DE60000039T2

DE60000039T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Verminderung des Einflusses von Störsignalen in Anwendungen mit Transpondern

Info

Publication number: DE60000039T2
Application number: DE60000039T
Authority: DE
Inventors: Takamasa Ishii; Jean- Marc Jobin; Peter Stegmaier
Original assignee: Datamars SA
Current assignee: Datamars SA
Priority date: 2000-03-13
Filing date: 2000-03-13
Publication date: 2002-07-11
Anticipated expiration: 2020-03-14
Also published as: DE60000039D1; US6696923B2; EP1134689B1; DK1134689T3; HK1038811A1; ES2167302T3; US20010048360A1; ATE210322T1; EP1134689A1; JP2001285124A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Reduzieren des Effekts von Störsignalen in einem System, das einen Transponder und einen Leser umfasst.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Identifikationssystem, das mindestens einen Transponder und mindestens einen Leser aufweist.
Transponder sind elektronische Schaltungen, die Informationen enthalten, die zur Identifikation von Tieren, zur Identifikation eines beliebigen Objekttyps, zum Befestigen von zweckgebundenen Informationen an jedem Artikeltyp bei logistischen Verfahren etc. verwendet werden. Transponder werden in Kombination mit einer Leservorrichtung verwendet, die mit dem Transponder kommuniziert und die Informationen, die in dem Transponder gespeichert sind, dem Benutzer dieser Informationen zur Verfügung stellt. Bei bestimmten Fällen gibt es ferner die Möglichkeit, dass die Leservorrichtung Informationen zu dem Transponder sendet, wobei die Informationen ferner in dem Transponderspeicher (Lese/Schreib-Systeme, etc.) gespeichert sein können. Transpondern steht typischerweise eine kleine Energie für das interne Handhaben der Informationen derselben (z. B. für Lese/Schreibe-Operationen) und für das Übertragen der erforderlichen Informationen zu der abfragenden Leservorrichtung zur Verfügung: So genannte aktive Transponder weisen eine innere Energiequelle (eine Batterie oder dergleichen) auf, die jedoch aufgrund der Größen-, Gewichts- und Kostenbeschränkungen ziemlich klein ist, während so genannte passive Transponder keine innere Energiequelle aufweisen, jedoch die Energie des abfragenden Felds verwenden.
Obwohl das Problem, das durch diese Erfindung gelöst wird, von einem Hauptinteresse für passive Transponder ist, können aktive Transponder ebenfalls einen Vorteil aus derselben ziehen: Aufgrund der sehr begrenzten Energie, die durch den abfragenden Leser von einem Transponder empfangen wird - eine Folge der oben dargelegten inneren Energiebeschränkung innerhalb des Transponders - ist der Empfang der Informationen, die durch den Transponder übertragen werden, anfällig, durch Störquellen in der Umgebung eines wechselwirkenden Systems, das einen Transponder und einen Leser aufweist, gestört zu werden. Wenn die Frequenz eine Störsignals sehr nahe zu oder sogar identisch zu der Frequenz des Signals ist, das durch den Transponder geliefert wird, um Informationen zu dem abfragenden Leser zu übertragen, kann der Leser möglicherweise nicht in der Lage sein, ordnungsgemäß diese Informationen abzuschätzen. Da das Energieniveau des Signals, das durch den abfragenden Leser von dem Transponder empfangen wird, ziemlich niedrig ist, kann der Empfang eines solchen Signals ohne weiteres selbst durch relativ schwache Störquellen gestört werden. Bei realen Anwendungen verringert eine solche Störung oftmals wesentlich den erreichbaren Leseabstand zwischen dem Transponder und der Lesevorrichtung, manchmal sogar bis hinunter zu einem Abstand von beinahe Null, wodurch die Transpondersystemleistung stark gefährdet wird.
Im Hinblick auf das Vorhergehende besteht die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung darin, ein Verfahren und ein System zum wesentlichen Reduzieren des negativen Effekts von Störsignalen auf den Betrieb eines Systems, das einen Transponder und einen Leser aufweist, zu schaffen.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele dieses Verfahrens sind in den Ansprüchen 2 - 9 definiert.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird diese Aufgabe durch ein System gemäß Anspruch 10 gelöst. Bevorzugte Ausführungsbeispiele dieses Systems sind in den Ansprüchen 11-13 definiert.
Der Hauptvorteil der Erfindung besteht darin, dass dieselbe es ermöglicht, den Einfluss von Störsignalen praktisch zu eliminieren, die Leistung eines Transponder-Leser-Systems wesentlich zu verbessern und den Betriebsabstand zwischen dem Leser und dem Transponder bei einem solchen System zu erhöhen.
Fig. 1 zeigt schematisch ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem ein Transponder 11 geeignet ist, um ein Transpondersignal X zu emittieren und mit einem abfragenden Leser zu kommunizieren, der zwei Empfangseinheiten 12 bzw. 13 von ähnlicher oder identischer Gestaltung aufweist. Die Leitungen, die den Transponder 11 mit den Empfangseinheiten 12, 13 verbinden, stellen die Übertragungsverbindungen zwischen denselben dar, und die Buchstaben p, q stellen die jeweiligen Übertragungsfunktionskoeffizienten dar.
Jede der Empfangseinheiten 12, 13 weist eine Spulenantenne auf oder besteht im Wesentlichen aus derselben. Die Spulenantennen der Empfangseinheiten 12, 13 sind beispielsweise in unterschiedlichen Abständen von dem Transponder 11 positioniert.
In Fig. 1 stellt der Block 14 eine Quelle 14 eines Rauschens oder eines Störsignals N dar. Die Leitungen, die die Störquelle 14 mit den Empfangseinheiten 12, 13 verbinden, stellen die Übertragungsverbindungen zwischen denselben dar, und die Buchstaben x, y stellen die jeweiligen Übertragungsfunktionskoeffizienten dar.
Es sei angenommen, dass die Quelle 14 in einem wesentlich größeren Abstand oder in einem anderen Winkel von den Empfangseinheiten 12 und 13 des Lesers positioniert ist. Aus diesem Grund ist x etwa gleich y, und daher sind die Energiepegel der Störsignale xN bzw. yN, die durch beide Empfangseinheiten empfangen werden, im Wesentlichen gleich.
Innerhalb des Zusammenhangs dieser Beschreibung bedeutet der Ausdruck "Transpondersignal" das Signal, das durch einen einzigen Transponder oder durch eine Mehrzahl von Transpondern emittiert wird.
Da die Empfangseinheiten 12, 13 in unterschiedlichen Abständen von dem Transponder 11 positioniert sind, ist p größer oder wesentlich größer als q, und daher sind die Energiepegel der Transpondersignale pX bzw. qX, die durch die Empfangseinheiten 12 bzw. 13 empfangen werden, im Wesentlichen unterschiedlich.
Die Empfangseinheit 12 liefert ein erstes Ausgangssignal U12. Die Empfangseinheit 13 liefert ein zweites Ausgangssignal U13. Die Ausgangssignale U12 bzw. U13 weisen jeweils eine Transpondersignalkomponente, pX bzw. qX, und eine Störsignalkomponente, xN bzw. yN, auf. Wie es aus Fig. 1 offensichtlich ist, sind die Ausgangssignale U12 bzw. U13 jeweils auf eine geeignete Art und Weise kombiniert, z. B. durch Verbinden der Ausgänge der Empfangseinheiten 12, 13 mit jeweiligen Eingängen von beispielsweise einem Summierverstärker 15, um ein drittes Ausgangssignal 5 zu erzeugen, das eine Transpondersignalkomponente aufweist, die wesentlich größer als eine Störsignalkomponente des Ausgangssignal 5 ist. Dies wird beispielsweise durch Bilden des Unterschieds der Ausgangssignale U12 und U13 erreicht. Dadurch wird die Störsignalkomponente des Ausgangssignals S praktisch aufgehoben (xN - yN 0 für x y), wobei die Transpondersignalkomponente (pX - qX mX , wobei p » q ist) des Ausgangssignals S für einen geeigneten Betrieb des Transponder-Leser-Systems ausreichend groß ist. Das Ausgangssignal S weist daher ein maximales Verhältnis von dem Transponder-Signal-Pegel zu dem Stör-Signal-Pegel auf.
Die Energiequelle für den Transponder - eine Batterie in dem Gehäuse von aktiven Transpondern oder ein erregendes Feld der Lesevorrichtung in dem Gehäuse von passiven Transpondern - ist hierin nicht erörtert.
Abhängig von der spezifischen Implementation des Systems kann eine Amplituden- und/oder Phasenkorrektur der Ausgangssignale der Empfangseinheiten 12, 13 geeignet oder notwendig sein.
Wenn sich die Phase der Ausgangssignale der Empfangseinheiten 12, 13 nicht wesentlich unterscheidet, ist der Effekt der Erfindung immer zugunsten des Transpondersignals und verringert Störungen. Wenn pX/xN größer als qX/yN ist, dann ist (pX + xN)- ((qX + yN)·A), wobei A ein Amplitudenkorrekturfaktor ist, und dann kann A, vorzugsweise durch ein geeignetes Steuersystem, eingestellt werden, um den Effekt des Störsignals zu verringern, indem Nx und Ny auf eine gleiche Größenordnung des Pegelbetrags gebracht werden. Selbst wenn die Leistung der zwei Empfangseinheiten und/oder der Abstand x und y unterschiedlich sind, kann die Störung durch Einstellen des Amplitudenfaktors A eingestellt werden, wobei der Faktor A ferner < 1 sein kann.
Da die Transpondersignale pX und qX, die durch die Empfangseinheiten 12, 13 empfangen werden, bezüglich der Phase unterschiedlich sein können, und da die Empfangseinheiten 12, 13 unterschiedliche Phasenbeziehungen aufgrund von unterschiedlichen Qualitätsfaktoren, einer unterschiedlichen Induktivität, unterschiedlichen Filtern etc. einführen können, kann es ratsam sein, die Phasenbeziehung zwischen den Empfangseinheiten 12, 13 einzustellen oder diese Phasenbeziehung für eine maximale Unterdrückung der Störsignalkomponente des Ausgangssignals 5 und für eine maximal nutzbare Transpondersignalkomponente des Ausgangssignals 5 jeweils einstellbar zu machen.
Unter den verschiedenen möglichen Gestaltungen der Empfangseinheiten wird die Verwendung von Spulenantennen bevorzugt. Ähnliche Spulen, die in der gleichen Richtung gewickelt sind, können seriell oder parallel geschaltet mit entgegengesetzter Polarität verwendet werden, oder Spulen, die in entgegengesetzten Richtungen gewickelt sind, können direkt miteinander seriell oder parallel geschaltet werden, oder eine Spule, die in der Form einer 8 (Acht) mit identischen Schleifen gewickelt ist, kann verwendet werden, wobei die Signale, die durch die Schleifen empfangen werden, subtrahiert werden. Die Subtraktion kann natürlich zusammen mit jeder Korrektur, wie z. B. einer Phasenkorrektur oder einer Amplitudeneinstellung, durch eine elektronische Einrichtung des Lesers erreicht werden.
Bei einer allgemeineren Darstellung eines Systems gemäß der Erfindung kann der Leser des Systems gemäß Fig. 1 eine oder mehrere Übertragungseinheiten 16 umfassen, die die notwendigen Signale liefern, um den Betrieb des Transponders 11 zu aktivieren, zu erregen und/oder zu steuern. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden die eine oder die mehreren Übertragungseinheiten lediglich zur Übertragung, jedoch nicht für den Empfang verwendet. Der Transponder 11 kann ein einziger Transponder sein oder kann aus einer Gruppe von Transpondern gebildet sein.

Claims

1. Verfahren zum Reduzieren des Effekts von Störsignalen in einem System, das einen Transponder und einen Leser aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

Verwenden eines Lesers, der eine erste Empfangseinheit (12) und eine zweite Empfangseinheit (13) zum Empfangen eines Signals, das durch ein Transponder (11) emittiert wird, aufweist,

wobei die erste und die zweite Empfangseinheit (12, 13) jeweils ferner ein Störsignal empfangen, das durch eine Störquelle (14) emittiert wird,

die Energiepegel der Transpondersignale, die durch die erste und die zweite Empfangseinheit (12, 13) empfangen werden, im wesentlichen unterschiedlich sind,

die Energiepegel der Störsignale, die durch die erste und die zweite Empfangseinheit (12, 13) empfangen werden, im wesentlichen gleich sind,

die erste Empfangseinheit (12) ein erstes Ausgangssignal liefert und die zweite Empfangseinheit (13) ein zweites Ausgangssignal liefert, und

wobei sowohl das erste und das zweite Ausgangssignal eine Transpondersignalkomponente und eine Störsignalkomponente aufweisen, und Kombinieren der Ausgangssignale der ersten und der zweiten Empfangseinheit, um ein drittes Ausgangssignal (S) zu erzeugen, das eine Transpondersignalkomponente aufweist, die wesentlich größer als eine Störsignalkomponente des dritten Ausgangssignals (S) ist.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, bei dem die Ausgangssignale der ersten und der zweiten Empfangseinheit (12, 13) hinsichtlich eines Phasenunterschieds korrigiert sind, um die Unterdrückung der Störsignalkomponente des dritten Ausgangssignals zu optimieren.

3. Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, bei dem die Ausgangssignale der ersten und der zweiten Empfangseinheit (12, 13) für einen Amplitudenunterschied eingestellt sind, um die Unterdrückung der Störsignalkomponente des dritten Ausgangssignals zu optimieren.

4. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das dritte Ausgangssignal (5) durch Subtrahieren des Ausgangssignals von einer der Empfangseinheiten (12, 13) von dem Ausgangssignal der anderen Empfangseinheit gebildet ist.

5. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die erste und die zweite Empfangseinheit (12, 13) derart konfiguriert sind, dass die Ausgangssignale derselben eine entgegengesetzte Polarität aufweisen, und bei dem diese Ausgangssignale addiert werden.

6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Leser mehr als zwei Empfangseinheiten (12, 13) zum Empfangen von Transpondersignalen und eine oder mehrere Sendeeinheiten (16) aufweist.

7. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem der Leser mehr als eine Sendeeinheit (16) zum Senden von erregenden Signalen aufweist.

8. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem das erregende Signal oder die erregenden Signalen für eine Sendung von Daten von dem Leser zu dem Transponder (11) moduliert sind.

9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, bei dem die Einstellung des optimalen Verhältnisses der zwei oder mehreren Ausgangssignale, die durch die Empfangseinheiten (11, 13) geliefert werden, automatisch bewirkt wird, um das Signal-zu-Rausch-Verhältnis des dritten Ausgangssignals (S) zu optimieren.

10. Identifikationssystem mit folgenden Merkmalen:

mindestens einem Transponder (11), der ein Transpondersignal emittieren kann,

mindestens einem Leser, wobei der Leser mindestens zwei Empfangseinheiten (12, 13) aufweist, die das Transpondersignal empfangen können,

wobei die Empfangseinheiten (12, 13) ferner ein Störsignal empfangen können, das durch eine Störquelle (14) emittiert wird,

die Empfangseinheiten (12, 13) hinsichtlich des Transponders (11) derart angeordnet sind, dass die Energiepegel der Transpondersignale, die durch die erste und die zweite Empfangseinheit (12, 13) empfangen werden, im wesentlichen unterschiedlich sind,

die Empfangseinheiten (12, 13) hinsichtlich der Störquelle (14) derart angeordnet sind, dass sie Energiepegel der Störsignale, die durch die erste und die zweite Empfangseinheit (12, 13) empfangen werden, im wesentlichen gleich sind,

wobei sowohl das erste als auch das zweite Ausgangssignal eine Transpondersignalkompomente und eine Störsignalkomponente aufweisen, und

einer Einrichtung (15) zum Kombinieren der Ausgangssignale der ersten und der zweiten Empfangseinheit (12, 13), um ein drittes Ausgangssignal (S) zu erzeugen, das eine Transpondersignalkomponente aufweist, die wesentlich größer als eine Störsignalkomponente ist.

11. System gemäß Anspruch 10, bei dem jede der zwei Empfangseinheiten (12, 13) eine Spule aufweist, wobei die Spulen von beiden Empfangseinheiten ähnlich sind, und die Kombination der Ausgangssignale der Empfangseinheiten durch Wickeln der Spule von einer der Empfangseinheiten im Uhrzeigersinn und der Spule von der anderen Empfangseinheit im Gegenuhrzeigersinn und durch Seriell-Schalten oder Parallel-Schalten der beiden Spulen erhalten wird.

12. System gemäß Anspruch 10, bei dem jede der zwei Empfangseinheiten (12, 13) eine Spule aufweist, wobei die Spulen von beiden Empfangseinheiten ähnlich sind, im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn gewickelt sind, seriell oder parallel geschaltet sind und derart konfiguriert sind, dass die Ausgangssignale, die durch die Empfangseinheiten geliefert werden, eine entgegengesetzte Polarität aufweisen.

13. System gemäß Anspruch 10, bei dem die zwei Empfangseinheiten (12, 13) ein Spule aufweisen, die in eine Form einer 8 (Acht) gewickelt ist, um die eine Spule in zwei Spulen zu teilen, die angepasst sind, um Ausgangssignale zu liefern, die einen Phasenunterschied von 180º zwischen denselben aufweisen.