DE4143548C2 - Antenne - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Ferritantennenanordnung zum Senden eines ersten Signals einer ersten Frequenz zu einem passiven Transponder sowie zum gleichzeitigen Empfang eines zweiten Signals einer zweiten Frequenz vom passiven Transponder.

Transponder und Abtastanordnungen sind bekannt. Die Anordnun­ gen enthalten eine Abfragesonde, welche Signale von einem passiven Transponder aufnimmt. Derartige aus der US 4 730 188 bekannte Anordnungen enthalten eine Antenne, welche ein vom Transponder empfangenes Signal mit einer Frequenz von 400 kHz überträgt. Der Transponder nimmt das Eingangssignal auf und gibt ein Signal ab. Eine einzige Antenne und Wick­ lung dienen sowohl zur Übertragung als auch zum Empfang von Signalen. Die Abfragesonde nimmt ein geteiltes Signal mit 40 und 50 kHz auf. Dieses Signal ist als Funktion von Teilen mit 40 und 50 kHz des übertragenen Signals codiert und entspricht der in einem im passiven Transponder enthaltenen Schaltkreis gespeicherten Information.

Die bekannte Abfragesonde enthält eine Antenne mit einem einzigen Leiter, der auf einen eine Spule bildenden Kern ge­ wickelt ist. Die Spule dient sowohl zur Übertragung als auch zum Empfang von Signalen. Der Einzelleiter ist direkt an eine Treiberschaltung zur Erzeugung des vom passiven Transponder übertragenen Abfragesignals gekoppelt.

Die bekannten Abfragesonden arbeiten zufriedenstellend. Sie besitzen jedoch den Nachteil, daß Lastwiderstände in der Treiberschaltung erforderlich sind, weil die Spule direkt von einem Verstärker angesteuert wird. Diese Widerstände tendie­ ren zu einer Überhitzung, was zu einem ineffizienten Treiber­ system führt, für das eine hohe Eingangsspannung und ein kleiner Ausgangsstrom erforderlich sind.

Die Kopplung zwischen der Abfragesonde und dem Transponder ist magnetischer Art. Daraus folgt, daß das übertragene Mag­ netfeld um so stärker ist, je größer die Stromaufnahme der Abfragesonde ist. Die bekannte Anordnung ist mit dem Nachteil behaftet, daß sich selbst bei hoher Spannung ein kleiner Strom ergibt, wodurch das erzeugte Magnetfeld und damit die Transponderlesestrecke reduziert wird. Darüber hinaus gibt der Transponder tatsächlich ein Signal mit einer Rückfüh­ rungsfrequenz ab, welche nahe bei der Erregerfrequenz liegt. Die Rückführungsfrequenz, welche am nächsten an der Erreger­ frequenz liegt, ist das Signal mit der höchsten Leistung, d. h., mit der größten Amplitude. Da jedoch bei bekannten Antennen eine einzige Spule verwendet wird, muß das Rück­ führungssignal mit der kleineren Frequenz von 40 und 50 kHz verwendet werden, da das höherfrequente Rückführungssignal und die übertragene Signalfrequenz sich (aufgrund der Nähe zur übertragenen Signalfrequenz) gegenseitig beeinflussen. Das Signal mit 40/50 kHz wird mit einer kleineren Leistung übertragen, wodurch die Leseabstände verringert werden. Da darüber hinaus die Abfragesonde mit 40 kHz arbeitet, wird es vom Hintergrundrauschen von Fernsehmonitorschirmen oder Computer-Kathodenstrahlröhren beeinflußt, welche normalerwei­ se immer vorhanden sind, da sie in Verbindung mit bei der Abtastung verwendeten Mikroprozessoren vorhanden sind. Diese Monitore arbeiten ebenfalls mit einem HF-Signal von 40 und 50 kHz. Da diese Monitore im Vergleich zu Antennen Ausgangs­ signale höherer Leistung besitzen, beeinflussen sie die Funktion der Abfragesonde, wenn diese in der Nähe von Compu­ tern und anderen Monitoren verwendet wird.

Aus der US 4 550 444 ist ein automatisches Zugüberwachungssystem bekannt, welches einen zugseitig angeordneten Interrogator sowie einen schienenseitig angeordneten passiven Transponder umfaßt, zwischen denen ein Datenaustausch vom Transponder zum Interrogator und eine Energiezu­ fuhr vom Interrogator zum Transponder stattfindet. Der Interrogator weist eine Antennenanordnung mit zwei im Abstand voneinander angeordneten Datenempfangsantennen und einer zwischen den beiden Datenempfangsan­ tennen orthogonal zu diesen angeordneten Energiesendeantenne auf. Alle drei Antennen sind jeweils als Ferritantenne ausgebildet. Durch eine der­ artige Anordnung der drei gesonderten Antennen relativ zueinander wird eine Herabsetzung der gegenseitigen Störungen zwischen der Daten- und der Energieübertragung erreicht. Die Anordnung der zwei Datenempfangs­ antennen im Abstand voneinander erlaubt eine Verlängerung des für die Datenübertragung zur Verfügung stehenden Zeitraums und damit einen Datenaustausch auch bei hohen Relativgeschwindigkeiten zwischen dem Interrogator und dem Transponder.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Ferritantennenanordnung der eingangs bezeichneten Art bereitzustellen, die die Aussendung eines ersten Signals und den gleichzeitigen Empfang eines zweiten Signals einer ähnlichen Frequenz wie das erste Signal erlaubt.

Die Lösung dieser Aufgabenstellung wird mit den im Patentanspruch angegebenen Merkmalen gelöst.

Durch die Erfindung wird eine Ferritantennenanordnung bereitgestellt, die sowohl zum Senden als auch zum Empfangen von Daten zu bzw. von einem Transponder verwendbar ist und mit einem einzigen Ferritstab auskommt. Die Empfangsspulenanordnung definiert längs des Ferritstabs eine neutrale Position für die Sendespulenanordnung. Befindet sich die Sendespulenanordnung in dieser Neutralposition oder Nullpunktposition, so werden durch die Sendespulenanordnung hervorgerufene Einstreuungen in die Empfangsspulenanordnung in kompensierender Weise unterdrückt. Hierdurch wird erreicht, daß Interferenzen zwischen dem zum Transponder hin zu sendenden Ausgangssignal und dem vom Transponder empfangenen Antwortsignal weitestgehend unterdrückt werden, wobei diese Signale keinen großen Frequenzabstand haben müssen, sondern frequenzmäßig nahe beieinander liegen können. Auch Rauschen, das von der Sendespulen­ anordnung abgegeben wird, beeinträchtigt nicht die Fähigkeit der Emp­ fangsspulenanordnung, Daten von dem Transponder präzise zu empfangen.

Aufgrund der Verschiebbarkeit der Sendespulenanordnung auf dem Ferrit­ stab kann die Sendespulenanordnung auf einfache Weise in die Nullpunkt­ position positioniert werden. Sollten im Fertigungsprozeß Exemplarstreu­ ungen bezüglich der Nullpunktposition auftreten, so erlaubt die Verschieb­ barkeit der Sendespulenanordnung einen Abgleich vor der endgültigen Fertigstellung und dem Einbau der Ferritantennenanordnung.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung weist die Empfangsspulenanordnung einen Einzelleiter auf, der zu einer ersten, an einem ersten Ende des Ferrit­ stabs angeordneten Spule sowie zu einer zweiten, an einem zweiten Ende des Ferritstabs angeordneten Spule geformt ist, wobei die erste Spule gegensinnig zur zweiten Spule gewickelt ist, so daß sich zwischen der ersten Spule und der zweiten Spule die Nullpunktposition ergibt, an der eine Feldauslöschung des von der Sendespulenanordnung erzeugten Felds beobachtbar ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer Anordnung zum Empfang eines Signals von einem passiven Transponder, mit einer erfindungsgemäßen Antenne;

Fig. 2 eine perspektivische Ansicht des Empfangsteils einer erfindungsgemäßen Antenne;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Empfangs- und Sendeteils der erfindungsgemäßen Antenne;

Fig. 4 einen Schnitt in einer Ebene 4-4 in Fig. 3;

Fig. 5 ein Schaltbild einer mit der Antenne zusammenwirken­ den Sonde; und

Fig. 6 ein Schaltbild eines Bandpaßfilters und eines Mi­ schers in der Anordnung nach Fig. 1.

Gemäß dem Blockschaltbild nach Fig. 1 besitzt eine Anordnung zum Empfang von Signalen von einem passiven Transponder einen Empfänger 100, der ein Erregersignal mit einer vorgegebenen Frequenz für eine Sonde 10 liefert. Die Erregerfrequenz be­ trägt 410 kHz. Die Sonde 10 liefert ein Ausgangssignal mit 410 kHz für einen (nicht dargestellten) Transponder. Gemäß einer Ausführungsform ist die Sonde induktiv mit dem Trans­ ponder gekoppelt, wie dies beispielsweise aus der US 4 730 188 an sich bekannt geworden ist. Die Rückführungs- Ausgangsdatenfolge vom Transponder wird auf einem höherfre­ quenten Trägersignal ausgegeben, das im wesentlichen um 455 kHz zentriert ist. Dieses Signal ist derart codiert, daß es Teile mit 451 und 461,25 kHz besitzt.

Dieses Signal wird in dem Empfänger 100 eingespeist und zur Erzeugung eines um 45 kHz zentrierten niederfrequenteren Signals mit einer Erregerfrequenz von 410 kHz gemischt. Das Signal mit 45 kHz wird sodann in eine Datenfolge umgesetzt, die nach dem Manchester-Code codiert ist. Eine Empfänger- Schnittstelle 200 nimmt die Datenfolge auf und setzt sie in ASCII-Ausgangsdaten um, welche durch die meisten Computer verarbeitbar sind.

Im folgenden wird die erfindungsgemäße Anordnung näher erläu­ tert. Der Empfänger 100 enthält einen durch einen Kristall gesteuerten Erregerfrequenzgenerator 102. Dieser Generator 102 liefert ein Erregersignal mit 410 kHz zur Erregung des Transponders für einen Leistungsverstärker 12 der Sonde 10. Dieser Leistungsverstärker 12 verstärkt das Erregersignal und gibt das verstärkte Erregersignal an eine Antenne 14 ab.

In den Fig. 2 bis 4 ist die Antenne 14 im einzelnen darge­ stellt. Sie wirkt sowohl als Sende- als auch Empfangsanten­ ne. Der Empfangsteil der Antenne 14 enthält einen Ferritstab 16. Um die Enden dieses Ferritstabs 16 ist ein Einzelleiter 18 gewickelt. Dieser Leiter 18 bildet eine erste in einer durch einen Pfeil A angegebenen Richtung gewickelte Spule 20, die vom Ende des Ferrtitstabs 16 ausgeht und zu dessen Mitte hin verläuft. Der Leiter 18 ist weiterhin in Richtung des Pfeils A zur Bildung einer zweiten Spule 22 um das andere Ende des Ferritstabs 16 zu dessen Mitte hin gewickelt. Ein Ende 24 des Leiters 18 verläuft von der Spule 20 zur Mitte des Ferritstabs 16, während ein zweites Ende 26 des Leiters 18 von der Spule 22 zur Mitte des Ferritstabs 16 hin ver­ läuft. Zwar sind beide Spulen 20 und 22 in Richtung des Pfeils A gewickelt; sie verlaufen jedoch gegensinnig zu­ einander, wodurch sie in Bezug auf ein Magnetfeld gegen­ sinnige Polaritäten erzeugen.

Die Fig. 3 und 4 zeigen im einzelnen die Sendespulen der Antenne 14. Auf dem Ferritstab 16 ist ein Pappinnenrohr 28 mit einem Schlitz 30 vorgesehen, um den zwischen den Spulen 20 und 22 verlaufenden Teil des Leiters 18 freizulegen. Ein zweites Papprohr 32 ist gleitend auf dem Pappinnenrohr 28 angeordnet. Eine durch einen Einzelleiter gebildete Sekundär­ spule 34 ist in Richtung eines Pfeils C um das Papprohr 32 gewickelt. Der Leiter der Sekundärspule 34 bildet sich von ihr weg erstreckende Spulenenden 36 und 38. Die Sekundärspule 34 kann zu ihrer Arretierung mit einer Schicht aus elektri­ schem Band bedeckt sein. Um die Sekundärspule 34 ist in Rich­ tung des Pfeils C eine Primärspule 40 mit Spulenenden 42, 44 gewickelt. Diese Primärspule 40 besitzt auf dem Ferritkern 16 eine Windungszahl, die kleiner als die Windungszahl der Se­ kundärspule 34 auf dem Ferritstab 16 ist, wodurch eine zwei­ stufige Aufwärtsspule gebildet wird.

Die Spulen 20, 22 besitzen im wesentlichen den gleichen Ab­ stand von der Mitte des Ferritstabes 16. Aufgrund ihrer ge­ gegensinnigen Wicklungsrichtung löscht eine Spule das durch die andere Spule erzeugte Magnetfeld aus. An der Spule 22 steht also die positive Polarität des Signals, während an der Spule 20 die negative Polarität steht, so daß eine Auslö­ schung erfolgt. Damit wird das durch die Erregerwicklung, welche durch die Spulen 34, 40 gebildet wird, erzeugte Feld ausgelöscht. Das Pappspulenrohr 34 kann relativ zu dem durch die Spulen 20, 22 realisierten Nullpunkt längs des Ferrit­ stabes 16 gleiten, so daß die Antenne vor ihrer endgültigen Fertigstellung so auf den Nullpunkt abgeglichen werden kann, daß der Empfangsteil der Antenne 14 das durch die Erregerspu­ len 34, 40 erzeugte Feld besser auslöscht. Während das Über­ tragungssignal aufgrund der Wirkung der Spulen 20, 22 ausge­ löscht wird, wird das vom Transponder empfangene Signal nicht ausgelöscht, da die Quelle des empfangenen Signals kaum den gleichen Abstand von beiden Empfangsspulen 20, 22 besitzt. In einer Spule ist daher ein stärkeres empfangenes Signal als in der anderen Spule vorhanden, wodurch eine gegenseitige Auslö­ schung verhindert wird.

In einem Ausführungsbeispiel beträgt das Windungsverhältnis von Primärspule 40 zu Sekundärspule 34 etwa 1 zu 17. Die Se­ kundärspule 34 wird durch 17 und 1/4 Windung gebildet, während die darüberliegende Primärspule 40 durch eine und 1/8 Windung gebildet wird. Die Empfangsspulen 20, 22 werden jeweils durch Magnetdraht mit einer Stärke von 30 gebildet, der etwa 20 mal um die Enden des Ferritstabes 16 gewickelt ist. Die Spulen 20, 22 sind in einem Abstand von 0,1524 cm vom jeweiligen Ende des Ferritstabs 16 entfernt und reichen nicht weiter als 0,7874 cm vom jeweiligen Ende des Ferrit­ stabes 16 weg. Die Primärspule 40 und die Sekundärspule 34 werden durch Litzendraht gebildet.

Gemäß Fig. 1 speist der Leistungsverstärker 12 ein Eingangs­ signal in die Spulenenden 42, 44 der Primärspule 40 ein. Die Spulenenden 36, 38 der Sekundärspule 34 sind mit einer Sekun­ där-Erregerabstimmschaltung 46 gekoppelt. Diese Schaltung 46 steuert die Frequenz, auf der die Sekundärspule 34 schwingt. Die Sekundärspule 34 wird durch die Schaltung 46 so abge­ stimmt, daß sie mit der gleichen Frequenz wie die des Erre­ gerausgangssignals der Primärspule 40 schwingt. Dies ergibt eine induktive Kopplung für eine Sendeantenne mit sehr hoher Güte.

In Fig. 5 sind die Sekundär-Erregerabstimmschaltung 46 und der Leistungsverstärker 12 im einzelnen dargestellt. Der Leistungsverstärker 12 enthält einen Kondensator 48 in Serie zwischen dem Verbindungspunkt einer Spannungsquelle von 12 V und des ein Signal mit 410 kHz liefernden Ausgangs des durch einen Kristall gesteuerten Erregerfrequenzgenerators 102 so­ wie Masse. Ein zweiter Kondensator 50 liegt zum Kondensator 48 parallel. Ein invertierender Verstärker 52 ist an Masse gekoppelt. Ein zweiter invertierender Verstärker 54 nimmt das Signal mit 410 kHz vom Erregerfrequenzgenerator 102 als Ein­ gangssignal auf und liefert ein Ausgangssignal für die Basis eines zwischen Masse und einer Seite des Kondensators 58 lie­ genden Transistors 56. Der Kondensator 58 ist zwischen die Spulenenden 42, 44 gekoppelt und liefert ein verstärktes Er­ regersignal mit 410 kHz.

Die Sekundär-Erregerabstimmschaltung enthält einen ersten Kondensator 60, der parallel mit einem variablen Kondensator 62 an die Spulenenden 36, 38 der Sekundärwicklung 34 gekop­ pelt ist. Durch Ankopplung der Sekundärspule 34 an die Sekun­ där-Erregerabstimmschaltung 46 wird diese Spule auf die Erre­ gersignalfrequenz von 410 kHz abgestimmt. Die Resonanzfre­ quenz der Sekundärspule 40 wird daher gleich 410 kHz. Durch enge Abstimmung der Resonanzfrequenz der Sekundärspule 34 auf die Ausgangsfrequenz der Primärspule 40 arbeitet diese genau abgestimmte Sekundärspule 34 als Erregerspule mit hoher Güte. Dies führt zu einem energiesparenden Magnetfeldübertrager mit hohem Wirkungsgrad.

Da die Sekundärspule zur Realisierung einer hohen Güte genau abgestimmt ist, besitzt sie eine natürliche Resonanzfrequenz von 410 kHz. Die Primärspule 40 muß daher lediglich mit einem impulsförmigen Signal von 410 kHz mit einem Tastverhältnis von 1 zu 4 angesteuert werden, so daß die Sekundärspule 34 für die verbleibenden 3/4 der Periode frei schwingen kann, so daß ein Erregersignal mit einer vollen Periode erzeugt wird. Der durch einen Kristall gesteuerte Erregerfrequenzgenerator 102 braucht daher durch die Antenne 14 nicht dauernd ange­ steuert zu werden; die Antenne 14 braucht vielmehr lediglich in 1/4 der Zeit gepulst zu werden. Durch Ausnutzung der na­ türlichen Eigenschaften einer Schaltung mit hoher Güte kann daher bei Ansteuerung der Primärspule 40 mit kleiner Span­ nung ein sehr großer Strom in der Sekundärspule 34 aufrecht­ erhalten werden. Bei Erhöhung der Stromaufnahme wird durch die Antenne 14 ein stärkeres Magnetfeld erzeugt, wodurch der Bereich, in dem eine magnetische Kopplung zwischen der Sonde 10 und dem Transponder auftritt, erweitert wird.

Durch Einschaltung des variablen Kondensators 62 in die Se­ kundär-Erregerabstimmschaltung 46 wird es möglich, die Se­ kundärspule 34 lediglich durch Drehen einer Einstellung auf eine gewünschte Resonanzfrequenz abzustimmen, wodurch sicher­ gestellt wird, daß für eine induktive Kopplung zwischen den Spulen 34, 40 die höchste Güte realisiert wird. Darüber hin­ aus wird durch Verwendung der Sekundär-Erregerabstimmschal­ tung in Verbindung mit einer Senderantenne mit zwei Spulen eine Anordnung mit kleiner Spannung und hohem Strom reali­ siert, wodurch der Gesamtwirkungsgrad und der Abtastbereich der Antenne vergrößert wird. Bei Verwendung einer Anordnung mit kleiner Spannung und hohem Strom wird es möglich, variab­ le Abstimmkondensatoren zur Abstimmung der Sekundärspule zu verwenden.

Der Transponder gibt bei Empfang des Signals mit 410 kH das Erregersignal als Identifizierungssignal mit Signalteilen mit 451 und 461,25 kHz ab. Das Transpondersignal wird durch die Spulen 20, 22 aufgenommen. Diese Spulen 20, 22 der Antenne 14 sind mit einer Empfangsspulen-Abstimmschaltung 64 gekoppelt. Diese Schaltung 64 stimmt die Empfangsspulen 20, 22 so ab, daß sie auf einer Mittenfrequenz von 455 kHz schwingen, wo­ durch eine abgestimmte Empfangsantenne mit 10 kHz Bandbreite entsteht, so daß das verschobene Empfangssignal gegenüber dem Umgebungssignal mit einem höheren Spannungspegel empfangen wird. Die Empfangsspulen 20 und 22 erzeugen ein Empfangssig­ nal. Gemäß Fig. 5 sind die Spulenenden 24, 26 der Empfangs­ spulen 20, 22 mit einer Folge von Kondensatoren 66, 68 und 70 gekoppelt, die parallel zu den Spulenenden 24, 26 liegen. Die Basis eines Transistors 72 liegt in Serie zu einem Widerstand 74 und einem vierten Kondensator 76. Zwischen dem Kollektor des Transistors 72 und dessen Basis ist ein zweiter Wider­ stand 78 gekoppelt. Über den beiden Eingängen des Empfängers 100 liegt ein dritter Widerstand 80, der weiterhin mit einem Anschluß an den Emitter des Transistors 72 gekoppelt ist. Ein Kondensator 82 ist mit einem Ende über einen Widerstand 84 und mit dem anderen Ende an Masse an den Empfänger 100 ange­ koppelt. Das abgestimmte Ausgangssignal der Empfangsspulen- Abstimmschaltung 64 wird über einen Impedanzpuffer 86 geführt, welcher die Abtastung des Empfangssignals an den Empfangsspulen 20, 22 ohne Beeinträchtigung der Güte der Empfangsspulen 20, 22 ermöglicht. Das resultierende Signal wird in den Empfänger 100 eingespeist.

Der Empfänger 100 enthält ein Bandpaßfilter 104 mit einer Bandbreite von im wesentlichen 15 kHz. Durch Verwendung eines Signals mit 455 kHz als verarbeitetes Empfangssignal wird nicht nur ein stärkeres Empfangssignal realisiert. Es können weiterhin auch externe keramische Bandpaßfilter verwendet werden, so daß der Aufbau des Empfängers einfacher wird und Filter mit nahezu idealer Filtercharakteristik verwendet werden können. Das Bandpaßfilter 104 entfernt im wesentlichen das gesamte Rauschen aus dem empfangenen Signal. Beispiels­ weise wird ein Signal mit 410 kHz durch die Empfangsspulen 20, 22 empfangen, obwohl die Sendespulen sich in der Feld­ auslöschungsstellung auf der Antenne 14 befinden. Dieses Rauschen sowie entsprechende Störgrößen werden durch das keramische Bandpaßfilter 104 entfernt. Das gefilterte Signal mit einer Mittenfrequenz von 455 kHz wird sodann in einen Hochfrequenzverstärker 106 mit einer Verstärkung von 40 dB eingespeist. Das verstärkte Signal bildet das Eingangssignal für einen Analogmischer 108, welcher weiterhin das durch den Erregerfrequenzgenerator 102 erzeugte Signal mit 410 kHz auf­ nimmt und ein Signal mit einer Frequenz erzeugt, das auf ein um 45 kHz zentriertes Signal heruntergemischt ist.

Fig. 6 zeigt ein Schaltbild des keramischen Bandpaßfilters 104, des Hochfrequenzverstärkers 106 und des Analogmischers 108. Das Signal mit 455 kHz wird in den positiven Eingang des keramischen Bandpaßfilters 104 eingespeist. Der negative Eingang des keramischen Bandpaßfilters 104 liegt an Masse. Der negative Ausgang des keramischen Bandpaßfilters 4 liegt ebenfalls an Masse. Am positiven Ausgang des keramischen Bandpaßfilters 104 wird ein gefiltertes Ausgangssignal er­ zeugt. Über den Ausgängen des keramischen Bandpaßfilters 104 liegt ein Widerstand 110. Ein Kondensator 112 koppelt das keramische Bandpaßfilter 104 an den Hochfrequenzverstärker 106.

Der Hochfrequenzverstärker 106 enthält einen zwischen Masse und eine Spannungsquelle mit 12 V gekoppelten Operationsver­ stärker 114. Weiterhin ist ein an Masse gekoppelter Wider­ stand 116 an den Operationsverstärker 114 angekoppelt. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 114 wird über einen Widerstand 118 und einen dazu parallel liegenden Kondensator 120 abgegeben. Der Verbindungspunkt des Kondensators 120 und des Widerstandes 118 ist an einen Widerstand 122 angekoppelt, der seinerseits in Serie zu einem Widerstand 124, der das Ausgangssignal des Kondensators 112 aufnimmt, an eine Span­ nungsquelle mit 6 V angekoppelt ist. Das Ausgangssignal am Kondensator 112 wird in einen positiven Eingang des Opera­ tionsverstärkers 114 eingespeist. Ein Rückführungssignal vom Operationsverstärker 120 wird über einen Verbindungspunkt 126 des Widerstandes 118, des Kondensators 120 und des Widerstan­ des 122 in den negativen Eingang des Operationsverstärkers 114 eingespeist, so daß dieser ein verstärktes hochfrequen­ tes Ausgangssignal abgibt.

Der Analogmischer 108 nimmt das Ausgangssignal des Verstär­ kers 106 über einen Kondensator 128 und an einem Oszillator­ eingang A das Signal mit 410 kHz des Erregerfrequenzgenera­ tors 102 auf. Der Analogmischer 108 bildet die Differenz zwi­ schen dem verstärkerten Signal mit 455 kHz und dem Signal mit 410 kHz und liefert an einem Ausgang A ein Ausgangssignal. Dieses Ausgangssignal ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel um 45 kHz zentriert und wird auf ein Tiefpaßfilter 130 gege­ ben. Ein LC-Kreis besteht aus einer an den Ausgang A gekop­ pelten Induktivität 132, die in Serie mit einem Kondensator 134 an Masse liegt. Ein zweiter Kondensator 136 ist zwischen den Mischer 108 und Masse gekoppelt.

Durch Heruntermischen der Frequenz des empfangenen Datensig­ nals vermag der Empfänger 100 das Signal besser zu verarbei­ ten. Vor dem Heruntermischen der Frequenz sind die Daten durch Signalteile codiert, die gegen das um 455 kHz zentrier­ te Signal um 4 bis 6 kHz verschoben sind. Die Verschiebung beträgt daher etwa 1%. Der Analogmischer 108 erzeugt jedoch ein um 45 kHz zentriertes Signal, das zur Anzeige der Daten­ codierung noch um etwa 5 kHz verschobene Teile besitzt. Die detektierte Verschiebung beträgt nun 10% der Signalfrequenz, wobei es sich um eine Größendifferenz handelt, die sowohl einfacher zu detektieren als auch zu verarbeiten ist.

Das Tiefpaßfilter 130 nimmt das niederfrequente Signal auf und liefert ein Signal mit 45 kHz und reduziertem Rauschen für eine PLL 140, welche ein um 45 kHz zentriertes Signal detektiert. Die PLL 140 nimmt ein Signal mit 45 kHz auf und liefert eine nach dem Manchester-Code codierte Datenfolge entsprechend dem durch die Antenne 14 empfangenen Signal.

Die Datenfolge wird in die Empfängerschnittstelle 200 einge­ speist. Diese Empfängerschnittstelle 200 enthält einen Mikro­ controller 202, welcher die nach dem Manchester-Code codier­ ten Datenfolge ein Signal von einem Stromdetektor 142 auf­ nimmt, welcher den Pegel des von der Primärspule 40 gelie­ ferten Stroms detektiert. Der Mikrocontroller 202 greift über einen Adreßdecoder 204 bei Empfang der Datenfolge auf einem in einem EPROM 206 gespeicherten Manchester-Decodieralgorith­ mus zu. Der Mikrocontroller 202 benutzt den im EPROM 206 ge­ speicherten Algorithmus zur Decodierung der Datenfolge. Ein durch einen Takt gesteuerter Taktgenerator 208 liefert einen Takt von 8 MHZ für den Mikrocontroller 202. Nach Aufnahme der entsprechenden Befehle vom EPROM 206 überführt der Mikrocon­ troller 202 die nach dem Manchester-Code codierten Daten in einen maschinengerechten ASCII-Code.

Durch Verwendung einer Antenne mit einem Nullpunkt für ein übertragenes Signal wird es möglich, ein Transpondersignal zu empfangen, das sehr nahe beim übertragenen Signal mit der größten Leistung liegt, wodurch der Sondenleseabstand ver­ größert wird. Durch Verwendung eines Übertragungsteils der Antenne mit zwei Spulen, von denen eine auf die Übertragungs­ frequenz der anderen abgestimmt ist, wird es möglich, durch Ausnutzung der Resonanz in den Spulen Energie für die Über­ tragung eines Teils des Erregersignals zu sparen, wodurch die zur Ansteuerung der Übertragerspule durch einen Erregerfre­ quenzgenerator notwendige Zeit verringert wird. Bei zwei Spulen in der Übertragungsantenne, bei der die Primärspule eine Windungszahl besitzt, die gleich einem Bruchteil der Windungszahl der Sekundärspule ist, ist eine Übertragungs­ anordnung mit kleiner Spannung und hohem Strom realisierbar.

Mit einer Hochfrequenzsignale empfangenden Sonde wird es mög­ lich, im Empfänger keramische Bandpaßfilter zu verwenden. Durch Verwendung eines Analogmischers im Empfänger wird es weiterhin möglich, statt des Empfangs einer niederfrequenten Harmonischen des Hochfrequenzsignals das hochfrequente Signal zu empfangen und dieses auf eine kleinere Frequenz herunter­ zumischen, wodurch der Gesamtwirkungsgrad verbessert wird.

Claims (2)

1. Ferritantennenanordnung zum Senden eines ersten Signals einer ersten Frequenz zu einem passiven Transponder sowie zum gleichzeitigen Empfangen eines zweiten Signals einer zweiten Frequenz vom passiven Transponder, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Ferritstab (16) aufweist, auf dem eine auf die zweite Frequenz abgestimmte Empfangsspulenanordnung (20, 22) zum Empfang des zweiten Signals von dem Trans­ ponder sowie eine Sendespulenanordnung (32, 34, 40) zum Senden des ersten Signals zu dem Transponder vorgesehen sind, wobei der Sendespulenanordnung (32, 34, 40) eine Nullpunktposition relativ zu der Empfangsspulenanordnung (20, 22) zugeordnet ist, dahingehend, daß die Empfangs­ spulenanordnung (20, 22) elektromagnetische Einstreuungen von der Sendespulenanordnung (32, 34, 40) unterdrückt, wenn die Sendespulenanordnung (32, 34, 40) in der Null­ punktposition positioniert ist, und daß die Sendespulen­ anordnung (32, 34, 40) verschiebbar an dem Ferritstab (16) angebracht ist, so daß sie in die Nullpunktposition posi­ tionierbar ist.

2. Ferritantennenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Empfangsspulenanordnung (20, 22) einen Einzelleiter (18) aufweist, der zu einer ersten, an einem ersten Ende des Ferritstabs (16) angeordneten Spule (20) sowie zu einer zweiten, an einem zweiten Ende des Ferrit­ stabes (16) angeordneten Spule (22) geformt ist, und daß die erste Spule (20) gegensinnig zur zweiten Spule (22) gewickelt ist, so daß sich zwischen der ersten Spule (20) und der zweiten Spule (22) die Nullpunktposition ergibt.