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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit einer Funkkommunikationseinheit, einer Antenne und einer Schalteinheit.
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Aus dem Stand der Technik sind Verbrauchswerterfassungseinheiten, welche eine Funkkommunikationseinheit und eine Antenne zum Senden von erfassten Verbrauchswerten aufweisen, allgemein bekannt. Des Weiteren ist es allgemein bekannt, dass derartige Verbrauchswerterfassungseinheiten eine Anzeigeeinheit zur Anzeige der erfassten Verbrauchswerte aufweisen können. Zum Umschalten zwischen verschiedenen Anzeigeinhalten kann eine Schalteinheit vorgesehen sein, welche eine manuell, d. h. durch Tastendruck, zu betätigende Schalttaste als einen mechanischen Druckschalter aufweist.
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In der
DE 20 2017 004 035 U1 werden Antennen für elektronische Vorrichtungen beschrieben. Die elektronische Vorrichtung mit einander gegenüberliegenden Vorder- und Rückflächen umfasst ein Gehäuse mit einer metallischen Gehäusewand, die mindestens einen Teil einer Antennenerdung für eine Antenne bildet, eine Spule, drahtlose Leistungsempfängerschaltungen, die die Spule verwendet, um drahtlose Leistungssignale über die Rückfläche zu empfangen, und Hochfrequenzsendeempfängerschaltungen, die mit der Spule gekoppelt sind und konfiguriert sind, um Signale unter Verwendung der Spule als ein Antennenresonanzelement für die Antenne zu senden und zu empfangen.
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Aus der
US 2017/0122618 A1 ist eine Fernsteuervorrichtung bekannt. Die Fernsteuervorrichtung, die mit einer Klimaanlage oder einer Wärmepumpe in Verbindung steht, umfasst ein Berührungsfeld mit einer Elektrodeneinheit, eine Flüssigkristallanzeige und ein Gehäuse, das das Berührungsfeld und die Flüssigkristallanzeige aufnimmt. Das Gehäuse hat einen hinteren Oberflächenteil und einen vorderen Oberflächenteil. Die Flüssigkristallanzeige ist so angeordnet, dass sie das Berührungsfeld von einer Seite des vorderen Oberflächenteils aus überlappt. Die Elektrodeneinheit hat einen ersten Elektrodenabschnitt zum Erfassen einer berührten Position und einen zweiten Elektrodenabschnitt, der als Antenne fungieren kann, um eine drahtlose Kommunikation mit einer anderen Kommunikationsvorrichtung durchzuführen. Der erste und der zweite Elektrodenabschnitt sind so konfiguriert und angeordnet, dass sie näher an dem vorderen Oberflächenteil als an dem hinteren Oberflächenteil innerhalb des Gehäuses liegen und so angeordnet sind, dass sie einander nicht überlappen, wenn sie von der Seite des vorderen Oberflächenteils aus betrachtet werden.
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In der
DE 60 2004 009 428 T2 werden ein Funkkommunikationsgerät und ein in diesem Gerät verwendetes Verfahren beschrieben. Eine Funkkommunikationsausstattung umfasst eine erste Antenne, eine erste RF-Einheit zur drahtlosen Kommunikation, welche mit der ersten Antenne verbunden werden kann, wobei die erste RF-Einheit ein erstes Frequenzband zum Empfang eines Signals über die erste Antenne und ein zweites Frequenzband zur Übertragung eines Signals über die erste Antenne sowie das erste und zweite Frequenzband abwechselnd verwendet, und eine zweite RF-Einheit zur drahtlosen Kommunikation, welche mit der ersten Antenne verbunden werden kann, wobei die zweite RF-Einheit ein drittes Frequenzband zum Empfang eines Signals und ein viertes Frequenzband zur Übertragung eines Signals sowie das dritte und vierte Frequenzband gleichzeitig verwendet. Die Funkkommunikationsausstattung umfasst des Weiteren eine zweite Antenne, wobei die zweite RF-Einheit gleichzeitig mit der ersten Antenne und der zweiten Antenne verbunden werden kann und die zweite RF-Einheit ein Signal entweder über die erste oder zweite Antenne empfangen und ein Signal über die andere Antenne übertragen kann, eine dritte RF-Einheit zur drahtlosen Kommunikation, welche mit der ersten Antenne verbunden werden kann, wobei die dritte RF-Einheit ein fünftes Frequenzband zum Empfang eines Signals über die erste Antenne und ein sechstes Frequenzband zur Übertragung eines Signals über die erste Antenne sowie das fünfte und sechste Frequenzband abwechselnd verwendet, und ein mit der ersten Antenne verbundenes Bandpassfilter, wobei das Bandpassfilter ein in einen vorgegebenen Frequenzbereich fallendes Signal an die dritte RF-Einheit bzw. ein in einen Frequenzbereich einer höheren Frequenz als dem vorgegebenen Frequenzbereich fallendes Signal an die erste und zweite RF-Einheit automatisch überträgt.
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Aus der
US 2017/0237152 A1 ist eine elektronische Vorrichtung mit einer Antenne bekannt. Die elektronische Vorrichtung umfasst ein Gehäuse, das eine erste Oberfläche, eine zweite Oberfläche und eine Seitenoberfläche umfasst, eine Touchscreen-Anzeige, die innerhalb des Gehäuses positioniert ist, wobei die Anzeige ein Anzeigefeld und ein Berührfeld umfasst, das von dem Anzeigefeld getrennt oder in dieses integriert ist ein, leitfähiges Element (Leiter), das mindestens einen Teil der Seitenfläche bildet, mindestens ein im Wesentlichen durchsichtiges leitfähiges Muster, das in die Anzeige integriert ist, ein zwischen der ersten Oberfläche und der zweiten Oberfläche angeordnetes Erdungselement (Masse), eine drahtlose Kommunikationsschaltung mit einem Port, elektrisch mit dem leitfähigen Element gekoppelt, und einem Prozessor, der elektrisch mit der Anzeige und der drahtlosen Kommunikationsschaltung gekoppelt ist. Das im Wesentlichen transparente leitfähige Muster ist elektrisch mit dem Port der drahtlosen Kommunikationsschaltung und/oder dem Erdungselement gekoppelt.
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In der
DE 10 2016 108 837 A1 wird ein Verfahren zur Steuerung eines elektrischen Verbrauchszählers und zur Datenauslesung über eine optische Schnittstelle beschrieben. Zur Steuerung eines elektrischen Basiszählers, der ein Datendisplay zur Darstellung von Messdaten und eine Datenfreigabeeinrichtung mit einem optischen Sensor umfasst, über welche ein Steuer- oder Freigabecode in Form von Lichtimpulsen empfangen wird, wird ein Smartphone verwendet, das eine optische Sendeeinrichtung und eine Kamera besitzt. Das Verfahren zur Steuerung des Basiszählers läuft ab, indem das Smartphone mit der optischen Sendeinrichtung in Sichtweite zum Sensor des Basiszählers positioniert wird, und eine dem Steuer- und/oder Freigabecode für den Basiszähler entsprechende Signalfolge über die optische Sendeeinrichtung auf den Sensor des Basiszählers gesendet wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine gegenüber dem Stand der Technik verbesserte Vorrichtung mit einer Funkkommunikationseinheit, einer Antenne und einer Schalteinheit anzugeben.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung mit einer Funkkommunikationseinheit, einer Antenne und einer Schalteinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Eine Vorrichtung umfasst eine Funkkommunikationseinheit, insbesondere zur Durchführung einer Funkkommunikation, d. h. insbesondere zum Senden und/oder Empfangen von Funksignalen. Diese Funkkommunikationseinheit ist mit einer Antenne der Vorrichtung koppelbar oder gekoppelt, insbesondere um über diese Antenne ein jeweiliges Funksignal zu senden und/oder ein jeweiliges Funksignal zu empfangen.
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Des Weiteren umfasst die Vorrichtung eine Schalteinheit, beispielsweise zur Bedienung einer Anzeigeeinheit der Vorrichtung, zum Beispiel zum Umschalten zwischen verschiedenen Anzeigeinhalten. Erfindungsgemäß ist die Schalteinheit mit der Antenne koppelbar oder gekoppelt. Somit bildet die Antenne im mit der Schalteinheit gekoppelten Zustand insbesondere einen kapazitiven Sensor für die Schalteinheit. Die Schalteinheit und die Antenne bilden somit insbesondere einen kapazitiven Schalter.
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Durch die erfindungsgemäße Lösung wird ein Bedienen der Schalteinheit ermöglicht, ohne dass hierfür ein Bedienelement, beispielsweise ein Bedientaster, und eine Öffnung in einem Gehäuse der Vorrichtung für dieses Bedienelement erforderlich sind, denn es wird für dieses Bedienen die bereits in der Vorrichtung vorhandene Antenne genutzt, welche somit einer zusätzlichen Verwendung zugeführt wird. Diese Antenne wird somit durch die erfindungsgemäße Lösung nicht nur zur Funkkommunikation mittels der Funkkommunikationseinheit verwendet, sondern zusätzlich als kapazitiver Sensor für die Schalteinheit.
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Dass durch die erfindungsgemäße Lösung keine zusätzliche Öffnung für ein Bedienelement im Gehäuse erforderlich ist, ist besonders vorteilhaft bezüglich einer Mediendichtheit des Gehäuses der Vorrichtung. Die erfindungsgemäße Lösung ist daher besonders vorteilhaft beispielsweise für eine als Wasserzähler ausgebildete Vorrichtung. Des Weiteren wird durch die erfindungsgemäße Lösung eine Kostenreduzierung erreicht, da Kosten für das durch die erfindungsgemäße Lösung nicht erforderliche Bedienelement und die ebenfalls nicht erforderliche Abdichtung des Gehäuses im Bereich eines solchen Bedienelementes eingespart werden.
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Eine Alternative, um ein solches zusätzliches Bedienelement, beispielsweise eines Bedientasters, zu vermeiden, wäre beispielsweise eine zeitgesteuerte Darstellung verschiedener Anzeigeinhalte auf der Anzeigeeinheit. Jedoch würde dies einen erhöhten Zeitaufwand bedeuten, beispielsweise bei einer Auslesung von Verbrauchsdaten über die Anzeigeeinheit, da auf den jeweils gewünschten Anzeigeinhalt gewartet werden muss. Durch die erfindungsgemäße Lösung, durch welche eine solche zeitgesteuerte Darstellung nicht erforderlich ist, werden somit ein wesentlich besserer Bedienkomfort und eine Reduzierung eines zum Auslesen erforderlichen Zeitaufwandes erreicht.
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Die Schalteinheit ist beispielsweise über einen Tiefpass, auch als Tiefpassfilter bezeichnet, mit der Antenne koppelbar oder gekoppelt. Die Funkkommunikationseinheit ist beispielsweise über einen Hochpass, auch als Hochpassfilter bezeichnet, oder über einen Bandpass, auch als Bandpassfilter bezeichnet, mit der Antenne koppelbar oder gekoppelt. Die Funkkommunikationseinheit ist insbesondere als eine Hochfrequenzfunkkommunikationseinheit ausgebildet. Zur Durchführung einer Funkkommunikation ist insbesondere eine Beaufschlagung der Antenne mit einem empfangenen und/oder von der Funkkommunikationseinheit erzeugten Hochfrequenzsignal als Funksignal vorgesehen, beispielsweise mit einem Hochfrequenzsignal über 100 MHz, insbesondere mit einem Hochfrequenzsignal in einem Bereich von mehreren Hundert MHz. Zur Erfassung einer Schalteingabe ist insbesondere eine Beaufschlagung der Antenne mit einem von der Schalteinheit erzeugten, insbesondere niederfrequenten, Abtastsignals vorgesehen, insbesondere mit einem Abtastsignal in einem Frequenzbereich von 10 kHz bis 100 kHz.
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Auf diese Weise sind das Abtastsignal und das Funksignal klar und auf einfache Weise schaltungstechnisch voneinander zu trennen, insbesondere mittels des Tiefpasses für das Abtastsignal und mittels des Hochpasses oder Bandpasses für das Funksignal, so dass keine gegenseitige Störung der Funkkommunikation und der Bedienung der Schalteinheit erfolgt. Vorteilhafterweise ist somit schaltungstechnisch die Antenne in einem Hochfrequenzzweig an die Funkkommunikationseinheit, beispielsweise an einen so genannten Funk-Power-Amplifier, angekoppelt oder ankoppelbar. Dabei ist zweckmäßigerweise keine galvanische Verbindung nach Masse vorhanden. Dieser Hochfrequenzzweig ist für hochfrequente Signale, insbesondere für das als Hochfrequenzsignal ausgebildete Funksignal, niederohmig ausgebildet.
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Des Weiteren ist die Antenne vorteilhafterweise in einem Niederfrequenzzweig an die Schalteinheit angekoppelt oder ankoppelbar. Der kapazitive Schalter, insbesondere der über die Antenne realisierte kapazitive Sensor, auch als kapazitive Taste bezeichnet, wird beispielsweise bei Frequenzen von 10 kHz bis 100 kHz betrieben. Für diese Frequenzen ist die Antenne hochohmig gegen Masse. Die Einkoppelung des als Hochfrequenzsignal ausgebildeten Funksignals in die Antenne ist hochohmig gegenüber der Einkoppelung des kapazitiven Abtastsignals und umgekehrt. Somit erfolgt vorteilhafterweise die Ankoppelung der Antenne im Hochfrequenzzweig zur Nutzung auf herkömmliche Weise als Antenne für die Funkkommunikation und die Ankoppelung der Antenne im Niederfrequenzzweig zur alternativen Nutzung als Bestandteil eines kapazitiven Schalters.
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Die Antenne ist als ein flächiges Metallteil, erfindungsgemäß als ein Blechteil, ausgebildet. Sie ist beispielsweise im Gehäuse der Vorrichtung im Bereich einer Gehäusewand angeordnet, beispielsweise hinter der Anzeigeeinheit, d. h. die Anzeigeeinheit ist dann zwischen der Gehäusewand und der Antenne angeordnet. Somit liegt die Antenne vorteilhafterweise als ein relativ großes Blechteil unterhalb der Anzeigeeinheit großflächig nahe der Gehäusewand, beispielsweise nahe einem diese Gehäusewand bildenden Gehäusedeckel. Dabei kann eine gesamte Fläche dieser Antenne als kapazitive Taste genutzt werden, beispielsweise zum Weiterschalten von auf der Anzeigeeinheit ausgegebenen Anzeigeinhalten.
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Die Vorrichtung ist beispielsweise ausgebildet als eine Verbrauchswerterfassungseinheit, insbesondere als ein Wasserzähler, Wärmezähler oder Heizkostenverteiler, oder ausgebildet als ein Zähler von verbrauchsabhängigen Impulsen. Ein solcher Zähler von verbrauchsabhängigen Impulsen, auch als Impulsadapter ausgebildet, ist vorgesehen zum Zählen von Impulsen, die von einem separaten Messgerät abhängig von einem mit diesem Messgerät ermittelten Verbrauch erzeugt werden. Hierzu ist dieser Zähler von verbrauchsabhängigen Impulsen mit einem solchen Messgerät koppelbar.
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Wie bereits oben erwähnt, werden bei derartigen Vorrichtungen als Vorteile insbesondere die kostengünstige Realisierung der Schalterfunktion, die Mediendichtheit, insbesondere Wasserdichtheit, und eine große Fläche für die Schalterbetätigung, insbesondere in Form einer kapazitiven Tastenbetätigung, erreicht.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.
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Darin zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung mit einer Funkkommunikationseinheit, einer Antenne und einer Schalteinheit.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Vorrichtung 1 mit einer Funkkommunikationseinheit 2, auch als RF-Transceiver bezeichnet, einer Antenne 3 und einer Schalteinheit 4. Die Vorrichtung 1 ist beispielsweise als eine Verbrauchswerterfassungseinheit ausgebildet, insbesondere als ein Wasserzähler, Wärmezähler oder Heizkostenverteiler, oder sie ist beispielsweise als ein Zähler von verbrauchsabhängigen Impulsen ausgebildet.
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Die Funkkommunikationseinheit 2 dient insbesondere einer Durchführung einer Funkkommunikation, d. h. insbesondere zum Senden und/oder Empfangen von Funksignalen, mittels welchen beispielsweise Verbrauchsdaten gesendet werden können und/oder beispielsweise Aufforderungen zum Senden der Verbrauchsdaten empfangen werden können. Die Funkkommunikationseinheit 2 ist somit mit der Antenne 3 der Vorrichtung 1 gekoppelt, um über diese Antenne 3 insbesondere ein jeweiliges Funksignal zu senden und/oder ein jeweiliges Funksignal zu empfangen.
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Die Schalteinheit 4 ist beispielsweise mit einer hier nicht dargestellten und beispielsweise als ein Display ausgebildeten Anzeigeeinheit gekoppelt, um mittels der Schalteinheit 4 zwischen verschiedenen Anzeigeinhalten der Anzeigeeinheit umschalten zu können. Die Schalteinheit 4 dient somit insbesondere einer Bedienung dieser Anzeigeeinheit. Beispielsweise können über die Anzeigeeinheit Verbrauchsdaten direkt an der Vorrichtung 1 abgelesen werden, wobei mittels der Schalteinheit 4 beispielsweise zwischen der Anzeige verschiedener Verbrauchsdaten umgeschaltet werden kann.
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Zur Bedienung der Schalteinheit 4 ist eine manuelle Eingabemöglichkeit erforderlich. Wäre hierfür ein beispielsweise als mechanischer Bedientaster ausgebildetes Bedienelement vorgesehen, so würden sich daraus Dichtheitsprobleme eines Gehäuses 5 der Vorrichtung 1 ergeben, da ein solcher mechanischer Bedientaster in einer Öffnung des Gehäuses 5 angeordnet werden müsste. Es würden dann Kosten für den mechanischen Bedientaster und für die Gehäuseabdichtung anfallen.
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Um dies zu vermeiden, wird die ohnehin bereits vorhandene Antenne 3 der Vorrichtung 1 zur Ausbildung eines kapazitiven Schalters verwendet. Hierzu ist die Antenne 3 auch mit der Schalteinheit 4 gekoppelt, wobei die mit der Schalteinheit 4 gekoppelte Antenne 3 auf diese Weise insbesondere einen kapazitiven Sensor für die Schalteinheit 4 bildet. Dadurch wird ein Bedienen der Schalteinheit 4 ermöglicht, ohne dass hierfür der oben beschriebene mechanische Bedientaster und die Öffnung im Gehäuse 5 erforderlich sind. Dadurch werden die Dichtheitsprobleme des Gehäuses 5 vermieden und zudem werden Kosten reduziert, da kein zusätzlicher mechanischer Bedientaster erforderlich ist.
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Durch die beschriebene Lösung wird somit eine Nutzung der Antenne 3 auf herkömmliche Weise als Antenne 3 für die Funkkommunikation und zusätzlich eine alternative Nutzung der Antenne 3 als Bestandteil eines kapazitiven Schalters ermöglicht. Um dabei Störungen der jeweiligen Nutzungsform durch die jeweils andere Nutzungsform zu vermeiden, erfolgt die Ankoppelung der Antenne 3 in einem Hochfrequenzzweig HF, auch als Hochfrequenzpfad, HF-Zweig oder HF-Pfad bezeichnet, an die Funkkommunikationseinheit 2, um dadurch die Nutzung auf herkömmliche Weise als Antenne 3 für die Funkkommunikation zu ermöglichen, und die Ankoppelung der Antenne 3 in einem Niederfrequenzzweig LF, auch als Niederfrequenzpfad oder LF-Pfad (LF = Low Frequenzy) bezeichnet, um dadurch die alternative Nutzung als Bestandteil des kapazitiven Schalters zu ermöglichen.
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Die Antenne 3 ist beispielsweise als ein flächiges Metallteil, insbesondere als ein Blechteil, ausgebildet. Sie ist beispielsweise im Gehäuse 5 der Vorrichtung 1 im Bereich einer Gehäusewand angeordnet, beispielsweise hinter der Anzeigeeinheit, d. h. die Anzeigeeinheit ist dann zwischen der Gehäusewand und der Antenne 3 angeordnet. Somit liegt die Antenne 3 als ein relativ großes Blechteil unterhalb der Anzeigeeinheit großflächig nahe der Gehäusewand, beispielsweise nahe einem diese Gehäusewand bildenden Gehäusedeckel. Dabei kann eine gesamte Fläche dieser Antenne 3 als kapazitive Taste genutzt werden, beispielsweise zum Weiterschalten von auf der Anzeigeeinheit ausgegebenen Anzeigeinhalten.
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Schaltungstechnisch ist die Antenne 3 im Hochfrequenzzweig HF an die Funkkommunikationseinheit 2, beispielsweise an einen so genannten Funk-Power-Amplifier (Funk-PA), angekoppelt. Dabei ist zweckmäßigerweise, insbesondere gegenüber einer Standardapplikation, keine galvanische Verbindung nach Masse vorhanden. Dieser Hochfrequenzzweig HF ist für hochfrequente Signale, insbesondere für das Funksignal, welches ein Hochfrequenzsignal ist, niederohmig ausgebildet.
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Des Weiteren ist die Antenne 3 im Niederfrequenzzweig LF an die Schalteinheit 4 angekoppelt. Der kapazitive Schalter, insbesondere der über die Antenne 3 realisierte kapazitive Sensor, auch als kapazitive Taste bezeichnet, wird beispielsweise bei Frequenzen von 10 kHz bis 100 kHz betrieben. Für diese Frequenzen ist die Antenne 3 hochohmig gegen Masse.
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Die Einkoppelung des als Hochfrequenzsignal ausgebildeten Funksignals in die Antenne 3 ist hochohmig gegenüber der Einkoppelung des kapazitiven Abtastsignals und umgekehrt.
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Um diesen Hochfrequenzzweig HF und diesen Niederfrequenzzweig LF zu realisieren, ist, wie in 1 gezeigt, die Funkkommunikationseinheit 2 über einen Hochpass HP oder Bandpass BP, auch als Hochpassfilter oder Bandpassfilter bezeichnet, mit der Antenne 3 gekoppelt und die Schalteinheit 4 ist über einen Tiefpass TP, auch als Tiefpassfilter bezeichnet, mit der Antenne 3 gekoppelt. Die Funkkommunikationseinheit 2 ist insbesondere als eine Hochfrequenzfunkkommunikationseinheit ausgebildet. Die Funkkommunikation erfolgt somit mittels Hochfrequenzsignalen, beispielsweise im Bereich von mehreren Hundert MHz, als Funksignale.
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Zur Durchführung der Funkkommunikation wird somit die Antenne 3 mit einem empfangenen und/oder von der Funkkommunikationseinheit 2 erzeugten Hochfrequenzsignal als Funksignal beaufschlagt. Zur Erfassung einer Schalteingabe wir die Antenne 3 mit einem von der Schalteinheit 4 erzeugten niederfrequenten Abtastsignals beaufschlagt, insbesondere mit einem Abtastsignal im Frequenzbereich von 10 kHz bis 100 kHz.
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Auf diese Weise sind das Abtastsignal und das Funksignal klar und auf einfache Weise schaltungstechnisch voneinander zu trennen, insbesondere mittels des Tiefpasses TP für das Abtastsignal und mittels des Hochpasses HP oder Bandpasses BP für das Funksignal, so dass keine gegenseitige Störung der Funkkommunikation und der Bedienung der Schalteinheit 4 erfolgt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Vorrichtung
- 2
- Funkkommunikationseinheit
- 3
- Antenne
- 4
- Schalteinheit
- 5
- Gehäuse
- BP
- Bandpass
- HF
- Hochfrequenzzweig
- HP
- Hochpass
- LF
- Niederfrequenzzweig
- TP
- Tiefpass
