DE60125173T2

DE60125173T2 - Speichereinrichtung

Info

Publication number: DE60125173T2
Application number: DE60125173T
Authority: DE
Inventors: Ian James Chelmsford FORSTER
Original assignee: Mineral Lassen LLC
Current assignee: Mineral Lassen LLC
Priority date: 2000-06-16
Filing date: 2001-06-15
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2021-06-16
Also published as: CN1447951A; GB2363498A; US7234642B2; JP5190140B2; US20100294842A1; US7793844B2; WO2001097162A1; EP1295239A1; US8113433B2; GB0014621D0; JP2011227931A; KR100893425B1; JP2004503885A; US20070012790A1; AU2001264146A1; EP1295239B1; CA2412340A1; DE60125173D1; WO2001097162A8; ATE348365T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Speichereinrichtung, die derart betreibbar ist, daß sie darin gespeicherte Informationen als Reaktion auf eine Abfrage ausgibt, gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1; insbesondere, jedoch nicht ausschließlich, betrifft sie eine Speichereinrichtung, die derart betreibbar ist, daß darin gespeicherte Daten als Reaktion auf eine Fernabfrage unter Verwendung von elektromagnetischer Strahlung ausgeben werden.
Herkömmliche Transpondereinrichtungen bzw. Antwortsende-Einrichtungen, die für Fernabfragen empfänglich sind, wie beispielsweise Transponderkennzeichnungen, können passiv arbeiten, um die darauf einfallende Strahlung zu reflektieren oder können alternativ aktiv arbeiten, um Strahlung zu empfangen und die entsprechende Antwortstrahlung auszusenden. Für aktive Transpondereinrichtungen ist es bekannt, die von diesen emittierte Antwortstrahlung mit in den Einrichtungen gespeicherten Informationen zu codieren, zum Beispiel das Codieren der Antwortstrahlung mit einem oder mehreren Erkennungscodes, welche jede Einrichtung einzigartig identifizieren.
Herkömmliche aktive Transpondereinrichtungen leiden jedoch unter einer Reihe von Nachteilen, nämlich:

(a) sie erfordern eine interne Energiequelle, um funktionieren zu können, zum Beispiel eine Miniaturzelle und
(b) sie erfordern relativ komplexe Schaltkreise, wenn sie derart konfiguriert sind, um mit Informationen zu antworten, wie beispielsweise einem für diese einzigartigen Erkennungskode, zum Beispiel durch Verwendung dedizierter Mikrocontroller und zugehöriger Speicher, die derart funktionsfähig sind, um Erkennungsinformationen zu speichern.

WO98/26370 A1 offenbart zum Beispiel ein kontaktloses Kommunikationssystem zum Austausch von Daten. Dieses System umfaßt einen Anschluß, der mit einer gewöhnlichen Speichereinrichtung in Form eines tragbaren Objekts verbunden werden kann, wie zum Beispiel einen Datensender/-empfänger, der benachbart zu dem Anschluß angeordnet ist. Der Sender bzw. Transmitter enthält einen fernbetriebenen Schaltkreis, einschließend eine Spule zum Empfang des modulierten Magnetfelds von dem Anschluß und zur Beantwortung durch Erzeugen von modulierten Störungen des Magnetfelds in Form einer Lastmodulation. Diese Lastmodulation wird durch eine digitale Verarbeitungsstufe gesteuert, die einen Mikroprozessor, RAM, ROM und EPROM Speicher umfaßt.
Weiterhin ist vom Stand der Technik die Verwendung einer Serie von Schaltkreisstufen bekannt, die ein sequenzielles Auslösen der entsprechenden Stufen zu verschiedenen Zwecken ermöglicht. Zum Beispiel offenbart EP 0 803 791 A1 Takterzeugungsschaltkreise, die eine Vielzahl von sequenziell verbundenen Verzögerungseinrichtungen umfassen, wobei eine erste Verzögerungseinrichtung derart gekoppelt ist, um ein erstes Taktsignal zu empfangen. Jede der Verzögerungseinrichtungen erzeugt ein Auslösesignal nach einer gemeinsamen, vorher festgelegten Zeit, wodurch das Erzeugen eines zweiten Taktsignals mit einer höheren Frequenz als das erste Taktsignal ermöglicht wird. Weiterhin offenbart EP 0 318 648 A2 einen Ladungsimpulsempfänger für die Telekommunikation, um die Frequenz und Länge eines Echtzeit-Ladungspulses zur identifizieren und den Bedarf an Resonanzschaltkreisen, die Spulen und Kondensatoren umfassen, zu vermeiden. Der Ladungsimpulsempfänger besteht aus einer Vielzahl von neu auslösbaren, monostabilen, in Reihe geschalteten Flip-Flops, deren Zeitkonstanten eingestellt und dermaßen aufeinander abgestimmt sind, daß nur ein Ladungspuls ausreichender Länge mit der korrekten Frequenz ein positives Ausgangssignal erzeugen kann.
Der Erfinder hat erkannt, daß es wünschenswert ist und auch das Ziel dieser Anmeldung ist, eine Speichereinrichtung herzustellen, die aktiv mit darin gespeicherten Informationen, wie zum Beispiel einem gespeicherten Erkennungscode, antwortet, ohne komplexe Komponente, wie beispielsweise Mikrocontroller, zu benötigen. Die Transpondereinrichtung kann dadurch relativ kostengünstig hergestellt werden.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird eine Speichereinrichtung, wie durch Anspruch 1 definiert, bereitgestellt. Die Speichereinrichtung umfaßt eine Serie von Schaltkreisstufen, die derart betreibbar sind, daß sie durch das Eingangssignal in einer ersten Stufe der Serie ausgelöst wird, wodurch ein sequenzielles Auslösen der Stufen entlang der Serie zu einer letzten Stufe der Serie verursacht wird, um das Ausgangssignal zu erzeugen, wobei die Daten in Zeitdauern dargestellt werden, die für jede Stufe in der Serie genommen werden, um eine nachfolgende Stufe in der Serie auszulösen.
Die Erfindung führt zu dem Vorteil, daß die Serie der Stufen in der Lage ist, Informationen zu tragen und die Informationen in einer sequenziellen Weise auszulesen, wenn sie ausgelöst wird.
Vorteilhafterweise sind die Stufen derart eingerichtet, daß jede Stufe einen Eingang umfaßt, der mit einer vorangehenden Stufe der Serie verbunden ist und einen Ausgang, der mit einer darauffolgenden Stufe der Serie verbunden ist, wobei jede Stufe derart betreibbar ist, daß eine zugehörige Signallaufzeitverzögerung durch dieselbe von ihrem Eingang zu ihrem Ausgang aufweist, wobei die Laufzeitverzögerungen der Stufen die Daten darstellen. Die Darstellung der Informationen in Laufzeitverzögerungen der Stufen führt zu dem Vorteil, daß sich die Laufzeitverzögerungen als Zeitdauern zwischen einer Serie von derzeitigen Pulsen manifestieren, wenn die Informationen von den Stufen abgelesen werden.
In geeigneter Weise enthält jede Stufe einen Widerstand und einen Kondensator zur Festlegung ihrer Laufzeitverzögerung. Die Verwendung des Widerstands und Kondensators zum Feststellen bzw. Festlegen der Laufzeitverzögerung führt zu dem Vorteil, daß ein Laserbeschnitt angewendet werden kann, um ihre Widerstände und Kapazitäten zum Programmieren der Daten in die Stufen hinein einzustellen.
Bevorzugt umfaßt jeder Kondensator Flüssigkristallmaterial als ein Dielektrikum für den Kondensator, wobei das Material zum Einstellen der Laufzeitverzögerung seiner zugehörigen Stufe optisch modifizierbar ist. Die Verwendung von Flüssigkristallmaterial ermöglicht den Kapazitäten des Kondensators durch Laserbestrahlung eingestellt zu werden. Falls das Material bistatisch ist, wird es möglich, die Stufen durch weitere Laserbestrahlung derselben neu zu programmieren.
Bei einigen Anwendungen der Einrichtung ist es wünschenswert, daß die Einrichtung darin gespeicherte Informationen wiederholt, um es einer Vorrichtung zu ermöglichen, sie bei mehr als einer Gelegenheit abzufragen, um die in der Einrichtung programmierten Informationen zu empfangen. Daher umfaßt die Serie von Stufen vorteilhafterweise einen darum befindlichen Rückführungsweg, der die erste Stufe mit der letzten Stufe verknüpft, wobei der Rückführungsweg derart betreibbar ist, daß er verursacht, daß die Serie ihre Daten während einem Zeitraum, während dem das Eingangssignal an die Einrichtung angelegt wird, wiederholt ausgibt.
Ein Konkurrenzsituationsproblem kann dann auftreten, wenn mehrere Einrichtungen gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung innerhalb des Bereichs einer Abfragevorrichtung betrieben werden. Es ist daher wünschenswert, die Ausgabe der Daten von jeder Einrichtung zu unterbrechen, um der Vorrichtung die Möglichkeit zu geben, die Informationen von den einzelnen Einrichtungen ohne Störung durch die anderen zu empfangen. Deshalb enthält die Einrichtung vorteilhafterweise Steuermittel zum Unterbrechen der Wiederholung der Daten als Reaktion auf das empfangene Eingangssignal.
Bevorzugt ist jede Stufe derart betreibbar, daß ihre entsprechende Ausgabe bzw. Ausgang zwischen binären Zuständen umgeschaltet wird. Weiterhin ist jede Stufe in geeigneter Weise derart betreibbar, daß eine Schmitt-Trigger-Charakteristik von ihrem Eingang zu ihrem Ausgang aufweist. Die Verwendung von binären Zuständen und Schmitt-Trigger-Charakteristiken ermöglicht es der Einrichtung, eine genauer festgelegte Eingabe aus derselben bereitzustellen.
Um eine Fernabfrage zu unterstützen, enthält die Einrichtung vorteilhafterweise weiterhin Kopplungsmittel:

(a) zum Empfang von Eingangsstrahlung und zum Erzeugen des Eingangssignals als Reaktion darauf und
(b) zum Empfang des Ausgangssignals und zum Emittieren der Ausgangsstrahlung von dem Mittel als Reaktion darauf.

Das Kopplungsmittel ermöglicht es der Einrichtung, fernabgefragt zu werden. Durch die Fernabfrage ist die Einrichtung zur Befestigung an Produkten oder Einheiten bzw. Gebinden geeignet, beispielsweise um es zu ermöglichen, daß Informationen über die Produkte oder Gebinde durch die Abfragen der Einrichtung ermittelt werden.
Das Kopplungsmittel umfaßt in geeigneter Weise eine magnetisch gekoppelte Schleifenantenne zum Empfang der Eingangsstrahlung und zum Emittieren der Ausgangsstrahlung. Die Verwendung einer Schleifenantenne ist dann geeignet, wenn die Einrichtung die Form einer ebenen Karte hat, wobei die Antenne als eine gewundene Leitfolienspur implementiert ist, die auf die Karte gedruckt oder geätzt ist.
Um den Bedarf einer örtlichen Stromversorgung in der Einrichtung, beispielsweise einer Quecksilber-Knopfzelle, zu umgehen, enthält die Einrichtung vorteilhafterweise Umwandlungsmittel zum Umwandeln eines Teils des Eingangssignals in ein elektrisches Signal zur Energieversorgung und Auslösen der Stufen, wobei die Stufen derart betreibbar sind, daß eine variable Last zu dem elektrischen Signal bereitgestellt wird, wodurch ein Teil der von dem Kupplungsmittel reflektierten Eingangsstrahlung moduliert wird, wobei der Teil der Eingangsstrahlung der Ausgangsstrahlung entspricht. Das Umwandlungsmittel ermöglicht es der Einrichtung, durch die von derselben empfangenen Strahlung mit Energie versorgt zu werden. In geeigneter Weise umfaßt das Umwandlungsmittel ein Gleichrichtermittel zum Gleichrichten eines Teils der Eingangsstrahlung, um ein einpoliges Signal zu erzeugen sowie ein Ladungspeichermittel zum Filtern des einpoligen Signals, um das elektrische Signal zu erzeugen.
Um es der Einrichtung zu ermöglichen, in geeigneter Weise unter Anwendung herkömmlicher Mikroherstellungsverfahren hergestellt zu werden, enthalten die Stufen der Einrichtung bevorzugt FETs, wobei die Stufen durch die gemeinsame Nutzung eines einzigen FET-Drain-Source-Kanals, der sich entlang der Serie erstreckt, miteinander verbunden sind.
Alternativ kann die Einrichtung, wenn sie in Umgebungen verwendet wird, bei denen Halbleiter ungeeignet wären, zum Beispiel bei hohen Temperaturen über 200 °C, oder wo intensive ionisierende Strahlung erfahren wird, die dazu führen würde, daß die Halbleitereinrichtungen abstürzen oder sich aufhängen könnten, umfaßt jede Stufe vorteilhafter Weise eine piezoelektrische bimorphe Schaltstruktur, die derart betreibbar ist, daß sie als Reaktion auf ein Signal an dem Eingang der Stufe ausgelenkt und somit ein Signal an dem Ausgang der Stufe zum Auslösen einer darauffolgenden Stufe der Serie erzeugt wird.
Die Einrichtung nach dem ersten Aspekt der Erfindung kann in tragbare Transponderkennzeichnungen, zum Beispiel in persönliche Identifizierungskennzeichnungen, die von Personal getragen werden, eingearbeitet werden.
Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein System bereitgestellt, das eine Speichereinrichtung oder eine Kennzeichnung nach der Erfindung und eine Vorrichtung umfaßt, die der derart betreibbar ist, daß sie eine Einrichtung gemäß der Erfindung abfragt und derart betreibbar ist, daß sie darin gespeicherte Ausgabeinformationen sequenziell empfängt.
Gemäß einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Ausgabe von Informationen, die in einer Einrichtung nach der Erfindung gespeichert sind, bereitgestellt, wobei das Verfahren die nachfolgenden Schritte enthält:

(a) Empfangen eines Eingangssignals an der Einrichtung;
(b) Anlegen eines Eingangssignals zum Auslösen der ersten Stufe in der Serie, wodurch ein sequenzielles Auslösen der Stufen entlang der Serie von der ersten Stufe zur letzten Stufe in der Serie verursacht wird, wobei das sequentielle Auslösen ein entsprechendes Ausgangssignal erzeugt, wobei das Ausgangssignal Daten übermittelt, die in Zeitdauern dargestellt sind, die für jede Stufe in der Serie benötigt werden, um eine nachfolgende Stufe in der Serie auszulösen und
(c) die Ausgabe des Ausgabe- bzw. Ausgangssignals.

Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend lediglich anhand von Beispielen unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 eine schematische Illustration einer ersten Ausführungsform einer Speichereinrichtung gemäß der Erfindung ist, wobei die Ausführungsform eine Antenne, eine Gleichrichtereinheit und eine Speichereinheit enthält;
2 eine schematische Illustration eines ersten Speicherschaltkreises zur Anwendung in der Speichereinrichtung in 1 ist;
3 eine Grafik einer durch den Schaltkreis von 2 präsentierten Stromlast, wenn diese in der Einrichtung von 1 ausgelöst ist, ist;
4 eine schematische Illustration eines zweiten Speicherschaltkreises zur Anwendung in der Speichereinrichtung in 1 ist;
5 eine Illustration eines dritten Speicherschaltkreises zur Anwendung in der Speichereinrichtung in 1 ist, wobei der dritte Schaltkreis einzelne FET-Kanal-übergreifende Stufen des Schaltkreises umfaßt;
6 eine Illustration eines vierten Speicherschaltkreises zur Anwendung in der Einrichtung in 1 ist, wobei der vierte Schaltkreis eine Schmitt-Schaltung bzw. ein Schmitt-Gatter in jeder Stufe des Schaltkreises umfaßt;
7 eine Illustration eines fünften Speicherschaltkreises zur Anwendung in der Einrichtung in 1 ist, wobei der fünfte Schaltkreis eine Schmitt-Schaltung in jeder Stufe des Schaltkreises sowie einen Rückführungsweg umfaßt, um das wiederholte Auslösen der Stufen zu verursachen;
8 eine schematische Illustration einer zweiten Ausführungsform einer Speichereinrichtung gemäß der Erfindung ist, wobei die Ausführungsform eine Antenne, eine Gleichrichtereinheit und eine Speichereinheit umfaßt;
9 eine Illustration eines sechsten Speicherschaltkreises zur Anwendung in der Einrichtung in 8 ist, wobei der sechste Schaltkreis eine Schmitt-Schaltung in jeder Stufe des Schaltkreises, einen Rückführungsweg zum Verursachen einer wiederholten Auslösung der Stufen und weiterhin zusätzliche Komponenten zur Störung des wiederholten Auslösens der Stufen zum Entgegenwirken der Konkurrenzsituation umfaßt;
10 eine Illustration eines siebten Speicherschaltkreises zur Anwendung in der Einrichtung in 1 ist, wobei der siebte Schaltkreis bimorphe Schaltelemente umfaßt;
11 eine schematische Illustration einer räumlichen Implementierung der bimorphen Elemente in 10 ist;
12 eine schematische Illustration einer dritten Ausführungsform einer Speichereinrichtung gemäß der Erfindung ist, wobei die Ausführungsform eine Flächenantenne zum Betrieb bei einer Frequenz in der Größenordnung von 1 GHz enthält;
13 eine schematische Illustration einer Abfrageausrüstung zum Abfragen der Einrichtung in 12 ist; und
14 ein Schaltbild einer Speichereinheit der Speichereinrichtung in 12 ist, wobei die Speichereinheit zur Bewältigung von mehrfachen Gerätekonkurrenzsituationen adaptiert ist.
In 1 wird, bezeichnet durch 10, eine erste Ausführungsform einer Speichereinrichtung gemäß der Erfindung zusammen mit einer Abfragevorrichtung 20 dargestellt, der zum Abfragen der Einrichtung 10 funktionsfähig ist.
Die Einrichtung 10 umfaßt ein Substrat 30, zum Beispiel eine Plastikkarte, mit physikalischen Abmessungen ähnlich einer ISO-Norm Kreditkarte mit einer Länge von 85 mm, einer Breite von 54 mm und einer Dicke von 0,8 mm. Die Einrichtung 10 umfaßt weiterhin eine Schleifenantenne, bezeichnet durch 40, die in Form einer leitfähigen Folienspur implementiert ist, die auf einer Hauptfläche des Substrats 30 ausgebildet ist. Die Antenne 40 ist mit einer Gleichrichtereinheit, bezeichnet durch 50, verbunden, wobei die Einheit 50 einen Abstimmungskondensator 52, eine Hochfrequenz-Gleichrichterdiode 54 und einen Speicherkondensator 56 enthält, wobei die Einheit 50 in einer in der Hauptfläche geformten, ersten Aussparung untergebracht ist. Der Kondensator 52 ist derart angeordnet, um mit einer durch die Antenne 40 bereitgestellten Resonanz bei einer Betriebsfrequenz der Einrichtung 10, namentlich bei einer Frequenz f₀, mitzuschwingen. Die Einrichtung 10 umfaßt weiterhin eine Speichereinheit, bezeichnet durch 60, die in einer zweiten in der Hauptfläche geformten Aussparung untergebracht ist. Aufgrund dessen, daß die Einheiten 50, 60 in Aussparungen untergebracht sind, die in das Hauptsubstrat 30 geformt sind, ist die Hauptfläche des Substrats 30 planar, ohne daß Komponente aus ihr heraus ragen.
Die Vorrichtung 20 umfaßt eine Schleifenantenne, bezeichnet durch 100, die sowohl mit einem Abstimmungskondensator C_T, bezeichnet durch 110, als auch mit einem elektronischen Modul 120 verbunden ist, das so betreibbar ist, daß die Antenne 100 betrieben wird. Der Kondensator C_T ist derart betreibbar, daß er mit einer durch die Antenne 100 bei der Frequenz f₀ bereitgestellten Induktanz mitschwingt.
Der interaktive Betrieb der Vorrichtung 20 und der Einrichtung 10 wird nun anhand von 1 beschrieben. Die Vorrichtung 20 und die Einrichtung 10 sind entlang einer Achse A-B derart miteinander ausgerichtet, daß die Antennen 100, 40 elektromagnetisch miteinander verbunden sind. Das Modul 120 erzeugt ein Signal bei der Frequenz f₀, welches es in die Antenne 100 injiziert, die eine entsprechende elektromagnetische Strahlung emittiert. Die Strahlung wird an der Antenne 40 empfangen, um ein dort empfangenes Signal zu erzeugen. Das empfangene Signal wird an der Einheit 50 gleichgerichtet, um eine Gleichstrom-(DC)-Potentialdifferenz über den Speicherkondensator 56 bereitzustellen, wobei die zwischen einer positiven Leitung V+ und einer negativen Leitung V- existierende Potentialdifferenz an die Speichereinheit 60 bereitgestellt wird. Die Speichereinheit 60 wird durch die Potentialdifferenz in Betrieb gesetzt und stellt eine in der Zeit variierende Stromlast an die Einheit 50 bereit. Diese variierende Stromlast beeinflußt die Menge an Energie, die von der Vorrichtung 20 an die Einrichtung 10 übermittelt wird. Das Modul 120 ist derart betreibbar, daß es den Stromfluß von demselben zu der Einrichtung 10 sensiert und dadurch die in der Zeit variierende Stromlast sensiert.
Die Speichereinheit 60 ist derart betreibbar, daß sie die in der Zeit variierende Last gemäß den in der Einheit 60 gespeicherten Daten an die Einheit 50 bereitstellt. Daher ist das Modul 120 durch die in der Zeit variierende Last in der Lage, die in der Einheit 60 gespeicherten Daten zu sensieren.
Die Vorrichtung 20 und die Einrichtung 10 können in einer Reihe von Anwendungen eingesetzt werden. Zum Beispiel kann die Einrichtung 10 an einem Gebinde befestigt sein und durch die Vorrichtung 20 abgefragt werden, wodurch eine automatische Identifizierung des Gebindes bereitgestellt wird. Alternativ kann die Einrichtung 10 als Identifikationskennzeichnung getragen werden und die Vorrichtung 20 kann verwendet werden, um eine Zugangstür zu steuern, wodurch die Einrichtung 10 einsetzbar ist, um autorisierten Zugang nur zu den Bereichen zu ermöglichen, die durch die Tür zugänglich sind.
Die Speichereinheit 60 wird nun im Einzelnen unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Die Speichereinheit 60 umfaßt einen ersten Schaltkreis, bezeichnet durch 200. Der Schaltkreis 200 ist mit der positiven Leitung V+ und der negativen Leitung V- verbunden, die von der Gleichrichtereinheit 50 bereitgestellt werden. Weiterhin enthält der Schaltkreis 200 eine kaskadierte Serie von Stufen mit einer gemeinsamen, identischen Konfiguration; wobei nur die Stufen 1 bis 4 in dem Diagramm dargestellt sind, obwohl der Schaltkreis 200 weitere Stufen nach der Stufe 4 enthält. Jede Stufe umfaßt einen Schalter 210, einen Taktwiderstand 220 und einen Taktkondensator 230. Jeder Schalter umfaßt drei Anschlußklemmen A, B, C und ist derart betreibbar, daß seine Anschlußklemmen A und B gemeinsam in einem nicht-leitfähigen Zustand isoliert sind, es sei denn, ein Potential an seiner Anschlußklemme C ist geringer als ein Grenzwert V_T negativ in Bezug auf seine Anschlußklemme A, in welchem Fall die Anschlußklemmen A und B miteinander verbunden sind, um den Schalter in einen leitfähigen Zustand zu bringen.
Jede Stufe enthält einen Eingang, der mit ihrer Anschlußklemme A des Schalters 210 und mit einem ersten Ende ihres Widerstands 220 verbunden ist. Jede Stufe weist einen Ausgang auf, der mit der Anschlußklemme B ihres Schalters 210 verbunden ist. Ein zweites Ende des Widerstands ist mit der Anschlußklemme C des Schalters 210 und mit einer ersten Elektrode des Kondensators 230 verbunden. Eine zweite Elektrode des Kondensators 230 ist mit der Leitung V- verbunden.
Der Eingang der Stufe 1 ist mit der Leitung V+ verbunden. Bei Stufe 2 und den darauf folgenden Stufen ist der Eingang mit dem Ausgang ihrer vorangehenden Stufen in der stufenförmigen Serie verbunden, und ihr Ausgang ist mit ihrer darauffolgenden Stufe in der Serie verbunden.
Der Betrieb des Schaltkreises 200 wird nun unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Zunächst besteht keine Potentialdifferenz zwischen den Leitungen V+ und V-. Die aus der Vorrichtung 20 emittierte Strahlung wird von der Einrichtung 10 empfangen, was dazu führt, daß eine Potentialdifferenz von einer Zeit T₁ an über die Leitungen V+ und V- erzeugt wird; die Potentialdifferenz ist größer als der Grenzwertbetrag V_T. Zunächst befinden sich die Kondensatoren 230 zur Zeit T₁ und unmittelbar davor in einem entladenen Zustand, wodurch die Anschlußklemmen C der Schalter 210 auf ein Potential der Leitungen V- zur Zeit T₁ gezwungen werden.
Zur Zeit T₁ befindet sich Stufe 1 nicht in einem leitfähigen Zustand, weil sich die Anschlußklemme A ihres Schalters 210a auf einem Potential der Leitung V+ befindet, wobei sich ihre Anschlußklemme C auf einem Potential der Leitung V- befindet. Der Kondensator 230a lädt sich durch den Widerstand 220a ab der Zeit T₁ auf und erreicht schließlich ein Potential mit dem Betrag V_T negativ in Bezug auf die Leitung V+, woraufhin sich der Schalter 210a in einen leitfähigen Zustand umschaltet, wodurch Stufe 2 mit der Leitung V+ über Stufe 1 verbunden wird.
Wenn die Leitung V+ mit der Stufe 2 des Schaltkreises 200 über Stufe 1 verbunden ist, befindet sich die Anschlußklemme C der Stufe 2 des Schalters 210b auf einem Potential der Leitung V-, wohingegen sich die Anschlußklemme A des Schalters 210b auf einem Potential der Leitung V+ befindet, wodurch der Schalter 210b in einen nicht leitfähigen Zustand versetzt wird. Der Kondensator 230b lädt sich durch den Widerstand 220b auf, bis ein Potential an der Anschlußklemme C des Schalters 210b innerhalb des Betrags V_T liegt, das geringer ist als das der Anschlußklemme A des Schalters 210b, woraufhin sich der Schalter 210b in einen leitfähigen Zustand umschaltet, wodurch Stufe 3 über Stufen 2 und 1 mit der Leitung V+ verbunden wird. Darauffolgende Stufen in der Sequenz werden sequenziell durch ihre vorangehenden Stufen mit der Leitung V+ verbunden, bis alle Stufen in der Serie mit der Leitung V+ verbunden sind. Während jede Stufe der Serie über ihre vorangehenden Stufen mit der Leitung V+ verbunden werden, fluktuiert ein Strom I_L, der von dem Schaltkreis 200 aus der Leitung V+ entnommen wird, in einer exponentiell abklingenden gepulsten Weise, während sich die Kondensatoren 230 der Stufen durch ihre entsprechenden Widerstände 220 von der Leitung V+ aufladen.
Der Schaltkreis 200 kann derart modifiziert werden, um je nach Komplexität der im Schaltkreis 200 zu speichernden Informationen in einem Bereich von zwei oder mehr Stufen eingebaut zu werden. Die Widerstände 220 und Kondensatoren 230 können ihre Werte derart ausgewählt haben, daß jede Stufe eine gegenseitig verschiedene Laufzeitverzögerung zum Umschalten von einem nicht leitfähigen Zustand zu einem leitfähigen Zustand aufweist; wobei die Laufzeitverzögerungen dadurch in der Lage sind, Informationen in die Vorrichtung 20 zu befördern, die indirekt Pulse im Strom I_L abtastet.
Bezug nehmend auf 3 ist dort eine Graphik, bezeichnet durch 300, einer Stromlast, die von dem Schaltkreis 200 präsentiert wird, wenn die Vorrichtung 20 ausgelöst wird, dargestellt. Die Graphik 300 enthält eine horizontale Achse 310, die den Durchgang der Zeit von links nach rechts andeutet sowie zwei vertikale Achsen 320, 330, die jeweils der an der Antenne 40 empfangenen Eingangsstrahlung sowie dem durch den Schaltkreis 200 absorbierten Strom I_L entsprechen. Die Kurven 340, 350 sind jeweils den Achsen 330, 320 zugehörig.
Vor der Zeit T₁ gibt es eine Null-Eingangsstrahlung, die an der Einrichtung 10 von der Vorrichtung 20 empfangen wird; infolge dessen benötigt der Schaltkreis 200 keinen Strom vor der Zeit T₁. Zur Zeit T₁ beginnt die Vorrichtung 20 damit, Strahlung zu emittieren, die an der Antenne 40 bei einem Leistungspegel R₁, wie durch die Kurve 350 dargestellt, empfangen wird. Die Strahlung hält auch nach der Zeit T₁ an.
Zur Zeit T₁ und kurz danach lädt sich der Kondensator 56 auf und hat eine nicht abrupte Vorderflanke bis zu einer Stromspitze 400 zur Folge, die dem durch den Widerstand 220a, der den Kondensator 230a auflädt, fließenden Strom entspricht. Die Stromspitze 400 fällt exponentiell während einer Laufzeitverzögerung D₁ durch die Stufe 1 ab, bis sich ein Potential über dem Kondensator 230a innerhalb einer Differenz des Betrags V_T von dem Potential der Leitung V+ zur Zeit T₂ befindet.
Zur Zeit T₂ schaltet der Schalter 210a auf einen leitfähigen Zustand um, was zu einer zweiten Stromspitze 410 führt, die dem Kondensator 230b, der durch den Widerstand 220b aufgeladen wird, entspricht. Die Stromspitze 410 klingt exponentiell während einer Laufzeitverzögerung D₂ durch die Stufe 2 ab, bis sich ein Potential über dem Kondensator 230b innerhalb einer Differenz des Betrags V_T von dem Potential der Leitung V+ zur Zeit T₃ befindet.
Zur Zeit T₃ schaltet der Schalter 210b auf einen leitfähigen Zustand um, was zu einer dritten Stromspitze 420 führt, die dem Kondensator 230c, der durch den Widerstand 220c aufgeladen wird, entspricht. Die Stromspitze 420 klingt exponentiell während einer Laufzeitverzögerung D₃ durch die Stufe 3 ab, bis sich ein Potential über dem Kondensator 230d innerhalb einer Differenz des Betrags V_T von dem Potential der Leitung V+ zur Zeit T₄ befindet.
Zur Zeit T₄ schaltet der Schalter 210c auf einen leitfähigen Zustand um, was zu einer vierten Stromspitze 430 führt, die dem Kondensator 230d, der durch den Widerstand 220d aufgeladen wird, entspricht. Die Stromspitze 430 klingt exponentiell während einer Laufzeitverzögerung D₄ durch die Stufe 4 ab, bis sich ein Potential über dem Kondensator 230d der Stufe 5 (nicht dargestellt) innerhalb einer Differenz des Betrags V_T von dem Potential der Leitung V+ zur Zeit T₅ befindet.
Ein sequentielles Auslösungsverfahren fährt damit fort, die Stufen des Schaltkreises 200 in ähnlicher Weise, wie für Stufen 2 bis 4 beschrieben, weiterzuführen. Durch das Regeln der Laufzeitverzögerungen D₁ bis D₄ und denen der weiteren Stufen werden Informationen zum Strombedarf des Schaltkreises 200 befördert, welche an der Vorrichtung 20 als Informationen sensiert werden.
Die Zeitdauern der Verzögerungen D₁ bis D₄ werden durch die Intensität der an der Antenne 40 nach der Zeit T₁ empfangenen Eingangsstrahlung beeinflußt. Wird die Intensität der Eingangsstrahlung erhöht, erhöhen sich die Zeitdauern D₁ bis D₄ ebenfalls, weil die Potentialdifferenz zwischen den Leitungen V+, V- relativ zum Grenzwertbetrag V_T erhöht werden. Umgekehrt, falls die Potentialdifferenz zwischen den Leitungen V+, V- geringer ist als der Betrag V_T, funktioniert der Schaltkreis 200 nicht korrekt, um die Daten daraus lesen zu können.
Bezug nehmend nun auf 4 ist dort ein zweiter Schaltkreis, bezeichnet durch 500 , zum Einbau in die Einheit 60 als Ersatz für den Schaltkreis 200 dargestellt. Der Schaltkreis 500 umfaßt mehr als drei Stufen, obwohl nur die Stufen 1 bis 3 dargestellt sind. Jede Stufe enthält einen P-Kanal-Metalloxid-Feldeffekttransistor (MOSFET) TR zusammen mit einem Kondensator C und einem Widerstand R, wobei Stufe 1 beispielsweise einen MOSFET TR1, einen Widerstand R₁ und einen Kondensator C₁ enthält.
Jede Stufe weist einen Eingang auf, der mit einer Quellenelektrode (S) ihres MOSFET TRs und einer ersten Elektrode ihres Kondensators C verbunden ist. Eine zweite Elektrode des Kondensators C ist mit einer Gate-Elektrode (G) des MOSFET TRs und mit einer ersten Elektrode des Widerstands R verbunden. Eine zweite Elektrode des Widerstands R ist mit der Leitung V- verbunden. Weiterhin weist jede Stufe einen Ausgang auf, der mit einer Ableitungselektrode (D) ihres MOSFET TRs verbunden ist.
Die Leitung V+ ist mit dem Eingang der Stufe 1 verbunden. Der Ausgang der Stufe 1 ist mit dem Eingang der Stufe 2 verbunden. Der Ausgang der Stufe 2 ist mit dem Eingang der Stufe 3 verbunden, usw.
Die Stufen im Schaltkreis 500 sind identisch, außer daß der Widerstand R und der Kondensator C jeder Stufe derart gewählt sind, um den Stufen gegenseitig verschiedene Laufzeitverzögerungen zu verleihen, wodurch die Informationen in den Laufzeitverzögerungen der Stufen erfaßt werden.
Der Betrieb des Schaltkreises 500 wird nun anhand von 4 beschrieben. Die Strahlung wird von der Vorrichtung 20 emittiert, die an der Einrichtung 10 empfangen und dann dort gleichgerichtet wird, um eine Potentialdifferenz zwischen den Leitungen V+, V- zur Zeit T_A zu erzeugen. Die MOSFETS TRs befinden sich zu der Zeit T_A und unmittelbar davor in einem nicht leitfähigen Zustand, weil ihre zugehörigen Kondensatoren C alle entladen sind.
Nach der Zeit T_A lädt sich der Kondensator C₁ durch seinen zugehörigen Widerstand R₁ auf, bis die Gate-Elektrode G von TR1 in Bezug auf die Quellenelektrode S von TR1 um einen Betrag negativer ist, der einer Grenzwertspannung von TR1 entspricht, wobei bei einer Zeit T_B der MOSFET TR1 damit beginnt, zwischen seinen Quellen-(S)- und Ableitungs-(D)-Elektroden zu leiten, um Stufe 2 über Stufe 1 mit der Leitung V+ zu verbinden.
Der Kondensator C₂ der Stufe 2 beginnt dann damit, sich durch seinen zugehörigen Widerstand R₂ aufzuladen bis ein Potential über dem Kondensator C₂ einen Betrag überschreitet, der einer Grenzwertspannung von TR2 entspricht, wobei bei einer Zeit T_C der MOSFET TR2 damit beginnt, zwischen seinen Quellen-(S)- und Ableitungs-(D)-Elektroden zu leiten, um Stufe 3 über Stufen 1 und 2 mit der Leitung V+ zu verbinden.
Der Kondensator C₃ der Stufe 3 beginnt dann damit, sich durch seinen zugehörigen Widerstand R₃ aufzuladen, bis ein Potential über dem Kondensator C₃ einen Betrag überschreitet, der einer Grenzwertspannung von TR3 entspricht, wobei bei einer Zeit T_D der MOSFET TR3 damit beginnt, zwischen seinen Quellen-(S)- und Ableitungs-(D)-Elektroden zu leiten, um Stufe 4 (nicht dargestellt) über Stufen 1 bis 3 mit der Leitung V+ zu verbinden, usw.
Ein exponentiell abklingender Stromimpuls wird jedes Mal dann aus der Leitung V+ entnommen, wenn eine aufeinander folgende Stufe des Schaltkreises 500 durch ihre vorangehende Stufe ausgelöst wird.
Der Schaltkreis 500 hat den Vorteil, daß er per Mikroherstellung produziert werden kann und die Widerstände R und Kondensatoren C durch Laserstrahlen abgeglichen werden können, um Daten in dem als die Laufzeitverzögerungen der Stufen des Schaltkreises 500 repräsentierten Schaltkreis 500 zu codieren, die sich in Zeitdauern zwischen den aus der Leitung V+ extrahierten Stromimpulsen manifestieren.
Bei der Mikroherstellung des Schaltkreises 500 ist es zweckdienlich, denselben in Form eines in 5 und durch 600 angedeuteten dritten Schaltkreises zu implementieren. Die MOSFETs des Schaltkreises 500 werden mit ihren Kanälen implementiert, die als eine kontinuierliche Kanalregion 610 in 5 produziert sind. Die Quellenelektroden (S) im Schaltkreis 500 werden im dritten Schaltkreis 600 als Verbindungsregionen implementiert, zum Beispiel eine Region 620. Die Gate-Elektroden (G) im Schaltkreis 500 werden als isolierte Gate-Elektroden implementiert, zum Beispiel als eine Gate-Elektrode 630, entlang der kontinuierlichen Kanalregion 610. Wie bei Schaltkreis 500 umfaßt jede Stufe des Schaltkreises 600 einen zugehörigen Widerstand und Kondensator zum Feststellen der durch diese stattfindenden Laufzeitverzögerung, zum Beispiel enthält Stufe 1 im Schaltkreis 600 einen zugehörigen Widerstand 640 und einen zugehörigen Kondensator 650 zum Feststellen der durch diese stattfindenden Laufzeitverzögerung. Die Widerstände können als leicht dotierte Polysilikonspur implementiert werden und die Kondensatoren können als Anschlußkapazitäten eines Substrats des dritten Schaltkreises 600 eingebaut werden, der am Potential der Leitung V- aufrecht erhalten wird; wodurch die Polysilikonspuren freigelegt und zugängig für das Abgleichen per Laserstrahl zum Programmieren von Daten in den dritten Schaltkreis 600 sind.
Die Schaltkreise 200, 500, 600 haben alle den Nachteil, daß die Stufen, die sich weit entlang der Serie dieser Schaltkreise, entfernt von Stufe 1 befinden, durch zahlreiche vorangehende Stufen geführt werden. Dadurch entsteht eine maximale Beschränkung der Anzahl von Stufen, die in die Schaltkreise 200, 500, 600 eingebaut werden können, weil jede Stufe über diese einen Spannungsabfall erfährt, wenn sich diese in einem leitfähigen Zustand befindet und daher die Stufen, die sich weit entlang der Serie befinden, weniger als dem Potential der Leitung V+ im Betrieb ausgesetzt sind. Um dieser maximalen Beschränkung zu begegnen, wird in 6 und durch 700 angedeutet ein alternativer vierter Schaltkreis dargestellt, wobei der Schaltkreis 700 geeignet ist, in die Einheit 60 der Einrichtung 10 eingebaut zu werden.
In 6 umfaßt der Schaltkreis 700 acht Stufen 1 bis 8, die in Serie konfiguriert sind, zum Beispiel eine Stufe 1 und eine Stufe 5, jeweils mit 710 und 720 bezeichnet. Die Stufen 1 bis 8 sind identisch, mit der Ausnahme, daß sie derart programmiert sind, um gegenseitig verschiedene durch diese auftretende Singallaufzeitverzögerungen aufweisen. Stufe 1 710 umfaßt eine Schmitt-Schaltung bzw. ein Schmitt-Gatter 750, einen Widerstand 760 und einen Kondensator 770. Stufe 1 enthält einen Eingang, der mit dem Eingang der Schaltung 750 verbunden ist. Weiterhin enthält Stufe 1 einen Ausgang, der mit einer ersten Elektrode des Kondensators 770 und mit einem ersten Ende des Widerstands 760 verbunden ist. Ein zweites Ende des Widerstands 760 ist mit dem Ausgang der Schaltung 750 verbunden und eine zweite Elektrode des Kondensators 770 ist mit der Leitung V- verbunden. Die Schaltung 750 umfaßt ebenfalls einen positiven Anschlußpunkt und einen negativen Anschlußpunkt, die jeweils mit den Leitungen V+ und V- verbunden sind.
Der Eingang der Stufe 1 750 ist mit einem ersten Ende eines Widerstands 780 und mit einer ersten Elektrode eines Kondensators 790 verbunden. Eine zweite Elektrode des Kondensators 790 und ein zweites Ende des Widerstands 780 sind jeweils mit den Leitungen V- und V+ verbunden. Der Ausgang der Stufe 1 ist mit einem Eingang der Stufe 2 verbunden. Ein Ausgang der Stufe 2 ist mit einem Eingang der Stufe 3 verbunden, usw. bis zur Stufe 8, deren Ausgang mit keiner weiteren Stufe verbunden ist.
Die Schaltungen der Stufen 1 bis 8 sind derart betreibbar, daß sie eine binäre Ausgabe im wesentlichen an den Potentialen der Leitungen V-, V+ bereitstellen und ebenfalls, daß sie an deren Eingängen eine Hysteresecharakteristik bereitstellen, wobei die Charakteristik dem Fachmann auf dem Gebiet des Aufbaus logischer Schaltungen bekannt ist.
Der Betrieb des in der Einrichtung 10 eingebauten und durch die Vorrichtung 20 abgefragten Schaltkreises 700 wird nun beschrieben. Zunächst emittiert die Vorrichtung 20 keine Strahlung; der Kondensator 790 und die Kondensatoren in den Stufen 1 bis 8 sind alle entladen. Zur Zeit T_a beginnt die Vorrichtung 20 damit, Strahlung zu emittieren, die von der Einrichtung 10 empfangen wird und erzeugt ein davon empfangenes Signal, das die Einheit 50 gleichrichtet, um eine Potentialdifferenz über den Leitungen V-, V+ bereitzustellen.
Nach der Zeit T_a beginnt der Kondensator 790 damit, sich durch den Widerstand 780 von der Leitung V+ aufzuladen. Wenn das Potential über den Elektroden des Kondensators 790 einen Hysteresegrenzwert der Schaltung 750 überschritten hat, schaltet der Ausgang der Schaltung 750 von seinen anfänglich binären Zustand des im wesentlichen Leitung V- Potentials auf seinen anderen binären Zustand des im wesentlichen Leitung V+ Potentials um. Die Veränderung des Ausgabe- bzw. Ausgangszustands der Schaltung 750 veranlaßt den Kondensator 770, sich durch den Widerstand 760 von dem Ausgang der Schaltung 750 aufzuladen. Wenn das Potential über dem Kondensator 770 ausreichend ist, um einen Hysteresegrenzwert einer Schaltung in Stufe 2 zu überschreiten, schaltet die Schaltung in Stufe 2 ihren Ausgang von ihrem anfänglichen binären Zustand des im wesentlichen Leitung V- Potentials auf ihren anderen binären Zustand des im wesentlichen Leitung V+ Potentials um. Dadurch lädt Stufe 2 ihren zugehörigen Widerstand und Kondensator auf, die wiederum Stufe 3 usw. bis Stufe 8 auslösen.
Jedes Mal, wenn eine Stufe ausgelöst wird und ihren Schaltungsausgang bzw. Gatterausgang von ihrem anfänglichen binären Zustand auf ihren anderen binären Zustand umschaltet, wird ein exponentiell abklingender Stromimpuls von Schaltkreis 700 von der Leitung V+ extrahiert; die durch die Stufen erzeugten Stromimpulse werden von der Vorrichtung 20 sensiert, die dadurch Informationen von der Einrichtung 10, die den Schaltkreis 700 umfaßt, empfängt.
Weil jede Stufe ihren Strom direkt von der Leitung V+ ableitet, werden die nachfolgenden Stufen nicht durch eine Vielzahl von vorangehenden Stufen mit Energie versorgt und ermöglichen es dem Schaltkreis 700, falls erforderlich, eine große Anzahl von Stufen zu enthalten, zum Beispiel mehr als acht Stufen. Die Stufen können per Mikroherstellung auf einem Silikon-integrierten Schaltkreis produziert sein, der Taktwiderstände jeder Stufe implementiert, zum Beispiel der Widerstand 760, als leicht dotierte Polysilikonspuren, die per Laserstrahl abgeglichen werden können, um Daten in den Schaltkreis 700 zu programmieren, zum Beispiel einen Identifizierungs-Erkennungscode.
In vielen praktischen Anwendungen, zum Beispiel wo Quellen von Störungen durch plötzliche Amplitudenhäufung existieren sowie Störungen des Betriebs der Vorrichtung 20, ist es wünschenswert, daß der Schaltkreis 700 in der Lage ist, darin programmierte Informationen zu wiederholen, während Strahlung von der Vorrichtung 20 emittiert und von der Einrichtung 10, die den Schaltkreis 700 beinhaltet, empfangen wird. Um die Wiederholung der Informationen zu erreichen, kann der Schaltkreis 700 in einen durch 800 in 7 angedeuteten fünften Speicherschaltkreis modifiziert werden.
In 7 umfaßt der Schaltkreis 800 den Schaltkreis 700, der innerhalb einer punktierten Linie 810 zusammen mit einer invertierenden Schmitt-Schaltung bzw. einem Schmitt-Gatter 820 dargestellt ist, dessen Eingang mit dem Ausgang der Stufe 8 verbunden ist und dessen Ausgang an einem Ende des Widerstands 780 verbunden ist, der zuvor mit der Leitung V+ verbunden war.
Wird eine Potentialdifferenz an die Leitungen V-, V+ angelegt, erhält die Schaltung 820 das Auslösen innerhalb des Schaltkreises 800 aufrecht, sodaß exponentiell abklingende Stromimpulse kontinuierlich aus der Leitung V+ extrahiert werden und dadurch kontinuierlich an der Vorrichtung 20 abtastbar sind.
In einer Situation, in welcher die Vorrichtung 20 und verschiedene Einrichtungen vorhanden sind, die der Einrichtung 10 jeweils ähnlich sind, ergibt sich ein potentielles Problem einer Konkurrenzsituation, bei der mehrere der Einrichtungen gleichzeitig von der Vorrichtung 20 ausgelöst werden. Um eine solche Konkurrenzsituation anzusprechen, können die Einrichtungen derart modifiziert werden, um eine wie in 8 und 9 dargestellte Form anzunehmen.
In 8 wird eine zweite Ausführungsform einer Speichereinrichtung gemäß der Erfindung bezeichnet durch 900, dargestellt. Die Einrichtung 900 umfaßt das Substrat 30 und die Antenne 40, wie in der Einrichtung 10 enthalten. Die Einrichtung 900 umfaßt weiterhin eine modifizierte Gleichrichtereinheit und eine Speichereinheit, jeweils mit 910 und 940 bezeichnet. Die Gleichrichtereinheit 910 umfaßt die Kondensatoren 52, 56 und die Diode 54 zusammen mit einer zweiten Diode 920 und einem Lastwiderstand 930. Die Kondensatoren 52, 56 und die Diode 54 sind in ähnlicher Weise wie in der Einheit 50 verbunden, um die zwei Leitungen V-, V+ von der Antenne 40 bereitzustellen. Die Diode 920 ist mit ihrer Anode mit einer Anode der Diode 54 verbunden. Weiterhin ist eine Kathode der Diode 920 mit einer Leitung D+ und ebenfalls mit einem ersten Ende des Widerstands 930 verbunden, wobei ein zweites Ende des Widerstands 930 mit der Leitung V- verbunden ist.
In der Einrichtung 900 sind die Leitungen V-, V+, D+ mit einer Speichereinheit 940 verbunden, die in einer Aussparung im Substrat 30 am Ende des Substrats 30 entfernt von der Antenne 40 untergebracht ist.
Im Betrieb stellt die Einheit 910 eine Gleichstrom-Potentialdifferenz über den Leitungen V-, V+ bereit, wenn die Einrichtung 900 von der Vorrichtung 20 abgefragt wird. Weiterhin wird ebenfalls ein pulsierendes einpoliges Signal an der D+ Leitung in Bezug auf die Leitung V- bereitgestellt.
Die Speichereinheit 940 umfaßt einen durch 950 bezeichneten und in 9 dargestellten sechsten Speicherschaltkreis. Der Schaltkreis 950 umfaßt den Schaltkreis 700, der innerhalb einer gepunkteten Linie 960 zusammen mit einer invertierenden Schmitt-Schaltung bzw. Schmitt-Gatter 980, einem ersten und einem zweiten MOSFET (FET1, FET2), einem Widerstand R₁ und einem Kondensator D₁ sowie schließlich einem Impulsgeber 970 enthalten ist. Jeder der MOSFETs umfaßt Quellen- und Ableitungselektroden (S₁, S₂) und eine Gate-Elektrode (G).
Im Schaltkreis 950 sind die mit der Leitung V- in 7 verbundenen Anschlußklemmen des Schaltkreises 700 (E₁, E₂) zusammengefaßt und mit einer ersten Anschlußklemme J₁ des Impulsgebers 970 verbunden. Der Impulsgeber 970 ist weiterhin an seiner dritten Anschlußklemme J₃ mit der Leitung V+ und ebenfalls an seiner vierten Anschlußklemme J₄ mit der Leitung V- verbunden. Weiterhin ist der Impulsgeber 970 an seiner zweiten Anschlußklemme mit der Gate-Elektrode des MOSFETs FET2 verbunden. Der FET2 ist an seiner Quellenelektrode S₁ mit der Leitung D+ verbunden.
Der FET2 ist an seiner Ableitungselektrode (S₂) mit einem Eingang der Schaltung 980, mit einer ersten Elektrode des Kondensators C₁ und über den Widerstand R₁ mit der Ableitungselektrode des FET1 verbunden. Eine zweite Elektrode des Kondensators C₁ ist mit der Leitung V- verbunden. Weiterhin ist die Quellenelektrode des FET1 mit der Leitung V+ verbunden. Ein Ausgang von der Schaltung 980 ist mit dem Widerstand 780 an einem daran befindlichen Ende entfernt vom Kondensator 790 verbunden. Die Gate-Elektrode (G) des FET1 ist mit dem Ausgang von Stufe 8 des Schaltkreises 700 verbunden.
Der Betrieb des Schaltkreises 950, der in die Einrichtung 900 integriert ist und von der Vorrichtung 20 abgefragt wird, wird nun beschrieben. Wenn Strahlung von der Vorrichtung 20 ausgegeben wird, wird diese an der Antenne 40 der Einrichtung 900 empfangen. Die Strahlung führt dazu, daß ein empfangenes Signal an der Antenne 40 erzeugt wird, das von der Gleichrichtereinheit 910 verarbeitet wird, um eine Potentialdifferenz über den Leitungen V-, V+ und ein pulsierendes einpoliges Signal an der Leitung D+ an der Frequenz der an der Antenne 40 empfangenen Strahlung zu erzeugen. Sobald die Potentialdifferenz über den Leitungen V-, V+ erzeugt worden ist, wird der Schaltkreis 950 operativ und der darin befindliche Schaltkreis 700 wird ausgelöst; die Stufen 1 bis 8 werden in Reihenfolge ausgelöst, bis Stufe 8 ausgelöst ist und dazu führ, daß eine Gate-Elektrode (G) des FET1 im wesentlichen auf ein Potential der Leitung V+ gezogen wird. Der FET1 wendet daraufhin das Potential auf die Leitung V+ auf den Widerstand R₁ an, der den Kondensator C₁ auflädt.
Das Aufladen des Kondensators C₁ wird jedoch ebenfalls durch die Ladung beeinflußt, die von diesem durch den FET2 durch den regelmäßigen Anschluß des Kondensators C₁ durch den FET 2 zur Leitung D+ injiziert oder entfernt wird. Der FET2 wird von dem Impulsgeber 970 regelmäßig ausgelöst, der wiederum jedes Mal ausgelöst wird, wenn der Schaltkreis 700 einen exponentiell abklingenden Stromimpuls von der Leitung V+ extrahiert. Das Signal an der Leitung D+ wird daher effektiv geprüft, was einen Einfluß auf die Verzögerung der Neuauslösung des Schaltkreises 700 hat, nachdem Stufe 8 ausgelöst worden ist. Dadurch werden die vom Schaltkreis 950 von der Leitung V+ extrahierten Stromimpulse in plötzlichen Amplitudenhäufungen aufgrund von Inaktivitätszeiten punktiert. Die Inaktivitätszeiten treten auch dann auf, wenn die Vorrichtung 20 kontinuierlich Strahlung emittiert; die Inaktivitätszeiten sind asynchron in Bezug auf andere Einrichtungen, die auf die Vorrichtung 20 reagieren, wodurch der Vorrichtung 20 Zeitintervalle bereitgestellt werden, wenn nur eine Einrichtung auf ihre emittierte Strahlung reagiert. Die Intervalle stellen der Vorrichtung 20 ein Verfahren zum Überwinden der Konkurrenzsituation zwischen einer Reihe von der Einrichtung 900 ähnlichen Einrichtungen bereit, die innerhalb des Abfragebereichs der Vorrichtung 20 arbeiten.
Unter Rückbezugnahme auf 1 und 2 kann die Einrichtung 10 mit ihrem Schaltkreis 200 alternativ unter Anwendung von mechanischen Schaltkomponenten implementiert werden. Die Vorteile der Anwendung von mechanischen Schaltkomponenten sind folgende:

(a) kein Festhaken, was die MOSFET-basierenden Schaltkreise beeinflussen könnte, die gepulsten, hochintensiven elektrischen Feldern oder ionisierender Strahlung ausgesetzt sind, zum Beispiel Röntgenstrahlen oder Gammastrahlen und
(b) die Fähigkeit, bei Temperaturen von über 200 °C zu arbeiten, bei welchen bipolare und

MOSFET Halbleiterkomponenten aus Silikon thermischen Durchbruch erleiden würden.
Nun bezugnehmend auf 10 wird dort ein siebter, mit 1100 bezeichneter, Speicherschaltkreis gemäß der Erfindung dargestellt. Der Schaltkreis 1100 kann in der Einrichtung 10 durch Einbau in die Speichereinheit 50 als Ersatz für den Schaltkreis 200 enthalten sein.
Der Schaltkreis 1100 enthält eine Serie von Stufen, obwohl nur die ersten drei Stufen (Stufe 1, Stufe 2, Stufe 3) der Serie in dem Diagramm dargestellt sind. Jede Stufe enthält ein verlängertes piezoelektrisches bimorphes Element, einen Widerstand und einen Kondensator, zum Beispiel enthält Stufe 1 ein piezoelektrisches bimorphes Element 1110, einen Widerstand R₁ und einen Kondensator C₁. Weiterhin enthält der Schaltkreis 1100 einen Widerstand R₀ und einen Kondensator Co, die mit dem Eingang der Stufe 1 verbunden sind. Jedes bimorphe Element ist an seinem ersten Ende mit einem Substrat verankert und ist an seinem zweiten, von dem ersten Ende entfernten, Ende als Reaktion auf ein schräg durch eine Dicke des Elements zwischen seiner unteren und oberen Fläche generiertes elektrisches Feld biegbar. Weiterhin umfaßt jedes bimorphe Element eine erste obere metallisierte leitfähige Spur, die entlang der Länge des bimorphen Elements auf seiner oberen Fläche verläuft, zum Beispiel eine Spur 1140 des Elements 1110 in Stufe 1, die mit der Leitung V+ verbunden ist. Weiterhin umfaßt jedes bimorphe Element eine zweite obere metallisierte leitfähige Spur, die entlang der Länge des Elements auf seiner oberen Fläche verläuft, zum Beispiel eine Spur 1130 des Elements 1110 in Stufe 1, die mit einem Eingang der dem bimorphen Element zugehörigen Stufe verbunden ist. Jedes Element enthält weiterhin eine dritte metallisierte leitfähige Spur, die entlang der Länge seiner unteren Fläche verläuft, wobei die dritte Spur mit der Leitung V- verbunden ist; zum Beispiel enthält das bimorphe Element 1110 der Stufe 1 eine metallisierte Spur 1120, die entlang der Länge seiner unteren Fläche verläuft.
Jede Stufe umfaßt weiterhin einen Kontaktpunkt P, der derart betreibbar ist, daß er einen elektrischen Kontakt zu der ersten Spur des bimorphen Elements der Stufe herstellt, wenn sich das Element an seinem zweiten Ende ausreichend in nach oben gerichteter Richtung zum Punkt P hin biegt. Eine solche Biegung nach oben tritt auf, wenn die zweite Spur zu einem positiven Potential relativ zur dritten Spur getrieben wird, die sich auf einem Potential der Leitung V- befindet. In jeder Stufe ist der Punkt P über den Widerstand der Stufe, zum Beispiel den Widerstand R₁ in Stufe 1, mit einer ersten Elektrode des Kondensators der Stufe, zum Beispiel des Kondensators C₁ der Stufe 1, und mit dem Ausgang der Stufe verbunden; eine zweite Elektrode des Kondensators ist mit der Leitung V- verbunden.
Ein erstes Ende des Widerstands R₀ ist mit der Leitung V+ verbunden. Ebenso ist eine erste Elektrode des Kondensators Co mit der Leitung V- verbunden. Ein zweites Ende des Widerstands R₀ ist mit der zweiten Elektrode des Kondensators C₀ verbunden und auch mit dem Eingang der Stufe 1 verbunden. Der Ausgang der Stufe 1 ist mit dem Eingang der Stufe 2 verbunden; der Ausgang der Stufe 2 ist mit dem Eingang der Stufe 3 verbunden, usw.
Der Betrieb des Schaltkreises 1100, der in die Einrichtung 10 integriert ist, wenn er durch die Vorrichtung 20 abgefragt wird, wird nun beschrieben. Zunächst emittiert die Vorrichtung 20 keine Strahlung, sämtliche Kondensatoren im Schaltkreis 1100 befinden sich in einem entladenen Zustand und die bimorphen Elemente der Stufen befinden sich in einem unverformten Zustand, in welchem sie keinen Kontakt zu ihren entsprechenden Kontaktpunkten P herstellen. Zur Zeit Q₁ beginnt die Vorrichtung 20 damit, Strahlung zu emittieren, die an der Antenne 40 der Einrichtung 10 empfangen wird und dazu führt, daß ein empfangenes Signal darin erzeugt wird. Die Einheit 50 wandelt das empfangene Signal in eine Potentialdifferenz zwischen den Leitungen V-, V+ um. Der Schaltkreis 1100 wird durch die Potentialdifferenz aktiviert, was zur Folge hat, daß sich der Kondensator Co auflädt, das bimorphe Element 1110 nach oben zu seinem Kontaktpunkt P biegt, um schließlich Kontakt mit demselben herzustellen, wodurch der Widerstand R₁ mit der Leitung V+ verbunden wird. Der Kondensator C₁ beginnt dann damit, sich durch den Widerstand R₁ auf ein Potential der Leitung V+ aufzuladen, was zur Folge hat, daß das Element der Stufe 2 sich nach oben biegt und schließlich Kontakt zu seinem zugehörigen Kontaktpunkt P herstellt. Stufe 2 löst dann Stufe 3 aus, die wiederum Stufe 4 (nicht dargestellt) auslöst, usw. Jedes Mal, wenn ein bimorphes Element Kontakt zu seinem zugehörigen Kontaktpunkt P herstellt, wird ein exponentiell abklingender Stromimpuls von der Leitung V+ extrahiert. Solche Impulse werden von der Vorrichtung 20 sensiert, wobei die Vorrichtung 20 dadurch Informationen von der Einrichtung 10 empfängt, die in den Schaltkreis 1100 entsprechend der Laufzeitverzögerungen durch die Stufen programmiert sind.
Jede Stufe kann derart angeordnet sein, um durch diese hindurch eine gegenseitig verschiedene Laufzeitverzögerung zum Erfassen von Daten im Schaltkreis 1100 aufzuweisen; die Laufzeitverzögerungen können durch Abgleichen der Widerstände in den Stufen oder durch Modifizieren der Kondensatoren in den Stufen, oder beides, variiert werden.
11 stellt eine durch 1200 bezeichnete räumliche Implementierung der bimorphen Elemente der Stufen 1 und 2 im Schaltkreis 1100, wie in 10 illustriert, dar. Die bimorphen Elemente, zum Beispiel das Element 1110, sind jeweils an einem ihrer Enden mit einem Substrat 1220 verankert. Weiterhin ist jeder Kontaktpunkt P als ein überhängender Bereich implementiert, zum Beispiel ein Bereich 1210, einschließlich einer zugehörigen Kontaktspur, zum Beispiel eine Spur 1215, das derart betreibbar ist, daß es einen Kontakt zu der ersten Spur seines zugehörigen bimorphen Elements herstellt, wenn dieses sich ausreichend biegt. Die Widerstände R₀, R₁, R₂ und die Kondensatoren C₀, C₁ befinden sich in einem Bereich, der benachbart zu der Stelle liegt, an der die bimorphen Elemente am Substrat 1220 verankert sind.
Unter Rückbezugsnahme auf 1 enthält die Einrichtung 10 eine Schleifenantenne 40, die geeignet zum Empfang von eingehender Strahlung durch einen H-Feldanschluß bei Frequenzen, die niedriger liegen als etwa 20 MHz, ist. Während sich die Strahlungsfrequenzen über 20 MHz erhöhen, reagiert die Antenne 40 progressiv auf die elektrischen Feldkomponenten der eingehenden Strahlung. Wenn die eingehende Strahlung bei einer viel höheren Frequenz als 20 MHz liegt, zum Beispiel in einem Frequenzbereich von 868 MHz bis 2,45 GHz, werden U2-Flächenantennen und klappbare Dipolantennen technisch eher geeignet. 12 ist eine Illustration einer modifizierten Version der Einrichtung 10, wobei die modifizierte Einrichtung im allgemeinen durch 1400 bezeichnet ist. Die modifizierte Einrichtung umfaßt ein isolierendes Substrat 1410, eine metallische Filmflächenantenne 1420, die auf dem Substrat 1410 ausgebildet ist sowie Gleichrichter- und Speichereinheiten 1430, 1440, die jeweils innerhalb der im Substrat 1410 gebildeten Aussparungen untergebracht sind. Das Substrat 1410 hat eine ähnliche Größe wie die zuvor erwähnten ISO-Norm Kreditkarten, obwohl es auch, falls erforderlich, andere Größen annehmen kann. Die modifizierte Einrichtung 1400, wenn betriebsbereit um eingehende Strahlung bei einer Frequenz von im wesentlichen 1 GHz zu empfangen, erfordert, daß die Flächenantenne 1420 eine Größenordnung von 2 cm mal 3 cm hat, obwohl die präzisen Abmessungen von der dielektrischen Leitfähigkeit des Materials des Substrats 1410 abhängen.
Bei relativ höheren Frequenzen in der Größenordnung von 1 GHz machen sich die Lasteffekte durch die modifizierte Einrichtung 1400 weniger bemerkbar im Vergleich zu der Einrichtung 10, die funktionsfähig ist, um eine Abfragestrahlung mit einer Trägerfrequenz von f₀ = 15 MHz zu empfangen und darauf zu reagieren. Dies hat zur Folge, daß die Abfrageausrüstung, die die modifizierte Einrichtung 1400 abfragt, entsprechend sensibler sein muß. Bei der modifizierten Einrichtung 1400 weist die Antenne 1420 eine Ausgabe- bzw. Ausgangsimpedanz zur Gleichrichtereinheit 1430 auf, die dieser entsprechend angepaßt ist. Dies hat zur Folge, daß fast der gesamte in der Abfragestrahlung übertragene Strom, der an der modifizierten Einrichtung 1400 empfangen wird, in der Gleichrichtereinheit 1430 gleichgerichtet und als Strom für die Speichereinheit 1440, die Einheiten 1430, 1440 der modifizierten Einrichtung 1400, die jeweils eine ähnliche Konstruktion wie die Einheiten 50, 60 der Einrichtung 10 aufweisen, gespeist werden. Die Gleichrichtereinheit 1430 legt jedoch der Antenne 1420 eine Funkfrequenzlast vor, die eine Funktion der Gleichstromlast ist, die von der Speichereinheit 1440 an die Gleichrichtereinheit 1430 präsentiert wird. Da die elektrische Last, die der Speichereinheit 1440 beim Auslösen präsentiert wird, eine Zeitfunktion ist, reagiert daher die Gleichrichtereinheit 1430 auf diese, indem sie entsprechend ihre Eingangsimpedanz ändert. Solche Veränderungen der Impedanz verursachen einen meßbaren Anteil an Abfragestrahlung, die an der zu reflektierenden modifizierten Einrichtung 1400 empfangen wird. Reflektierte Strahlung von der modifizierten Einrichtung 1400 wird von der Abfrageausrichtung empfangen, die die zeitlichen Fluktuationen in der reflektierten Strahlung durch Messen der Phase und Amplitude der reflektierten Strahlung in Bezug auf die Abfragestrahlung abtastet, wodurch die Anwesenheit der modifizierten Einrichtung 1400 erfaßt wird.
Die zuvor erwähnte Abfrageausrüstung wird nun anhand von 13 im einzelnen beschrieben. Die Abfrageausrüstung, die die Einrichtung 1400 abfragt, wird im allgemeinen mit 1500 angedeutet. Die Ausrüstung 1500 umfaßt einen Referenzsignalgeber 1510 zum Erzeugen eines Referenzsignals an einem Ausgang U₀ des Referenzsignalgebers 1510. Der Ausgang U₀ ist über einen Leistungstrennverstärker 1520 an eine Transmitterflächenantenne 1530 und auch an einen Signaleingang eines ersten Signalsplitters 1540 angeschlossen. Der Splitter 1540 enthält zwei Ausgänge U₁, U₂; der Signaleingang zum Splitter 1540 ist im Betrieb gleichermaßen an die Ausgänge U₁, U₂ gekoppelt, wobei die gekoppelten Signale an den Ausgänge gegenseitig in Phase sind. Die Ausgänge U₁, U₂ sind jeweils an erste Eingänge des Mixers 1550, 1560 gekoppelt.
Die Ausrüstung 1500 enthält ebenfalls eine Empfängerflächenantenne 1570, deren Ausgang über einen Funkfrequenzverstärker 1580 an einen Eingang eines zweiten Splitters 1590 angeschlossen ist. Der zweite Splitter 1590 ist als direktionale Verbindung oder alternativ als eine Zweigverbindung implementiert; beim Betrieb empfängt sie ein Eingangssignal vom Verstärker 1580 und koppelt die empfangenen Signale im wesentlichen gleichmäßig an ihre beiden Ausgänge U₄, U₅. Ein Teil des empfangen Signals, das an den Ausgang U_S gekoppelt ist, wird um 90° phasenverschoben, nämlich um π/2 Radianten, relativ zu einem Teil des empfangen Signals, das an den Ausgang U₄ gekoppelt ist. Die Ausgänge U₄, U₅ sind jeweils mit zweiten Eingängen der Mixer 1550, 1560 verbunden. Die Mixer-Ausgänge U₆, U₇ der Mixer 1550, 1560 sind jeweils an die Eingänge I, Q einer Verarbeitungseinheit 1600 gekoppelt. Die Verarbeitungseinheit 1600 enthält einen digitalen Signalprozessor (DSP) 1610 zum Empfang von Signalen, die an den Eingänge I, Q eingegeben werden und sind so betreibbar, daß sie Zeitveränderungen in deren relativen Phase und relativen Amplitude, die dem zeitlich codierten Reflexionsvermögen entspricht, das durch die modifizierte Einrichtung 1440 dargelegt wird messen und daß sie ein solches Reflexionsvermögen mit den in der Verarbeitungseinheit 1600 erfaßten Codevorlagen zurückkorrelieren. Die Verarbeitungseinheit 1600 umfaßt weiterhin ein Ausgabe-DET, das darauf hinweist, ob die modifizierte Einrichtung 1400 von der Ausrüstung 1500 erkannt wird oder nicht.
Der Betrieb der Ausrüstung 1500 in Kombination mit der modifizierten Einrichtung 1400 wird nun anhand der 12 und 13 beschrieben. Der Signalgeber 1510 erzeugt ein Referenzsignal, das zum Trennverstärker 1520 übergeht und wird darin verstärkt, um ein verstärktes Referenzsignal an einem Ausgang des Verstärkers 1520 bereitzustellen. Das verstärkte Signal propagiert zur Übertragungsflächenantenne 1530, von welcher aus es als eine entsprechende Strahlung 1700 emittiert wird. Die Strahlung 1700 propagiert zur modifizierten Einrichtung 1400 und wird an ihrer Flächenantenne 1420 empfangen, was zu einem empfangenen Signal führt. Das empfangene Signal wandert zur Gleichrichtereinheit 1430, die das empfangene Signal gleichrichtet, um ein entsprechendes Gleichstrompotential zum Erregen der Speichereinheit 1440 erzeugt. In der oben genannten Speichereinrichtung 10 ähnlicher Weise übt die Speichereinheit 1440 eine zeitlich codierte, fluktuierende elektrische Last auf die Gleichrichtereinheit 1430 aus, die wiederum eine mit der Gleichrichtereinheit 1430 übereinstimmende Impedanz zur Antenne 1420 zeitlich moduliert. Dies hat zur Folge, daß ein Teil 1710 der Strahlung 1700 von der Antenne 1420 in modulierter codierter Form zur Empfängerantenne 1570 reflektiert wird. Die Antenne 1570 empfängt den Teil 1710 der Strahlung 1700 und erzeugt ein entsprechendes empfangenes Signal an der Anschlußklemme U₃, das zum Verstärker 1580 propagiert, der dieses verstärkt, um ein verstärktes Signal bereitzustellen, das zum Eingang des Splitters 1590 übergeht. Der Splitter 1590 gibt im wesentlichen die Hälfte des verstärkten Signals an den Ausgang U₄ aus, ohne dieses zu phasenverschieben und gibt ebenfalls im wesentlichen die Hälfte des verstärkten Signals an den Ausgang U₅, um 90° phasenverschoben aus, nämlich in Quadratur relativ zur Signalausgabe an dem Ausgang U₄. Die U₄, U₅ Ausgabe- bzw. Ausgangssignale gehen zu den jeweiligen Mixern 1550, 1560 über, wo die Signale auf ein Basisband überlagert werden, das den I, Q Signalen entspricht, die zu den Eingaben I, Q der Verarbeitungseinheit 1600 übergehen.
Der DSP 1610 empfängt die I, Q Signaleingaben an den Eingängen I, Q und mißt die zeitlichen Veränderungen in ihrer relativen Phase und die relative Amplitude, die dem zeitlich codierten Reflexionsvermögen entspricht, das die modifizierte Einrichtung 1440 aufweist. Der DSP 1610 kreuz-korreliert dann die Zeitveränderungen mit den in der Verarbeitungseinheit 1600 erfaßten Codevorlagen. Falls eine Korrelation von dem DSP 1610 identifizier wird, gibt der DSP 1610 einen Code an seinen DET-Ausgang, der auf eine modifizierte Einrichtung 1440 und ihren Identifikationscode hinweist. Falls ansonsten keine Korrelation identifiziert wird, gibt der DSP 1610 einen auf eine Nichterkennung hinweisenden Code aus.
Bei der modifizierten Einrichtung 1400 ist es wünschenswert, daß der von der Speichereinheit 1440 angewandte Identifikationscode eine Taktrate aufweist, die wenigstens eine Größenordnung von mehr als den Doppler-Frequenzverschiebungen hat, die durch die modifizierte Kennzeichnung 1400 auftreten, das sich relativ zur Ausrüstung 1500 bewegt, ansonsten kann eine akkurate Erkennung der Codes nur schwierig zuverlässig in der Ausrüstung 1500 ausgeführt werden. Bevorzugt arbeitet die Speichereinheit 1440 derart, um ihre zugehörigen Codes bei einer Taktrate von wenigstens einigen Kiloherz auszugeben, zum Beispiel 50 kHz; eine solche relativ hohe Taktrate ist vorteilhaft, weil sequentiell ausgelöste Schalter in der Speichereinheit 1440 dann nur noch relativ kurze zugehörige Zeitkonstanten von ein paar Mikrosekunden aufweisen müssen.
In einer Situation, in welcher die Ausrüstung 1500 und verschiedene Einrichtungen vorhanden sind, die der modifizierten Einrichtung 1400 jeweils ähnlich sind, ergibt sich ein potentielles Problem einer Konkurrenzsituation, bei der mehrere der Einrichtungen gleichzeitig von der Ausrüstung 1500 ausgelöst werden und die Einrichtungen gleichzeitig Strahlung zur Ausrüstung 1500 zurück reflektieren. Um einer solchen Konkurrenzsituation zu begegnen, können die Einrichtungen weiterhin derart in Bezug auf deren jeweiligen zugehörigen Gleichrichtung und Speichereinheiten 1430, 1440 modifiziert werden. Die Gleichrichtereinheit 1430 in der modifizierten Einrichtung 1440 nimmt dann eine Form an, die der Gleichrichtereinheit 910 ähnlich ist und stellt V-, V+ und D+ Ausgänge, wie in 8 dargestellt bereit. Weiterhin wird die Speichereinheit 1440 ebenfalls in Form einer durch 1800 angedeuteten und in 14 dargestellten Form modifiziert.
Die Speichereinheit 1800 umfaßt eine kaskadierte Serie an Schaltern, die durch 1810 angedeutet und innerhalb der gestrichelten Linie 1820 enthalten sind. Obwohl drei Schalter 1830, 1840, 1850 dargestellt sind, kann die Serie 1810 je nach der Komplexität des erwünschten Erkennungscodes zwei oder mehr Schalter enthalten. Die Einheit 1800 umfaßt weiterhin eine invertierende Schmitt-Schaltung bzw. Schmitt-Gatter 1860, eine Exklusiv-OR-Schaltung 1870, Widerstände R₂₀, R₂₁, R₂₂, Kondensatoren C₂₀, C₂₁, C₂₂ sowie zwei Taktschalter 1880, 1890. Jeder der Schalter 1830, 1840, 1850 ist jedem der Schalter 210 in 2 oder jeder der in 4 bis 7, 9 bis 11 dargestellten Schaltern ähnlich; jeder Schalter weist eine zugehörige Schalterzeitverzögerung wie oben beschrieben auf, die dazu beiträgt, einen Erkennungscode für die Einrichtung 1400 zu definieren.
Die gegenseitige Verbindung der Teile innerhalb der Speichereinheit 1800 wird nun anhand von 14 beschrieben. Der Schalter 1830 ist der erste Schalter in der Serie 1810, der Schalter 1830 enthält einen Eingang F₁, der mit einem ersten Ende des Widerstands R₂₀ und auch mit einem ersten Ende des Kondensators C₂₀ verbunden ist. Ein zweites Ende des Kondensators C₂₀ ist mit einer Signalerdung gekoppelt und ein zweites Ende des Widerstands R₂₀ ist mit einem Ausgang der Schmitt-Schaltung 1860 verbunden; die Signalerdung ist mit dem Ausgang V- der modifizierten Gleichrichtereinheit 1430 verbunden. Der Schalter 1830 enthält weiterhin einen Ausgang G₁, der mit einem Eingang F₂ des Schalters 1840 und zusätzlich mit einem ersten Eingang der Exklusiv-OR-Schaltung 1870 und mit einem ersten Ende des Widerstands R₂₁ verbunden ist. Ein zweites Ende des Widerstands R₂₁ ist mit einem zweiten Eingang der Exklusiv-OR-Schaltung 1870 und mit einem ersten Ende des Kondensators C₂₁ verbunden, wobei der Kondensator C₂₁ ein zweites Ende aufweist, das mit der Signalerdung verbunden ist. Ein Ausgang G₂ des Schalters 1840 ist an eine Eingabe F₃ des Schalters 1850 gekoppelt.
Ein Ausgang G₃ des Schalters 1850 ist mit einer Eingangssteuerung K₁ des Schalters 1880 verbunden. Der Eingang K₁ ist derart betreibbar, daß er den Anschluß zwischen den Anschlußklemmen K₂ und K₃ des Schalters 1880 steuert; die Anschlußklemmen K₂, K₃ sind gegenseitig durch den Schalter 1880 isoliert, wenn sich der Eingang K₁ in einem Logik-0- Zustand befindet und umgekehrt sind die Anschlußklemmen K₂, K₃ gegenseitig durch den Schalter 1880 verbunden, wenn sich der Eingang K₁ in einem Logik-1-Zustand befindet. Die Anschlußklemme K₂ ist durch den Widerstand R₂₂ mit dem V+ Ausgang der modifizierten Gleichrichtereinheit 1430 verbunden. Die Anschlußklemme K₃ ist an eine Anschlußklemme K₆ des Schalters 1890, an ein erstes Ende des Kondensators C₂₂ und an einen Eingang der invertierenden Schaltung 1860 gekoppelt; ein zweites Ende des Kondensators C₂₂ ist mit der Signalerdung verbunden. Weiterhin ist ein Ausgang der Exklusiv-OR-Schaltung 1870 mit einer Eingangssteuerung K₄ des Schalters 1890 verbunden. Der Eingang K₄ ist derart betreibbar, daß er den Anschluß zwischen den Anschlußklemmen K₅ und K₆ des Schalters 1880 steuert; die Anschlußklemmen K₂, K₃ sind durch den Schalter 1880 gegenseitig isoliert, wenn sich der Eingang K₄ in einem Logik-0-Zustand befindet und umgekehrt sind die Anschlußklemmen K₅, K₆ gegenseitig durch den Schalter 1880 verbunden, wenn sich der Eingang K₄ in einem Logik-1-Zustand befindet.
Der Ausgang der Exklusiv-OR-Schaltung 1870 befindet sich in einem Logik-1-Zustand, wenn eine ihrer Eingänge auf Logik 1 eingestellt sind, und befindet sich in einem Logik-0-Zustand, wenn ihre Eingänge beide auf einen Logik-0-Zustand oder wenn beide alternativ auf einen Logik-1-Zustand eingestellt sind.
Der Betrieb der Speichereinheit 1800 in Kombination mit der modifizierten Version der Gleichrichtereinheit 1430 und der Antenne 1420 wird nun beschrieben. Die Ausrüstung 1500 emittiert die Abfragestrahlung 1700, die an der Antenne 1420 empfangen wird und erzeugt dort ein entsprechend empfangenes Signal. Das empfangene Signal geht zur modifizierten Version der Gleichrichtereinheit 1430 über und verursacht eine Potentialdifferenz, um sich zwischen den D+, V+ Ausgängen relativ zu dem V- Ausgang zu entwickeln. Die Potentialdifferenz aktiviert dann die Speichereinheit 1800. Die Kondensatoren C₂₀, C₂₁, C₂₂ befinden sich zunächst in einem entladenen Zustand, der dazu führt, daß sich der Ausgang der Schaltung 1860 in einem Logik-1-Zustand befindet; die Schaltung 1860 löst daher durch den Widerstand R₂₀ und den Kondensator C₂₀ die Serie an Schalter 1810 aus, um deren Code auszugeben, der eine Ladung an dem Ausgang V+ moduliert und dadurch Strahlungsreflexionsmerkmale der Antenne 1420. Das Auslösen des Schalters 1830 führt dazu, daß die Exklusiv-OR-Schaltung 1870 den D+ Ausgang mit dem Kondensator C₂₂ verbindet, wodurch diese sich zu einem Logik-1-Zustand auflädt. Wenn die Serie 1810 durch den letzten Schalter 1850 ausgelöst worden ist, schaltet der Ausgang G₃ auf einen Logik-1-Zustand um, der den V+ Ausgang über den Widerstand R₂₂ mit dem Kondensator C₂₂ verbindet, was dazu führt, daß der Kondensator C₂₂ sich weiter zu einem Logik-1-Zustand auflädt. Der Kondensator C₂₂ lädt sich auf den Logik-1-Zustand auf, wodurch der Ausgang der Schaltung 1860 einen Logik-0-Zustand einnimmt und dadurch ein wiederholtes Auslösen der Serie 1810 verhindert. Wenn eine Potentialdifferenz wieder auf einen Wert abfällt, der dazu führt, daß der Ausgang der Schaltung 1860 auf einen Logik-1-Zustand schaltet, dann wird die Serie 1810 neu ausgelöst. Die Einbeziehung des Schalters 1890 ermöglicht es, daß ein Potential unverzögert an dem D+ Ausgang erzeugt wird, um den Kondensator C₂₂ aufzuladen und dadurch das wiederholte Auslösen der Serie 1810 zu verhindern; das Potential an dem D+ Ausgang wird erzeugt, falls andere Einrichtungen bereits auf die Abfragestrahlung 1700 reagieren. Daher stellt der Schaltkreis 1800 einen einfachen Ansatz zur Lösung von Konkurrenzsituation zwischen einer Reihe von Einrichtungen gemäß der Erfindung, die gleichzeitig abgefragt werden, dar.
Es versteht sich, daß Modifikationen an den Einrichtungen 10, 900, 1400 und den Schaltkreisen 200, 500, 600, 700, 800, 940, 1100 vorgenommen werden können, ohne von der Idee der Erfindung abzuweichen.
Die Kondensatoren in den Schaltkreisen 200, 500, 600, 700, 800, 940, 110 können zum Beispiel Flüssigkristallmaterial als ein darin untergebrachtes Dielektrikum enthalten. Das Flüssigkristallmaterial kann für Laserbestrahlung zum Verändern seines Zustands, zum Beispiel von einem isotropischen Zustand in einen monotropischen Zustand, wodurch die dielektrische Konstante des Materials je nach seinem Zustand verändert wird, zugänglich gemacht werden. Daher ermöglicht die Anwendung des Flüssigkristallmaterials den Schaltkreisen, durch selektive Laserbestrahlung darin programmierte Daten zu haben. Falls das Flüssigkristallmaterial bistatisch ist, können die Schaltkreise neu beschreibbar gestaltet werden, sodaß die in den Einrichtungen gespeicherten Daten regelmäßig aktualisiert werden können. Weiterhin kann jede Stufe der Schaltkreise 200, 500, 600, 700, 800, 940 derart gestaltet sein, um als Überlagerungsoszillator zu funktionieren, zum Beispiel durch die Einbeziehung lokal regenerierender Feedbacks um denselben, sodaß jede Stufe beim Auslösen kurz oszilliert, bis ihre nachfolgende Stufe ausgelöst wird. Eine solche Modifikation hat den Vorteil, daß die Vorrichtung 20 von den Einrichtungen 10, 900 eine Sequenz an Oszillationsstößen bei einer Reihe von unterschiedlichen Frequenzen sensiert, wenn die Stufen der Einrichtungen 10, 900 nacheinander ausgelöst werden. Die Vorrichtung 20 kann dadurch die von den Einrichtungen übertragenen Informationen unter Anwendung von Frequenzdemodulierungstechniken demodulieren.
Weiterhin können die Schaltkreise 200, 500, 600, 700, 800, 940 mit Stromquellen an jeder Stufe zum linearen Aufladen zugehöriger Laufzeitverzögerungs-Feststellkondensatoren in den Stufen bereitgestellt werden. Dies hat zur Folge, daß die von der Leitung V+ im Betrieb extrahierten Stromimpulse mit der Zeit im wesentlichen linear abklingend sind, im Gegensatz zu exponentiell abklingenden Stromimpulsen, wie bei den zuvor erwähnten Schaltkreisen. Die Anwendung von Stromquellen führt zu dem weiteren Vorteil, daß Zeitdauern der Impulse weniger durch das Ausmaß der Potentialdifferenz zwischen den Leitungen V-, V+ beeinflußt werden, wenn die Einrichtungen 10, 900 in Betrieb sind.

Claims

Speichereinrichtung (10, 900, 1400), die derart betreibbar ist, daß sie durch den Empfang eines Eingangssignals (1700) abgefragt werden kann und daß sie ein entsprechendes datentragendes Ausgangssignal (1710) erzeugt, wobei die in der Speichereinrichtung gespeicherten Informationen als Reaktion auf die Abfrage ausgegeben werden oder in der Lage sind, ausgegeben zu werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (10, 900, 1400) eine Serie an Schaltkreisstufen (710, 720) umfaßt, die derart betreibbar sind, daß sie durch das Eingangssignal (1700) in einer ersten Stufe (710) der Serie ausgelöst werden kann, wodurch ein sequentielles Auslösen der Stufen (710, 720) entlang der Serie zu wenigstens einer letzten Stufe (720) der Serie verursacht wird, um das Ausgangssignal zu erzeugen, wobei die Daten in der für jede Stufe (710, 720) der Serie benötigten Zeitdauer, um eine darauffolgende Stufe (720) der Serie auszulösen, dargestellt sind.
Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die Stufen (710, 720) derart konfiguriert sind, daß jede Stufe (710, 720) einen Eingang umfaßt, der mit einer vorangehenden Stufe (710, 720) der Serie verbunden ist und einen Ausgang, der mit einer darauffolgenden Stufe (710, 720) der Serie verbunden ist, wobei jede Stufe (710, 720) derart betreibbar ist, daß sie eine zugehörige Signallaufzeitverzögerung durch diese hindurch von ihrem Eingang zu ihrem Ausgang darstellt, wobei die Laufzeitverzögerungen der Stufen (710, 720) die Daten repräsentieren.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Serie der Stufen (710, 720) derart angeordnet ist, um sich bei einer Rate von wenigstens einer Größenordnung, die höher ist als die aus der Relativbewegung der Einrichtung (10, 900, 1400) resultierenden Doppler-Frequenzverschiebungen, sequentiell auszulösen, wenn das Ausgangssignal von der Einrichtung (10, 900, 1400) empfangen wird.
Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei jede Stufe (710, 720) einen Widerstand (220a, 220b, 220c, 220d, 640, 760, 780) und einen Kondensator (230a, 230b, 230c, 230d, 650, 770, 790) zur Festlegung ihrer Laufzeitverzögerung umfaßt.
Einrichtung nach Anspruch 2 oder 3, wobei jede Stufe einen Kondensator und eine Stromquelle zur Festlegung ihrer Laufzeitverzögerung umfaßt, wobei die Stromquelle derart betreibbar ist, daß sie ihren zugehörigen Kondensator im wesentlichen linear lädt, wenn die Stufe ausgelöst wird.
Einrichtung nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Kondensator ein Flüssigkristallmaterial als Dielektrikum für den Kondensator umfaßt, wobei das Material zum Einstellen der Laufzeitverzögerung seiner zugehörigen Stufe optisch modifizierbar ist.
Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Serie der Stufen (710, 720) einen Rückführungsweg (820, 980) um diese herum umfaßt, der die erste Stufe (710) mit der letzten Stufe (720) verbindet, wobei der Rückführungsweg (820, 980) derart betreibbar ist, daß er verursacht, daß die Serie ihre Daten wiederholt während eines Zeitraums, in welchem das Eingangssignal (1700) an die Serie angelegt wird, ausgibt.
Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, umfassend Steuermittel (970, 980, 1860, 1870, 1880, 1890) zum Unterbrechen der Wiederholung der Daten als Reaktion auf das empfangene Eingangssignal.
Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei jede Stufe (710, 720) derart betreibbar ist, daß ihre wiederholte Ausgabe zwischen binären Zuständen umschaltet.
Einrichtung nach Anspruch 9, wobei jede Stufe (710, 720) derart betreibbar ist, daß sie eine Schmitt-Trigger-Charakteristik von ihrem Eingang zu ihrem Ausgang darstellt.
Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Einrichtung (10, 900, 1400) ferner Anschlußmittel (40, 1420) umfaßt: (a) zum Empfangen einer Eingangsstrahlung (1700) und zum Erzeugen des Eingangssignals als Reaktion darauf und (b) zum Empfangen des Ausgangssignals und zum Emittieren der Ausgangsstrahlung (1710) von dem Mittel (40, 1420) als Reaktion darauf.
Einrichtung nach Anspruch 11, wobei das Anschlußmittel eine magnetisch verbundene Schleifenantenne (40) zum Empfangen der Eingangsstrahlung und zum Emittieren der Ausgangsstrahlung umfaßt.
Einrichtung nach Anspruch 11, wobei das Anschlußmittel eine Flächenantenne oder eine gefaltete Dipolantenne (1420) zum Empfangen der Eingangsstrahlung (1700) und zum Emittieren der Ausgangsstrahlung (1710) umfaßt.
Einrichtung nach Anspruch 12 oder 13, umfassend Umwandelmittel (50, 910, 1430) zum Umwandeln eines Teils des Eingangssignals in ein elektrisches Signal zur Energieversorgung und zum Auslösen der Stufen (710, 720), wobei die Stufen (710, 720) derart betreibbar sind, daß sie eine variable Last an das elektrische Signal bereitstellen, wodurch ein Teil der von dem Verbindungsmittel (1420) reflektierten Eingangsstrahlung (1700), der Teil der Eingangsstrahlung (1700), der der Ausgangsstrahlung (1710) entspricht, moduliert wird.
Einrichtung nach Anspruch 14, wobei das Umwandelmittel Gleichrichtermittel (50, 910, 1430) zum Gleichrichten eines Teils der Eingangsstrahlung (1700) zum Erzeugen eines einpoligen Signals sowie ladungsspeichernde Mittel (56, 930) zum Filtern des einpoligen Signals zum Erzeugen des elektrischen Signals umfaßt.
Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Stufen FETs umfassen, wobei die Stufen durch die gemeinsame Nutzung eines einzigen FET-Drain-Source-Kanals (610), der sich entlang der Serie erstreckt, miteinander verbunden sind.
Einrichtung nach Anspruch 2, wobei jede Stufe eine piezoelektrische bimorphe Schaltstruktur (1110) umfaßt, die derart betreibbar ist, daß sie als Reaktion auf ein Signal an dem Eingang der Stufe ausgelenkt wird und somit ein Signal an dem Ausgang der Stufe zum Auslösen einer darauffolgenden Stufe der Serie erzeugt.
Kennzeichnung, umfassend eine Einrichtung (10, 900, 1400) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
System, umfassend eine Einrichtung (10, 900, 1400) oder eine Kennzeichnung nach einem der vorangehenden Ansprüche und eine Vorrichtung (20, 1510, 1530, 1540) die derart betreibbar ist, daß sie die Einrichtung (10, 900, 1400) oder Kennzeichnung nach einem der vorangehenden Ansprüche abfragt und derart betreibbar ist, daß sie darin gespeicherte Ausgangsinformationen sequentiell empfängt.
System nach Anspruch 19, wobei die Vorrichtung ein Weiterverarbeitungsmittel (1600, 1610) zur Festlegung von wenigstens einer relativen Phase und der relativen Amplitude der Strahlung (1710) umfaßt, die von der Vorrichtung (1400) oder der Kennzeichnung relativ zur Abfragestrahlung (1700) empfangen wird, die von der Vorrichtung (1510, 1530, 1540) zu der Einrichtung (1700) oder der Kennzeichnung gerichtet wird, einen Erkennungscode der Vorrichtung (1400) oder der Kennzeichnung, der von den identifizierenden zeitlichen Veränderungen in wenigstens einer der relativen Phasen und der relativen Amplitude relativ zur Abfragestrahlung (1700) ableitbar ist.
Verfahren zur Ausgabe von in einer Einrichtung (1400) gespeicherten Informationen nach Anspruch 1, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfaßt: (a) Empfangen eines Eingangssignals (1700) an der Einrichtung (1400); (b) Anlegen des Eingangssignals zum Auslösen der ersten Stufe in der Serie der Einrichtung (1400), wodurch ein sequentielles Auslösen der Stufen entlang der Serie von der ersten Stufe zur letzten Stufe in der Serie verursacht wird, wobei das sequentielle Auslösen ein entsprechendes Ausgangssignal (1710) erzeugt, wobei das Ausgangssignal (1710) Daten übermittelt, die in Zeitdauer dargestellt sind, die für jede Stufe in der Serie zum Auslösen einer darauffolgenden Stufe in der Serie benötigt werden und (c) die Ausgabe des Ausgangssignals (1710).