DE19839802A1

DE19839802A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen eines amplitudenmodulierten Trägersignals

Info

Publication number: DE19839802A1
Application number: DE1998139802
Authority: DE
Inventors: Martin Haering
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Infineon Technologies AG
Priority date: 1998-09-01
Filing date: 1998-09-01
Publication date: 1999-12-09

Abstract

Verfahren und Vorrichtung zum Erzeugen eines amplitudenmodulierten Trägersignals (Is) durch Filterung eines digitalen, pulsweitenmodulierten Signals (Upwm).

Description

Die EP 0669591 A2 beschreibt ein kontaktloses Datenübertra gungssystem mit einer Sende- und Empfangsstation und mehreren Transpondern. Ein solcher Transponder ist ein tragbarer Da tenträger, der als wesentlichen Bestandteil einen nicht flüchtigen Speicher aufweist. Desweiteren verfügt er über die nötigen Einrichtungen zur kontaktlosen Kommunikation über ein elektromagnetisches Feld mit der Sende- und Empfangsstation.

Die Information von der Sende- und Empfangsstation zu einem Transponder wird mittels Amplitudenmodulation des hochfre quenten, üblicherweise sinusförmigen Trägersignals bewirkt. Beim Beispiel des Datenübertragungssystems der EP 0669591 A2 handelt es sich um eine 100%-ASK-Modulation, das heißt, daß das Trägersignal vollständig ausgetastet wird.

Es sind jedoch auch Übertragungsverfahren im Gespräch, die einen geringeren Modulationsgrad im niederen Prozentbereich (z. B. von 5-15%) der Amplitude des Trägersignals haben. Die Erzeugung eines solchen amplitudenmodulierten Trägersignals mit geringem Modulationsgrad ist schwierig und kosteninten siv. Üblicherweise erfolgt dies durch Variation der an die Sendespule angelegten Spannung. Dies führt zu thermischen Verlusten und einem geringen Gesamtwirkungsgrad, da die Steuerung der aktiven Elemente wie der Leistungshalbleiter und diese selbst Temperaturkoeffizienten aufweisen, die durch Selbsterwärmung und durch Schwankungen der Umgebungstempera tur zu Funktionsbeeinträchtigungen führen können.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und ei ne Vorrichtung zum Erzeugen eines amplitudenmodulierten Trä gersignals anzugeben, das bzw. die die bekannten Nachteile vermeidet.

Die Aufgabe wird durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 und ei ne Vorrichtung gemäß Anspruch 4 gelöst. Vorteilhafte Weiter bildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Bei der erfindungsgemäße Erzeugung eines Trägersignals mit geringem Modulationsgrad wird der Spulenstrom aus einer rechteckförmigen Spannung gleichbleibender Periodendauer mit variabler Pulsweite über ein Filter aus vorzugsweise einem Spulennetzwerk erzeugt und ist daher einfacher, billiger und stabiler als bei der direkten Variation der Spulenspannung. Das Filter filtert dabei die Grundwelle des Spulenstromes und unterdrückt die anfallenden Oberwellen. Die Pulsweite be stimmt - gemäß der Fourierzerlegung - die Amplitude der Grundwelle des Spulenstromes. Eine Ansteuerschaltung bestimmt die Pulsweite der Rechteckspannung und bewerkstelligt so die ASK-Modulation.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist eine Rück führung der tatsächlichen Strominformation durch die Sende spule zur Optimierung der Einschwingvorgänge und des Modula tionsgrades vorgesehen.

Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung weisen da bei folgende Vorteile auf:

- Minimierung des Leistungsbedarfes,
- Anwendbarkeit auch für low-power-Systeme,
- Verwendung kostengünstiger Bauelemente,
- Unempfindlichkeit gegen thermische Einflüsse,
- geringe thermische Verluste,
- stufenlose Einstellung des Modulationsgrades,
- Regelbarkeit und Kontrolle des Modulationsgrades durch op tionale Rückkopplung,
- Integrierbarkeit der Schaltung in einen Halbleiterchip,
- Möglichkeit der Umrüstung existenter ASK-100%-Systeme.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbei spiels mit Hilfe von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipschaltung eines kontaktlosen Übertra gungssystems,

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Vorrichtung zum Erzeugen eines amplitudenmodulierten Trägersignals und

Fig. 3 die Signalverläufe eines pulsweitenmodulierten und eines amplitudenmodulierten Signals zur Ver deutlichung der Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein kontaktloses Datenübertragungssystem mit einer Sende- und Empfangsstation 1, die eine Sendespule 3 aufweist. Durch das mit Hilfe der Sendespule 3 erzeugte elek tromagnetische Feld wird Energie E, ein Taktsignal C1 sowie Daten Data zu einem Transponder 2 übertragen, der im Beispiel als Chipkarte ausgebildet ist.

Die Chipkarte 2 weist eine Antennenspule 4 mit einer oder mehreren Windungen auf, deren Enden mit einem Halbleiterchip 5 verbunden sind. Statt der Sendespule 3 und der Antennenspu le 4, die hauptsächlich induktiv koppeln, sind auch andere Antennenformen denkbar, wie beispielsweise Mikrowellenanten nen.

Die Übertragung von Daten von der Sende- und Empfangsstation 1 zum Transponder bzw. der Chipkarte 2 erfolgt mittels Ampli tudenmodulation des hochfrequenten Trägersignals. Die Über mittlung von Daten vom Transponder bzw. der Chipkarte 2 zur Schreib- und Lesestation 1 findet über eine Belastungsmodula tion statt. Die Erzeugung der Amplitudenmodulation des hoch frequenten Trägersignals ist in Fig. 2 detaillierter darge stellt.

Dort wird einer Modulationsschaltung 9 ein Modulationssignal MS zugeführt. Die Modulationsschaltung 9 weist dabei eine Steuerschaltung 7 auf, die gemäß der prinzipiellen Darstel lung in Fig. 2 einen Schalter 6 nach Maßgabe des Modulati onssignals MS zwischen einer Spannung Vdd und Massepotential Vss schaltet. Die Steuerung erfolgt dabei derart, daß am Aus gang des Schalters 6, der den Ausgang der Modulationsschal tung 9 bildet eine nach Maßgabe des Modulationssignals MS pulsweitenmodulierte Spannung Upwm anliegt. Diese wird einer Filterschaltung 8 zugeführt, die lediglich die Grundwelle dieser pulsweitenmodulierten Spannung Upwm der Spule 3 als Spulenstrom Is zuführt.

In Fig. 3 ist der prinzipielle Zusammenhang zwischen der un ter a) dargestellten pulsweitenmodulierten Spannung Upwm und dem unter b) dargestellten Spulenstrom Is dargestellt. Wie zu erkennen ist, weist die pulsweitenmodulierte Spannung Upwm eine konstante Periodendauer Tp auf, während die Pulsweite Tv1, Tv2 variiert. Entsprechend variiert auch die Amplitude A0, A1 des Spulenstromes Is.

Die Filterschaltung 8 gemäß Fig. 2 kann beispielsweise mit einem Spulennetzwerk gebildet sein.

In Fig. 2 ist als Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vor richtung eine mit einem Widerstand R als Stromsensor gebil dete Detektorschaltung dargestellt, deren Ausgangsspannung der Modulationsschaltung 9 zugeführt wird. Durch diese Rege lung wird eine Optimierung des Modulationsgrades sowie der Einschwingvorgänge der Schaltung erreicht.

Bei heutigen kontaktlosen Datenübertragungssystemen, die hauptsächlich zur Identifikation von Gegenständen und Perso nen eingesetzt werden, findet die Amplitudenmodulation bei der Datenübertragung von der Schreib- und Lesestation 1 zum Transponder 2 statt. Das erfindungsgemäße Verfahren bzw. die erfindungsgemäße Vorrichtung lassen sich jedoch bei jeder Art der Amplitudenmodulation eines hochfrequenten Trägersignals in vorteilhafter Weise verwenden.

Claims

1. Verfahren zum Erzeugen eines amplitudenmodulierten Träger signals (Is) durch Filterung eines digitalen, pulsweitenmodu lierten Signals (Upwm).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterung durch ein Spulennetzwerk (8) erfolgt.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein dem amplitudenmodulierten Signal (Is) proportionales Signal zur Regelung der Pulsweite des pulswei tenmodulierten Signals (Upwm) verwendet wird.

4. Vorrichtung zum Erzeugen eines amplitudenmodulierten Trä gersignals (Is), gekennzeichnet durch eine an einem Eingang mit einem Modulationssignal (MS) beauf schlagbare Modulationsschaltung (9) zur Veränderung der Puls weite eines digitalen Signals konstanter Periodendauer (Upwm) nach Maßgabe des Modulationssignals (MS) und eine dieser nachgeschaltete Filterschaltung (8), an deren Ausgang das amplitudenmodulierte Trägersignal (Is) bereitge stellt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang der Filterschaltung (8) über eine Detektorschal tung (R) mit einem weiteren Eingang der Modulationsschaltung (9) verbunden ist.