NO894422L

NO894422L - Naerhetsavlesningssystem for kodede merkebrikker.

Info

Publication number: NO894422L
Application number: NO89894422A
Authority: NO
Inventors: Robert L Mccarron; Lincoln H Charlot Jr
Original assignee: Security Tag Systems Inc
Priority date: 1988-11-09
Filing date: 1989-11-07
Publication date: 1990-05-10
Also published as: NO894422D0; CA2001445A1; AU4442789A; EP0369622A3; JPH02178893A; EP0369622A2

Description

Foreliggende oppfinnelse angår elektronisk kommunikasjon og er særlig rettet på en forbedring av nærhetsavlesning av kodede merkebrikker.

Kodede merkebrikker anvendes for å identifisere personer, og slike gjenstander som varer og kjøretøyer. Avlesere av kodede merkebrikker har vært utviklet for å avlese kodede brikker i nærheten av avleseren, således at de kodede brikker ikke behøver å danne kontakt med avleseren. I tilgjengelighets-sikrede systemer, hvor en kodet merkebrikke inngår i et personlig identifiseringskart, tillater nærhetsavlesning av den kodede merkebrikke at avleseren anbringes på et sted hvor den ikke kan påvirkes og/eller hvor den ikke er utsatt for påvirkning fra fremmed substans, slik som forurensninger, og som kan påvirke dens drift. I et vareovervåkningssystem, hvor kodede merkebrikker er festet til varer, kan varenes identitet avleses mer bekvemt ved nærhetsavlesning av de kodede brikker heller enn at det er påkrevet at overleseren danner kontakt med hver merkebrikke.

I tidligere kjente systemer for nærhetsavlesning av kodede merkebrikker vil avleseren avlese et kodet signal som sendes ut fra den kodede brikke som svar på et utspørringssignal. I et sådant system inneholder hver merkebrikke flere resonanskretser som er avstemt til forskjellige radiofrekvenser (RF). Et utspørringssignal som sveiper over RF-området for disse resonanskretser bringer merkebrikken til å sende ut signaler ved hver av resonansfrekvensene. Hver merkebrikke har en forskjellig kombinasjon av resonansfrekvenser for derved å opprette en særegen kode for hver merkebrikke.

I et annet tidligere kjent system omfatter den kodede merkebrikke en CMOS-mikrobrikke med en hukommelse som lagrer en binærkode som er særegen for merkebrikken. Et binært signal som bærer denne særegne kode leses ut av hukommelsen av en teller/dekoder som reaksjon på et klokkesignal utledet fra et 400 kHz elektromagnetisk utspørringssignal som sendes ut av en avleser for kodede merkebrikker. Denne merkebrikke avgir et svarsignal ved å frembringe et elektrostatisk felt og modererer dette statiske felt med det særeget kodede binærsignal ved halvparten av frekvensen av RF-utspørringssignalet. Merkebrikken effektforsynes av energien i utspørringssignalet. Svarsignalet påvises av en avleser for kodede merkebrikker og som er elektrostatisk koblet til den kodede brikke når brikken befinner seg på et sted i nærheten av avleseren. Denne avleser for kodede merkebrikker omfatter en magnetisk eksiteringsspole som drives i en resonansmodus av en oscillator for å opprette det RF-utspørringssignal som skal utsendes, samt en kapasitiv plateantenne anbragt nær eksiteringsspolen for å påvise det svarsignal som er elektrostatisk koblet ut fra en nærliggende kodet brikke. Det påviste svarsignal forsterkes og demoduleres av avleseren for å utlede det kodede binærsignal som er særeget for vedkommende kodede merkebrikke. En mikroprosessor i avleseren formatinnstiller det utledede binære kodesignal for ytterligere databehandling.

I enda et annet tidligere kjent system aktiveres en batteri-drevet kodet merkebrikke i nærvær av et lavfrekvent elektrisk felt og reagerer på sådan aktivering med å sende ut et binært signal som bærer en kode som er særegen for merkebrikken, til en induktivt koblet avleser for kodede merkebrikker i en takt på opp til 1000 tegn pr. sekund.

Den foreliggende oppfinnelse gjelder et merkebrikkesystem hvor en kodet merkebrikke svarer på et høyfrekvent utspørringssignal ved å frembringe et binært signal med forut bestemt lav frekvens og som bærer en kode som er særegen for merkebrikken, og med effektivt å sende ut den særegne binære kode med den forut bestemte lave frekvens til en avleser for kodede merkebrikker ved å utnytte det særeget kodede binære signal til å variere en gitt høyfrekvensenergi i et høyfrekvent svarsignal som sendes ut av den kodede brikke til avleseren for kodede merkebrikker. Den gitte høyfrekvensenergi i svarsignalet varieres i samsvar med den forut bestemte særegne lavfrekvente binærkode for å frembringe en lavfrekvent amplitydevariasjon av høyfrekvensen i det gitte høyfrekvente svarsignal. Dette høyfrekvente svarsignal demoduleres av merkebrikkeavleseren for å utlede den særegne lavfrekvente binærkode. Små komponenter for høyfrekvenskretser kan følgelig anvendes i merkebrikken for å motta utspørringssignalet og sende ut et svar på dette signal, samtidig som mindre kostnadskrevende lavfrekvenskrets-komponenter kan utnyttes i avleseren for kodede merkebrikker for det formål å utlede den særegne lavfrekvente binærkode.

Modulatoren på den kodede merkebrikke modulerer fortrinnsvis svarsignalet ved å forskyve svarsignalets frekvens under hver puls av det lavfrekvente særeget kodede binærsignal for derved å variere svarsignalets amplityde i samsvar med nevnte særegne binærkode og i samme takt som den forut bestemte lavfrekvens, mens demodulatoren i avleseren for kodede merkebrikker er båndbreddebegrenset til den forut bestemte lave frekvens for det kodede binærsignal for derved å kunne utlede den særegne binære signalkode i samsvar med amplitydevariasjoner i det mottatte høyfrekvente svarsignal og frembragt ved nevnte frekvensforskyvning.

I en alternativ utførelse utnytter avleseren for kodede merkebrikker fasedeteksjon for å utlede den særegne binære signalkode i samsvar med fasevariasjoner i det mottatte høyfrekvente svarsignal og som er frembragt ved nevnte frekvens forskyvning.

Ytterligere særtrekk ved foreliggende oppfinnelse vil fremgå av følgende beskrivelse av en foretrukket utførelse og under henvisning til de vedføyde tegninger, hvorpå: Fig. 1 er et blokkskjema av en foretrukket utførelse av

systemet i henhold til foreliggende oppfinnelse,

Fig. IA er et blokkskjema av en alternativ utførelse av

avleserdelen av systemet i fig. 1,

Fig. 2A og 2B viser virkningen av en frekvensforskyvning på

amplityden av frekvenssignalet ved den gitte høyfrekvens,

Fig. 3 viser bølgeformen av det lavfrekvente særeget kodede binærsignal som utledes av den viste avleser for kodede merkebrikker i fig. 1.

I fig. 1 er det nærmere vist at en foretrukket utførelse av systemet i henhold til foreliggende oppfinnelse omfatter en kodet merkebrikke 10 og en avleser 12 for sådanne merkebrikker.

Den kodede merkebrikke 10 omfatter en resonanskrets som består av en parallellkombinasjon av en mottagerspole 14 og en kapasitans 15, en omhylningsdetektor 16, en frekvensdelende teller 18, en lesehukommelse (ROM) 20, en binærsignalgenerator 22, og et frekvensforskyvningsnettverk 24. I en foretrukket utførelse er ROM 20 en CMOS PROM, mens sender/mottagerspolen 14 er en høyfrekvensspole i trykt krets.

Avleseren 12 for kodede merkebrikker omfatter en signalgenerator 30, en senderspole 32 koblet i parallell med en kodensator 33, en mottagerspole 34 induktivt koblet til senderspolen 32, en omhylningsdetektor 36, en forsterker 38 og en mikroprosessor 40. Signalgeneratoren 30 frembringer et høyfrekvent utspørringssignal, som sendes ut fra senderspolen 32. I den foretrukkede utførelse er utspørringssignalet et 13,56 MHz bærersignal modulert med et pulset signal med en frekvens på 105,94 kHz.

I den kodede merkebrikke 10 mottas spørresignalet av resonanskretsen 14, 15, mens omhylningsdetektoren 16 detekterer det pulsede signal som anvendes for å modulere utspørringssignalet. Omhylningsdetektoren 16 avgir det detekterte pulsede signal på leder 42 til den frekvensdelende teller 18. Den frekvensdelende teller 18 deler frekvensen av det pulsede signal for å frembringe et lavfrekvent drivsignal på leder 44. Telleren 18 avgir også en adresse på leder 46 til ROM 20 for å avlese en særegen binærkode fra ROM 20 til leder 48. Den binære signalgenerator 22 frembringer et binært signal på leder 5 0 i samme takt som det lavfrekvente drivsignal på leder 44 og som bærer den særegne binære kode som er lest ut fra ROM 20 til leder 48.

Den kodede merkebrikke 10 drives av det mottatte utspørrings-signal, og resonanskretsen 14, 15 sender ut et høyfrekvent svarsignal ved sin gitte resonansfrekvens på 13,56 MHz, som moduleres av frekvensforskyvningsnettverket 24 i samsvar med det særeget kodede binærsignal på leder 50. I den foretrukkede utførelse deler den frekvensdelende teller 18 det detekterte 105,95 kHz pulssignal på ledning 42 med 256 for derved å frembringe et 413,82 Hz lavfrekvent drivsignal på leder 46. I samsvar med dette forskyves midtfrekvensen av svarsignalet med gitt høyfrekvens og som mottas fra resonanskretsen 14, 15 i takt med lavfrekvensen på 413,82 Hz under hver puls av det særeget kodede binærsignal på leder 50. Virkningen av en sådan frekvensforskyvning er å variere amplityden av den gitte høyfrekvens fQav det høyfrekvente svarsignal som mottas av merkebrikkeavleseren 12 med en verdi AA når midtfrekvensen av det høyfrekvente svarsignal forskyves fra den gitte frekvens fQmed en verdi Af, slik som anskueliggjort i fig. 2A og 2B.

Fig. 2A viser det høyfrekvente svarsignal sentrert ved den gitte frekvens fQ, mens fig. 2B viser det høyfrekvente svarsignal sentrert ved en frekvens fQ+ Af. Det bør bemerkes at amplityden av det frekvensforskjøvede svarsignal ved den gitte frekvens fG, slik som vist i fig. 2B, vil ha en amplityde som er AA mindre enn det uforskjøvede svarsignal som er sentrert ved den gitte frekvens fQ, slik som vist i fig. 2A.

Den lavfrekvente binære kode overføres således til merkebrikkeavleseren 12 ved å variere energioverføringen i takt med den gitte frekvens fQmellom den kodede merkebrikke 10 og merkebrikkeavleseren 12 i samsvar med den særegne binærkode for å frembringe en amplitydevariasjon av frekvensoverføringen, og som demoduleres av merkeavleseren 12 for å utlede den særegne lavfrekvente binærkode.

I merkebrikkeavleseren 12 avføles den amplitydevariasjon som frembringes av frekvensforskyvningen i den kodede merkebrikke 10 av mottagerspolen 34 og tilføres omhylningsdetektoren 36 over leder 52.

Omhylningsdetektoren 36 demodulerer det mottatte høyfrekvente svarsignal på leder 52 ved å detektere de lavfrekvente amplitydevariasjoner på den gitte høyfrekvens fQi det mottatte høyfrekvente svarsignal og som frembringes ved å forskyve midtfrekvensen av svarsignalet ved hjelp av frekvensforskyvningsnettverket 24 i den kodede merkebrikke 10, som beskrevet ovenfor. Omhylningsdetektoren 36 i merkebrikkeavleseren er båndbreddebegrenset til den forut bestemte lave frekvens (413,82 Hz) for det særeget kodede binærsignal, og påvirkes derfor ikke av det høyfrekvente utspørringssignal som frembringes av senderresonanskretsen 32, 33 i merkebrikkeavleseren 12. De påviste amplitydevariasjoner av omhylningsdetektoren 36 i merkebrikkeavleseren 12 danner således et detektert særeget kodet binærsignal (som vist i fig. 3), som avgis på leder 54 til forsterkeren 38 og derfra til mikroprosessoren 40.

Mikroprosessoren 40 behandler det detekterte særeget kodede binærsignal for å utlede den særegne binærkode som ble utlest fra ROM 20 i den kodede merkebrikke 10.

I en alternativ foretrukket utførelse 12a av merkebrikkeavleseren, som er vist i fig. IA, er en fasedetektor 37 anordnet som erstatning for omhylningsdetektoren 36 i den kodede merkebrikkeavleser 12 som er vist i utførelsen i fig. 1, idet fasedetektoren sammenligner fasen 0^for det utspørringssignal som avgis på linje 53 fra signalgeneratoren 30 med fasen $2av det mottatte høyfrekvente svarsignal på leder 52. Ellers er den viste merkebrikkeavleser 12a som er vist i fig. IA den samme som merkebrikkeavleseren 12 i det viste system i fig. 1.

Fasedetektoren 37 er avstemt til den forut bestemte lave frekvens og demodulerer således det mottatte høyfrekvente svarsignal på leder 52 ved å avgi til forsterkeren 3 8 et detektert binærsignal som omfatter amplitydevariasjoner i samsvar med de lavfrekvente fasevariasjoner i svarsignalet på leder 52, og som frembringes av de lavfrekvente forskyv-ningsvariasjoner i det høyfrekvente svarsignal som utsendes fra den kodede merkebrikke 10.

En fordel som oppnås ved merkebrikkeavleseren 12a i fig. IA er at amplitydestøy fra signalgeneratoren 30 hindres fra å tilføres det detekterte binærsignal som avgis til forsterkeren 38.

Claims

1. Nærhetsavlesningssystem som omfatter en kodet merkebrikke (10) med utstyr (18, 20, 22) innrettet for å reagere på et høyfrekvent utspørringssignal med å frembringe et binært signal med en forut bestemt lavfrekvens og som bærer en kode som er særegen for nevnte merkebrikke, og utstyr (14, 15) for å sende ut et høyfrekvent svarsignal med en gitt frekvens, karakterisert ved at merkebrikken videre omfatter utstyr (24) for å modulere det høyfrekvente svarsignal med det særeget kodede binære lavfrekvente signal ved å variere høyfrekvensenergien i det høyfrekvente svarsignal i samsvar med den forut bestemte lavfrekvente særegne binære kode for derved å frembringe en lavfrekvent amplitydevariasjon av høyfrekvensen i svarsignalet ved den gitte høye frekvens, for således effektivt å sende ut den særegne binære kode med den forut bestemte lavfrekvens, og systemet videre omfatter en avleser (12, 12a) for avlesning av den kodede merkebrikke og som omfatter utstyr (33, 34, 36, 37, 40) innrettet for å motta det gitte høyfrekvente svarsignal samt for å demodulere nevnte mottatte signal med det formål å utlede den lavfrekvente særegne binærkode.

2. System som angitt i krav 1, karakterisert ved at moduleringsutstyret på den kodede merkebrikke omfatter utstyr (24) for å modulere nevnte høyfrekvente svarsignal ved å forskyve svarsignalets midtfrekvens under hver puls av dets særeget kodede lavfrekvente binærsignal for derved å variere amplityden ved den gitte frekvens av svarsignalet i samsvar med nevnte særegne binærkode og i takt med nevnte forut bestemte lavfrekvens, mens avleserens demoduleringsutstyr omfatter en innretning (36) avstemt til den forut bestemte lavfrekvens for å utlede nevnte særegne binære signalkode ut i fra amplitydevariasjonene av høyfrekvensen i nevnte mottatte høyfrekvente svarsignal og som er frembragt ved nevnte frekvensforskyvning.

3. System som angitt i krav 1, karakterisert ved at moduleringsutstyret i den kodede merkebrikke omfatter utstyr (24) for å modulere nevnte høyfrekvente svarsignal ved å forskyve svarsignalets midtfrekvens under hver puls av nevnte særeget kodede lavfrekvente binærsignal for derved å variere amplityden av den gitte høyfrekvens i svarsignalet i samsvar med nevnte særegne binærkode og i takt med nevnte forut bestemte lavfrekvens, og demoduleringsutstyret i merkebrikkeavleseren omfatter utstyr (37) avstemt til den forut bestemte høye frekvens for å utlede den særegne binære signalkode i samsvar med fasevariasjonene av den gitte høyfrekvens i nevnte mottatte høyfrekvente svarsignal og som frembringes ved nevnte frekvensforskyvning.

4. System som angitt i krav 1, karakterisert ved at merkebrikkeavleseren videre omfatter utstyr (32, 33) for å sende ut nevnte utspør-ringssignal .

5. System som angitt i krav 1 eller 4, karakterisert ved at senderutstyret i den kodede merkebrikke omfatter en tryktkretsutført høyfre-kvensspole (14) for å motta nevnte utspørringssignal og sende ut nevnte svarsignal.

6. Kodet merkebrikke (10) som omfatter utstyr (18, 20, 22) innrettet for å reagere på et høyfrekvent utspørringssignal ved å frembringe et binært signal med en forut bestemt lav frekvens og som bærer en kode som er særegen for nevnte merkebrikke, utstyr (14, 15) for å sende ut et høyfrekvent svarsignal med en gitt frekvens, karakterisert ved at merkebrikken videre omfatter utstyr (24) for å modulere det høyfrekvente svarsignal med et særeget kodet lavfrekvent binært signal ved å variere høyfrekvensenergien i det gitte høyfrekvente svarsignal i samsvar med den forut bestemte særegne lavfrekvente binærkode for å frembringe en lavfrekvent amplitydevariasjon av nevnte høyfrekvensenergi i svarsignalet med gitt høyfrekvens, for derved å effektivt sende ut den særegne binærkode ved den forut bestemte lave frekvens.

7. Kodet merkebrikke som angitt i krav 6, karakterisert ved at modulasjonsutstyret omfatter midler (24) for å modulere nevnte høyfrekvente svarsignal ved å forskyve midtfrekvensen av svarsignalet under hver puls av det særeget kodede lavfrekvente binærsignal for derved å variere amplityden av høyfrekvensen i svarsignalet i samsvar med nevnte særegne binærkode og i takt med nevnte forut bestemte lavfrekvens.

8. Kodet merkebrikke som angitt i krav 6, karakterisert ved at senderutstyret omfatter en tryktkretsutført høyfrekvensspole (14) for å sende ut nevnte svarsignal.

9. Merkebrikkeavleser (12) for avlesning av en særegen binærkode utsendt av en kodet merkebrikke innrettet for å modulere et høyfrekvent svarsignal med en gitt høy frekvens ved å variere høyfrekvensenergien i det gitte høyfrekvente svarsignal i samsvar med en forut bestemt lavfrekvent særegen binærkode, for derved å frembringe en lavfrekvent amplityde-varias jon av høyfrekvensen i det gitte høyfrekvente svarsignal og derved effektivt sende ut den særegne binære kode med forut bestemt lav frekvens, karakterisert ved at avleseren omfatter utstyr (33, 34) for å motta det gitte høyfrekvente svarsignal, og utstyr (36, 40) for å demodulere nevnte mottatte svarsignal for derved å utlede nevnte lavfrekvente særegne binærkode ved å påvise amplitydevariasjoner av den gitte høyfrekvens i det mottatte høyfrekvente svarsignal.

10. Merkebrikkeavleser som angitt i krav 9, karakterisert ved at det demoduleringsutstyret omfatter utstyr (36) avstemt til den forut bestemte lavfrekvens for å utlede nevnte særegne binærkode i samsvar med de lavfrekvente amplitydevariasjoner i nevnte mottatte høyfre-kvente svarsignal.

11. Merkebrikkeavleser (12a) for å avlese en særegen binærkode utsendt fra en kodet merkebrikke innrettet for å modulere et høyfrekvent svarsignal med gitt høyfrekvens ved å variere energien ved denne gitte frekvens i det høyfrekvente svarsignal i samsvar med en forut bestemt lavfrekvent og særegen binærkode, for derved å frembringe en lavfrekvent amplitydevariasjon av angitt høyfrekvens i det høyfrekvente svarsignal og således effektivt sende ut den særegne binærkode med den forut bestemte lave frekvens, karakterisert ved at merkebrikkeavleseren videre omfatter utstyr (33, 34) for å motta det gitte høyfre-kvente svarsignal og utstyr (37, 40) for å demodulere nevnte mottatte svarsignal for derved å utlede nevnte lavfrekvente særegne binærkode ved å påvise fasevariasjoner av den gitte høyfrekvens i det mottatte høyfrekvente svarsignal.

12. Merkebrikkeavleser som angitt i krav 11, karakterisert ved at demoduleringsutstyret omfatter utstyr (37) avstemt til den forut bestemte lavfrekvens for å utlede den særegne binærkode i samsvar med de lavfrekvente fasevariasjoner i det mottatte høyfrekvente svarsignal.