DE102014101500A1

DE102014101500A1 - Method and electronic circuit for generating an ASK signal

Info

Publication number: DE102014101500A1
Application number: DE102014101500.2A
Authority: DE
Inventors: Björn Haase; Stefan Pilz
Original assignee: Endress and Hauser Conducta Gesellschaft fuer Mess und Regeltechnik mbH and Co KG
Current assignee: Endress and Hauser Conducta GmbH and Co KG
Priority date: 2014-02-06
Filing date: 2014-02-06
Publication date: 2015-08-06

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung eines ASK-Signals (B), wobei das ASK-Signal (B) zur Übertragung von Energie und Daten genutzt wird,
umfassend die Schritte
– Erzeugen eines Trägersignals (D) mit einer Trägerfrequenz,
– Umwandeln von Daten, insbesondere Umwandeln eines digitalen Datensignals (A) mit einer Bitdauer (T), in ein analoges Nutzsignal (C) mit einer Amplitude (V_C),
wobei sich die Amplitude (V_C) abhängig von den Daten (A) verändert, und
wobei die Trägerfrequenz mehr als doppelt so hoch ist wie die Frequenz der Daten (A), und
– Zusammenführung des Trägersignals (D) mit dem Nutzsignal (C) zu dem ASK-Signal (B),
dadurch gekennzeichnet, dass
die Amplitude (V_C) des Nutzsignals (C) innerhalb einer Bitdauer (T) verändert wird.
Die Erfindung betrifft weiter eine elektronische Schaltung (1).The invention relates to a method for generating an ASK signal (B), wherein the ASK signal (B) is used for the transmission of energy and data,
comprising the steps
Generating a carrier signal (D) with a carrier frequency,
Converting data, in particular converting a digital data signal (A) having a bit duration (T) into an analogue useful signal (C) having an amplitude (V _C ),
wherein the amplitude (V _C ) varies depending on the data (A), and
wherein the carrier frequency is more than twice the frequency of the data (A), and
Merging the carrier signal (D) with the useful signal (C) to the ASK signal (B),
characterized in that
the amplitude (V _C ) of the useful signal (C) within a bit duration (T) is changed.
The invention further relates to an electronic circuit (1).

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine elektronische Schaltung zur Erzeugung eines ASK-Signals, wobei das ASK-Signal zur Übertragung von Daten und Energie genutzt wird.The invention relates to a method and an electronic circuit for generating an ASK signal, wherein the ASK signal is used for the transmission of data and energy.

Diese Übertragung soll ohne Beschränkung der Allgemeinheit anhand eines Messgeräts erläutert werden. Ein „Messgerät“ im Sinne dieser Erfindung ist nicht als einzelnes Gerät zu verstehen, sondern als Kombination aus einem Transmitter mit einem, über ein Kabel angeschlossenen, Sensor. Die Verbindung Kabel-Sensor erfolgt häufig über eine Steckverbindung, beispielsweise durch eine galvanisch entkoppelte, insbesondere eine induktive, Schnittstelle. Somit können kontaktlos elektrische Signale übertragen werden. Durch diese galvanische Trennung zeigen sich Vorteile hinsichtlich Korrosionsschutz, Potentialtrennung, Verhinderung mechanischer Abnutzung der Stecker usw. Die induktive Schnittstelle ist üblicherweise als System mit zwei Spulen ausgestaltet, die beispielsweise ineinander gesteckt werden. Darüber hinaus wird über diese Schnittstelle Energie übertragen. Von der Anmelderin werden solche Systeme unter der Bezeichnung „Memosens“ vertrieben.This transmission should be explained without restriction of generality by means of a measuring device. A "measuring device" for the purposes of this invention is not to be understood as a single device, but as a combination of a transmitter with a sensor connected via a cable. The connection cable sensor is often carried out via a plug connection, for example by a galvanically decoupled, in particular an inductive, interface. Thus, contactless electrical signals can be transmitted. This galvanic isolation offers advantages in terms of corrosion protection, potential separation, prevention of mechanical wear of the plug, etc. The inductive interface is usually designed as a system with two coils, which are inserted, for example, into one another. In addition, energy is transmitted via this interface. The applicant distributes such systems under the name "Memosens".

Das zu übertragende Signal, d.h. die Daten (die „Information“), muss für eine Übertragung in ein geeignetes Format gewandelt werden. Dazu wird ein sogenanntes Trägersignal durch die Daten verändert. Diesen Vorgang nennt man Modulation. Den entgegengesetzten Vorgang, also das Herausfiltern von Daten aus einem Trägersignal, nennt man Demodulation.The signal to be transmitted, i. the data (the "information") must be converted into a suitable format for transmission. For this purpose, a so-called carrier signal is changed by the data. This process is called modulation. The opposite process, ie the filtering out of data from a carrier signal, is called demodulation.

Die binäre Übertragung digitaler Signale erfolgt im einfachsten Falle dadurch, dass ein zweistufiges Rechtecksignal verwendet wird. Es kann in diesem Fall zwischen zwei Amplituden, Frequenzen oder Phasen umgeschaltet werden. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Verwendung einer Amplitudenmodulation. Bei der Übertragung digitaler Signale spricht man statt Modulation von Tastung, im Sinne der Erfindung von Amplitudentastung (ASK, engl. amplitude shift keying).The binary transmission of digital signals is in the simplest case in that a two-level square wave signal is used. In this case, it is possible to switch between two amplitudes, frequencies or phases. The present invention relates to the use of amplitude modulation. In the transmission of digital signals one speaks instead of modulation of keying, in the sense of the invention of amplitude shift keying (ASK).

Üblicherweise wird für die Modulation ein Schalter verwendet mit das Trägersignal ein- und ausgeschaltet wird, siehe 1. Dabei zeigt A das Datensignal als Bitfolge und B das modulierte, also das zu übertragende Signal, im Folgenden als ASK-Signal bezeichnet. t ist die Zeit. Das ASK-Signal hat immer die gleiche Amplitude V_ASK. Eine digitale „1“ entspricht dann einem ASK-Signal mit dieser Amplitude V_ASK. Eine digitale „0“ entspricht dann einer „Amplitude“ von 0. Die Dauer, die verstreicht, bis ein einzelnes Bit übertragen wird, wird Bitdauer T genannt. Es ist möglich, dass eine einzelne Periode für eine Bitdauer ausreicht (1a). Es ist aber auch bekannt, dass mehrere Perioden eine Bitdauer bilden (1b).Typically, a switch is used for modulation with the carrier signal turned on and off, see 1 , In this case, A shows the data signal as a bit sequence and B the modulated, ie the signal to be transmitted, hereinafter referred to as ASK signal. t is the time. The ASK signal always has the same amplitude V _ASK . A digital "1" then corresponds to an ASK signal with this amplitude V _ASK . A digital "0" then corresponds to an "amplitude" of 0. The duration that elapses until a single bit is transmitted is called a bit duration T. It is possible that a single period is sufficient for one bit duration ( 1a ). However, it is also known that several periods form a bit duration ( 1b ).

Eine weitere Möglichkeit zeigt 1c. Dabei wird zwischen zwei verschiedenen Amplituden V_ASK,low bzw. V_ASK,high für einen „high-Pegel“ („1“) bzw. „low-Pegel“ („0“) unterschieden.Another way shows 1c , In this case, a distinction is made between two different amplitudes V _{ASK, low} or V _{ASK, high} for a "high level"("1") or "low level"("0").

Diese Form der Datenübertragung ist für die bereits erwähnte induktiv koppelnde Steckverbindung geeignet.This form of data transmission is suitable for the already mentioned inductively coupling connector.

Selbstredend ist darauf zu achten, dass die Signale fehlerfrei übertragen werden. Es ist somit darauf zu achten, dass der Unterschied zwischen einem „high-Pegel“ und einem „low-Pegel“ groß genug ist, sodass zuverlässig zwischen den beiden Zuständen unterschieden werden kann und somit das Datensignal korrekt erhalten bleibt. Vorteilhafterweise wird somit ein „low-Pegel“ mit keinem Signal repräsentiert (vergleiche 1a und 1b) oder nur mit einem geringen „low-Pegel“.Of course, care must be taken to ensure that the signals are transmitted without errors. It is therefore important to ensure that the difference between a "high level" and a "low level" is large enough so that a reliable distinction can be made between the two states and thus the data signal is retained correctly. Advantageously, a "low level" is thus represented with no signal (cf. 1a and 1b ) or only with a low "low level".

Es zeigt sich in diesem Fall allerdings das Problem, dass der Sensor besonders bei einer längeren „low-Pegel“-Folge mit keiner oder mit nicht ausreichender Energie versorgt wird. Wird der „low-Pegel“ höher gewählt, ist die Differenz zu einem „high-Pegel“ unter Umständen nicht mehr groß genug und es kann nicht mehr korrekt zwischen einer digitalen „1“ und einer digitalen „0“ unterschieden werden. Aus Gründen einer limitierten Versorgungsspannung kann meist der „high-Pegel“ nicht weiter erhöht werden.In this case, however, there is the problem that the sensor is supplied with no energy or with insufficient energy, especially in the case of a longer "low-level" sequence. If the "low level" is selected higher, the difference to a "high level" may no longer be large enough and it is no longer possible to differentiate correctly between a digital "1" and a digital "0". For reasons of a limited supply voltage usually the "high level" can not be increased further.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde ein Verfahren und eine elektronische Schaltung bereit zu stellen, die eine korrekte Übertragung einer Bitfolge gewährleisten und ausreichend Energie zur Verfügung stellen.The invention is therefore based on the object of providing a method and an electronic circuit which ensure correct transmission of a bit sequence and provide sufficient energy.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren, umfassend die Schritte: Erzeugen eines Trägersignals mit einer Trägerfrequenz; Umwandeln von Daten, insbesondere Umwandeln eines digitalen Datensignals mit einer Bitdauer, in ein analoges Nutzsignal mit einer Amplitude, wobei sich die Amplitude abhängig von den Daten verändert, und wobei die Trägerfrequenz mehr als doppelt so hoch ist wie die Frequenz der Daten; und Zusammenführung des Trägersignals mit dem Nutzsignal zu dem ASK Signal. Die Amplitude des Nutzsignals wird innerhalb einer Bitdauer verändert. Unter „Frequenz des Datensignals“ soll hierbei der Kehrwert der Bitdauer verstanden werden.The object is achieved by a method, comprising the steps of: generating a carrier signal with a carrier frequency; Converting data, in particular converting a digital data signal having a bit duration, into an analogue wanted signal having an amplitude, wherein the amplitude varies depending on the data, and wherein the carrier frequency is more than twice the frequency of the data; and merging the carrier signal with the payload signal to the ASK signal. The amplitude of the useful signal is changed within a bit duration. The term "frequency of the data signal" is understood to mean the inverse of the bit duration.

Wird die Amplitude des Nutzsignals – und damit die Maximal- und Minimalwerte des ASK-Signals – innerhalb einer Bitdauer verändert, kann gewährleistet werden, dass die Differenz zwischen einem „low-Pegel“ und einem „high-Pegel“ hoch genug ist, sodass sicher zwischen den beiden Zuständen unterschieden werden kann. Darüber hinaus ist sichergestellt, dass genug Energie übertragen wird, da auf einen Minimalwert größere Pegel folgen können.If the amplitude of the useful signal - and thus the maximum and minimum values of the ASK signal - changed within a bit duration, can it is ensured that the difference between a "low level" and a "high level" is high enough so that a distinction can be made between the two states. In addition, it is ensured that enough energy is transferred, since a minimum value can be followed by larger levels.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Amplitude des Nutzsignals innerhalb einer Bitdauer zumindest einen ersten zeitlichen Abschnitt und einen zweiten zeitlichen Abschnitt auf, und die Amplitude des Nutzsignals wird so verändert, dass sie sich im ersten zeitlichen Abschnitt vom zweiten zeitlichen Abschnitt unterscheidet.In a preferred embodiment, the amplitude of the useful signal within a bit duration at least a first temporal portion and a second temporal portion, and the amplitude of the useful signal is changed so that it differs in the first temporal portion of the second temporal portion.

Bevorzugt wird die Amplitude des Nutzsignals innerhalb einer Bitdauer betragsmäßig als Hochpunkt im ersten zeitlichen Abschnitt mit Abklingverhalten im zweiten zeitlichen Abschnitt gewählt. Somit ist gewährleistet, dass auf einen Minimalwert steigende Pegel folgen und genug Energie übertragen werden kann.The amplitude of the useful signal within a bit duration is preferably selected in terms of magnitude as a high point in the first temporal section with decay behavior in the second temporal section. This ensures that rising to a minimum level and increasing levels of energy can be transmitted.

In einer vorteilhaften Ausführungsform wird zwecks Zusammenführung des Trägersignals mit dem Nutzsignal eine Addition, Multiplikation oder Mischung durchgeführt.In an advantageous embodiment, for the purpose of merging the carrier signal with the useful signal, an addition, multiplication or mixing is performed.

Die Aufgabe wird weiter gelöst durch eine elektronische Schaltung, umfassend: eine Trägerquelle zur Erzeugung eines Trägersignals mit einer Trägerfrequenz; eine Wandelvorrichtung zum Umwandeln von Daten, insbesondere zum Umwandeln eines digitalen Datensignals mit einer Bitdauer, in ein analoges Nutzsignal mit einer Amplitude, wobei sich die Amplitude abhängig von den Daten verändert. Eine kleinere Amplitude, im Extremfall eine Amplitude von 0, entspricht dabei einer digitalen „0“; eine größere Amplitude entspricht einer digitalen „1“. Die Trägerfrequenz ist mehr als doppelt so hoch ist wie die Frequenz der Daten. Die elektronische Schaltung umfasst weiter eine Überlagerungseinheit zum Zusammenführen des Trägersignals mit dem Nutzsignal zu dem ASK Signal. Es ist eine Unterschaltung vorgesehen, die so ausgestaltet ist, dass sie die Amplitude des Nutzsignals innerhalb einer Bitdauer verändert.The object is further achieved by an electronic circuit comprising: a carrier source for generating a carrier signal having a carrier frequency; a conversion device for converting data, in particular for converting a digital data signal having a bit duration, into an analogue useful signal having an amplitude, wherein the amplitude changes depending on the data. A smaller amplitude, in the extreme case an amplitude of 0, corresponds to a digital "0"; a larger amplitude corresponds to a digital "1". The carrier frequency is more than twice the frequency of the data. The electronic circuit further comprises an overlay unit for combining the carrier signal with the useful signal to the ASK signal. A subcircuit is provided which is designed such that it changes the amplitude of the useful signal within a bit duration.

In einer bevorzugten Ausgestaltung teilt die Unterschaltung innerhalb einer Bitdauer die Amplitude des Nutzsignals in einen ersten zeitlichen Abschnitt und einen zweiten zeitlichen Abschnitt ein, und die Amplitude des Nutzsignals unterscheidet sich im ersten zeitlichen Abschnitt von der Amplitude im zweiten zeitlichen Abschnitt.In a preferred embodiment, the subcircuit divides the amplitude of the useful signal into a first temporal section and a second temporal section within one bit duration, and the amplitude of the useful signal differs in the first temporal section from the amplitude in the second temporal section.

In einer vorteilhaften Ausführungsform verändert die Unterschaltung innerhalb einer Bitdauer die Amplitude des Nutzsignals so, dass die Amplitude des Nutzsignals innerhalb einer Bitdauer betragsmäßig nach einem Hochpunkt im ersten zeitlichen Abschnitt ein Abklingverhalten im zweiten zeitlichen Abschnitt aufweist.In an advantageous embodiment, the subcircuit changes the amplitude of the useful signal within a bit duration in such a way that the amplitude of the useful signal within a bit duration has a decay behavior in the second temporal segment in terms of magnitude after a high point in the first temporal segment.

Bevorzugt handelt es sich bei der Unterschaltung um ein Lastnetzwerk, insbesondere um zumindest ein RC-Glied. Somit können Überschwinger bzw. Unterschwinger generiert werden, die dafür sorgen, dass die Amplitude des Nutzsignals innerhalb einer Bitdauer verändert wird.The subcircuit is preferably a load network, in particular at least one RC element. Thus, overshoots or undershoots can be generated, which ensure that the amplitude of the useful signal is changed within a bit duration.

In einer vorteilhaften Ausführungsform handelt es sich bei der Überlagerungseinheit um einen Multiplizierer, Addierer oder Mischer.In an advantageous embodiment, the superimposition unit is a multiplier, adder or mixer.

Die Erfindung betrifft weiter ein Messgerät, umfassend eine elektronische Schaltung nach einer der vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen.The invention further relates to a measuring device comprising an electronic circuit according to one of the embodiments described above.

In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Messgerät eine übergeordnete Einheit, insbesondere einen Transmitter, und einen Verbraucher, insbesondere einen Sensor. Die übergeordnete Einheit ist dabei mit dem Verbraucher über eine galvanisch getrennte, insbesondere induktive, Schnittstelle verbunden, und über die Schnittstelle werden Energie und Daten übertragen.In an advantageous embodiment, the measuring device comprises a higher-level unit, in particular a transmitter, and a consumer, in particular a sensor. The superordinated unit is connected to the consumer via a galvanically isolated, in particular inductive, interface, and energy and data are transmitted via the interface.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näherer erläutert. Es zeigtThe invention will be explained in more detail with reference to the following figures. It shows

1 der Signalverlauf einer üblichen Übertragung, 1 the waveform of a conventional transmission,

2 ein Messgerät in dem die erfindungsgemäße Schaltung angewendet wird, 2 a measuring device in which the circuit according to the invention is applied,

3a eine schematische Übersicht der erfindungsgemäßen Schaltung, mit 3a a schematic overview of the circuit according to the invention, with

3b einer Ausgestaltung einer Wandelvorrichtung, und 3b an embodiment of a conversion device, and

3c einer Ausgestaltung einer Unterschaltung, sowie 3c an embodiment of a subcircuit, as well

4 der Signalverlauf, der mit der erfindungsgemäßen Schaltung erreicht wird. 4 the waveform that is achieved with the circuit according to the invention.

In den Figuren sind gleiche Merkmale mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.In the figures, the same features are identified by the same reference numerals.

Zunächst soll auf ein Messgerät 20 eingegangen werden bei dem die erfindungsgemäße elektronische Schaltung angewendet werden kann. Über eine Schnittstelle 24 kommuniziert ein Verbraucher, z.B. ein Sensor 22, mit einer übergeordneten Einheit, z.B. einem Transmitter 21. Am Transmitter 21 ist ein Kabel vorgesehen, an dessen anderem Ende eine zur ersten Schnittstelle 24 komplementäre Schnittstelle 23 vorgesehen ist. Die Schnittstellen 23, 24 sind als galvanisch getrennte, insbesondere als induktive Schnittstellen ausgestaltet, die mittels einer mechanischen Steckverbindung miteinander koppelbar sind. Über die Schnittstellen 23, 24 werden Daten (bidirektional) und Energie (unidirektional, d.h. von Transmitter 21 zu Sensor 22) gesendet bzw. übertragen. Das Messgerät 20 wird überwiegend in der Prozessautomatisierung angewendet. Bei dem Sensor 20 handelt es sich deswegen etwa um einen pH-, Redoxpotential-, auch ISFET-, Temperatur-, Leitfähigkeit-, Druck-, Sauerstoff-, insbesondere gelöster Sauerstoff-, oder Kohlenstoffdioxidsensor; um einen ionenselektiven Sensor; um einen optischen Sensor, insbesondere einen Trübungssensor, einen Sensor zur optischen Bestimmung der Sauerstoffkonzentration, oder einen Sensor zur Bestimmung der Anzahl von Zellen und Zellstrukturen; um einen Sensor zur Überwachung bestimmter organischer oder metallischer Verbindungen; um einen Sensor zur Bestimmung einer Konzentration einer chemischen Substanz, beispielsweise eines bestimmten Elements oder einer bestimmten Verbindung; oder um einen Biosensor, z.B. einen Glukosesensor.First, to a meter 20 be received in which the electronic circuit according to the invention can be applied. Via an interface 24 a consumer communicates, eg a sensor 22 , with a higher-level unit, eg a transmitter 21 , At the transmitter 21 a cable is provided, at the other end one to the first interface 24 complementary interface 23 is provided. The interfaces 23 . 24 are designed as galvanically isolated, in particular as inductive interfaces which can be coupled to one another by means of a mechanical plug connection. About the interfaces 23 . 24 be data (bidirectional) and energy (unidirectional, ie from transmitter 21 to sensor 22 ). The measuring device 20 is mainly used in process automation. At the sensor 20 it is therefore about a pH, redox potential, also ISFET, temperature, conductivity, pressure, oxygen, in particular dissolved oxygen, or carbon dioxide sensor; an ion-selective sensor; an optical sensor, in particular a turbidity sensor, a sensor for optically determining the oxygen concentration, or a sensor for determining the number of cells and cell structures; a sensor for monitoring certain organic or metallic compounds; a sensor for determining a concentration of a chemical substance, for example a particular element or a particular compound; or a biosensor, eg a glucose sensor.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird zur Datenübertragung zwischen Transmitter 21 und Sensor 22 verwendet. Die erfindungsgemäße Schaltung mit dem Bezugszeichen 1 kann dabei sowohl im Transmitter 21 selbst, im Kabel oder auch im Sensor platziert sein. Bevorzugt befindet sich die elektronische Schaltung im Transmitter 21 oder im Kabel.The inventive method is for data transmission between transmitter 21 and sensor 22 used. The circuit according to the invention with the reference numeral 1 can do both in the transmitter 21 yourself, in the cable or in the sensor. Preferably, the electronic circuit is located in the transmitter 21 or in the cable.

Die Funktionsweise der Erfindung soll zunächst anhand 3a in Verbindung mit den jeweiligen Signalverläufen in 4 erläutert werden. Die elektronische Schaltung 1 umfasst die folgenden Komponenten: eine Trägerquelle 3, eine Wandelvorrichtung 4 mit einer Unterschaltung 5, eine Überlagerungseinheit 6 und eine Datenverarbeitungseinheit 7. Der Ausgang der elektronischen Schaltung 1 ist mit dem Bezugszeichen 2 gekennzeichnet.The operation of the invention will initially be based on 3a in conjunction with the respective signal curves in 4 be explained. The electronic circuit 1 includes the following components: a carrier source 3 , a change device 4 with a subcircuit 5 , an overlay unit 6 and a data processing unit 7 , The output of the electronic circuit 1 is with the reference numeral 2 characterized.

Die Datenverarbeitungseinheit 7 soll allgemein als Quelle der Daten, also des digitalen Datensignals A (vgl. 4), verstanden werden. Das Datensignal A hat eine Bitdauer T (Zeitdauer eine einzelnen Bits). Als Frequenz des Datensignals A soll in dieser Erfindung der Kehrwert der Bitdauer verstanden werden.The data processing unit 7 is generally intended as a source of data, ie the digital data signal A (see. 4 ), be understood. The data signal A has a bit duration T (duration of a single bit). The frequency of the data signal A in this invention is to be understood as the reciprocal of the bit duration.

Die Datenverarbeitungseinheit 7 ist etwa als Mikrocontroller oder Mikroprozessor o.ä. ausgestaltet, der sich im Transmitter 21 oder im Kabel befindet. Für das korrekte Senden der Daten mit ausreichend Energie sind die nachfolgenden Schaltungsteile verantwortlich.The data processing unit 7 is about as microcontroller or microprocessor or similar. designed, located in the transmitter 21 or in the cable. For the correct transmission of the data with sufficient energy, the following circuit parts are responsible.

Die Wandelvorrichtung 4 wandelt das digitale Datensignal A in ein analoges Nutzsignal C um. Das Nutzsignal hat eine Amplitude. Da es sich bei dem Nutzsignal C nicht um ein Sinussignal handelt, soll „Amplitude“ im Sinne dieser Erfindung als oberer Scheitelwert, d.h. Maximalwert, und unterer Scheitelwert, d.h. Minimalwert, verstanden werden.The conversion device 4 converts the digital data signal A into an analogue useful signal C. The useful signal has an amplitude. Since the useful signal C is not a sinusoidal signal, "amplitude" in the sense of this invention should be understood as an upper peak value, ie maximum value, and lower peak value, ie minimum value.

Bei der Wandelvorrichtung 4 handelt es sich etwa um ein zuschaltbares Lastnetzwerk, wobei das Zuschalten durch das Datensignal A bestimmt wird, siehe 3b. Das Lastnetzwerk ist hierbei durch einen Widerstand symbolisiert. Das Lastnetzwerk wird durch eine geeignetes Schaltmittel, etwa ein Transistor ö.ä., zugeschaltet. Das Schaltmittel ist durch einen Schalter symbolisiert.In the conversion device 4 it is about a switchable load network, wherein the connection is determined by the data signal A, see 3b , The load network is symbolized by a resistor. The load network is switched by a suitable switching means, such as a transistor ö.ä. The switching means is symbolized by a switch.

Alternativ kann eine Verstärkerschaltung verwendet werden (nicht abgebildet), wobei das Datensignal A die Verstärkung bestimmt. Dabei wird das Datensignal A so umgewandelt, dass eine kleinere Verstärkung, also eine kleinere Amplitude des Nutzsignals C, im Extremfall eine Amplitude von 0, einer digitalen „0“ entspricht; eine größere Verstärkung, also eine größere Amplitude entspricht einer digitalen „1“.Alternatively, an amplifier circuit may be used (not shown), wherein the data signal A determines the gain. In this case, the data signal A is converted so that a smaller gain, ie a smaller amplitude of the useful signal C, in the extreme case corresponds to an amplitude of 0, a digital "0"; a larger gain, so a larger amplitude corresponds to a digital "1".

Als weitere Alternative kann ein Verstärker, wie er in der noch unveröffentlichten deutschen Patentanmeldung DE 10 2012 110 310 vorgestellt wird, verwendet werden.As a further alternative, an amplifier, as in the still unpublished German patent application DE 10 2012 110 310 will be used.

Die Wandelvorrichtung 4 wandelt das digitale Datensignal A mit Hilfe der Unterschaltung 5 um. Die Unterschaltung 5 kann Teil der Wandelvorrichtung 4 sein oder auch als separate Schaltung ausgestaltet sein. Die Unterschaltung 5 ist ein Lastnetzwerk, also etwa ein RC-Glied, siehe 3c.The conversion device 4 converts the digital data signal A by means of the subcircuit 5 around. The subcircuit 5 can be part of the conversion device 4 be or be configured as a separate circuit. The subcircuit 5 is a load network, so about an RC element, see 3c ,

Die Unterschaltung 5 teilt das Nutzsignal C in einen ersten zeitlichen Abschnitt C.t1 und einen zweiten zeitlichen Abschnitt C.t2. Die Amplitude des Nutzsignals im ersten zeitlichen Abschnitt C.t1 unterscheidet sich von der Amplitude im zweiten zeitlichen Abschnitt C.t2, siehe 4C The subcircuit 5 divides the useful signal C into a first time section C.t1 and a second time section C.t2. The amplitude of the useful signal in the first temporal section C.t1 differs from the amplitude in the second temporal section C.t2, see 4C

Die Unterschaltung 5 verändert das Nutzsignal C so, dass nach einem Spitzenwert V_max der Amplitude im ersten zeitlichen Abschnitt C.t1 ein Abklingverhalten der Amplitude im zweiten zeitlichen Abschnitt C.t2 folgt.The subcircuit 5 changing the useful signal C such that after a peak value _Vmax of the amplitude of the first temporal portion C.t1 a decay behavior of the amplitude in the second temporal portion C.t2 follows.

Dieses Verhalten soll betragsmäßig verstanden werden, d.h. im Falle eine Pegelwechsels von „0“ auf „1“ wird ein Überschwingen des Nutzsignals C generiert; im Falle eines Pegelwechsels von „1“ auf „0“ wird ein Unterschwingen des Nutzsignals C generiert. Exemplarisch sind die Bezugszeichen in 4 für einen Pegelwechsel von „0“ auf „1“ eingezeichnet, sie sind aber gleichwohl für einen Pegelwechsel von „1“ auf „0“ anzuwenden.This behavior should be understood in terms of amount, ie in the case of a level change from "0" to "1" an overshoot of the useful signal C is generated; in the case of a level change from "1" to "0", an undershoot of the useful signal C is generated. By way of example, the reference numerals in FIG 4 for a level change from "0" to "1", but they are nevertheless to be used for a level change from "1" to "0".

Die Trägerquelle 3 ist eine Signalquelle, üblicherweise wird eine Sinusquelle, die ein Trägersignal D generiert (vgl. 4), verwendet. Neben der Sinusform sind jedoch weitere Signalformen wie eine Rechtecksform oder eine Dreiecksform denkbar. Insbesondere kann ein (digitaler) Ausgang der Datenverarbeitungseinheit 7 verwendet werden, es ergibt sich dann eine Rechtecksform. The carrier source 3 is a signal source, usually a sine wave generator that generates a carrier signal D (cf. 4 ). In addition to the sinusoidal shape, however, other signal forms such as a rectangular shape or a triangular shape are conceivable. In particular, a (digital) output of the data processing unit 7 be used, it then results in a rectangular shape.

Die Trägerfrequenz ist mehr als doppelt so hoch wie die Frequenz des Datensignals.The carrier frequency is more than twice the frequency of the data signal.

Eine Überlagerungseinheit 6 führt nun das Nutzsignal C mit dem Trägersignal D zu einem ASK-Signal B zusammen. Die Maximalwerte B.1, B.2 und B.3 des ASK-Signals B zeigen also das angesprochene Abklingverhalten des Nutzsignals B. Der erste Maximalwert B.1 ist also der Spitzenwert, die folgenden Maximalwerte B2 und B3 sind jeweils kleiner.An overlay unit 6 now performs the useful signal C with the carrier signal D to form an ASK signal B. The maximum values B.1, B.2 and B.3 of the ASK signal B thus show the mentioned decay behavior of the useful signal B. The first maximum value B.1 is therefore the peak value, the following maximum values B2 and B3 are each smaller.

Dieses Verhalten soll betragsmäßig verstanden werden.This behavior should be understood in terms of amount.

Die Überlagerungseinheit 6 ist etwa ein Addierer, Multiplizierer oder Mischer.The overlay unit 6 is about an adder, multiplier or mixer.

Es kann somit eindeutig zwischen einem „low-Pegel“ und einem „high-Pegel“ unterschieden werden, da die Differenz der beiden hoch genug ist. Gleichzeitig wird aber genügend Energie übertragen, da nach einem „low-Pegel“ ein „Aufklingen“ stattfindet. Die kurzzeitig zu niedrige Spannung im Falle eines Pegelwechsels von „0“ nach „1“ sind so kurz, dass eine Spannungsstabilisierungseinheit (nicht abgebildet) diese temporäre Unterspannung problemlos durch Stützkondensatoren o.ä. abpuffern kann. Durch den bewussten Einsatz von Überschwingern im amplitudenmodulierten Signal kann somit der entscheidende Nachteil einer Amplitudenmodulation für die Datenübertragung vorteilhaft verbessert werden: Die minimal für die Energieversorgung erforderlichen Spannungspegel setzen nicht mehr zwingend ein oberes Limit für den Modulationshub der Datensignale.It can thus be clearly distinguished between a "low level" and a "high level", since the difference between the two is high enough. At the same time, however, enough energy is transferred, because after a "low level" a "Aufklingen" takes place. The momentarily too low voltage in the case of a level change from "0" to "1" are so short that a voltage stabilization unit (not shown) can easily handle this temporary undervoltage through support capacitors or the like. can buffer. The deliberate use of overshoots in the amplitude-modulated signal thus advantageously improves the decisive disadvantage of amplitude modulation for data transmission: The minimum voltage levels required for the energy supply no longer imperatively set an upper limit for the modulation range of the data signals.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Elektronische Schaltung Electronic switch
22: Ausgang von 1 Output from 1
33: Trägerquelle carrier source
44: Wandelvorrichtung change device
55: Unterschaltung subcircuit
66: Überlagerungseinheit Overlay unit
77: Datenverarbeitungseinheit Data processing unit
2020: Messgerät gauge
2121: Transmitter transmitter
2222: Sensor sensor
2323: Schnittstelle interface
2424: Schnittstelle interface
AA: Datensignal data signal
BB: ASK-Signal ASK signal
B.1B.1: Erster Maximalwert von B First maximum value of B
B.2B.2: Zweiter Maximalwert von B Second maximum value of B
B.3B.3: Dritter Maximalwert von B Third maximum value of B
CC: Nutzsignal payload
C.t1C.t1: Erster zeitlicher Abschnitt First temporal section
C.t2C.t2: Zweiter zeitlicher Abschnitt Second temporal section
DD: Trägersignal carrier signal
tt: Zeit Time
TT: Bitdauer bit duration
V_C V _C: Amplitude von C Amplitude of C
V_Cmax V _Cmax: Spitzenwert von C Peak of C

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102012110310 [0039]

Claims

A method for generating an ASK signal (B), wherein the ASK signal (B) is used for the transmission of data and energy, comprising the steps - generating a carrier signal (D) with a carrier frequency, - converting the data, in particular converting one digital data signal (A) having a bit duration (T), into an analogue useful signal (C) having an amplitude (V _C ), wherein the amplitude (V _C ) varies depending on the data (A), and wherein the carrier frequency is more than is twice the frequency of the data, and - combining the carrier signal (D) with the useful signal (C) to the ASK signal (B), characterized in that the amplitude (V _C ) of the useful signal (C) within a Bit duration (T) is changed.

Method according to Claim 1, wherein the amplitude (V _C ) of the useful signal (C) has at least a first time section (C.t1) and a second time section (C.t2) within one bit duration (T), and the amplitude ( V _C ) of the useful signal (C) is changed so that it differs in the first temporal section (C.t1) from the second temporal section (C.t2).

The method of claim 1 or 2, wherein the amplitude (V _C ) of the useful signal (C) within a bit duration (T) in terms of magnitude as a high point (V _Cmax ) in the first temporal section (C.t1) with decay behavior in the second temporal section (C. t2) is selected.

Method according to at least one of claims 1 to 3, wherein for the purpose of combining the carrier signal (D) with the useful signal (C) to the ASK signal (B) an addition, multiplication or mixing is performed.

Electronic switch ( 1 ) for generating an ASK signal (B), said ASK signal (B) transmitting data and energy, comprising - a carrier source ( 3 ) for generating a carrier signal (D) with a carrier frequency, - a conversion device ( 4 ) for converting data, in particular for converting a digital data signal (A) having a bit duration (T), into an analogue useful signal (C) having an amplitude (V _C ), the amplitude (V _C ) being dependent on the data ( A), and wherein the carrier frequency is more than twice the frequency of the data, and - an overlay unit ( 6 ) for combining the carrier signal (D) with the useful signal (C) to the ASK signal (B), characterized in that a subcircuit ( 5 ) is provided, which is designed such that it changes the amplitude (V _C ) of the useful signal (C) within a bit duration (T).

Electronic switch ( 1 ) according to claim 5, wherein the subcircuit ( 5 ) within a bit duration (T) divides the amplitude (V _C ) of the useful signal (C) into a first time section (C.t1) and a second time section (C.t2), and wherein the amplitude (V _c ) of the Usable signal (C) in the first temporal section (C.t1) from the amplitude (V _C ) in the second temporal section (C.t2) is different.

Electronic switch ( 1 ) according to claim 5 or 6, wherein the subcircuit ( 5 ) within a bit duration (T) the amplitude (V _C ) of the useful signal (C) changed so that the amplitude (V _C ) of the useful signal (C) in terms of magnitude after a high point (V _Cmax ) in the first temporal section (C.t1) has a decay behavior in the second temporal section (C.t2).

Electronic switch ( 1 ) according to at least one of claims 5 to 7, wherein the subcircuit ( 5 ) is a load network, in particular comprising at least one RC element acts.

Electronic switch ( 1 ) according to at least one of claims 5 to 8, wherein the superposition unit ( 6 ) is a multiplier, adder or mixer.

Measuring device ( 20 ) comprising an electronic circuit ( 1 ) according to at least one of claims 1 to 9.

Measuring device ( 20 ) according to claim 10, wherein the measuring device ( 20 ) a parent unit ( 21 ), in particular a transmitter, and a consumer ( 22 ), in particular a sensor, wherein the higher-order unit ( 21 ) with the consumer ( 22 ) via galvanically isolated, in particular inductive, interfaces ( 23 . 24 ) and via the interfaces ( 23 . 24 ) Energy and data are transferred.