EP1468500A1 - Verfahren und vorrichtung zur erzeugung eines hochfrequenten mehrfachträgersignals - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zur erzeugung eines hochfrequenten mehrfachträgersignals

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Publication number
EP1468500A1
EP1468500A1 EP03704230A EP03704230A EP1468500A1 EP 1468500 A1 EP1468500 A1 EP 1468500A1 EP 03704230 A EP03704230 A EP 03704230A EP 03704230 A EP03704230 A EP 03704230A EP 1468500 A1 EP1468500 A1 EP 1468500A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
carrier
frequency
circuit arrangement
signal
combiner
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP03704230A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Janos Gila
Olaf Albert
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1468500A1 publication Critical patent/EP1468500A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04B—TRANSMISSION
    • H04B1/00—Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/02—Transmitters
    • H04B1/04—Circuits
    • H04B1/0483—Transmitters with multiple parallel paths

Definitions

  • the invention relates to a method and a circuit arrangement for generating a high-frequency multi-carrier signal from at least two carrier signals, each with a carrier frequency.
  • the invention further relates to a read / write device with the circuit arrangement and an identification system with at least one read / write device and at least one mobile data memory.
  • Identification systems are known as prior art which contain one or more stationary read / write devices which exchange data with mobile data memories in a contactless manner via a radio transmission-based data transmission link.
  • Systems of this type are used in technical facilities in which a large number of objects or goods have to be moved as quickly and freely as possible.
  • the objects can be of various types, e.g. Parcels in a shipping facility, assembly parts in a production facility, luggage in a transport system and much more.
  • the draft standard provides for the write / read reader to query for the presence of a mobile data memory in the detection area.
  • the read / write device sends out an unmodulated first carrier signal with a fixed carrier frequency, for example with a frequency of 2.45 GHz.
  • This carrier signal can passively from a mobile data memory located in the reception area, for example through so-called "back scattering" are sent back to the read / write device.
  • the mobile data memory modulates the impedance of a transmit / receive antenna integrated in the mobile data memory in cyclic sequences with a significant recognition sequence for identifying the mobile data memory in a read / write device. If the first carrier signal that has been sent back and modulated with the recognition sequence can be received by the read / write device and has been recognized as valid, then this creates another carrier signal. When the second carrier signal is applied, the write / read reader t signals the mobile data memory that a data transmission will follow. The second carrier signal is therefore modulated for data transmission. This carrier signal is from the mobile
  • Data storage is queried cyclically and at short intervals for existence. If this is the case, the mobile data storage device can switch on the data receiver for the subsequent data transmission.
  • the frequency of the second carrier signal is advantageously shifted from the first carrier frequency by a fixed frequency amount.
  • a standard frequency spacing of 10.6496 MHz is proposed.
  • the signal generation of the two carrier signals with such a small carrier frequency spacing of approximately 10.7 MHz at a carrier frequency of approximately 2.45 GHz is, however, technically complex.
  • ISM frequency band to take into account the relevant radio regulations.
  • These may require a minimum attenuation of the frequency ranges adjoining the two carrier frequencies in order to avoid interference with useful signals.
  • a common value for this minimum attenuation is e.g. 40 dB or - based on the maximum absolute power output - e.g. a value of -30 dBm.
  • the individual high-frequency carrier frequencies are each generated by a signal generator. creates and combined by means of an RF combiner or RF divider known for example from microwave technology or satellite technology to form a multiple carrier signal.
  • the multiple carrier signal is then amplified to the necessary output power by a power amplifier and fed to an antenna for radiation.
  • the multiple carrier signal can also be fed into a transmission line, such as a coaxial line.
  • intermodulation frequency components As a rule, when using conventional RF amplifiers in the known circuit arrangement, high-frequency interference frequency components would occur in the amplified multiple carrier signal. This would be the case in particular if the individual carrier frequencies in the frequency spectrum were particularly “close to 1 ” 1 .
  • the cause of these interference frequency components which are referred to below as intermodulation frequency components, is the non-ideal transmission behavior of the RF amplifiers used. Although these intermodulation frequency components can be significantly reduced by using technically high-quality, that is to say in particular highly linear, RF amplifiers, this is complex and cost-intensive. In addition, the use of the highly linear RF amplifiers results in high power consumption with appropriate heat development and a large space requirement.
  • the object of the invention is to provide a circuit arrangement for generating a high-frequency multi-carrier signal, which allows the use of less high-quality circuit components and the elimination of any downstream HF filter measures.
  • Another object is to provide a circuit arrangement with a reduced space and current requirement.
  • the object of the invention is achieved with a method for generating a high-frequency multi-carrier signal from at least two carrier signals, each with a carrier frequency, the carrier signals generated being amplified separately at the high-frequency level and then combined to form the multi-carrier signal.
  • the carrier signals can be generated in such a way that the respective carrier frequencies have a predeterminable frequency spacing from one another. A ratio of the frequency spacing to an adjacent carrier frequency of less than 1: 100 can be specified.
  • the carrier signals can also be generated in such a way that at least one carrier frequency has at least one side band. Carrier frequencies of at least 300 MHz can also be generated.
  • the method can be operated in an ISM frequency band of 2.45 GHz, 5.6 GHz or in a UHF frequency band of the ISM frequency band.
  • the object is further achieved with a circuit arrangement for generating a high-frequency multiple carrier signal from at least two carrier signals, each with a carrier frequency.
  • This has, in each case a signal generator for generating the carrier signals, in each case an RF amplifier which is connected downstream of the respective signal generator, and an HF combiner for forming the multi-carrier signal at a signal output which is connected downstream of the RF amplifiers.
  • the signal generators can be set so that the respective carrier frequencies have a predeterminable frequency spacing from one another. The ratio of the predeterminable frequency spacing to an adjacent carrier frequency can be less than 1: 100.
  • the signal generators can also be set such that at least one carrier frequency has at least one side band.
  • the RF amplifiers and the RF combiner have electrical characteristics which are matched to one another in such a way that intermodulation frequency components have a minimum attenuation when the multicarrier signal is formed compared to the carrier frequencies.
  • a nonlinearity or a distortion factor of an RF amplifier can serve as a tunable electrical characteristic value.
  • a common mode suppression of the inputs of the HF combiner can serve as a tunable electrical characteristic.
  • the minimum attenuation can be 40 dB or, based on the maximum absolute power output, -30 dBm.
  • the carrier frequencies generated by the signal generators can be at least 300 MHz.
  • the HF combiner can be a Wilkinson
  • the circuit arrangement can be operated in an ISM frequency band of 2.45 GHz, 5.6 GHz or in a UHF frequency band of the ISM frequency band.
  • the object is achieved with a write / read reader t for data transmission with at least one mobile data memory which has the circuit arrangement.
  • the object is achieved with an identification system with at least one such write / read reader and with at least one mobile data memory.
  • the identification system can be based on an ISOZIEC 18000 standard.
  • FIG. 1 shows an example of the construction of an identification system with a write / read reader and with three mobile data memories according to the invention
  • FIG. 2 shows an example of a circuit arrangement according to the invention for generating a multi-carrier signal
  • FIG 3-5 exemplary frequency spectra of the carrier signals and the multi-carrier signal generated.
  • FIG. 1 shows an example of the construction of an identification system IDS with a stationary write / read reader SLG according to the invention, which exchanges data with three mobile data memories DT1-DT3 by way of example.
  • the write / read reader SLG and the mobile data memories DT1-DT3 have suitable transmit / receive antennas ANT, SEA for sending and receiving the data.
  • the circuit arrangement SA according to the invention which is connected to the transmit / receive antenna ANT for data transmission, can also be seen as part of the write / read reader SLG.
  • FIG. 2 shows an example of a circuit arrangement SA according to the invention for generating a multicarrier signal TS with two RF amplifiers VI, V2 and an RF combiner HF.
  • Known HF combiners HF are e.g. the Wilkinson divider or the branch line divider.
  • G1, G2 e.g. Quartz oscillators or RF synthesizers, which are used to generate a carrier signal S1, S2, each with a carrier frequency fl, f2.
  • each carrier signal S1, S2 is separately amplified to the desired power by means of a downstream RF amplifier VI, V2 before it is fed to an HF combiner HF.
  • the downstream HF combiner HF has an input E1, E2 for combining the amplified carrier signals VS1, VS2.
  • the merged multiple carrier signal TS is available at a signal output A of the HF combiner HF. As in the example in FIG. 2, this can then be used to feed the transmit / receive antenna ANT.
  • the reason for this is in particular the non-linearity EK1 of the RF amplifier or the distortion factor EK2 as a technical characteristic of the RF amplifier.
  • the inter odulation Frequency components arise at discrete points in the frequency spectrum of the multicarrier signal and have high interference levels there. Starting from the two carrier frequencies fl, f2, these then appear more damped in the same carrier frequency spacing dF for increasing and decreasing frequencies (see FIG. 5). The level of the interference levels of the intermodulation frequency components is lower, the lower the non-linearity EK1 or the harmonic distortion EK2 of the RF amplifier used.
  • Intermodulation frequency components can consequently only arise in the HF combiner HF by intermodulation of the amplified carrier signals VS1, VS2 present at the inputs E1, E2.
  • a signal separation at the inputs E1, E2 on the HF combiner is decisive for a possible generation.
  • infinite signal separation cannot be achieved, so that HF intermodulation frequency components would also appear in the HF combiner.
  • compliance with the component tolerances of the ohmic characteristic impedance and the accuracy of the geometrical dimensions of the waveguides is decisive. These determine the quality of the signal separation or the common mode rejection EK3 as a technical characteristic value EK3 of the signals at the input E1, E2. Compliance with the above tolerances can be achieved with relatively little effort.
  • FIG. 3-5 show exemplary frequency spectra F1, F2, FV1, FV2, FA of the above-described carrier signals S1, S2 and the generated multiple carrier signal TS for better understanding.
  • the respective carrier frequencies fl, f2 are entered with the corresponding signal levels P1, P2 of the carrier frequencies fl, f2, the carrier frequency fl additionally having side bands SB1, SB2 due to data modulation.
  • the abscissa provided with the reference symbol f represents the frequency
  • the ordinate provided with the reference symbol p represents the level of the respective signals S1, S2, TS.
  • FIG. 3 shows the frequency spectrum F1, FV1 of the carrier signal SI generated by the signal generator Gl as an example, and the amplified carrier signal VS1. Because there is no possibility of intermodulation with the carrier frequency f2, the frequency spectra F1, FV1 are almost identical. Because of this, the two frequency spectra F1, FV1 are shown in a common figure.
  • FIG. 4 represents the frequency spectrum F2, FV2 of the carrier signal S2 and the amplified carrier signal VS2 analogously to the carrier signal SI, with no data modulation taking place.
  • FIG. 5 shows an example of the frequency spectrum FA of the output signal A of the HF combiner HF after combining the two amplified carrier signals VS1, VS2 to form the multiple carrier signal TS.
  • the carrier frequencies fl, f2 already described at the beginning with the carrier frequency spacing dF and the intermodulation frequency components 2f2-f1, 2fl-f2, .. can be seen as decreasing continuations in both directions of the abscissa f.
  • the interference levels P3, P4, P7, P8 of the intermodulation frequency components 2f2-f1, 2fl-f2,... are shown by dashed lines for a circuit arrangement according to the prior art. It can be seen that the exemplary interference levels P3, P4 are not sufficiently attenuated with respect to the two carrier frequencies fl, f2. Further HF filter measures would be necessary here.
  • the intermodulation frequency components 2f2-fl, 2fl-f2, .. when using the circuit arrangement according to the invention advantageously have lower interference levels P5, P ⁇ at the same frequencies. It can be seen that the interference levels P5, P6 have a greater attenuation than the required minimum attenuation GW compared to the two carrier frequencies fl, f2.

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanord-nung (SA) zur Erzeugung eines hochfrequenten Mehrfachträgersignals (TS) aus zwei Trägersignalen (S1,S2) mit je einer Trägerfrequenz (f1,f2). Die Erfindung betrifft weiterhin ein Schreib-/Lesegerät (SLG) mit der Schaltungsanordnung sowie ein Identifikationssystem (IDS) mit mindestens einem Schreib-/Lesegerät und einem mobilen Datenspeicher (DT1-DT3). Damit ist der Vorteil verbunden, dass keine hochlinearen und teueren HF-Verstärker (V1,V2), welche zudem einen hohen Stromverbrauch bei einer hohen Wärmeentwicklung aufweisen, mehr notwendig sind, um eine ausreichend hohe Mindestdämpfung (GW) zwischen den Trägerfrequenzen und den benachbarten Intermodulationsfrequenzanteilen (2f2-f1,2f1-f2,..) im Mehrfachträgersignal zu erreichen. Dadurch wird weiterhin vorteilhaft eine Erhöhung der Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Schaltungsanordnung erreicht. Weiterhin kann vorteilhaft auf einen nachgeschalteten, aufwendigen HF-Filter verzichtet werden.

Description

Beschreibung
VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR ERZEUGUNG EINES HOCHFREQUENTEN MEHRFACHTRÄGERSIGNALS
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines hochfrequenten Mehrfachträgersignals aus zumindest zwei Trägersignalen mit je einer Trägerfrequenz. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Schreib-/Lesegerät mit der Schaltungsanordnung sowie ein Identifikationssystem mit mindestens einem Schreib-/Lesegerät und mindestens einem mobilen Datenspeicher.
Als Stand der Technik sind Identifikationssysteme bekannt, die ein oder mehrere stationäre Schreib-/Lesegeräte enthalten, welche Daten mit mobilen Datenspeichern über eine in der Regel auf Funk basierenden Datenübertragungsstrecke berührungslos austauschen. Derartige Systeme werden in technischen Einrich- tungen eingesetzt, in welchen eine Vielzahl von Objekten bzw. Güter möglichst schnell und frei bewegt werden müssen. Die Objekte können dabei unterschiedlichster Art sein, z.B. Pakete in einer Versandeinrichtung, Montageteile in einer Fertigungsanlage, Gepäckstücke in einem Transportsystem und vieles mehr.
Ein Beispiel für ein derartiges Identifikationssystem ist im ISO/IEC JTC 1/SC 31 WG4-Normentwurf mit dem Titel „Radiofre- quency Identification Standard for Item Management - Air Interface, (WD 18000) vom 15.8.2001 beschrieben.
In dem Normentwurf ist vorgesehen, dass durch das Schreib-ZLesegerat eine Abfrage auf Vorhandensein eines mobilen Datenspeichers im Erfassungsbereich erfolgt. Dazu sendet das Schreib-/Lesegerät ein unmoduliertes erstes Trägersignal mit einer festgelegten Trägerfrequenz, z.B. mit einer Frequenz von 2,45 GHz aus. Dieses Trägersignal kann passiv von einem im Empfangsbereich befindlichen mobilen Datenspeicher z.B. durch sog. „Back-Scattering" zum Schreib-/Lesegerät zurückgesendet werden.
Unabhängig davon moduliert der mobile Datenspeicher die Impe- danz einer im mobilen Datenspeicher integrierten Sende-/Emp- fangsantenne in zyklischen Sequenzen mit einer signifikanten Erkennungssequenz zur Identifizierung des mobilen Datenspeichers bei einem Schreib-/Lesegerät . Ist das zurückgesendete und mit der Erkennungssequenz modulierte erste Trägersignal vom Schreib-/Lesegerät empfangbar und als gültig erkannt worden, so legt dieses ein weiteres Trägersignal an. Mit dem Anlegen des zweiten Trägersignals signalisiert das Schreib-ZLeseger t dem mobilen Datenspeicher, dass eine Datenübertragung folgen wird. Das zweite Trägersignal ist daher für die Daten- Übertragung moduliert. Dieses Trägersignal wird vom mobilen
Datenspeicher zyklisch und in kurzen Abständen auf ein Vorhandensein abgefragt. Ist dies der Fall, so kann der mobile Datenspeicher den Datenempfänger für die folgende Datenübertragung einschalten.
Die Frequenz des zweiten Trägersignals ist zur ersten Trägerfrequenz vorteilhaft um eine festen Frequenzbetrag verschoben. Im o.g. Standard wird beispielsweise ein Frequenzabstand von 10,6496 MHz vorgeschlagen. Die Signalerzeugung der beiden Trä- gersignale mit einem derart geringen Trägerfrequenzabstand von ca. 10,7 MHz bei einer Trägerfrequenz von ca. 2,45 GHz ist indes technisch aufwendig. So sind z.B. in dem o.g. 2,5 GHz-ISM- Frequenzband die entsprechenden funktechnischen Vorschriften zu berücksichtigen. Diese können eine Mindestdämpfung der an die beiden Trägerfrequenzen angrenzenden Frequenzbereiche erfordern, um eine Störung von Nutzsignalen zu vermeiden. Ein üblicher Wert für diese Mindestdämpfung ist z.B. 40 dB oder - bezogen auf die abgegebene maximale absolute Leistung - z.B. ein Wert von -30 dBm.
Bei bekannten Schaltungsanordnungen werden die einzelnen hochfrequenten Trägerfrequenzen von je einem Signalgenerator er- zeugt und mittels eines z.B. aus der Mikrowellentechnik oder Satellitentechnik bekannten HF-Combiners bzw. HF-Teilers zu einem Mehrfachtragersignal zusammengeführt. Im Anschluss daran wird das Mehrfachtr gersignal durch einen Leistungsverstärker auf die notwendige Ausgangsleistung verstärkt und einer Antenne zur Abstrahlung zugeführt. Alternativ kann das Mehrfachtragersignal auch in eine Übertragungsleitung, wie z.B. in eine Koaxialleitung, eingespeist werden.
Im technischen Handbuch mit dem Titel „Satellite Communicati- ons* von Dennis Roddy, Second Edition, McGraw-Hill 1995, ISBN 0-07-053370-9, wird beispielsweise eine bekannte Schaltungsanordnung auf den Seiten 209f beschrieben. Dabei wird eine Vielzahl von Mikrowellen-Trägersignalen durch einen HF-Combiner (Co biner) zusammengeführt. Anschließend wird das zusammengeführte Mehrfachtragersignal mittels eines Leistungsverstärkers (Power amplifier) verstärkt und einer Satellitenantenne zur Abstrahlung zugeführt.
In der Regel würden bei Verwendung üblicher HF-Verstärker in der bekannten Schaltungsanordnung hochfrequente Störfrequenzanteile im verstärkten Mehrfachtragersignal auftreten. Dies wäre insbesondere dann der Fall, wenn die einzelnen Trägerfrequenzen im Frequenzspektrum besonders „nahe1''1 beieinander lie- gen würden. Ursache für diese Störfrequenzanteile, welche im folgenden als Intermodulationsfrequenzanteile bezeichnet werden, ist das nicht ideale Übertragungsverhalten der verwendeten HF-Verstärker . Es lassen sich zwar diese Intermodulations- frequenzanteile durch Verwendung technisch hochwertiger, d.h. insbesondere hochlinearer HF-Verstärker deutlich reduzieren, aber dies ist aufwendig und kostenintensiv. Zudem hat die Verwendung der hochlinearen HF-Verstärker einen hohen Stromverbrauch bei entsprechender Wärmeentwicklung sowie einen hohen Platzbedarf zur Folge. Häufig ist es trotzdem zusätzlich noch erforderlich, aufwendige und platzintensive HF-Filter nachzuschalten, um die Intermodulationsfrequenzanteile auf eine ausreichendes Maß zu reduzieren. Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines hochfrequenten Mehrfachträgersignals anzugeben, welche den Einsatz von weniger hochwertigen schaltungstechnischen Komponenten und den Wegfall von ggf. nachgeschal- teten HF-Filtermaßnahmen erlaubt.
Ein weitere Aufgabe ist es, eine Schaltungsanordnung mit einem verringerten Platz- und Strombedarf anzugeben.
Schließlich ist es die Aufgabe der Erfindung, ein Schreib-ZLesegerat mit der Schaltungsanordnung sowie ein Identifikationssystem mit dem Schreib-ZLesegerat anzugeben.
Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst mit einem Verfahren zur Erzeugung eines hochfrequenten Mehrfachträgersignals aus zumindest zwei Trägersignalen mit je einer Trägerfrequenz, wobei auf Hochfrequenzebene die erzeugten Trägersignale getrennt verstärkt und anschließend zu dem Mehrfachträgersignals zusammengeführt werden. Die Trägersignale können so erzeugt werden, dass die jeweiligen Trägerfrequenzen einen vorgebbaren Frequenzabstand zueinander aufweisen. Es kann ein Verhältnis des Frequenzabstands zu einer benachbarten Trägerfrequenz von weniger als 1:100 vorgegeben werden. Die Trägersignale können auch so erzeugt werden, dass zumindest eine Trägerfrequenz mindes- tens ein Seitenband aufweist. Es können auch Trägerfrequenzen von mindestens 300 MHz erzeugt werden. Das Verfahren kann in einem ISM-Frequenzband von 2,45 GHz, 5,6 GHz oder in einem UHF- Frequenzband des ISM-Frequenzbandes betrieben werden.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst mit einer Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines hochfrequenten Mehrfachträgersignals aus zumindest zwei Trägersignalen mit je einer Trägerfrequenz. Diese weist auf, jeweils einen Signalgenerator zur Erzeugung der Trägersignale, jeweils einen HF-Verstärker, der dem jewei- ligen Signalgenerator nachgeschaltet ist, und einen HF-Com- biner zur Bildung des Mehrfachträgersignals an einem Signalausgang, welcher den HF-Verstärkern nachgeschaltet ist. Bei der Schaltungsanordnung können die Signalgeneratoren so eingestellt sein, dass die jeweiligen Trägerfrequenzen einen vorgebbaren Frequenzabstand zueinander aufweisen. Das Verhältnis des vorgebbaren Frequenzabstands zu einer benachbarten Träger- frequenz kann weniger als 1:100 betragen. Bei der Schaltungsanordnung können die Signalgeneratoren auch so eingestellt sein, dass zumindest eine Trägerfrequenz mindestens ein Seitenband aufweist. Bei der Schaltungsanordnung weisen die HF- Verstärker und der HF-Combiner derart aufeinander abgestimmte elektrische Kennwerte auf, dass Intermodulationsfrequenzantei- le bei Bildung des Mehrfachträgersignals gegenüber den Trägerfrequenzen eine Mindestdämpfung aufweisen. Als abstimmbarer e- lektrischer Kennwert kann eine Nichtlinearität oder ein Klirrfaktor eines HF-Verstärkers dienen. Als abstimmbarer elektri- scher Kennwert kann eine Gleichtaktunterdrückung der Eingänge des HF-Combiners dienen. Ferner kann die Mindestdämpfung 40 dB oder bezogen auf die abgegebene maximale absolute Leistung -30 dBm betragen. Weiterhin können die von den Signalgeneratoren erzeugten Trägerfrequenzen mindestens 300 MHz betragen. Bei der Schaltungsanordnung kann der HF-Combiner ein Wilkinson-
Teiler oder ein Branch-Line-Teiler sein. Die Schaltungsanordnung kann in einem ISM-Frequenzband von 2,45 GHz, 5,6 GHz oder in einem UHF-Frequenzband des ISM-Frequenzbandes betrieben werden.
Weiterhin wird die Aufgabe gelöst mit einem Schreib-ZLeseger t zur Datenübertragung mit mindestens einem mobilen Datenspeicher, welches die Schaltungsanordnung aufweist.
Schließlich wird die Aufgabe gelöst mit einem Identifikationssystem mit mindestens einem derartigen Schreib-ZLesegerat und mit zumindest einem mobilen Datenspeicher. Das Identifikationssystem kann dabei auf einem ISOZIEC 18000 Standard basieren.
Damit ist der Vorteil verbunden, dass keine hochlinearen und teueren HF-Verstärker, welche zudem einen hohen Stromverbrauch bei einer hohen Wärmeentwicklung aufweisen, erforderlich sind, um eine ausreichend hohe Dämpfung zwischen den Trägerfrequenzen und den benachbarten Intermodulationsfrequenzanteilen im Mehrfachtragersignal zu erreichen.
Dadurch wird weiterhin vorteilhaft eine Erhöhung der Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Schaltungsanordnung erreicht.
Weiterhin kann vorteilhaft auf einen nachgeschalteten aufwendigen HF-Filter verzichtet werden, um im Mehrfachtragersignal ggf. vorhandene unzulässig hohe Intermodulationsfrequenzantei- le zu dämpfen.
Schließlich ist es ein weiterer Vorteil, die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung durch geeignete Kombination der elektri- sehen Kennwerte der HF-Verstärker und des HF-Combiners so abzustimmen, dass der schaltungstechnische Aufwand für eine ausreichende Mindestdämpfung minimal wird.
Dies wird in den beiden folgenden Figuren näher erläutert. Dabei zeigt
FIG 1 : ein Beispiel für den Aufbau eines Identifikationssystems mit einem Schreib-ZLesegerat und mit beispielhaft drei mobilen Datenspeichern gemäß der Er- findung,
FIG 2 : ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Erzeugung eines Mehrfachträgersignals, und
FIG 3-5 : beispielhafte Frequenzspektren der Trägersignale und des erzeugten Mehrfachträgersignals.
FIG 1 zeigt ein Beispiel für den Aufbau eines Identifikations- Systems IDS mit einem stationären Schreib-ZLesegerat SLG gemäß der Erfindung, welches mit beispielhaft drei mobilen Datenspeichern DT1-DT3 Daten austauscht. Zur Veranschaulichung wur- den beispielhaft auch die zu den mobilen Datenspeichern DTl- DT3 zugehörigen Bewegungsrichtungen R1-R3 eingezeichnet. Für das Senden und Empfangen der Daten weisen das Schreib-ZLesegerat SLG sowie die mobilen Datenspeicher DT1-DT3 geeignete Sen- de-ZEmpfangsantennen ANT,SEA auf. Im Beispiel der Figur ist weiterhin als Teil des Schreib-ZLesegeräts SLG die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung SA erkennbar, welche für die Datenübertragung mit der Sende-ZEmpfangsantenne ANT verbunden ist.
FIG 2 zeigt ein Beispiel für eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung SA zur Erzeugung eines Mehrfachträgersignals TS mit zwei HF-Verstärkern VI,V2 und einem HF-Combiner HF. Bekannte HF-Combiner HF sind dabei z.B. der Wilkinson-Teiler oder der Branch-Line-Teiler . Im linken Teil der Figur sind beispielhaft zwei Signalgeneratoren G1,G2, wie z.B. Quarzoszillatoren oder HF-Synthesiser, zu sehen, die der Erzeugung je eines Trägersignals S1,S2 mit je einer Trägerfrequenz fl,f2 dienen.
Erfindungsgemäß wird jedes Trägersignal S1,S2 mittels eines nachgeschalteten HF-Verstärkers VI,V2 getrennt auf die gewünschte Leistung verstärkt, bevor es einem HF-Combiner HF zugeführt wird. Folglich ist eine Intermodulation mit den jeweiligen Trägerfrequenzen fl,f2 wie beim Stand der Technik nicht möglich. Der nachgeschaltete HF-Combiner HF weist für das Zu- sammenführen der verstärkten Trägersignale VS1,VS2 je einen Eingang E1,E2 auf. An einem Signalausgang A des HF-Combiners HF ist schließlich das zusammengeführte Mehrfachtragersignal TS verfügbar. Dieses kann, wie im Beispiel der Figur 2, anschließend zur Speisung der Sende-ZEmpfangsantenne ANT verwen- det werden.
Wie eingangs erläutert, sind für eine Schaltungsanordnung gemäß dem Stand der Technik hochlineare HF-Verstärker notwendig, um das Auftreten von Intermodulationsfrequenzanteilen deutlich zu reduzieren. Ursache dafür ist insbesondere die Nichtlinea- rität EK1 des HF-Verstärkers bzw. der Klirrfaktor EK2 als technischer Kennwert des HF-Verstärkers. Die Inter odulations- frequenzanteile entstehen dabei an diskreten Stellen im Frequenzspektrum des Mehrfachträgersignals und weisen dort hohe Störpegel auf. Ausgehend von den beiden Trägerfrequenzen fl,f2 treten dann diese im gleichen Trägerfrequenzabstand dF für zunehmende und abnehmende Frequenzen gedämpfter auf (siehe FIG 5) . Die Höhe der Störpegel der Intermodulationsfrequenzan- teile ist dabei um so geringer, je geringer die Nichtlineari- tät EK1 oder der Klirrfaktor EK2 des verwendeten HF-Verstärkers ist.
Dadurch ist es auch vorteilhaft möglich, technisch einfache und stromsparende HF-Verstärker HF mit geringeren Anforderungen an die technischen Kennwerte wie Nichtlinearitäten EK1 oder Klirrfaktor EK2 einzusetzen. Es reduziert sich der Platz- bedarf sowie die Wärmeentwicklung aufgrund der Verlustleistung der HF-Verstärker VI,V2 erheblich.
Dadurch wird weiterhin vorteilhaft eine Erhöhung der Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Schaltungsanordnung erreicht.
Weiterhin kann vorteilhaft auf einen nachgeschalteten aufwendigen HF-Filter verzichtet werden, um im Mehrfachtragersignal TS ggf. vorhandene unzulässig hohe Intermodulationsfrequenz- anteile zu dämpfen.
Intermodulationsfrequenzanteile können somit folglich erst im HF-Combiner HF durch Intermodulation der an den Eingängen E1,E2 anliegenden verstärkten Trägersignale VS1,VS2 entstehen. Für eine mögliche Entstehung ist dabei eine Signaltrennung der an den Eingängen E1,E2 am HF-Combiner ausschlaggebend. Eine unendliche Signaltrennung ist jedoch technisch bedingt nicht erreichbar, so dass auch im HF-Combiner HF Intermodulations- frequenzanteile in Erscheinung treten würden. Allerdings würden diese wegen des einfachen Aufbaus des HF-Combiners HF mit seinen ausschließlich passiven Bauelementen nur in einem geringen Umfang entstehen. Hier ist vor allem die Einhaltung der Bauteiltoleranzen des ohmschen Wellenwiderstands sowie die Ge- nauigkeit der geometrischen Abmessungen der Wellenleiter maßgeblich. Diese bestimmen maßgeblich die Qualität der Signaltrennung bzw. der Gleichtaktunterdrückung EK3 als einen technischen Kennwert EK3 der Signale am Eingang E1,E2. Die Einhal- tung der o.g. Toleranzen ist dabei mit einem relativ geringen Aufwand erreichbar.
Bei geeigneter Auswahl der HF-Verstärker VI,V2 und des HF-Com- biners HF für die erfindungsgemä e Schaltungsanordnung SA ist vorteilhaft eine optimierte Lösung unter Berücksichtigung der relevanten technischen Kennwerte EK1-EK3 möglich. Diese kann so erfolgen, dass eine erforderlicher Mindestgrenzwert GW für eine Dämpfung zu den Intermodulationsfrequenzanteilen ohne zusätzliche HF-Filterungsmaßnahmen vorteilhaft eingehalten wer- den kann.
Die FIG 3-5 zeigen zum besseren Verständnis beispielhafte Frequenzspektren Fl, F2, FV1, FV2, FA der oben beschriebenen Trägersignale S1,S2 und des erzeugten Mehrfachträgersignals TS . Die jeweiligen Trägerfrequenzen fl,f2 sind dabei mit den entsprechenden Signalpegel P1,P2 der Trägerfrequenzen fl,f2 eingetragen, wobei beispielhaft zusätzlich die Trägerfrequenz fl aufgrund einer Datenmodulation Seitenbändern SB1,SB2 aufweist. Ferner stellt die mit dem Bezugszeichen f versehene Abszisse die Frequenz und die mit dem Bezugszeichen p versehene Ordinate die Pegel der jeweiligen Signale S1,S2,TS dar.
Dabei zeigt FIG 3 das Frequenzspektrum F1,FV1 des vom Signalgenerator Gl beispielhaft erzeugten Trägersignals SI sowie das verstärkte Trägersignal VSl. Aufgrund der fehlenden Intermodu- lationsmöglichkeit mit der Trägerfrequenz f2 sind die Frequenzspektren F1,FV1 nahezu identisch. Aufgrund dieser Tatsache sind die beiden Frequenzspektren F1,FV1 in einer gemeinsamen Figur dargestellt. FIG 4 stellt analog zum Trägersignal SI das Frequenzspektrum F2,FV2 des Trägersignals S2 und des verstärkten Trägersignals VS2 dar, wobei keine Datenmodulation erfolgt.
FIG 5 zeigt beispielhaft das Frequenzspektrum FA des Ausgangssignals A des HF-Combiners HF nach Zusammenführen der beiden verstärkten Trägersignale VS1,VS2 zu dem Mehrfachtragersignal TS. Erkennbar sind die bereits eingangs beschriebenen Trägerfrequenzen fl,f2 mit dem Trägerfrequenzabstand dF, sowie die Intermodulationsfrequenzanteile 2f2-f1, 2fl-f2, .. als abnehmende Fortsetzungen in beiden Richtungen der Abszisse f.
Dabei sind beispielhaft die Störpegel P3,P4,P7,P8 der Intermo- dulationsfrequenzanteile 2f2-f1, 2fl-f2, .. für eine Schaltungs- anordnung nach dem Stand der Technik strichliiert dargestellt. Es ist ersichtlich, dass die beispielhaften Störpegel P3,P4 nicht ausreichend gegenüber den beiden Trägerfrequenzen fl,f2 gedämpft sind. Hier wären weitere HF-Filtermaßnahmen notwendig.
Demgegenüber weisen die Intermodulationsfrequenzanteile 2f2- fl,2fl-f2,.. bei Verwendung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung bei den gleichen Frequenzen vorteilhaft geringere Störpegel P5,Pβ auf. Es ist ersichtlich, dass die Störpegel P5,P6 eine größere Dämpfung als die geforderte Mindestdämpfung GW gegenüber den beiden Trägerfrequenzen fl,f2 aufweisen.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Erzeugung eines hochfrequenten Mehrfachträgersignals (TS) aus zumindest zwei Trägersignalen (S1,S2) mit je einer Trägerfrequenz (fl,f2), wobei auf Hochfrequenzebene die erzeugten Trägersignale (S1,S2) getrennt verstärkt und anschließend zu dem Mehrfachträgersignals (TS) zusammengeführt werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Trägersignale (S1,S2) so erzeugt werden, dass die jeweiligen Trägerfrequenzen (fl,f2) einen vorgebbaren Frequenzabstand (dF) zueinander aufweisen.
3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei ein Verhältnis des Fre- quenzabstands (dF) zu einer benachbarten Trägerfrequenz
(fl,f2) von weniger als 1:100 vorgegeben wird.
4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Trägersignale (S1,S2) so erzeugt werden, dass zumindest eine Trägerfrequenz (fl,f2) mindestens ein Seitenband (SB1, SB2) aufweist.
5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei Trägerfrequenzen (fl,f2) von mindestens 300 MHz erzeugt werden.
6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche zum Betrieb in einem ISM-Frequenzband von 2,45 GHz.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zum Betrieb in einem ISM-Frequenzband von 5,6 GHz.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zum Betrieb in einem UHF-Frequenzband des ISM-Frequenzbandes .
9. Schaltungsanordnung (SA) zur Erzeugung eines hochfrequenten Mehrfachträgersignals (TS) aus zumindest zwei Trägersignalen (S1,S2) mit je einer Trägerfrequenz (fl,f2), welche aufweist
a) jeweils einen Signalgenerator (Gl,G2) zur Erzeugung der Trägersignale (S1,S2),
b) jeweils einen HF-Verstärker (VI, V2), der dem jeweiligen Signalgenerator (G1,G2) nachgeschaltet ist, und
c) einen HF-Combiner (HT) zur Bildung des Mehrfachträgersignals (TS) an einem Signalausgang (A) , welcher den HF- erstärkern (VI,V2) nachgeschaltet ist.
10. Schaltungsanordnung (SA) nach Anspruch 9, wobei die Signalgeneratoren (G1,G2) so eingestellt sind, dass die jeweiligen Trägerfrequenzen (fl,f2) einen vorgebbaren Frequenzabstand (dF) zueinander aufweisen.
11. Schaltungsanordnung (SA) nach Anspruch 10, wobei das Verhältnis des vorgebbaren Frequenzabstands (dF) zu einer benachbarten Trägerfrequenz (fl,f2) weniger als 1:100 beträgt.
12. Schaltungsanordnung (SA) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Signalgeneratoren (Gl,G2) so eingestellt sind, dass zumindest eine Trägerfrequenz (fl,f2) mindestens ein Seitenband (SB1,SB2) aufweist.
13. Schaltungsanordnung (SA) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die HF-Verstärker (Vl,V2) und der HF-Combiner (HF) derart aufeinander abgestimmte elektrische Kennwerte (EK1- EK3) aufweisen, dass Intermodulationsfrequenzanteile (2f2- f1, 2fl-f2, .. ) bei Bildung des Mehrfachträgersignals (TS) gegenüber den Trägerfrequenzen (fl,f2) eine Mindestdämpfung (GW) aufweisen.
14. Schaltungsanordnung (SA) nach Anspruch 13, wobei eine Nicht- linearität (EK1) eines HF-Verstärkers (VI,V2) als abstimmbarer elektrischer Kennwert dient.
15. Schaltungsanordnung (SA) nach Anspruch 13, wobei ein Klirrfaktor (EK2) eines HF-Verstärkers (VI,V2) als abstimmbarer elektrischer Kennwert dient.
16. Schaltungsanordnung (SA) nach Anspruch 13, wobei eine Gleich- taktunterdrückung (EK3) der Eingänge (E1,E2) des HF-Combiners
(HF,WT) als abstimmbarer elektrischer Kennwert dient.
17. Schaltungsanordnung (SA) nach einem der Ansprüche 13 bis
16, wobei die Mindestdämpfung (GW) 40dB beträgt.
18. Schaltungsanordnung (SA) nach einem der Ansprüche 13 bis
17, wobei die von den Signalgeneratoren (G1,G2) erzeugten Trägerfrequenzen (fl,f2) mindestens 300 MHz betragen.
19. Schaltungsanordnung (SA) nach einem der Ansprüche 9 bis 18, wobei der HF-Combiner (HF) ein Wilkinson-Teiler ist.
20. Schaltungsanordnung (SA) nach einem der Ansprüche 9 bis 18, wobei der HF-Combiner (HF) ein Branch-Line-Teiler ist.
21. Schaltungsanordnung (SA) nach einem der Ansprüche 9 bis 20, welche in einem ISM-Frequenzband von 2,45 GHz betrieben wird.
22. Schaltungsanordnung (SA) nach einem der Ansprüche 9 bis 20, welche in einem ISM-Frequenzband von 5, 6 GHz betrieben wird.
23. Schaltungsanordnung (SA) nach einem der Ansprüche 9 bis 20, welche in einem UHF-Frequenzband des ISM-Frequenzbandes betrieben wird.
24. Schreib-ZLesegerat (SLG) zur Datenübertragung mit mindestens einem mobilen Datenspeicher (DT1-DT3) , welches eine Schaltungsanordnung (SA) nach einem der Ansprüche 9 bis 23 aufweist.
25. Identifikationssystem (IDS) mit mindestens einem Schreib- ZLesegerat (SLG) nach Anspruch 24 und mit zumindest einem mobilen Datenspeicher (DT1-DT3) .
26. Identifikationssystem (IDS) nach Anspruch 25, welches auf einem ISOZIEC 18000 Standard basiert.
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