DE10353373B4

DE10353373B4 - Transponder

Info

Publication number: DE10353373B4
Application number: DE10353373A
Authority: DE
Inventors: John Deryk Waters
Original assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Current assignee: Hewlett Packard Development Co LP
Priority date: 2002-11-21
Filing date: 2003-11-14
Publication date: 2008-08-07
Anticipated expiration: 2023-11-15
Also published as: US6942158B2; GB2395626A; DE10353373A1; GB0227149D0; US20040099738A1; GB2395626B

Abstract

Transponder (30), der einen Resonanzschaltungsteil (32), ein Detektormodul (42), einen Speicher (34), ein Ausgabegeneratormodul (43) und ein Gleichrichtschaltungsteil (33) aufweist, wobei der Resonanzschaltungsteil (32) betreibbar ist, um ein Ausgangssignal ansprechend auf ein Lesevorrichtungssignal von einer Lesevorrichtung (31) zu erzeugen, wobei die Größe des Ausgangssignals von der Größe des Lesevorrichtungssignals abhängt, wobei der Gleichrichtschaltungsteil (33) auf das Ausgangssignal des Resonanzschaltungsteils (32) anspricht, um eine Ausgangsspannung zu erzeugen, wobei das Detektormodul (42) auf die Größe der Ausgangsspannung anspricht, derart, daß, wenn die Größe der Ausgangsspannung in einem ersten Bereich liegt, das Detektormodul (42) bewirkt, daß das Ausgabegeneratormodul (43) ein Identifizierersignal überträgt und der Speicher (34) von dem Gleichrichtschaltungsteil (32) getrennt wird, und daß, wenn die Größe der Ausgangsspannung in einem zweiten Bereich oberhalb des ersten Bereichs liegt, das Detektormodul (42) bewirkt, daß der Speicher (34) mit dem Gleichrichtschaltungsteil (33) verbunden wird, wobei der Resonanzschaltungsteil (32) einen Schalter (37) aufweist, wobei, wenn die...

Description

Diese Erfindung bezieht sich auf einen Transponder.
Transpondergeräte mit Speicher in der Form von Funkfrequenzidentifizierungs-(RFID-)Transpondergeräten sind in der Technik bekannt und die Technologie hat sich etabliert (siehe z. B. RFID Handbook, Klaus Finkenzeller, 1999, John Wiley & Sons). RFID-Transpondergeräte gibt es in vielen Formen, alle weisen jedoch eine integrierte Schaltung mit Informationen, die auf derselben gespeichert sind, sowie eine Spule auf, die es ermöglicht, daß dieselbe durch eine Lese-/Schreibvorrichtung abgefragt wird, die im allgemeinen als eine Lesevorrichtung bezeichnet wird. Bis vor kurzem waren RFID-Transpondergeräte aufgrund der Frequenz, bei der dieselben arbeiten (13,56 MHz), und der Größe der Spule, die dieselben benötigen, ziemlich groß und hatten sehr kleine Speicherkapazitäten. Derartige RFID-Transpondergeräte wurden tendenziell in sehr einfachen Anwendungen verwendet, wie z. B. zur Dateiverfolgung in Büros oder anstelle von oder zusätzlich zu Strichcodes zur Produktidentifizierung und Versorgungskettenverwaltung.
Sehr viel kleinere RFID-Transpondergeräte wurden ebenso entwickelt, die bei verschiedenen Frequenzen arbeiten. Hitachi-Maxell z. B. hat eine „Spule-auf-Chip"-Technologie entwickelt, bei der die für die induktive Verbindung erforderliche Spule sich auf dem Chip befindet und nicht an demselben angebracht ist. Dies führt zu einem Transpondergerät mit Speicher in der Form eines Chips mit 2,5 mm im Quadrat, der bei 13,56 MHz arbeitet. Zusätzlich hat Hitachi ein Transpondergerät mit Speicher entwickelt, das als „mu-Chip" bezeichnet wird, der ein Chip von 0,4 mm im Quadrat ist und bei 2,45 GHz arbeitet. Diese kleineren Transpondergeräte mit Speicher können in einer Vielzahl unterschiedli cher Anwendungen verwendet werden. Einige sind sogar für ein Markieren von Haustieren durch Implantation verfügbar.
Obwohl bekannt ist, Transpondergeräte mit ihren eigenen Leistungsquellen zu versehen, wird in vielen Anwendungen das Transpondergerät auch durch das durch die Lesevorrichtung erzeugte Funkfrequenzsignal mit Leistung versorgt. Ein derartiges bekanntes System ist in 1 gezeigt, bei der eine Lesevorrichtung allgemein bei 10 und ein Transpondergerät bei 12 dargestellt sind. Die Lesevorrichtung 10 weist einen Funkfrequenzgenerator 13 und einen Resonanzschaltungsteil 11 auf, der bei dem vorliegenden Beispiel einen Induktor 14 und einen Kondensator 15, die parallel geschaltet sind, aufweist. Der Induktor 14 weist eine Antenne auf. Der Resonanzschaltungsteil weist eine bestimmte Resonanzfrequenz gemäß der Kapazität und Induktivität des Kondensators 15 und des Induktors 14 auf und der Frequenzgenerator 13 wird betrieben, um ein Signal bei dieser Resonanzfrequenz zu erzeugen.
Das Transpondergerät 12 weist ähnlich einen Resonanzschaltungsteil, der im allgemeinen bei 16 dargestellt ist, einen Gleichrichtschaltungsteil, der allgemein bei 17 dargestellt ist, sowie einen Speicher 18 auf. Der Resonanzschaltungsteil 16 weist einen Induktor 19, der bei diesem Beispiel wieder eine Schleifenantenne aufweist, und einen Kondensator 20 auf. Der Resonanzschaltungsteil 16 weist so eine Resonanzfrequenz auf, die durch den Induktor 19 und den Kondensator 20 eingestellt ist. Die Resonanzfrequenz des Resonanzschaltungsteils 16 ist ausgewählt, um die gleiche zu sein wie die der Lesevorrichtung 10. Der Gleichrichtteil weist eine in Durchlaßrichtung vorgespannte Diode 21 und einen Kondensator 22 auf und wirkt so effektiv wie ein Halbwellengleichrichter.
Wenn die Lesevorrichtung 10 und das Transpondergerät 12 ausreichend nahe beieinander sind, bewirkt ein durch den Frequenzgenerator 13 erzeugtes Signal, daß der Resonanz schaltungsteil 11 ein Lesevorrichtungssignal erzeugt, das ein elektromagnetisches Hochfrequenzfeld aufweist. Wenn der Resonanzschaltungsteil 16 innerhalb dieses Feldes bewegt wird, wird bewirkt, daß ein Strom in dem Resonanzschaltungsteil 16 fließt, was Leistung von dem zeitvariierenden Magnetfeld zieht, das durch die Lesevorrichtung erzeugt wird. Der Gleichrichtschaltungsteil 17 dient dann dazu, die Spannung über den Resonanzfrequenzteil zu glätten und eine Leistungsversorgungsspeicherung bereitzustellen. Der Gleichrichtschaltungsteil 17 ist ausreichend, um eine ausreichend stabile Spannung an den Speicher 18 zu liefern, damit der Speicher arbeiten kann.
Es ist jedoch möglich, wenn kein Transpondergerät 12 ausreichend nahe an der Lesevorrichtung 10 ist, daß das durch die Lesevorrichtung 10 erzeugte elektromagnetische Feld mit anderen Objekten gekoppelt sein könnte, insbesondere Objekten, die Metall enthalten, wie z. B. einem Glasrahmen, einem Stift oder derartigen Drähten, wie diese auf einem Tisch zu finden sind. Dies kann unerwünscht sein. Es ist bei derartigen Umständen möglich, daß die Lesevorrichtung vorgeschriebene rechtliche Regelungen oder Richtlinien, die auf den Pegel einer von Funksendern abgestrahlten Leistung bezogen sind, nicht erfüllen. Es ist jedoch ersichtlich, daß ein einfaches Reduzieren der Leistung des durch die Lesevorrichtung übertragenen Signals sowohl den Bereich, bei dem die Lesevorrichtung arbeiten kann, als auch die zum Betrieb des Transpondergeräts 32 verfügbare Leistung reduziert. Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, das obige Problem zu reduzieren oder zu überwinden.
Aus der DE 4002801 C1 ist ein Transponder bekannt, der ein Empfangs- und Auswertungsteil aufweist, das in Abhängigkeit von der Höhe der über eine induktive Kopplung von einem Abfragegerät empfangenen Versorgungsspannung einen Sendeteil nur dann freigibt, wenn die Versorgungsspannung einen ersten vorgegebenen Schwellenwert übersteigt, und eine Aussendung von Messdaten nur dann freigibt, wenn die Span nung einen zweiten Schwellenwert übersteigt. Hierdurch soll vermieden werden, dass der Transponder unzuverlässige Kennungsdaten oder unzuverlässige Messdaten abgibt.
Aus der WO 99/30401 A1 ist ein Transponder bekannt, bei dem die Höhe des von einem Abfragegerät an den Transponder übertragenen Spannungsversorgungspegels erfasst wird, wobei in Abhängigkeit von der erfassten Spannungshöhe entweder nur die in dem Speicher des Transponder enthaltene Kennung durch Modulation der Güte des Transponderschwingkreises an eine Leseschaltung rückübertragen wird oder, wenn ein höherer Spannungspegel der Leistungsversorgung erfasst wird, eine Schreiboperation in einen bestimmen Bereich des Speichers ermöglicht wird. Hierdurch sollen fehlerhafte Schreiboperationen in den Speicher bei zu niedrigen Spannungspegeln verhindert werden.
Aus der US 6,476,708 B1 sind ein Transponderlesegerät und Transpondergerät bekannt, wobei das Transponderlesegerät in einem anfänglichen Betriebszustand mit verminderter Leistung arbeitet, bis das Lesegerät einen Leistungsverlust feststellt, der als Kopplung mit dem Transpondergerät interpretiert wird, woraufhin das Lesegerät selbsttätig in einen Zustand einer erhöhten Leistungsabgabe umschaltet.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Transponder zu schaffen, mit dessen Hilfe vorgegebene Ein schränkungen bezüglich einer vom Funksender abgestrahlten Leistung besser eingehalten werden können.
Diese Aufgabe wird durch einen Transponder gemäß Anspruch 1 gelöst.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Transpondergerät mit Speicher geschaffen, das ein Resonanzschaltungsteil, ein Detektormodul und ein Ausgabegeneratormodul aufweist, wobei der Resonanzschaltungsteil betreibbar ist, um ein Ausgangssignal ansprechend auf ein Lesevorrichtungssignal von einer Lesevorrichtung zu erzeugen, wobei die Amplitude des Ausgangssignals von der Größe des Lesevorrichtungssignals abhängt, und wobei das Detektormodul ansprechend auf die Größe des Ausgangssignals ist, derart, daß, wenn die Größe des Ausgangssignals relativ niedrig ist, das Detektormodul bewirkt, daß das Ausgabegeneratormodul ein Identifizierersignal sendet, und daß, wenn die Größe des Ausgangssignals relativ hoch ist, das Detektormodul betreibbar ist, um zu bewirken, daß das Transpondergerät sich zu einem Betriebsmodus bewegt.
Das Transpondergerät kann einen Speicher aufweisen, wobei das Detektormodul betreibbar sein kann, um zu bewirken, daß das Transpondergerät sich zu einem Betriebsmodus bewegt, indem der Speicher mit dem Resonanzschaltungsteil verbunden wird.
Das Transpondergerät kann einen Gleichrichtschaltungsteil aufweisen, der ansprechend auf das Ausgangssignal des Resonanzschaltungsteils ist, um eine Ausgangsspannung zu erzeugen, und das Detektormodul kann ansprechend auf die Größe der Ausgangsspannung sein.
Das Detektormodul kann betreibbar sein, um den Speicher mit dem Gleichrichtschaltungsteil zu verbinden, wenn das Ausgangssignal relativ hoch ist, und um den Speicher von dem Gleichrichtschaltungsteil zu trennen, wenn die Größe des Ausgangssignals relativ niedrig ist.
Der Resonanzschaltungsteil kann ein Element mit variabler Kapazität aufweisen, wobei, wenn die Größe des Ausgangssignals relativ niedrig ist, das Ausgabegeneratormodul betreibbar ist, um das Element mit variabler Kapazität zu steuern, und, wenn die Größe des Ausgangssignals relativ hoch ist, der Speicher betreibbar ist, um das Element mit variabler Kapazität zu steuern.
Das Ausgabegeneratormodul kann einen Pseudozufalls-Binärsequenz-Generator aufweisen, wobei der Pseudozufalls-Binärsequenz-Generator betreibbar ist, um das Element mit variabler Kapazität zu steuern, um die Pseudozufalls-Binärsequenz an eine Lesevorrichtung zu übertragen.
Der Resonanzschaltungsteil kann betreibbar sein, um eine Induktivkopplung zu einer Lesevorrichtung bereitzustellen, wobei das Lesevorrichtungssignal über die Induktivkopplung empfangen wird.
Weiterhin wird eine Lesevorrichtung bereitgestellt, um ein Transpondergerät mit Speicher zu lesen, wobei die Lesevorrichtung einen Resonanzschaltungsteil aufweist, der betreibbar ist, um ein Lesevorrichtungssignal an ein Transpondergerät mit Speicher zu übertragen, wobei die Lesevorrichtung ferner betreibbar ist, um ein Signal von einem Transpondergerät mit Speicher zu empfangen, und wobei die Lesevorrichtung betreibbar ist, um das Signal bei einer ersten, relativ niedrigen Leistung an das Transpondergerät mit Speicher zu übertragen, und ansprechend auf ein Identifizierersignal von einem Transpondergerät mit Speicher betreibbar ist, um ein Signal bei einer zweiten, relativ hohen Leistung an das Transpondergerät mit Speicher zu übertragen.
Ein Resonanzschaltungsteil und ein Signalgenerator können betreibbar sein, um ein Treibersignal an den Resonanzschaltungsteil zu liefern, wobei die Lesevorrichtung ferner einen Amplitudenmodulator aufweist, um die Amplitude des Treibersignals, das von dem Signalgenerator an den Resonanzschaltungsteil geliefert wird, zu steuern.
Ein Identifizierersignalmodul kann vorgesehen sein, das betreibbar ist, um das Identifizierersignal von dem Transpondergerät mit Speicher zu identifizieren.
Das Identifizierersignalmodul kann einen Korrelator aufweisen, der betreibbar ist, um das Identifizierersignal zu identifizieren.
Die Lesevorrichtung kann betreibbar sein, um eine Induktivkopplung zu dem Transpondergerät mit Speicher bereitzustellen, wobei das Lesevorrichtungssignal über die Induktivkopplung übertragen wird.
Weiterhin wird ein Verfahren zum Betreiben eines Transpondergeräts mit Speicher geschaffen, das die Schritte eines Erfassens eines von einer Lesevorrichtung empfangenen Signals und, wenn die Größe des Signals relativ niedrig ist, eines Übertragens eines Ausgangsidentifizierersignals und, wenn die Größe des Signals relativ hoch ist, eines Erlaubens einer Operation des Transpondergeräts mit Speicher aufweist.
Der Schritt eines Bewegens zu einem Betriebsmodus kann ein Erlauben einer Operation eines Speichers des Transpondergeräts mit Speicher aufweisen.
Weiterhin wird ein Verfahren zum Betreiben einer Lesevorrichtung zum Lesen eines Transpondergeräts mit Speicher geschaffen, das ein Erzeugen eines Signals, das eine erste, relativ niedrige Leistung aufweist, ein Erfassen eines Identifizierersignals von einem Transpondergerät mit Speicher und ansprechend auf eine Erfassung des Identifizierersignals ein Erzeugen eines Signals mit einer zweiten, relativ hohen Leistung aufweist.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine graphische Darstellung einer bekannten Lesevorrichtung und Transpondergeräts mit Speicher;
2 eine graphische Darstellung einer Lesevorrichtung und eines Transpondergeräts mit Speicher; und
3 eine graphische Darstellung einer Lesevorrichtung und eines Transpondergeräts mit Speicher.
Bezug nehmend auf 2 ist ein Transpondergerät, das die vorliegende Erfindung ausführt, bei 30 gezeigt und eine Lesevorrichtung bei 31 gezeigt. Das Transpondergerät 30 weist einen Resonanzschaltungsteil 32 und einen Gleichrichtschaltungsteil 33 zusammen mit einem Speicher 34 auf. Der Resonanzschaltungsteil 32 weist einen Induktor L2, bei 35 gezeigt, der eine Antenne mit geeigneter Form aufweist, und einen Kondensator C2, bei 36 gezeigt, auf, der parallel auf eine gleiche Weise wie das Transpondergerät 12 aus 1 geschaltet ist. Der Resonanzschaltungsteil 32 weist ferner einen Schalter S1, bei 37 gezeigt, als einen Feldeffekttransistor (FET) auf, der zwischen einem hohen Widerstandswert, bei dem derselbe als ein offener Schalter wirkt, und einem niedrigen Widerstandswert schaltbar ist, bei dem derselbe als eine geschlossene Schaltung wirkt, indem eine geeignete Spannung an eine Leitung 37a angelegt wird. Der Gleichrichtschaltungsteil 33 weist eine Diode D1, bei 40 gezeigt, die mit dem Resonanzschaltungsteil 32 in einer in Durchlaßrichtung vorgespannten Richtung verbunden ist, und einen Kondensator C4, bei 41 gezeigt, auf, der parallel zu den Komponenten des Resonanzschaltungsteils 32 geschaltet ist. Der Gleichrichtschaltungsteil 33 wirkt auf die gleiche Weise wie der Gleichrichtschaltungsteil 17 aus 1 als ein Halbwellengleichrichter, um eine Leistung an den Speicher 34 zu liefern, wenn das Transpondergerät 30 ein Lesevorrichtungssignal empfängt, das durch die Lesevorrichtung 31 erzeugt wird.
Das Transpondergerät 30 weist ferner ein Detektormodul 42 und einen Ausgabeidentifizierergenerator 43 auf. Das Detektormodul 42 ist mit dem Ausgang des Gleichrichtschaltungsteils 33 verbunden. Das Detektormodul 42 ist ferner betreibbar, um einen zweiten Schalter S2, bei 44 gezeigt, um entweder den Speicher oder das Identifizierersignalgeneratormodul 43 mit dem Schalter S1 zu verbinden, sowie einen dritten Schalter S3, bei 45 gezeigt, der zwischen den Ausgang des Gleichrichtschaltungsteils 32 und den Speicher 34 geschaltet ist, zu steuern. Das Detektormodul 42 ist ansprechend auf die Größe der Ausgangsspannung des Gleichrichtschaltungsteils 32, um die Schalter S2 S3 zu steuern. Wenn die Ausgangsspannung eine relativ geringe Größe aufweist, ist das Detektormodul 42 betreibbar, um den Schalter S3 offen zu stellen und den Schalter S2 mit dem Identifizierersignalmodul 43 zu verbinden. Wenn die Ausgangsspannung eine relativ hohe Größe aufweist, ist das Detektormodul 42 betreibbar, um zu bewirken, daß sich das Transpondergerät 30 zu einem Betriebsmodus bewegt, indem der Schalter S3 geschlossen wird, was den Speicher mit der Gleichrichtschaltung 32 verbindet und den Schalter S2 einstellt, um den Speicher 34 mit dem ersten Schalter S1 zu verbinden.
Das durch das Identifizierersignalgeneratormodul 43 erzeugte Identifizierersignal kann, wie oben erläutert wurde, eine Pseudozufalls-Binärsequenz sein oder kann jedes geeignete Signal sein, um das Vorliegen des Transpondergeräts 30 anzuzeigen, wie z. B. eine sich wiederholende kurze Sequenz von Bits, oder eine serielle Zahl, die dem Transpondergerät 30 entspricht, oder tatsächlich jedes andere Signal, wie dies erwünscht wird. Unterschiedliche Transpondergeräte 30 oder Typen eines Transpondergeräts 30 können betreibbar sein, um unterschiedliche Pseudozufalls-Binärsequenzen zu erzeugen, um das Transpondergerät 30 zu identifizieren sowie das Vorliegen des Transpondergeräts erfaßbar anzuzeigen.
Bei dem vorliegenden Beispiel ist das Transpondergerät 30 auf einem CMOS-Chip vorgesehen. Der Resonanzschaltungsteil 32, ausschließlich der Antenne, sowie der Gleichrichtschaltungsteil 33 nehmen eine Fläche von etwa 0,5 mm² ein. Der Speicher 34 bei diesem Beispiel ist ein nichtflüchtiger Speicher, der eine Kapazität von 1 Mbit bereitstellt, und weist eine Fläche von etwa 1 mm² auf. Der Speicher kann z. B. einen FRAM (ferroelektrischen Direktzugriffsspeicher) oder MRAM (magnetoresistiven Direktzugriffsspeicher) verwenden. Die Antenne ist auf dem Chip vorgesehen und kann nur einige Biegungen, z. B. fünf, oder in diesem Fall eine Biegung aufweisen. Das Transpondergerät 30 weist in einer Draufsicht eine im allgemeinen quadratische Form auf und weist eine äußere Abmessung D für die Länge jeder Seite von in etwa 1 mm auf.
Die Lesevorrichtung 31 weist ein Abfragegerätmodul 46 auf, das mit einem Induktor 47, bei dem vorliegenden Beispiel einer Antenne, verbunden ist, um eine Induktivkopplung zwischen dem Transpondergerät 30 und der Lesevorrichtung 31 zu schaffen. Wenn der Schalter S1 geschlossen ist, bewirkt dies, daß ein erhöhter Strom in den Resonanzschaltungsteil 32 fließt, was durch die Lesevorrichtung 31 als ein Abfall der Spannung über den Induktor 47 erfaßt werden kann, was eine Datenausgabe 48 liefert. Die Lesevorrichtung 31 weist ferner ein Identifizierersignalmodul 49 auf, das mit dem Datenausgang 48 verbunden und betreibbar ist, um das Identifizierersignal zu identifizieren, das durch das Transpondergerät 30 übertragen wird, sowie eine Hochleistungsinstruktion auf einer Leitung 50 zu erzeugen. Das Abfragegerätmodul 46 ist betreibbar, um ein Signal bei einer ersten, relativ niedrigen Leistung an den Induktor 47 zu liefern und ansprechend auf die Hochleistungsinstruktion, die auf der Leitung 50 empfangen wird, ein Signal bei einer zweiten, relativ hohen Leistung an den Induktor zu liefern.
Wie oben erläutert wurde, weist das Transpondergerät 30 eine Abmessung D von etwa 1 mm auf und die Lesevorrichtung 31 ist betreibbar, um mit dem Transpondergerät über einen relativ kurzen Bereich, z. B. 2 D, zu kommunizieren, wobei die Entfernung, über die das Transpondergerät 30 und die Lesevorrichtung 31 wirksam kommunizieren können, jedoch mit den exakten Details ihres Aufbaus variiert.
Das Transpondergerät 30 und die Lesevorrichtung 31 sind wie folgt betreibbar. Die Lesevorrichtung 31 befindet sich zu Beginn in einem „Suchmodus", was bedeutet, daß das Transpondergerät 30 nicht ausreichend nahe an der Antenne 47 ist, damit eine Induktivkopplung auftreten kann. Das Abfragegerätmodul 46 erzeugt ein Ausgangslesevorrichtungssignal mit relativ niedriger Leistung.
Wenn ein Transpondergerät 30 ausreichend nahe an die Antenne 47 kommt, um eine Induktivkopplung bereitzustellen, wie z. B. innerhalb etwa 2 D, bewirkt das Lesevorrichtungssignal, daß der Gleichrichtschaltungsteil 32 eine Ausgangsspannung erzeugt, die eine relativ geringe Größe aufweist, wie zuvor erläutert wurde. Das Detektormodul 42 bewirkt, daß der Schalter S3 offen ist und der Schalter S2 mit dem Identifizierersignalgeneratormodul 43 verbunden ist, wie in 2 gezeigt ist. Eine ausreichende Leistung wird an das Transpondergerät 30 geliefert, um das Identifizierersignalgeneratormodul 43 derart zu betreiben, daß es ein geeignetes Identifizierersignal überträgt. Herkömmlicherweise weist das Identifizierersignaloperatormodul 43 einen Pseudozufalls-Binärsequenz-Generator auf, der einfach aus einem Schieberegister und XOR-Gattern auf eine bekannte Weise zusammengebaut sein kann. Eine derartige Funktionalität erfordert zur Operation sehr wenig Leistung, insbesondere, wenn sie als Teil einer integrierten CMOS-Schaltung vorgesehen ist. Das Modul 43 moduliert die Resonanzfrequenz des Resonanzschaltungsteils 32 durch ein Betreiben des Schalters S1 gemäß dem Pseudozufalls-Binärsignal. Die Ausgabe des Identifiziersignaloperatormoduls 43 z. B. kann eine einfache Serie von Pulsen mit relativ hoher oder niedriger Spannung sein, die die Bits des Identifizierersignals codiert, das an den Schalter S1 geleitet wird. Der Schalter S1 ist abhängig von der Spannung des Signals, offen oder geschlossen, wobei so das Identifizierersignal an die Lesevorrichtung 31 übertragen wird. Das Abfragegerät 46 überträgt die empfangenen Daten 48 an das Identifizierer signalmodul 49. Bei einem Erfassen des Identifizierersignals von dem Transpondergerät 30 sendet das Identifizierersignalmodul 49 eine Hochleistungsinstruktion auf einer Leitung 50 an das Abfragegerät 46, um zu einem Hochleistungsbetrieb zu schalten. Das Abfragegerät 46 sendet dann ein relatives Hochleistungssignal an die Antenne 47. Dies bewirkt, daß der Gleichrichtschaltungsteil 32 ein Signal erzeugt, das eine Ausgangsspannung aufweist, die eine relativ hohe Größe aufweist, die durch das Detektormodul 42 erfaßt wird. Das Detektormodul 42 schließt dann den Schalter S3, was den Speicher 34 mit dem Gleichrichtschaltungsteil 32 verbindet, und schaltet den Schalter S2 um, um den Speicher 34 mit dem ersten Schalter S1 zu verbinden. Das Transpondergerät 30 kann dann wirken, um Daten von dem Speicher 34 an die Lesevorrichtung 31 zu lesen. Insbesondere kann ein in dem Speicher 34 gespeichertes Programm betreibbar sein, um in dem Speicher 34 gehaltene Daten zu lesen und den Schalter S1 zu steuern, indem ein Signal, das eine bestimmte Spannung aufweist, auf der Leitung 34a übertragen wird, indem z. B. Binärziffern durch Pulse mit relativ hoher oder niedriger Spannung codiert werden.
Bezug nehmend auf 3 ist ein bestimmtes Ausführungsbeispiel eines Transpondergeräts mit Speicher und einer Lesevorrichtung bei 30' bzw. 31' gezeigt. Die Lesevorrichtung 31' weist einen Resonanzschaltungsteil 51 auf, der einen Induktor L1, bei 52 gezeigt, bei diesem Beispiel eine Antenne, und einen Kondensator C1, bei 53 gezeigt, aufweist, die parallel geschaltet sind. Ein Signalgenerator 54 ist mit dem Resonanzschaltungsteil 51 verbunden, um ein Treibersignal zu liefern.
Die Lesevorrichtung 31' weist ferner einen Demodulator, im allgemeinen bei 55 gezeigt, auf. Der Demodulator 55 weist einen Teiler 56,1 der mit dem Frequenzgenerator verbunden ist, auf, um einen Teil des Treibersignals abzuteilen, um ein Referenzsignal zu liefern. Ein Kopplungselement 57 ist vorgesehen, um einen Teil eines reflektierten Signals, das von dem Resonanzschaltungsteil 51, zurückreflektiert wird, abzuteilen und das reflektierte Signal an einen Multiplizierer, bei 58 gezeigt, zu leiten. Der Multiplizierer 58 multipliziert das von dem Kopplungselement 57 empfangene reflektierte Signal und das von dem Teiler 56 empfangene Referenzsignal und leitet die Ausgabe an ein Tiefpaßfilter 59. Das Tiefpaßfilter 59 leitet das Signal, das der Phasendifferenz zwischen dem Referenzsignal und dem reflektierten Signal entspricht, an einen Ausgang 60. Ein Amplitudenmodulator ist bei 61 gezeigt, der betreibbar ist, um die Amplitude des Treibersignals, das von dem Frequenzgenerator 54 an den Resonanzschaltungsteil 51 geliefert wird, zu steuern.
Das Transpondergerät mit Speicher 32' ist die gleiche wie das Transpondergerät mit Speicher 32 aus 2, mit der Ausnahme, daß der Schalter S1 37 durch ein Element mit variabler Kapazität, allgemein bei 37' angezeigt, ersetzt wurde, das einen Schalter S1', bei 38 gezeigt, und einen Kondensator C3, bei 39 gezeigt, aufweist. Eine Operation des Schalters S1' 38 schaltet den Kondensator C3 in den Resonanzschaltungsteil 32' und aus demselben heraus, wobei so die Resonanzfrequenz des Resonanzschaltungsteils 32' verändert wird, was eine relative Phasenverschiebung bei dem von dem Resonanzschaltungsteil 51 reflektierten Signal bewirkt. Der Schalter S1' kann einen FET aufweisen und kann auf die gleiche Weise wie der Schalter 37 betreibbar sein, wie zuvor erläutert wurde.
In der Lesevorrichtung 31' weist das Referenzsignal von dem Teiler 56 die folgende Form auf: S(t) = A cos (ωt),wobei das reflektierte Signal R(t) folgende Form aufweist: R(t) = a cos (ωt + φ(t)), wobei

A: = Amplitude des Referenzsignals,
a: = Amplitude des reflektierten Signals,
φ(t): = relative Phase, und
ω: = Frequenz des durch die Frequenzquelle 45 erzeugten Treibersignals.

R(t) wird mit dem Trägerreferenzsignal S(t) an dem Multiplizierer 58 multipliziert, was folgendes Signal erzeugt:
Der erste dieser Terme, die zweite Harmonische, wird einfach durch das Tiefpaßfilter 59 gefiltert, was den zweiten Term hinterläßt, der die Phasendifferenz zwischen dem Referenz- und dem reflektierten Signal aufweist. Es ist eine bekannte Wirkung von Resonanzschaltungen, daß, wenn die Schaltung ein Signal weiterleitet, das eine Frequenz aufweist, die kleiner als die Resonanzfrequenz des Kreises ist, eine Phasennacheilung in die Signalfrequenz eingeführt wird, während, wenn die Frequenz größer als die der Resonanzschaltung ist, eine Phasenvoreilung induziert wird. So weist durch ein Modulieren der Frequenz des reflektierten Signals durch ein Verändern der Resonanzfrequenz des Resonanzschaltungsteils 32' des Transpondergeräts 30' das reflektierte Signal eine Phasendifferenz relativ zu dem Referenzsignal von der Referenzquelle 54 auf, die ohne weiteres durch den Demodulator gemessen werden kann, wie oben erläutert wurde.
Ein Identifizierersignalmodul ist bei 49 gezeigt, das mit dem Ausgang 60 verbunden und betreibbar ist, um den Amplitudenmodulator 61 zu steuern. Bei diesem Beispiel weist das Identifizierersignalmodul einen Korrelator auf. Korrelatoren sind insbesondere zum Identifizieren schwacher repetitiver Signale nützlich, wobei bei diesem Beispiel der Korrelator 48 betreibbar ist, um die durch das Transpondergerät 30 übertragende Pseudozufalls-Binärsequenz zu identifizieren. Der Korrelator ist betreibbar, um den Amplitudenmodulator 55 zu steuern, um den Modulator zwischen einem Signal mit relativ niedriger Amplitude und einem Signal mit relativ hoher Amplitude zu schalten, um ein Ausgangssignal mit relativ niedriger oder relativ hoher Amplitude zu erzeugen.
Das Ausführungsbeispiel aus 3 ist insbesondere dahingehend von Vorteil, daß die Daten von dem Transpondergerät mit Speicher 30' übertragen werden, ohne die Ausgangsspannung des Gleichrichtschaltungsteils 33 wesentlich zu beeinflussen, und daß der Korrelator 49 einfach das Identifizierersignal von dem Demodulator 55 empfängt, der verwendet wird, um Daten von dem Transpondergerät 30' zu lesen.
Die Lesevorrichtung 31, 31' kann als eine Vorrichtung oder eine Komponente einer Vorrichtung vorgesehen sein, die eine geeignete Funktion oder Anwendung, wie dies erwünscht wird, aufweist. Eine Lesevorrichtung kann z. B. eine Vorrichtung aufweisen, deren beabsichtigte Hauptfunktion einfach darin besteht, als eine alleinstehende Lesevorrichtung zu wirken. Die kleine Größe der Lesevorrichtung würde es erlauben, daß dieselbe in kleine Vorrichtungen, wie z. B. eine Schlüsseltasche oder einen -stift, integriert werden kann. Die Lesevorrichtung kann eine Anzeige oder eine andere verständliche Ausgabeeinrichtung aufweisen oder kann geeignet angepaßt sein, um mit einer anderen Vorrichtung verbunden zu sein. Es ist z. B. vorstellbar, daß eine Lesevorrichtung mit einem geeigneten Speicher versehen ist, in den der Inhalt des Speichers eines Transpondergeräts gelesen wird, sowie mit einer Schnittstelle zum Ermöglichen dessen, daß die Lesevorrichtung mit einer weiteren Vorrichtung verbunden sein kann, wie z. B. einem Personalcomputer, um es zu ermöglichen, daß der Inhalt des Lesevorrichtungsspeichers heruntergeladen werden kann.
Eine Lesevorrichtung kann mit einer Verbindung zu einem Computer versehen sein, derart, daß die Lesevorrichtung als ein Peripheriegerät des Computers fungiert, das betreibbar ist, um ein Transpondergerät zu lesen und die Leseinformationen an den Computer für jede geeignete Anwendung zu liefern oder tatsächlich Informationen an das Transpondergerät zu schreiben. Bei diesem Beispiel ist es vorstellbar, daß die Lesevorrichtung auf einer Computermaus oder einer Tastatur vorgesehen ist. Es ist ebenso vorstellbar, daß ein Drucker mit einer Lesevorrichtung versehen ist, derart, daß der Drucker ein auf einem Transpondergerät gespeichertes Dokument wiedergewinnen und eine Kopie des Dokuments drucken könnte.
Eine Lesevorrichtung kann ebenso in eine tragbare Vorrichtung integriert oder als ein Teil derselben vorgesehen sein. Ein Personaldigitalassistent (PDA) z. B. kann mit einer Lesevorrichtung versehen sein, derart, daß ein Benutzer mit der Lesevorrichtung von einem Transpondergerät mit Speicher lesen und an dieselbe schreiben kann und die wiedergewonnenen Informationen auf einem Bildschirm des PDA betrachten kann. Ähnlich ist vorstellbar, daß eine Lesevorrichtung in ein Mobiltelefon eingebaut ist oder mit demselben verbindbar ist, um es zu ermöglichen, daß über das Mobiltelefon übertragene Informationen von dem Transpondergerät mit Speicher gelesen oder an dasselbe geschrieben und für einen Benutzer über den Bildschirm des Telefons oder als eine hörbare Ausgabe verfügbar gemacht werden können.
Bei all diesen Beispielen ist ersichtlich, daß die von dem Transpondergerät mit Speicher gelesenen oder an dasselbe geschriebenen Informationen jeden geeigneten Typ oder jedes Format, wie dies erwünscht wird, z. B. Text, Bilder, Programme, Tondateien oder Spielfilmdateien, aufweisen können.
Es ist natürlich ersichtlich, daß die Lesevorrichtung 31, 31' mit jeder geeigneten Implementierung, wie dies erwünscht wird, versehen sein kann, um zwischen einem Suchmo dus mit relativ niedriger Leistung und einem Modus mit relativ hoher Leistung zu schalten, wobei Daten von dem Transpondergerät 30 oder an dasselbe gelesen werden können. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt die Resonanzfrequenz des Resonanzschaltungsteils 42 und so die Frequenz des durch die Frequenzquelle 45 erzeugten Signals etwa 2,45 GHz und die Resonanzfrequenz des Resonanzschaltungsteils 32 wird um etwa 0,05 GHz zu beiden Seiten dieser Referenzfrequenz moduliert. Bei dieser Frequenz sind Komponentenwerte für die Induktoren für die Kondensatoren klein, was eine leichte Integration der Schaltung erlaubt und relativ kleine frühe Flächen von Silizium auf einer integrierten Schaltung erfordert. Es ist besonders wünschenswert, daß die Schaltung für das Transpondergerät mit Speicher 30, 30' als eine integrierte Schaltung, z. B. eine integrierte CMOS-Schaltung, vorgesehen ist. Die Schalter S1^,, S2, S3 können vorzugsweise als Feldeffekttransistoren vorgesehen sein, die besonders geeignet zur Bereitstellung als Teil einer integrierten CMOS-Schaltung sind.
Das Transpondergerät 30, 30' ist dahingehend besonders von Vorteil, daß es mit einer integrierten CMOS-Schaltung verwendet werden kann. Es ist bekannt, daß die Leistungsanforderungen einer integrierten CMOS-Schaltung proportional zu dem Quadrat der Betriebsspannung, der Kapazität aller auf der Schaltung zu findenden Gatter und der Betriebsfrequenz sind. Der Pseudozufalls-Binärsequenz-Generator 43 kann mit einer relativ niedrigen Rate, z. B. in der Größenordnung von 100 Kilobits pro Sekunde anstelle von 10 Megabits pro Sekunde für die normale Lese-/Schreiboperation des Transpondergeräts arbeiten und kann relativ einfach implementiert sein, um z. B. eine sich wiederholende Sequenz von 127 Bits bei einer relativ geringen Leistung zu liefern. Der Korrelator 49 ist betreibbar, um die Sequenz von 127 Bits mit hoher Sicherheit zu erfassen, obwohl das durch das Transpondergerät erzeugte Signal bei einer relativ niedrigen Leistung erzeugt werden kann.
Bei der vorliegenden Spezifizierung bedeutet „aufweisen" „umfassen oder bestehen aus" und „aufweisend" bedeutet „umfassend oder bestehend aus".

Claims

Transponder (30), der einen Resonanzschaltungsteil (32), ein Detektormodul (42), einen Speicher (34), ein Ausgabegeneratormodul (43) und ein Gleichrichtschaltungsteil (33) aufweist, wobei der Resonanzschaltungsteil (32) betreibbar ist, um ein Ausgangssignal ansprechend auf ein Lesevorrichtungssignal von einer Lesevorrichtung (31) zu erzeugen, wobei die Größe des Ausgangssignals von der Größe des Lesevorrichtungssignals abhängt, wobei der Gleichrichtschaltungsteil (33) auf das Ausgangssignal des Resonanzschaltungsteils (32) anspricht, um eine Ausgangsspannung zu erzeugen, wobei das Detektormodul (42) auf die Größe der Ausgangsspannung anspricht, derart, daß, wenn die Größe der Ausgangsspannung in einem ersten Bereich liegt, das Detektormodul (42) bewirkt, daß das Ausgabegeneratormodul (43) ein Identifizierersignal überträgt und der Speicher (34) von dem Gleichrichtschaltungsteil (32) getrennt wird, und daß, wenn die Größe der Ausgangsspannung in einem zweiten Bereich oberhalb des ersten Bereichs liegt, das Detektormodul (42) bewirkt, daß der Speicher (34) mit dem Gleichrichtschaltungsteil (33) verbunden wird, wobei der Resonanzschaltungsteil (32) einen Schalter (37) aufweist, wobei, wenn die Größe des Ausgangssignals in dem ersten Bereich liegt, das Ausgabegeneratormodul (43) betreibbar ist, um den Schalter (37) zu steuern, um das Identifizierersignal zu übertragen, und, wenn die Größe des Ausgangssignals in dem zweiten Bereich liegt, der Speicher (34) betreibbar ist, um den Schalter (37) zu steuern und wobei das Ausgabegeneratormodul (43) das Identifizierersignal erzeugt.
Transponder (30) gemäß Anspruch 1, bei dem das Ausgabegeneratormodul (43) einen Pseudozufalls-Binärsequenz-Generator aufweist, um das Identifizie rersignal zu erzeugen, das eine Pseudozufalls-Binärsequenz aufweist.
Transponder (30) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Resonanzschaltungsteil (32) betreibbar ist, um eine Induktivkopplung zu einer Lesevorrichtung (31) zu liefern, wenn das Lesevorrichtungssignal über die Induktivkopplung empfangen wird.