DE69428904T2

DE69428904T2 - Schaltungsanordnung für die Übertragung eines Hochfrequenzsignals

Info

Publication number: DE69428904T2
Application number: DE69428904T
Authority: DE
Inventors: Albert Winterer
Original assignee: Texas Instruments Deutschland GmbH
Current assignee: Texas Instruments Deutschland GmbH
Priority date: 1994-12-22
Filing date: 1994-12-22
Publication date: 2002-06-20
Anticipated expiration: 2014-12-23
Also published as: EP0718908A1; EP0718908B1; DE69428904D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Senden eines HF-Signals, die im Oberbegriff von Anspruch 1 definiert ist.
Eine Schaltungsanordnung dieses Typs ist aus JP-A 61 123 303 bekannt.
Die von privaten oder industriellen Abnehmern verbrauchte Menge von elektrischer Energie oder von Wasser ist bisher durch das Ablesen von Meßgeräten an den Gebäuden bestimmt worden. Deswegen ist es erforderlich, daß die für diesen Zweck beschäftigten Personen sich zu den Gebäuden begeben, wo das entsprechende Meßgerät installiert ist, die Ablesungen notieren und dann an eine zentrale Stelle zur Verarbeitung weiterleiten. Gegenwärtig werden Versuche gemacht, ein Sendemodul zu verwenden, um die Ablesungen für die verbrauchte Elektroenergie und das verbrauchte Wasser mit Hilfe eines HF-Signals, das die entsprechenden Ablesungen enthält, zu übertragen. Das HF-Signal kann z. B. mit Hilfe von Empfangssystemen in Fahrzeugen empfangen werden, die an den Gebäuden vorbeifahren, in denen die entsprechenden Meßgeräte installiert sind. Das Aufnehmen der Ablesungen erfordert dann nicht mehr die persönliche Anwesenheit und die Inspektion der Meßgeräte.
Funkmodule, die am Meßgerät zu installieren sind, müssen jedoch strenge Anforderungen erfüllen. Insbesondere muß ein solches Modul klein und kostengünstig sein, damit es im oder am Meßgerät angebracht werden kann, ohne daß ein übermäßiger Platzbedarf entsteht.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schaltung des eingangs erwähnten Typs zu schaffen, derart, daß sie bei lediglich geringem Platzbedarf an einem Elektrizitäts- oder Wasser-Meßgerät angebracht werden kann, während gleichzeitig keine hohen Herstellungskosten entstehen.
Diese Aufgabe wird mit einer Schaltungsanordnung des obenerwähnten Typs erreicht, die die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 besitzt.
Ein spezieller Grund dafür, daß es möglich ist, die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in einer besonders raumsparenden und kostengünstigen Form herzustellen, besteht darin, daß sie keine eigene Antenne benötigt, sondern eine wirkungsvolle Signalabstrahlung durch das Vorsehen eines elektrischen Gegengewichts zur Antenne erreicht, das durch die Batterie gebildet wird. Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun mit Bezug auf die Zeichnung genauer beschrieben.
Fig. 1 ist ein Schaltplan der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung; und
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung einer möglichen Anwendung der erfindungsgemäßen Schaltung in Verbindung mit einem Elektrizitäts- oder Wasser-Meßgerät.
Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung umfaßt eine Sendeschaltung 10 mit einer Verbindung 14 zur Betriebsspannung oder zur Leistungsschiene, die mit einer Leitung 12 für Betriebsspannung oder einer Leistungsschiene verbunden ist, sowie mit einer Masseverbindung 18, die mit einer Masseleitung 16 verbunden ist.
Ein HF-Signal, das von der Sendeschaltung 10 erzeugt wird, wird an einen Ausgang 20 und an eine Impedanzanpassungsschaltung 22 geliefert, die zwei veränderliche Kondensatoren C1 und C2 und eine Spule L1 umfaßt. Die Impedanzanpassungsschaltung 22 besitzt die Form eines P-Elements, bei dem die Kondensatoren C1 und C2 an einem Ende mit der Masse verbunden sind, wohingegen die anderen Enden gemeinsam mit der Spule L1 verbunden sind. Das eine Ende der Spule L1 ist in diesem Fall mit dem Ausgang 20 der Sendeschaltung 10 verbunden und das andere Ende der Spule L1 ist mit dem Ausgang der Impedanzanpassungsschaltung 22 verbunden. Die Spule L1 überträgt das Ausgangssignal der Impedanzanpassungsschaltung 22 zum metallischen äußeren Gehäuse einer Batterie 24, deren innerer Pol über eine Spule L3 mit der Masseleitung 16 verbunden ist. In der dargestellten Arbeitsausführungsform von Fig. 1 bildet das äußere Gehäuse der Batterie 24 den positiven Anschluß, es ist jedoch auch möglich, eine Batterie zu verwenden, deren äußeres Gehäuse den negativen Anschluß bildet. Der positive Anschluß der Batterie 24 ist über eine Spule L4 mit der Leitung 12 der Betriebsspannung oder mit der Leistungsschiene verbunden, so daß die positive Betriebsspannung oder die Leistung an den Anschluß 14 der Sendeschaltung 10 angelegt werden kann. Zwischen der Leitung 12 für positive Betriebsspannung und der Masseleitung 16 ist ein weiterer Kondensator C3 angeordnet.
Bei der Verwendung eines gegenwärtig verwendeten Batterietyps als Batterie 24, wie z. B. eine Lithium-Batterie, wird der positive Anschluß als Antenne 1 wirken und die Spule L2 wird als Antennenerweiterungsspule wirken. Die Spule L2 ist so dimensioniert, daß das HF-Signal an den positiven Anschluß der Batterie 24 geliefert werden kann. Die Spule L4 ist andererseits so dimensioniert, daß sie als Sperrelement für die HF-Schwingung wirkt, die an den positiven Anschluß der Batterie 24 geliefert wird. Die Spule L4 überträgt demzufolge lediglich die positive Betriebsspannung zur Betriebsspannungsleitung 12, wohingegen das HF- Signal durch die Batterie 24, die als Antenne wirkt, abgestrahlt wird. Der Kondensator C3 hat den Zweck, die HF-Anteile, mit denen die Betriebsspannung auf der Betriebsspannungsleitung oder der Leistungsschiene 12 moduliert sein könnten, zur Masse abzuleiten. Damit die Batterie tatsächlich als Antenne arbeitet, ist der negative Anschluß durch die Spule L3 von der Masseleitung entkoppelt, so daß ein HF-Signal, das zur Batterie übertragen wird, nicht an Masse abgeleitet werden kann.
Durch eine geeignete Einstellung der Kondensatoren C1 und C2 und die Wahl einer geeigneten Dimensionierung der Spule L1 ist es möglich, eine Impedanzanpassung zu erreichen, die zur Folge hat, daß das HF-Signal, das am Ausgang der Sendeschaltung 10 bereitgestellt wird, mit einem guten Wirkungsgrad zum positiven Anschluß der Batterie 24 übertragen wird.
Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß bei Verwendung einer Lithium-Batterie, deren äußeres Gehäuse der Pluspol ist, die Batterie als Antenne geeignet ist. Eine Batterie wird jedoch ebenfalls in zufriedenstellender Weise abstrahlen, wenn ihr äußeres Gehäuse mit dem Minuspol verbunden ist.
Fig. 2 gibt in schematischer Form an, wie die hier beschriebene Schaltungsanordnung vorteilhaft aufgebaut und an ein Wasser-Meßgerät angeschlossen werden kann. In diesem Fall sind die Sendeschaltung 10 sowie alle weiteren Komponenten der Schaltungsanordnung von Fig. 1 außer der Batterie 24 in einem Block 26 auf einer gedruckten Leiterplatte 28 enthalten, die aus drei Schichten aufgebaut ist, d. h. eine obere Leiterplattenschicht 30, eine mittlere Leiterplattenschicht 32 und eine untere Leiterplattenschicht 34. In einer ersten Ausführungsform, die in Fig. 2 dargestellt ist, sind leitende Pfade, die die gewünschten Schaltungsverbindungen zwischen den Komponenten der Schaltung erzeugen, auf Grundlage der oberen Leiterschicht 30 gebildet. Die mittlere Leiterplattenschicht 32 bildet in diesem Fall die Masseleitung 16 und auf der unteren Leiterplattenschicht 34 sind ebenfalls leitende Pfade ausgebildet, die Schaltungsverbindungen zwischen den Komponenten bilden können. Die Durchgangsloch-Verbindungen zwischen den leitenden Pfaden der oberen Leiterschicht 30 und der unteren Leiterschicht 34 sind in herkömmlicher Weise gebildet, wobei diese Durchgangslochverbindungen nicht mit der Leiterschicht 32 verbunden sind. Die Leiterschicht 32, die ein elektrisches Gegengewicht zur Antenne darstellt, die durch die Batterie 24 gebildet wird, ist in dem Abschnitt unter der Batterie ausgespart, da sie sonst die Gegengewichtsfunktion stören würde.
In einer weiteren Ausführungsform, die in Fig. 2 nicht dargestellt ist, wird die mittlere Leiterschicht 32 als Masseleitung verwendet. In diesem Fall ist ebenfalls die Schicht 34 unter der Batterie 24 entfernt, so daß sie ihre Funktion als Gegengewicht zur Antenne ausführen kann.
Die gedruckte Leiterplatte 28 ist zusammen mit den darauf angebrachten Komponenten in einem Gehäuse 36 aus Kunststoff angeordnet, das an den inneren und äußeren Oberflächen 38 und 40 mit Metall beschichtet ist.
Das Gehäuse 36 wird mit Hilfe von (nicht dargestellten) Anbringungsmitteln am Metallgehäuse 42 eines Wasser-Meßgeräts 44 positioniert, das in Fig. 2 lediglich schematisch angegeben ist. Es ist übliche Praxis, daß die Leiterschicht 32 oder 34, die mit der Masseleitung verbunden ist, mit dem Gehäuse 42 des Wasser-Meßgeräts verbunden ist, weil dann ein optimaler Wirkungsgrad in bezug auf die Abstrahlung des HF-Signal vorhanden ist. Wenn jedoch eine solche galvanische Kopplung nicht möglich ist, ist es möglich, eine ausreichende kapazitive Kopplung zwischen der Leiterplattenschicht 28 und dem aus Metall bestehenden Gehäuse 38 herzustellen, wobei dies außerdem in gewissem Maße für eine Verbesserung des elektrischen Gegengewichts in bezug auf die durch die Batterie 24 gebildete Antenne verantwortlich ist.

Claims

1. Schaltungsanordnung zum Senden eines HF-Signals, mit einer Sendeschaltung (10) für die Erzeugung des HF-Signals, einer Antenne (24) für die Abstrahlung des HF-Signals, einer Impedanzanpassungsschaltung (22), die zwischen der Antenne (24) und dem Ausgang (20) der Sendeschaltung (10) angeordnet ist, und einer Batterie (24) zum Anlegen der Betriebsspannung zwischen einer Leitung (12) für positive Betriebsspannung und einer Masseleitung (16), wobei die Leitung (12) für positive Betriebsspannung und die Masseleitung (16) von der Batterie (24) in bezug auf das HF-Signal entkoppelt sind und das HF-Signal vom Ausgang (20) der Sendeschaltung (10) an einen Anschluß der Batterie (24) angelegt wird, so daß derjenige Teil der Batterie (24), der mit diesem Anschluß verbunden ist, die Antenne bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendeschaltung (10), die Impedanzanpassungsschaltung (22) und die Batterie (24) auf einer gedruckten Leiterplatte (28) angebracht sind, die eine obere, eine mittlere und eine untere Leiterschicht (30, 32, 34) enthält, wobei entweder auf der mittleren oder auf der unteren Leiterschicht (32, 34) leitende Pfade vorgesehen sind und die andere der mittleren und der unteren Leiterschicht von den anderen Schichten galvanisch getrennt ist, und daß die Masseleitung (16) mit der galvanisch getrennten Leiterschicht (32 oder 34) verbunden ist und ein elektrisches Gegengewicht für die durch die Batterie (24) gebildete Antenne bildet.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anlegen des HF-Signals an den Anschluß der Batterie (24) über eine Antennenerweiterungsspule (22) erfolgt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das HF-Signal an den Anschluß der Batterie (24) angelegt wird, der mit dem äußeren Gehäuse der Batterie verbunden ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterschicht (32; 34), die mit der Masseleitung (16) verbunden ist, mit dem Gehäuse (42) des Elektrizitäts- oder Wasser-Meßgeräts (44) galvanisch verbunden ist.

5. Verwendung der Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3 im Fall eines Elektrizitäts- oder Wasser-Meßgeräts (44) mit einem metallischen Gehäuse (42), wobei das zu sendende HF-Signal Daten über Ablesungen, die am Elektrizitäts- oder Wasser-Meßgerät (44) vorgenommen werden, enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung in einem innen und außen mit Metall beschichteten Kunststoffgehäuse (36) untergebracht ist, um zwischen der mit Masse verbundenen Leiterschicht (32; 34) und dem Gehäuse (38) des Elektrizitäts- oder Wasser-Meßgeräts (44) eine kapazitive Kopplung zu erzeugen.