfang, Luftschnittstellen-Standards, Übertragunsprotokolle sowie die Hardware- und Softwareumgebung nahezu unverändert ausgewählt werden können. Das Feststellen eines äußeren Einwirkens auf die Transpondervorrichtung wird lediglich durch Auswertung der Signalstärken des Lesesignals oder des Antwortsignals ermittelt. Bei einer Manipulation an dem Transponderetikett bleibt die Funktionalität der Transpondervorrichtung erhalten, so dass der Dateninhalt des Transponderchips wie üblich weiterhin ausgelesen werden kann.

1: Transponderchip
2: Antennenanordnung
3: Sensorelement
4: Antennenbrücke
5: kapazitive Struktur
6: induktive Struktur
11: Primär-Antenne
12: Sekundär-Antenne
21: Primär-Antenne
22: Sekundär-Antenne
31: veränderbarer Widerstand
32: veränderbarer Kondensator
310: Trägermaterial
311: leitfähige Partikel
312: Trägermaterial
313: leitfähige Partikel
100: Transpondervorrichtung
200: Folienlage
300: Klebeschicht
400: Folienlage
1000: Transponderetikett
2000: Untergrund
3000: Lesegerät
3100: Vergleichseinheit
3200: Steuerungseinheit für Lesesignalpegel
LS: Lesesignal
AS: Antwortsignal

Claims

Transpondervorrichtung zur Speicherung eines Datums, umfassend: – ein Sensorelement (3), das ein Material (310, 311, 312, 313, 322, 333) aufweist, wobei ein Zustand des Sensorelements in Abhängigkeit von einer physikalischen oder chemischen Einwirkung auf das Material verändert wird, – wobei aus der Transpondervorrichtung ein Signal ausgekoppelt wird, dessen Pegel von dem Zustand des Sensorelements (3) abhängig ist.
Transpondervorrichtung nach Anspruch 1, umfassend: – eine Antennenanordnung (2) zum Auskoppeln eines Signals, – wobei das Sensorelement (3) mit der Antennenanordnung derart gekoppelt ist, dass eine Impedanz der Antennenanordnung von dem Zustand des Sensorelements abhängig ist.
Transpondervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei das Sensorelement derart ausgebildet ist, dass beim Ausgeben des gespeicherten Datums das Signal von der Antennenanordnung in Abhängigkeit von dem Zustand des Sensorelements mit einem ersten Pegel oder mit einem von dem ersten Pegel verschiedenen zweiten Pegel ausgekoppelt wird, wobei der erste und zweite Pegel jeweils ein von Null verschiedener Pegel sind.
Transpondervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Sensorelement (3) derart ausgebildet ist, dass das Signal in Abhängigkeit von dem Zustand des Sensorelements moduliert wird.
Transpondervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei eine Lesereichweite der Transpondervorrichtung von dem Zustand des Sensorelements (3) abhängig ist.
Transpondervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Sensorelement derart ausgebildet ist, dass der Zustand des Sensorelements (3) in Abhängigkeit von einer Temperaturänderung des Sensorelements verändert wird.
Transpondervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Sensorelement derart ausgebildet ist, dass das Sensorelement (3) bei einem Kontakt mit einer Flüssigkeit den Zustand verändert.
Transpondervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Sensorelement derart ausgebildet ist, dass das Sensorelement (3) bei einem Kontakt mit einem gasförmigen Stoff den Zustand verändert.
Transpondervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Sensorelement derart ausgebildet ist, dass das Sensorelement (3) bei einer Bestrahlung in Abhängigkeit von einer Wellenlänge der Strahlung den Zustand verändert.
Transpondervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Sensorelement (3) einen veränderbarer Widerstand (31) umfasst, wobei ein Wert des Widerstands von dem Zustand des Sensorelements (3) abhängig ist.
Transpondervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei das Sensorelement (3) einen Kondensator (32) mit einer veränderlichen Kapazität umfasst, wobei die Kapazität von dem Zustand des Sensorelements abhängig ist.
Transpondervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das Sensorelement (3) ein Trägermaterial (310) umfasst, das leitfähige Partikel (311) enthält.
Transpondervorrichtung nach Anspruch 12, wobei das Trägermaterial (310) Wachs enthält.
Transpondervorrichtung nach Anspruch 12, wobei das Trägermaterial (310) eine Farbe enthält.
Transpondervorrichtung nach Anspruch 12, wobei die leitfähigen Partikel (311) ein Metall enthalten.
Transpondervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Sensorelement (3) eine Silberleitpaste enthält.
Transpondervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, umfassend: – einen integrierten Schaltkreis (1) zur Speicherung des Datums, – wobei die Antennenanordnung (2) eine erste Antennenstruktur (11) umfasst, – wobei die integrierte Schaltung (1) an die erste Antennenstruktur (11) angeschlossen ist, – wobei eine Resonanzfrequenz der ersten Antennenstruktur (11) von dem Zustand des Sensorelements (3) abhängig ist.
Transpondervorrichtung nach Anspruch 17, wobei das Sensorelement (3) an die erste Antennenstruktur (11) angeschlossen ist.
Transpondervorrichtung nach Anspruch 17, – wobei die Antennenanordnung (2) eine zweite Antennenstruktur (12) umfasst, – wobei das Sensorelement (3) an die zweite Antennenstruktur (12) angeschlossen ist, – wobei bei einem Fließen eines Stromes in der ersten und zweiten Antennenstruktur die erste und zweite Antennenstruktur (11, 12) über eine elektromagnetisches Feld gekoppelt sind.
Transpondervorrichtung nach Anspruch 19, wobei die erste Antennenstruktur (11) von der zweiten Antennenstruktur (12) oder die zweite Antennenstruktur 12) von der ersten Antennenstruktur (11) umgeben ist.
Transponderetikett, umfassend: – eine Transpondervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, – eine Klebeschicht (300) zum Anbringen des Transponderetiketts auf einem Untergrund (2000).
Transponderetikett nach Anspruch 21, umfassend: – einen Folienaufbau aus mindestens einer Folienlage (200), wobei der Folienaufbau über der Klebeschicht (300) angeordnet ist, – wobei die Transpondervorrichtung auf der mindestens einen Folienlage (200) des Folienaufbaus angeordnet ist.
Transponderetikett nach Anspruch 22, wobei die mindestens eine Folienlage (200) Polyester enthält.
Transponderetikett nach Anspruch 22, – wobei der Folienaufbau (1000) mindestens eine weitere Folienlage (400) umfasst, – wobei die Transpondervorrichtung zwischen der mindestens einen Folienlage (200) und der weiteren Folienlage (400) angeordnet ist.
Transponderetikett nach Anspruch 24, wobei die mindestens eine weitere Folienlage (400) bedruckbar ist.
Transponderetikett nach Anspruch 24, wobei die Transpondervorrichtung von einem thermoplastischen Material oder einem aushärtenden Material umgeben ist.
Verfahren zum Feststellen eines Zustands einer Transpondervorrichtung, umfassend: – Bereitstellen der Transpondervorrichtung (100) zur Speicherung eines Datums, umfassend ein Sensorelement (3), das einen von einer physikalischen oder chemischen Einwirkung auf die Transpondervorrichtung abhängigen Zustand aufweist, – Erzeugen eines ersten Signals (LS), – Einkoppeln des ersten Signals (LS) in die Transpondervorrichtung (100), – Erzeugen eines zweiten Signals (AS) von der Transpondervorrichtung (100), wenn das erste Signal mit einem Pegel in die Transpondervorrichtung eingekoppelt wird, wobei ein Pegel des zweiten Signals (AS) in Abhängigkeit von dem Zustand des Sensorelements (3) erzeugt wird, – Auskoppeln des zweiten Signals (AS) aus der Transpondervorrichtung, – Empfangen des zweiten Signals (AS), – Feststellen des Zustands der Transpondervorrichtung durch Auswerten des Pegels des ersten Signals (LS) oder des Pegels des zweiten Signals (AS).
Verfahren nach Anspruch 27, umfassend: Verändern des Pegels des ersten Signals (LS) bis das zweite Signal (AS) über Leistungs- oder Abstandsvariation empfangen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 oder 28, umfassend: – Bereitstellen der Transpondervorrichtung mit einer Antennenanordnung (2), – Verändern einer Impedanz der Antennenanordnung (2) in Abhängigkeit von dem Zustand des Sensorelements (3).
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 29, umfassend: Ausgeben des gespeicherten Datums durch Auskoppeln des ersten Signals (AS) über die Antennenanordnung (2) in Abhängigkeit von dem Zustand des Sensorelements (3) mit einem ersten Pegel oder mit einem zweiten Pegel, wobei der erste und zweite Pegel jeweils ein von Null verschiedener Pegel ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 30, umfassend: Modulieren des zweiten Signals (AS) in Abhängigkeit von dem Zustand des Sensorelements (3).
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 31, umfassend: Ändern der Resonanzfrequenz der Antennenanordnung (2) in Abhängigkeit von dem Zustand des Sensorelements (3).
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 32, umfassend: Auswerten des Pegels des zweiten Signals (AS1) durch Vergleichen des Pegels des zweiten Signals (AS1) mit einem von einer weiteren Transpondervorrichtung (101) abgestrahlten Pegel eines weiteren Signals (AS2).
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 33, umfassend: Ändern des Zustands des Sensorelements (3) bei einer Temperaturänderung des Sensorelements.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 34, umfassend: Ändern des Zustands des Sensorelements (3) bei einem Kontakt des Sensorelements mit einer Flüssigkeit.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 35, umfassend: Ändern des Zustands des Sensorelements (3) bei einem Kontakt des Sensorelements mit einem gasförmigen Stoff.
Verfahren nach einem der Ansprüche 27 bis 36, umfassend: Ändern des Zustands des Sensorelements (3) bei einer Bestrahlung des Sensorelements in Abhängigkeit von einer Wellenlänge der Strahlung.