DE60037625T2

DE60037625T2 - Eine integrierte Schaltung mit selbstpolarisierendem HF-Signalanschluss

Info

Publication number: DE60037625T2
Application number: DE60037625T
Authority: DE
Inventors: Willem Gilbert Marneweck; Peter Phoenix Schieke; Willem Chandler Smit
Original assignee: Microchip Technology Inc
Current assignee: Microchip Technology Inc
Priority date: 1999-09-24
Filing date: 2000-09-21
Publication date: 2008-12-24
Anticipated expiration: 2020-09-22
Also published as: BR0004417A; EP1087522A2; CN1291004A; US6509825B1; DE60037625D1; ATE382982T1; EP1087522A3; EP1087522B1; KR20010050637A; JP2001136099A; TW487891B

Description

Diese Erfindung bezieht sich im Allgemeinen auf integrierte Hochfrequenztransponderschaltungen und im Besonderen auf eine integrierte Hochfrequenztransponderschaltung, die nur einen dedizierten Eingangsgin für den Signalanschluss an eine extern verbundene und auf Resonanzfrequenz abgestimmte Schaltung erfordert.
Hochfrequenztransponder können bei der Verwaltung von Lagerbeständen, der automatische Identifizierung von Autos auf Mautstraßen, beim Gebäudezutritt, in Sicherheitsanordnungen, bei schlüssellosen elektronischen Zugangs- und Zutrittsvorrichtungen und Ähnlichem verwendet werden. Ein Transponder weist im Allgemeinen einen Hochfrequenzempfänger und einen Hochfrequenztransmitter auf und kommuniziert mit einem anderen zugehörigen Transponder entweder durch zuerst das Empfangen eines verschlüsselten Signals und darauffolgendes Antworten mit einem verschlüsselt übertragenen Signal, oder durch zuerst das Übertragen eines verschlüsselten Signals und dann das darauffolgende Warten darauf, dass durch den zugehörigen Transponder mit dem korrekten Signal geantwortet wird. Jede Kombination von verschlüsselten Signal-"Handshakes" kann von zwei Transpondern verwendet werden, die versuchen, einen "Freund" oder "Feind" zu identifizieren. Sobald ein freundliches verschlüsseltes Signal identifiziert und verifiziert ist kann eine gewünschte Aktion ausgeführt werden, das heißt das Aufschließen einer Autotür, das öffnen eines Garagentors, oder ein Gebäudezugang oder ein Verlassen des Gebäudes.
Ein Beispiel für eine Transponderanordnung ist der KEELOQ^® (ein eingetragenes Warenzeichen der Mikrochip Technology Inc.) Code Hopping Encoder and Transponder, Teilenummer HCS412 von Mikrochip Technology Inc., vollständiger beschrie ben in der Spezifikation DS41099A (1999), verfügbar unter http://www.microchip.com und hierin durch Bezugnahme integriert.
Typischerweise moduliert die Transponderamplitude ein Dauerstrich-HF Trägersignal eines HF-Generators mit einem Datenwortbitstrom entsprechend den binären Werten dieses Datenwortbitstroms. Der Datenwortbitstrom besteht aus einer Reihe von Ein-/Aus-Impulsen, die zum Beispiel einen seriellen Datenwortsynchronisationsheader, eine Kennzeichnungsnummer usw. darstellen. Parity Bits oder ein Prüfsummenwert können ebenfalls in den Datenwortbitstrom integriert werden. Diese Reihen von Ein-/Aus-Impulsen werden vom zugehörigen Transponder empfangen.
Bisher erforderte eine resonant abgestimmte Parallelschaltung die Verbindung zu zwei Pins einer integrierten Schaltung einer Transponderanordnung. In einer Baugruppe einer integrierten Schaltung die zum Beispiel mehrere Funktionen und/oder eine Vielzahl von Transponderschaltungen aufweist, ist die Ausnutzung von Eingangs-Ausgangs-Pins entscheidend. Die Anforderung nach zwei dedizierten Pins für jede einem Transponder zugeordnete resonante Parallelschaltung verhindert die Möglichkeit der Verwendung der beschränkten Anzahl der Pins auf der Baugruppe der integrierten Schaltung für andere benötigte oder erwünschte Funktionen.
Ein typischer Transponder ist zum Beispiel aus WO 00/38107 bekannt. Dieses Dokument offenbart eine Eingangsstufe hoher Verstärkung für einen Hochfrequenztransponder für Identifikationsaufgaben.
Deshalb ist, was erforderlich ist, eine effektivere und bessere Ausnutzung der Eingangs-Ausgangs-Pins einer Baugruppe einer integrierten Schaltung, um eine resonante Parallelschaltung mit einer Transponderschaltung der integrierten Schaltung zu verbinden. Dies wird mit einem Hochfrequenztransponder gemäß Anspruch 1 erreicht.
Die Erfindung überwindet sowohl die weiter oben aufgezeigten Probleme wie auch andere Schwächen und Mängel von vorhandenen Techniken durch Bereitstellen eines Transponders in einer Baugruppe einer integrierten Schaltung, der nur einen einzelnen dedizierten Eingangs-Ausgangs-Pin (der Baugruppe der integrierten Schaltung) für den Anschluß (extern zu der Baugruppe) an eine auf Resonanzfrequenz abgestimmte Schaltung erfordert. Ein anderer Baugruppenpin, der für gemeinsame Spannungsversorgungs- oder Masseanschlüsse verwendet werden kann, kann die zweite Verbindung zu der auf Resonanzfrequenz abgestimmten Schaltung zur Verfügung stellen. Die Ausführungsform des Transponders gemäß der vorliegenden Erfindung kann in Sicherheits- und Zugangsvorrichtungen zum Entriegeln und Öffnen von Fahrzeugtüren, Haus- und Bürotüren, Garagentoren, Sicherheitsschranken und Ähnlichem verwendet werden. Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Freihandbedienung von Schlössern, Türen und Ähnlichem. Da der Transponder in der Lage ist, ein Hochfrequenzsignal niedriger Leistung zu empfangen, kann die Verifikation und die Aktivierung des Schlosses oder der Tür aus einer Entfernung erfolgen und ohne dass die Transponderanordnung aus der Tasche, der Geldbörse oder der Aktentasche einer Person entnommen werden muss.
Es wird hierin und innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung in Erwägung gezogen, dass eine Baugruppe einer integrierten Schaltung eine Vielzahl von Transponderschaltungen aufweist, die mit einer Vielzahl von zugehörigen und auf eine Resonanzfrequenz abgestimmten Schaltungen verbunden sind, wobei jede der Vielzahl von zugehörigen auf eine Resonanzfrequenz abgestimmten Schaltungen einen ersten Anschluß nur an einen einzigen dedizierten Eingangs-Ausgangs-Pin erfordert und einen zweiten Anschluß an einen gemeinsamen Pin.
Es wird hierin und innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung ebenfalls in Erwägung gezogen, dass der oder die Eingangs-Ausgangs-Pins der dedizierten auf eine Resonanzfrequenz abgestimmten Schaltung auch für eine sekundäre Funktion (das heißt zweifach verwendbar) benutzt werden kann.
Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, weist eine Baugruppe einer integrierten Schaltung, die eine darin integrierte Transponderschaltung aufweist, einen Eingangs-Ausgangs-Pin auf, der mit einem Eingang eines Verstärkers mit hoher Verstärkung verbunden ist, der mit Stromquellen polarisiert ist, die ebenfalls mit dem Eingang des Verstärkers mit hoher Verstärkung verbunden sind. Eine Schaltung zur Messung und zur Steuerung eines Gleichspannungsvorspannungspegels kann mit diesen Stromquellen verbunden sein und diese ansteuern. Ein Eingangssignal in die Schaltung zur Messung und zur Steuerung des Gleichspannungsvorspannungspegels kann ein an dem mit dem Eingang des Verstärkers mit hoher Verstärkung verbundenen Eingangs-Ausgangs-Pin empfangenes Signal sein. Ausgehend von der Amplitude des gemessenen Eingangssignals kann die Schaltung zur Messung und Steuerung des Gleichspannungsvorspannungspegels den Gleichspannungsvorspannungspegel des Verstärkers mit hoher Verstärkung ändern und auf diese Weise dessen Verstärkung steuern.
Eine resonante Parallelschaltung, die ein parallel mit einem Kondensator verbundenes induktives Bauelement aufweist, formt einen Aufnehmer oder eine Antenne für ein extern erzeugtes elektromagnetisches oder Hochfrequenzsignal aus. Ein Ende der resonanten Parallelschaltung ist mit einem gemeinsamen Spannungsversorgungs- oder Massepin der Baugruppe der integrierten Schaltung verbunden, und das andere Ende der resonanten Parallelschaltung ist mit einem Ende eines Gleichstromabblockkondensators verbunden. Das andere Ende des Gleichstromabblockkondensators ist mit dem Eingangs-Ausgangs-Pin der Baugruppe der integrierten Schaltung verbunden, die ebenfalls mit dem Eingang des Verstärkers hoher Verstärkung verbunden ist. Der Blindwiderstand des Gleichstromabblockkondensators ist vorzugsweise wesentlich kleiner als die Eingangsimpedanz des Verstärkers hoher Verstärkung (als Bei spiel, aber nicht als Einschränkung: ein Zehntel der Impedanz) und kann vorzugsweise auch wesentlich kleiner sein als die Impedanz der resonanten Parallelschaltung (als Beispiel, aber nicht als Einschränkung: ein Zehntel der Impedanz). Der Gleichstromabblockkondensator ermöglicht es auf diese Weise, dass ein in die resonante Parallelschaltung eingekoppeltes Wechselstromsignal an den Eingang des Verstärkers hoher Verstärkung übertragen wird, ohne dass die resonante Parallelschaltung (niedriger Widerstand für Gleichstrom) den Gleichspannungsvorspannungswert der Stromquellen beeinflusst, die ebenfalls mit dem Eingang des Verstärkers verbunden sind. Ein Gleichstromabblockkondensator kann alternativ dazu in Reihe mit dem induktiven Bauelement verbunden werden statt zwischen der resonanten Parallelschaltung und dem Eingangs-Ausgangs-Pin der Baugruppe der integrierten Schaltung, und die resonante Parallelschaltung kann dann direkt mit dem Eingangs-Ausgangs-Pin verbunden werden.
Ein intern erzeugtes Signal zur Übertragung kann auf denselben Pin angewandt werden wie er als Eingang für den Transponderverstärker verwendet wird, oder es kann von einem separaten Pin Gebrauch gemacht werden, um das Signal der integrierten Schaltung zu übertragen. Typische empfangene oder Eingangssignalfrequenzen können von etwa 100 kHz bis zu etwa 14 MHz betragen, und eine übertragene Ausgangsfrequenz kann von etwa 100 kHz bis weit in den extremen Hochfrequenz-(Ultra High Frequency – UHF) Bereich betragen.
In einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist eine Baugruppe einer integrierten Schaltung eine Vielzahl von Transponderschaltungen und eine entsprechende Vielzahl von Eingangs-Ausgangs-Pins auf, wobei jeder Transponderverstärker einen Eingang aufweist, der mit einem der entsprechenden Vielzahl von Eingangs-Ausgangs-Pins verbunden ist. Eine Vielzahl von resonanten Parallelschaltungen ist angepasst zur Verbindung mit der entsprechenden Vielzahl von Eingangs-Ausgangs-Pins durch Gleichstromabblockkondensatoren und zu einem gemeinsamen Spannungsversorgungs- oder Massepin, oder die Gleichstromabblockkondensatoren können in Reihe mit den induktiven Bauelementen verbunden sein, wie weiter oben offenbart. Die Vielzahl von Transponderverstärkern und die Vielzahl von resonanten Parallelschaltungen können mit einer Signalfrequenz in einer Vielfalt von Empfangs- oder Auswahlanordnungen verwendet werden, oder jede einzelne der Vielzahl von resonanten Parallelschaltungen kann auf ein andere Frequenz abgestimmt werden und die integrierte Schaltung kann als vielfache gleichzeitige Transponder verwendet werden. Intern erzeugte Sendesignale können auf denselben Pin und dieselbe abgestimmte Schaltung angewandt werden oder können auf andere Pins der Baugruppe der integrierten Schaltung angewandt werden.
Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die Verwendung nur eines dedizierten Eingangs-Ausgangs-Pins auf einer Baugruppe einer integrierten Schaltung für jede Transponderfunktion in einer integrierten Schaltung.
Ein weiteres Merkmal ist eine Vielzahl von Transpondern in einer integrierten Schaltung, die eine minimale Anzahl von Eingangs-Ausgangs-Pins aufweist.
Noch ein weiteres Merkmal ist eine Anordnung mit räumlicher Zuordnung oder eine Auswahlanordnung, die eine Vielzahl von Transpondern aufweist.
Ein Vorteil der vorliegenden Erfindung ist eine Reduzierung der Anzahl der Eingangs-Ausgangs-Pins, die für den Betrieb eines bidirektionalen Transponders in einer integrierten Schaltung erforderlich sind.
Ein weitere Vorteil ist der Betrieb des Transponders über eine erwünschte Entfernung, ohne die Transponderanordnung aus einer Tasche, einer Geldbörse, einer Aktentasche oder Ähnlichem entnehmen zu müssen.
Merkmale und Vorteile der Erfindung werden offensichtlich aus der folgenden Beschreibung von derzeit bevorzugten Ausführungsformen, die zum Zweck der Offenlegung und in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ausgeführt wird.
1 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform der Erfindung;
2 ist ein schematisches Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform der Erfindung;
3 ist ein schematisches Blockdiagramm einer einkanaligen Ausführungsform der Erfindung mit vielfachen Eingängen;
4 ist ein schematisches Blockdiagramm einer vielkanaligen Ausführungsform der Erfindung;
5 ist schematisches Diagramm einer Anordnung, die von den Ausführungsformen der Erfindung Gebrauch macht; und
6 ist ein schematisches Blockdiagramm der in 1 veranschaulichten Ausführungsform, die weiterhin einen Hochfrequenzschalter und einen Transmitter/Modulator aufweist, die denselben Eingangs-Ausgangs-Pin verwenden wie der Empfänger/Verstärker.
Die Erfindung ist ein Hochfrequenztransponder in einer Baugruppe einer integrierten Schaltung, der einen einzelnen dedizierten Eingangs-Ausgangs-Pin und einen gemeinsamen Spannungsversorgungs- oder Massepin (der Baugruppe der integrierten Schaltung) zum Anschluß (extern zu der Baugruppe) an eine resonante parallel verbundene abgestimmte Schaltung aus induktivem Bauelement und Kondensator verwendet. Die vorliegende Erfindung ist besonders nützlich in jeder Anwendung, die nicht nur die sichere Übertragung von Daten und Befehlen, sondern auch den Schutz von beliebigen wertvollen Werten oder Eigenschaften erfordert. Zum Beispiel, aber nicht als Einschränkung: (1) Fahrzeuganwendungen, die drahtlose schlüssellose Zutrittssysteme, Alarmanlagen und Wegfahrsperren für Autos und Lastwagen aufweisen. (2) Verbraucher- und kommerzielle Anwendungen, die Fahrzeugalarmsysteme, Garagentoröffner, Einbruchalarmsysteme, Torschließsysteme, Türschließsysteme und sichere Kommunikation für Rauch-, Kohlenstoffmonoxid- und Radondetektoren aufweisen. (3) Industrielle Anwendungen, die Paketnachverfolgung, Teilenachverfolgung, Verpackungs- und Ausrüstungskennzeichnung und Identitätsmerkmale aufweisen. Die vorliegende Erfindung ermöglicht den Freihandbetrieb von Schlössern, Türen, Toren und Ähnlichem. Da der Transponder in der Lage ist, ein Hochfrequenzsignal niedriger Leistung zu empfangen, können die Verifikation und die Aktivierung des Schlosses eines Tür- oder Toröffnungsmechanismus aus einer Entfernung auftreten und ohne die Transponderanordnung aus der Tasche, der Geldbörse oder der Aktentasche einer Person entnehmen zu müssen.
Sich jetzt auf die Figuren beziehend, werden die Details von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung schematisch veranschaulicht. Gleiche Elemente in den Figuren werden durch gleiche Ziffern dargestellt, und ähnliche Elemente werden durch gleiche Ziffern mit unterschiedlichen nachgestellten Kleinbuchstaben dargestellt.
Jetzt auf 1 verweisend, wird ein schematisches Blockdiagramm einer Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Ein Transponder wird im Allgemeinen mit der Ziffer 100 gekennzeichnet. Entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Transponder 100 einen Signalverstärker hoher Verstärkung 120, Stromquellen 114 und 116 und eine Schaltung zur Messung und Steuerung des Gleichspannungsvorspannungspegels 118 in einer Baugruppe einer integrierten Schaltung 102 auf; und eine abgestimmte Parallelschaltung 106, die einen Kondensator 110 und ein induktives Bauelement 108 aufweist, und einen zwischen einem Eingangs-Ausgangs-Pin 124 der Baugruppe der integrierten Schaltung 102 und der abgestimmten Parallelschaltung 106 verbundenen Gleichstromabblockkondensator 112. Die Signalrückgabe der abgestimmten Parallelschaltung 106 erfolgt durch einen gemeinsamen Spannungsversorgungs- oder Massepin 122 (veranschaulicht ist der Massepin). Jedoch wird auch die Verwendung ei nes gemeinsamen Spannungsversorgungspins für eine Signalrückgabe in Erwägung gezogen und ist in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung eingeschlossen.
Das Gleichstromabblockkondensator 112 ermöglicht, dass ein unabhängiger Gleichspannungsvorspannungspegel am Eingang des Verstärkers 120 eingestellt wird. Der Schaltung zur Messung und Steuerung des Gleichspannungsvorspannungspegels 118 steuert die Stromquellen 114 und 116, so dass ein bevorzugter Gleichspannungsvorspannungswert auf den Verstärker 120 angewandt wird, um die verfügbare Signalverstärkung von diesem zu optimieren. Die Schaltung zur Messung und Steuerung des Gleichspannungsvorspannungspegels 118 kann auch die Verstärkung des Verstärkers 120 steuern, in dem sie seinen Gleichspannungsvorspannungswert verändert. Die Verstärkung des Verstärkers 120 kann optimiert werden, um Signale von 1 Millivolt oder größer zu empfangen.
Die abgestimmte Parallelschaltung 106 ist angepasst, um elektromagnetische oder Hochfrequenz-(HF)Energie aus einer Signalquelle zu empfangen. Die empfangene Energie liegt in der Form eines Wechselstromsignals vor, das durch den Abblockkondensator 112 gekoppelt ist und durch den Verstärker 120 verstärkt wird. Das verstärkte Signal vom Ausgang des Verstärkers 120 wird dann als Information für die Verarbeitung in (nicht veranschaulichten) Logikschaltkreisen detektiert (demoduliert). Der Abblockkondensator 112 weist eine Wechselstromimpedanz auf, die wesentlich niedriger ist als die Eingangsimpedanz des Verstärkers 120. Auf diese Weise erbringt der Abblockkondensator 112 eine sehr geringe Dämpfung des empfangenen Wechselstromsignals bei der abgestimmten Parallelschaltung 106.
Jetzt auf 2 verweisend, wird ein schematisches Blockdiagramm einer weiteren Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Ein Transponder wird im Allgemeinen mit der Ziffer 200 gekennzeichnet. Entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Transponder 200 einen Signalverstärker hoher Verstärkung 120, Stromquellen 114 und 116 und eine Schaltung zur Messung und Steuerung des Gleichspannungsvorspannungspegels 118 in einer Baugruppe einer integrierten Schaltung 102 auf; und eine abgestimmte Parallelschaltung 206, die einen Kondensator 110a, ein induktives Bauelement 108 und einen in Reihe mit dem induktiven Bauelement 108 verbundenen Gleichstromabblockkondensator 112a aufweist. Die abgestimmte Parallelschaltung 206 ist mit dem Eingangs-Ausgangs-Pin 124 der Baugruppe der integrierten Schaltung 102 verbunden, und die Signalrückgabe der abgestimmten Parallelschaltung 206 erfolgt durch einen gemeinsamen Spannungsversorgungs- oder Massepin 122 (veranschaulicht ist der Massepin). Jedoch wird auch die Verwendung eines gemeinsamen Spannungsversorgungspins für eine Signalrückgabe in Erwägung gezogen und ist innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung eingeschlossen.
Der Gleichstromabblockkondensator 112a ermöglicht, dass am Eingang des Verstärkers 120 ein unabhängiger Gleichspannungsvorspannungspegel eingestellt wird, und die Schaltung zur Messung und Steuerung des Gleichspannungsvorspannungspegels 118 steuert die Stromquellen 114 und 116, wie vorstehend offenbart. Die abgestimmte Parallelschaltung 206 ist angepasst, um elektromagnetische oder Hochfrequenz-(HF)Energie aus einer Signalquelle zu empfangen. Die empfangene Energie liegt in der Form eines Wechselstromsignals vor, das durch den Abblockkondensator 112 gekoppelt und vom Verstärker 120 verstärkt wird. Das verstärkte Signal vom Ausgang des Verstärkers 120 wird dann als Information für die Verarbeitung in (nicht veranschaulichten) Logikschaltkreisen detektiert (demoduliert). Der Abblockkondensator 112a weist eine Wechselstromimpedanz auf, die wesentlich niedriger ist als die Eingangsimpedanz des Verstärkers 120 und die Wechselstromimpedanz des Kondensators 110a. Auf diese Weise bringt der Abblockkondensator 112 eine sehr kleine Dämpfung des empfangenen Wechselstromsignals bei der abgestimmten Parallelschaltung 206 ein und beeinflusst die Resonanzfrequenz der abgestimmten Parallelschaltung 206 nicht wesentlich. Der Ab blockkondensator kann auch zwischen einer parallel verbundenen abgestimmten Schaltung 206a und einer gemeinsamen Leitung oder Masse verbunden sein, wie in 2 angezeigt.
Jetzt auf 3 verweisend, wird ein schematisches Blockdiagramm einer einkanaligen Ausführungsform der Erfindung mit vielfachen Eingängen veranschaulicht. Ein Transponder, der eine Vielzahl von Signaleingängen aufweist, wird im Allgemeinen mit der Ziffer 300 bezeichnet. Entsprechend dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Transponder 300 Signalverstärker hoher Verstärkung 120a–120d, die Schaltungen zur Messung und Steuerung des Gleichstromvorspannungspegels 118a–118d, (die Stromquellen 114a–114d und 116a–116d sind zur Klarheit nicht veranschaulicht), eine Bestsignalauswahlschaltung 326 und einen Signaldetektor 328 in einer Baugruppe einer integrierten Schaltung 302 auf; und abgestimmte Parallelschaltungen 106a–106d und Gleichstromabblockkondensatoren 112a–112d, die zwischen Eingans-Ausgangs-Pins 124a–124d der Baugruppe der integrierten Schaltung 302 und den abgestimmten Parallelschaltungen 106a–106d verbunden sind. Die abgestimmten Parallelschaltungen 106a–106d weisen Kondensatoren 110a–110d und induktive Bauelemente 108a–108d auf. Die Signalrückgaben der abgestimmten Parallelschaltungen 106a–106d erfolgen durch einen gemeinsamen Spannungsversorgungs- oder Massepin 122 (veranschaulicht ist der Massepin). Jedoch wird auch die Verwendung eines gemeinsamen Spannungsversorgungspins für eine Signalrückgabe in Erwägung gezogen und ist innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung eingeschlossen.
Die Gleichstromabblockkondensatoren 112a–112d ermöglichen, dass an den Eingängen von jedem der Verstärker 120a–120d unabhängige Gleichstromvorspannungspegel eingestellt werden können. Die Schaltungen zur Messung und Steuerung der Gleichspannungsvorspannungspegel 118a–118d steuern die Stromquellen 114a–114d beziehungsweise 116a–116d (nicht veranschaulicht), so dass bevorzugte Gleichspannungsvorspannungswerte auf die Verstärker 120a–120d angewandt werden, um die verfügbare Signalverstärkung von diesen zu optimieren. Die Schaltungen zur Messung und Steuerung der Gleichspannungsvorspannungspegel 118a–118d können auch die Verstärkung der entsprechenden Verstärker 120a–120d steuern, in dem sie die entsprechenden Gleichspannungsvorspannungswerte von diesen verändern. Die Verstärkung der Verstärker 120a–120d kann optimiert werden, um Signale von 1 Millivolt oder größer zu empfangen.
Die abgestimmten Parallelschaltungen 106a–106d sind angepasst, um elektromagnetische oder Hochfrequenz-(HF)Energie aus einer oder mehreren Signalquellen zu empfangen. Die empfangene Energie liegt in der Form eines Wechselstromsignals vor, das durch die Abblockkondensatoren 112a–112d gekoppelt ist und durch die Verstärker 120a–120d verstärkt wird. Die verstärkten Signale der Ausgänge der Verstärker 120a–120d werden in der Bestsignalauswahlschaltung 326 verglichen, wobei das beste (das heißt das stärkste) Signal ausgewählt wird und dann im Signaldetektor 328 detektiert (demoduliert) wird. Die detektierte Information wird in (nicht veranschaulichten) Logikschaltkreisen verarbeitet. Die Abblockkondensatoren 112a–112d weisen jeder eine Wechselstromimpedanz auf, die wesentlich geringer ist als die Eingangsimpedanz der Verstärker 120a–120d. Auf diese Weise bringen die Abblockkondensatoren 112a–112d eine sehr geringe Dämpfung der empfangenen Wechselstromsignale bei den abgestimmten Parallelschaltungen 106a–106d ein. Vier abgestimmte Schaltungen und Verstärker sind zur Klarheit veranschaulicht, es wird jedoch in Erwägung gezogen und befindet sich innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung, dass durch die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung von einer beliebigen Anzahl von abgestimmte Schaltungen und Verstärkern Gebrauch gemacht werden kann.
Sich auf 4 beziehend, wird ein schematisches Blockdiagramm einer vielkanaligen Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. Ein Transponder, der eine Vielzahl von Signaleingängen für eine Vielzahl von unterschiedlichen Kanä len aufweist, wird im Allgemeinen mit der Ziffer 400 bezeichnet. Entsprechend dieser Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist der Transponder 400 Signalverstärker hoher Verstärkung 120a–120d, Schaltungen zur Messung und Steuerung des Gleichspannungsvorspannungspegels 118a–118d, (Stromquellen 114a–114d und 116a–116d sind zur Klarheit nicht veranschaulicht) und Signaldetektoren 428a–428d in einer Baugruppe einer integrierten Schaltung 402 auf; und abgestimmte Parallelschaltungen 106a–106d und zwischen Eingangs-Ausgangs-Pins 124a–124d der Baugruppe der integrierten Schaltung 402 und den abgestimmten Parallelschaltungen 106a–106d verbundene Gleichstromabblockkondensatoren 112a–112d. Die abgestimmten Parallelschaltungen 106a–106d weisen Kondensatoren 110a–110d und induktive Bauelemente 108a–108d auf. Die Signalrückgaben der abgestimmten Parallelschaltungen 106a–106d erfolgen durch einen gemeinsamen Spannungsversorgungs- oder Massepin 122 (veranschaulicht ist der Massepin). Jedoch wird auch die Verwendung eines gemeinsamen Spannungsversorgungspins für eine Signalrückgabe in Erwägung gezogen und ist innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung eingeschlossen.
Die Gleichstromabblockkondensatoren 112a–112d ermöglichen, dass an den Eingängen von jedem der Verstärker 120a–120d unabhängige Gleichstromvorspannungspegel eingestellt werden können. Die Schaltungen zur Messung und Steuerung der Gleichspannungsvorspannungspegel 118a–118d steuern die Stromquellen 114a–114d beziehungsweise 116a–116d (nicht veranschaulicht), so dass bevorzugte Gleichspannungsvorspannungswerte auf die Verstärker 120a–120d angewandt werden, um die verfügbare Signalverstärkung von diesen zu optimieren. Die Schaltungen zur Messung und Steuerung der Gleichspannungsvorspannungspegel 118a–118d können die Verstärkung der entsprechenden Verstärker 120a–120d auch steuern, in dem sie die entsprechenden Gleichspannungsvorspannungswerte von diesen verändern. Die Verstärkung der Verstärker 120a–120d kann optimiert werden, um Signale von 1 Millivolt oder größer zu empfangen.
Die abgestimmten Parallelschaltungen 106a–106d sind angepasst, um elektromagnetische oder Hochfrequenz-(HF)Energie aus einer oder mehreren Signalquellen zu empfangen, die bei unterschiedlichen Betriebsfrequenzen arbeiten können und unabhängige Information von jeder der Vielzahl von Signalquellen enthalten können. Die empfangene Energie liegt in der Form von Wechselstromsignalen vor, die durch die Abblockkondensatoren 112a–112d gekoppelt sind und durch die Verstärker 120a–120d verstärkt werden. Die verstärkten Signale der Ausgänge der Verstärker 120a–120d werden in Signaldetektoren 428a–428d detektiert (demoduliert). Die detektierten Informationssignale der Signaldetektoren 428a–428d werden in (nicht veranschaulichten) Logikschaltkreisen verarbeitet. Vier Informationskanäle sind zur Klarheit veranschaulicht, es wird jedoch in Erwägung gezogen und befindet sich innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung, dass durch die Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine beliebige Anzahl von Informationskanälen empfangen und verarbeitet werden können.
Die Abblockkondensatoren 112a–112d weisen jeder eine Wechselstromimpedanz auf, die wesentlich geringer ist als die Eingangsimpedanz der Verstärker 120a–120d. Auf diese Weise bringen die Abblockkondensatoren 112a–112d eine sehr geringe Dämpfung der empfangenen Wechselstromsignale an den abgestimmten Parallelschaltungen 106a–106d ein.
Sich jetzt auf 5 beziehend, wird ein schematisches Diagramm einer Anordnung veranschaulicht, die von den Ausführungsformen der Erfindung Gebrauch macht: Eine im Allgemeinen sichere Umgebung, die eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufweist, wird durch die Ziffer 500 bezeichnet. Die Umgebung 500 kann ein Automobil, ein Bürogebäude, eine Garage mit drahtlos gesteuertem Zugangstor, ein Lagerhaus, ein Boot, ein Flugzeug oder Zug sein, das heißt Alles was durch einen verschlossenen Eingang gesichert wird und nur den Zugang für autorisiertes Personal zulässt. Signalaufnahmesensoren 552a–522d stellen dabei hierin die entspre chenden abgestimmten Parallelschaltungen 106a–106d der hierin weiter oben offenbarten Ausführungsformen dar. Zum Beispiel kann eine die räumliche Zuordnung empfangende Anordnung mit Hilfe der in 3 veranschaulichten und vorstehend offenbarten Ausführungsform ausgeführt werden, in dem die Signalaufnahmesensoren 552a–522d (die abgestimmten Parallelschaltungen 106a–106d) an verschiedenen Orten in der Umgebung 500 angeordnet werden. Diese Anordnung zur räumlichen Zuordnung ermöglicht als Beispiel aber nicht als Einschränkung einen besseren Empfang einer schlüssellosen Zutrittsanordnung zur Umgebung 500, ganz gleich wo sich der schlüssellose Sender in Bezug auf die Umgebung 500 befindet. Die Signalaufnahmesensoren 552a–522d (die abgestimmten Parallelschaltungen 106a–106d) können auch mit der Ausführungsform der in 4 veranschaulichten und vorstehend offenbarten Erfindung verwendet werden.
Ein Beispiel für eine Transpondersicherheitsanordnung, die von den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung profitieren kann, wird vollständiger in den KEELOQ^® (ein eingetragenes Warenzeichen der Mikrochip Technology Inc.) Produkten beschrieben, und im Besonderen in der Vorrichtung mit dem Titel "Code Hopping Encoder and Transponder", Teilenummer HCS412 der Mikrochip Technology Inc., ausführlicher beschrieben in der Spezifikation DS41099A (1999), verfügbar unter http://vwww.microchip.com, und hierin unter Bezugnahem integriert. Das HCS412 erfordert zwei dedizierte Baugruppenpins zur Verbindung mit einer abgestimmten Parallelschaltung, wie in 2-2 des HCS412 Datenblatts veranschaulicht. Die vorliegende Erfindung erhält die Funktionalität des HCS412 aufrecht, reduziert aber die Anzahl der für externe Verbindungen zur Baugruppe der integrierten Schaltung erforderlichen Pins.
Jetzt auf 6 Bezug nehmend, wird ein schematisches Blockdiagramm der in 1 veranschaulichten Ausführungsform veranschaulicht, die weiterhin einen Hochfrequenzschalter und Transmitter/Modulator aufweist, die denselben Eingangs-Ausgangs-Pin wie der Empfänger/Verstärker verwenden.
Die Ausführungsform des Transponders gemäß 6 wird im Allgemeinen mit der Ziffer 600 gekennzeichnet. Der Transponder 600 weist weiterhin einen Schalter 654 auf, zum Beispiel, aber nicht als Einschränkung, einen Metalloxidfeldeffekttransistor (MOSFET) und eine Transmitter/Modulator Schaltung 656 in der Baugruppe der integrierten Schaltung 602. Der Schalter 654 überträgt den Anschluß des Eingangs-Ausgangs-Pins 124 entweder zum Eingang des Verstärkers 120 zum Empfangen eines von der abgestimmten Schaltung 106 aufgenommenen Signals, oder zum Sendermodulator 656 zum Übertragen eines digital kodierten Signals von der abgestimmte Schaltung 106. Auf diese Weise wird die Transponderfunktion des Abfragens und der Empfangsbestätigung für eine Antenne vom Transponder mit Hilfe desselben Pins 124 und derselben abgestimmten Schaltung 106 ausgeführt.
Es wird auch in Erwägung gezogen und befindet sich innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung, dass eine separate Sendeantenne und ein separater Pin auf der Baugruppe der integrierten Schaltung verwendet werden können, das heißt, dass die Empfänger- und Senderfrequenzen unterschiedlich sind. Die vorliegende Erfindung ermöglicht eine bessere Ausnutzung der feststehenden Anzahl von Pins auf einer Baugruppe einer integrierten Schaltung, wodurch mehr Eigenschaften für eine Baugruppe einer integrierten Schaltung mit vorgegebener Größe ermöglicht werden.
Die Erfindung ist deshalb gut angepasst, um die Absichten auszuführen und die Ziele und die erwähnten Vorteile zu erreichen, wie auch Andere darin eingeschlossene. Während die Erfindung ausgeführt und beschrieben worden ist und durch Verweis auf bestimmte bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung definiert ist, implizieren solche Bezugnahmen keine Einschränkung der Erfindung, und keine solche Einschränkung soll daraus abgeleitet werden. Die ausgeführten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind nur beispielhaft und sind nicht erschöpfend für den Schutzumfang der Erfindung.

Claims

Hochfrequenztransponder, umfassend: eine auf Hochfrequenz abgestimmte Schaltung (106), die ein erstes und ein zweites Ende aufweist; einen ersten Kondensator (112); eine integrierte Schaltung (102), die einen Hochfrequenzverstärker (120) aufweist, wobei besagte integrierte Schaltung (102) einen Signalanschluss (124) und einen gemeinsamen Anschluss (122) aufweist; wobei ein Eingang des besagten Hochfrequenzverstärkers (120) mit besagtem Signalanschluss (124) verbunden ist; besagter erster Kondensator (112) zwischen das erste Ende der besagten auf Hochfrequenz abgestimmten Schaltung (106) und den besagten Signalanschluss (124) geschaltet ist; und das zweite Ende der besagten auf Hochfrequenz abgestimmten Schaltung (106) mit besagtem gemeinsamem Anschluss (122) verbunden ist, wobei besagte integrierte Schaltung (102) gekennzeichnet ist durch erste und zweite Stromquellen (114, 116), die mit besagtem Hochfrequenzverstärker (120) verbunden sind, um den Gleichspannungsbiaswert des Verstärkers (120) zu ändern; und einen Biassteuerungsschaltkreis (118); wobei besagter Biassteuerungsschaltkreis (118) zur Steuerung des Biaspegels mit besagten ersten und zweiten Stromquellen (114, 116) verbunden ist.
Hochfrequenztransponder gemäß Anspruch 1, wobei besagte abgestimmte Schaltung (106) ein induktives Bauelement (108) und einen zweiten Kondensator (110) umfasst, die parallel verbunden sind.
Hochfrequenztransponder gemäß Anspruch 1, wobei besagte erste und zweite Stromquellen (114, 116) in Reihe und mit dem Eingang des besagten Hochfrequenzverstärkers (120) verbunden sind.
Hochfrequenztransponder gemäß Anspruch 3, wobei besagte erste Stromquelle (114) mit einer Betriebsspannung (Vdd) der integrierten Schaltung verbunden ist und besagte zweite Stromquelle (116) mit dem gemeinsamen Anschluss der besagten integrierten Schaltung (102) verbunden ist.
Hochfrequenztransponder gemäß Anspruch 1, wobei besagte erste Kondensatorimpedanz bei einer erwünschten Frequenz etwa ein Zehntel der Impedanz der besagten auf Hochfrequenz abgestimmten Schaltung (106) bei der erwünschten Frequenz beträgt.
Hochfrequenztransponder gemäß Anspruch 1, wobei besagte erste Kondensatorimpedanz bei einer erwünschten Frequenz beträchtlich kleiner ist als der Eingangwiderstand des besagten Hochfrequenzverstärkers (106).
Hochfrequenztransponder gemäß Anspruch 1, wobei besagte auf Hochfrequenz abgestimmte Schaltung (106) in einem erwünschten Abstand von besagter integrierter Schaltung (102) angeordnet ist.
Hochfrequenztransponder, umfassend: eine auf Hochfrequenz abgestimmte Schaltung (106), die ein erstes und ein zweites Ende aufweist; einen ersten Kondensator (112); eine integrierte Schaltung (102), die einen Hochfrequenzverstärker (120) aufweist; wobei besagte integrierte Schaltung (102) einen Signalanschluss (124) und einen gemeinsamen Anschluss (122) aufweist; ein Eingang des besagten Hochfrequenzverstärkers (120) mit besagtem Signalanschluss (124) verbunden ist; und besagte auf Hochfrequenz abgestimmte Schaltung (106) und besagter erster Kondensator (112) so verbunden sind, dass besagter Signalanschluss keinen Gleichstrompfad außerhalb der besagten integrierten Schaltung (102) aufweist, besagte integrierte Schaltung (102) gekennzeichnet ist durch erste und zweite Stromquellen (114, 116), die mit besagtem Hochfrequenzverstärker (120) verbunden sind, um den Gleichspannungsvorspannungswert des Verstärkers (120) zu ändern; und einen Biassteuerungsschaltkreis (118); wobei besagter Biassteuerungsschaltkreis (118) mit besagten ersten und zweiten Stromquellen (114, 116) verbunden ist, um den Biaspegel zu steuern.
Hochfrequenztransponder gemäß Anspruch 8, wobei besagte abgestimmte Schaltung ein induktives Bauelement (108) und einen zweiten Kondensator (110) umfasst, die parallel angeschlossen sind.
Hochfrequenztransponder gemäß Anspruch 9, wobei ein Ende der parallelen Verbindung des besagten induktiven Bauelements (108) und des besagt zweiten Kondensators (110a) an besagten Signalanschluss (124) angeschlossen ist, und besagter erster Kondensator (112a) zwischen besagtem gemeinsamem Anschluss (122) und einem anderen Ende der parallelen Verbindung von besagtem induktivem Bauelement (108) und besagtem zweitem Kondensator (110a) angeschlossen ist
Hochfrequenztransponder gemäß Anspruch 8, wobei besagte abgestimmte Schaltung ein in Reihe mit besagtem erstem Kondensator (112a) verbundenes induktives Bauelement (108) umfasst, und die daraus resultierende Reihenschaltung parallel mit einem zweiten Kondensator (110a) verbunden ist.
Hochfrequenztransponder, umfassend: eine Vielzahl von auf Hochfrequenz abgestimmten Schaltungen (106a–d), wobei jede von besagter Vielzahl von auf Hochfrequenz abgestimmten Schaltungen (106a–d) ein erstes und ein zweites Ende aufweist; eine Vielzahl von ersten Kondensatoren (112a–d); eine integrierte Schaltung (302), die eine Vielzahl von Hochfrequenzverstärkern (120a–d), eine Vielzahl von ersten und zweiten Stromquellen, und eine Vielzahl von Vorspannungs steuerungsschaltkreisen (118a–d) aufweist; wobei jede von besagter Vielzahl von ersten und zweiten Stromquellen mit einem entsprechenden von besagter Vielzahl von Hochfrequenzverstärkern (120a–d) verbunden ist, um den Gleichspannungsbiaswert des jeweiligen Verstärkers (120a–d) zu ändern; jeder von besagter Vielzahl von Biassteuerungsschaltkreisen (118a–d) mit einer jeweiligen von besagten ersten und zweiten Stromquellen verbunden ist, um die Biaspegel von diesen zu steuern; besagte integrierte Schaltung (302) eine Vielzahl von Signalanschlüssen (124a–d) und einen gemeinsamer Anschluss (122) aufweist; ein Eingang von jedem der besagten Vielzahl von Hochfrequenzverstärkern (10a–d) mit einem jeweiligen von besagter Vielzahl von Signalanschlüssen (124a–d) verbunden ist; jeder von besagter Vielzahl von ersten Kondensatoren (112a–d) zwischen das erste Ende einer jeweiligen von besagter Vielzahl von auf Hochfrequenz abgestimmten Schaltungen (106a–d) und der jeweiligen von besagter Vielzahl von Signalanschlüssen (124a–d) geschaltet ist; und das zweite Ende von jeder von besagter Vielzahl von auf Hochfrequenz abgestimmten Schaltungen (106a–d) mit besagtem gemeinsamem Anschluss (122) verbunden ist.
Hochfrequenztransponder gemäß Anspruch 12, wobei jede von besagter Vielzahl von abgestimmten Schaltungen (106a–d) ein induktives Bauelement (108a) und einen zweiten Kondensator (110a) umfasst, die parallel verbunden sind.
Hochfrequenztransponder gemäß Anspruch 12, wobei besagte Vielzahl von auf Hochfrequenz abgestimmten Schaltungen (106a–d) in einem erwünschten Abstand von besagter integrierter Schaltung (302) angeordnet ist.
Hochfrequenztransponder gemäß Anspruch 12, weiterhin umfassend: einen Bestsignalauswahlschaltkreis (326), der mit Sig nalausgängen von besagter Vielzahl von Hochfrequenzverstärkern (120a–d) verbunden ist; und einen Signaldetektor (328), der mit einem Ausgang des besagten Bestsignalauswahlschaltkreises (326) verbunden ist, wobei ein Bestsignal von den Ausgängen besagter Vielzahl von Hochfrequenzverstärkern (120a–d) ausgewählt wird.
Hochfrequenztransponder gemäß Anspruch 12, wobei besagte Vielzahl von auf Hochfrequenz abgestimmten Schaltungen (106a) auf dieselbe Frequenz abgestimmt ist.
Hochfrequenztransponder gemäß Anspruch 12, wobei besagte Vielzahl von auf Hochfrequenz abgestimmten Schaltungen (106a–d) auf unterschiedliche Frequenzen abgestimmt ist.
Hochfrequenztransponder gemäß Anspruch 11, weiterhin umfassend eine Vielzahl von Signaldetektoren (428a–d), wobei jeder von besagter Vielzahl von Signaldetektoren (428a–d) mit einem Ausgang eines jeweiligen von besagter Vielzahl von Hochfrequenzverstärkern (120a–d) verbunden ist.
Hochfrequenztransponder gemäß Anspruch 1, weiterhin umfassend: einen Signalschalter (654), der zwischen besagtem Signalanschluss (124) und dem Eingang des besagten Hochfrequenzverstärkers (120) angeschlossen ist; und einen Transmitter-Modulator (656), der mit besagtem Signalschalter (654) verbunden ist, wobei besagter Signalschalter (654) besagten Transmitter-Modulator (656) mit besagtem Signalanschluss (124) verbindet und den Eingang des besagten Hochfrequenzverstärkers (120) von besagtem Signalanschluss trennt, wenn besagter Transmitter-Modulator (656) ein Signal überträgt.